應(yīng)用故事 | 旋轉(zhuǎn)流變儀在皮膚外用仿制藥上的解決方案
皮膚外用軟膏是我們生活中常用的藥物制劑形式,一般由活性成分的晶體顆粒懸浮于合適的基質(zhì)中制成半固體制劑,透過皮膚和粘膜起治療作用。像我們常用的紅霉素軟膏、馬應(yīng)龍痔瘡膏、金萬紅燙傷膏等普遍應(yīng)用在我們的生活之中,如圖1所示,紅霉素軟膏抹在皮膚上,溫度升高流動性提高,總會淌得到處都是很油膩;粉紅色的馬應(yīng)龍痔瘡膏擠出來看上去很“硬”,抹到患處最后總還是會流淌粘到衣物上;燙傷已經(jīng)很疼了,抹燙傷膏的時候還需要用點力把藥膏“懟”到傷口上才能涂抹均勻,傷不起啊。那么如何才能防止它流淌,又是如何才能不需要太大外力的作用就能夠自己流平,其實這些使用體驗