01
增溶、助溶及潜溶
(1)加入增溶剂
在水中加入表面活性剂,可增加难溶性药物溶解度,这种现象称为增溶,加入的表面活性剂称为增溶剂(solubilizer)。许多药物如挥发油、脂溶性维生素、甾体激素类、生物碱、抗生素类等均可用此法增溶。
(2)加入助溶剂
难溶性药物加入助溶剂可因形成络合物、复合物等而增加溶解度。如碘加碘化钾可形成络合物 KI3,而增加碘在水中的溶解度。咖啡因在水中的溶解度为 1:50,用苯甲酸钠助溶形成分子复合物苯甲酸钠咖啡因,水中溶解度增大。
(3)加入潜溶剂
混合溶剂是指能与水任意比例混合、与水分子能形成氢键结合并能增加它们的介电常数、能增加难溶性药物溶解度的那些溶剂。如乙醇、甘油、丙二醇、聚乙二醇等与水组成混合溶剂。在混合溶剂中各溶剂在某一比例时,药物的溶解度比在各单纯溶剂中溶度解出现极大值,这种现象称为潜溶,这种溶剂称为潜溶剂。如苯巴比妥在90%乙醇中有最大溶解度。
02
盐型和晶型的选择
(1)制成可溶性盐
难溶性弱酸和弱碱性药物,可制成盐而增加其溶解度。将含碱性基团的药物如生物碱,加酸制成盐类,以增加在水中溶解度。将酸性药物加碱制成盐增加水中溶解度。如乙酰水杨酸制成钙盐在水中溶解度增大,且比钠盐稳定。
(2)引入亲水集团
难溶性药物分子中引入亲水基团可增加在水中的溶解度。如维生素 K3不溶于水,分子中引入-SO3HNa 则成为维生素 K3亚硫酸氢钠,可制成注射剂。
(3)晶型
晶型不同导致晶格能不同,药物的熔点、溶解速度和溶解度也不同,在多数情况下,溶解度和溶解速度的顺序为:无定型﹥无水物﹥水合物。
03
其它技术手段
(1)固体分散技术
将难溶性药物,通过熔融法、溶剂法等方式,使药物以分子、胶体或超细粒子状态分散于生理隋性而易溶于水的载体中,从而达到增溶、提效、稳定药物、掩味、提高生物利用度等目的。其制备方法有熔融法、溶剂法、溶剂熔融法、研磨法、液相溶剂扩散法等。
固体分散物的增溶作用主要体现在两个方面:首先是增加药物的分散度,药物在载体中以分子、胶态、微晶等状态高度分散,粒子粒径极小,药物具有较好的溶解度。其次载体对药物有抑晶性,具有可润湿性,高度分散性,使药物在固体分散物中以无定形或亚稳定型存在,处于高能状态,可以提高药物的溶解度和溶出度。用于固体分散物的材料很多,水溶性材料包括聚乙二醇类、聚维酮类、表面活性剂类、有机酸类、糖类与醇类;难溶性材料包括纤维素类、聚丙烯酸脂类和脂质类;还有肠溶材料纤维衍生物。利用不同性质的载体可以使药物在高度分散状态下,达到不同的用药目的,水溶性高分子载体增加难溶性药物的溶解度和溶出速率,从而提高药物生物利用度。有研究显示,将黄芩素制成固体分散体后大大提高了体外溶出度,根据大鼠体内的生物利用度可知,黄芩素固体分散体比其原料药达峰时间短,达峰浓度高,相对生物利用度为164%。
图1:固体分散体示意图
(2)环糊精包合法
环糊精包合法,通常是将客分子的部分基团或全部,以非共价键结合的方式,包被到主分子内形成的。包合物形成后,通常可以使客分子的理化参数发生改变,如溶解度、稳定性、不良气味等。环糊精是由葡萄糖结合在一起形成的环状低聚糖化合物。环糊精在不需要分子修饰的情况下,可以与药物分子形成复合物,从而改善药物的理化性质。
环糊精是由葡萄糖单元通过α-1,4糖苷键结合形成的环状低聚糖,其具有亲水性的外表面和亲脂性的中心空腔。α-环糊精、β-环糊精和γ-环糊精是天然产物。未被取代的天然α-环糊精、β-环糊精和γ-环糊精虽然是亲水性的,但在实际应用中,它们在水中的溶解性却受到了一定的限制,特别是β-环糊精。因此,水溶性更好的β-环糊精衍生物,如2-羟丙基-β-环糊精被开发用于提高药物在水中的溶解度。难溶性药物与β-环糊精形成包合物后,药物分子被包含于β-环糊精分子空腔中,具有很高的分散度,同时由于β-环糊精的亲水性,使包合物具有良好的可润湿性,因此增加药物水溶性,改善其体外溶出特性和人体生物利用度。将β-环糊精接枝甲基、乙基、羟丙基等官能团,破坏β-环糊精分子内氢键的形成,可显著改善其水溶性,使药物的β-环糊精衍生物包合物溶解更快。如甲基环糊精、羟丙基环糊精、磺烷基化环糊精和硫酸化环糊精等。
图2:环糊精包合示意图
(3)药物的微粉化技术
药物的溶解度与物料的比表面积有关,药物的粒径降低,药物与介质的有效接触面积增加,将提高药物的溶解度和溶出速度。根据Noyes-Whitney方程,减小粒径,增大比表面积,可增大饱和溶解度且提高溶出速率。微粉化技术解决了药物在胃肠道吸收中关键的限速问题,促进了药物在胃肠道中的吸收,提高了药物的生物利用度。如灰黄霉素、醋酸炔诺酮微粉化处理后,可改善制剂溶出速率和生物利用度。适合微粉化的药物不仅是化学合成药,还有些蛋白质或多肽类药物,如胰岛素、干扰素、促红素等。现有微粉化方法有机械粉碎、喷雾冷冻干燥、乳化冷冻干燥、超临界流体技术。机械粉碎过程中,药物的内在性质和外在性质发生改变。乳剂喷雾冷冻干燥更适宜于获得较小粒径的微粒。
(4)共晶技术
所谓药物共晶,指的是活性药物成分(API)和共晶形成物(CCF)在氢键或其他非共价键的作用下结合而成的晶体,其中,API 和 CCF 的纯态在室温下均为固体。而形成药物共晶中的 CCF 可以包括生理上可接受的酸碱盐和非离子化分子,如食品添加剂,防腐剂,药用辅料,维生素、矿物质、氨基酸以及其他活性分子,甚至是其他的 API 等,他们可与 API 以氢键、π-π堆积、范德华力和其他非共价键相连而结合在同一晶格中。
从化学角度讲,API 分子本身并未发生变化,因此还保持原有的药效,而共晶药物的溶解度,生物利用度,稳定性等方面却会有极大的改善,尤其对于一些口服药物制剂的发展有非常积极的作用。
共晶药物举例:早在1844年和1893年,醌氢醌作为共晶的典型已经被文献报道,但在30多年前才有较多的报道。目前药物共晶在修饰API的理化性质方面的应用已经开始获得关注。已经上市的药物也有很多用共晶来研究,如:醋胺酚,布洛芬、阿司匹林、氟比洛胺酚等。而通过文献进一步查询发现,可获得共晶形式的药物还有咖啡因-柠檬酸、盐酸氟西汀-卤素原子、盐酸丙咪嗪-苯甲酸,卡马西平-丁二酸、氯唑沙宗-苯甲酸、吲哚美辛-糖精,茶碱-糖精、咖啡因-糖精、磺胺甲嘧啶-糖精、阿司匹林-糖精和卡马西平-糖精,等等.... 共晶混合物溶解度以及溶解速率改善效果见下表。
表1. 共晶混合物溶解度以及溶解速率改善效果
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总结
动物发病后,一般饮欲正常,采食会受到影响,因此兽用药物的溶水性显得异常重要。随着规模化养殖的发展,加药器的使用,对药物的溶解度要求越来越高,同时更加关注其生物利用度、稳定性,甚至药敏及药物残留等方面的问题。因此,如何使用好这些技术与方法,提高药物溶解度,从而最大限度地发挥疗效,是让更多药物更好地造福广大养殖户的关键。
来源:国家动物保健品工程技术研究中心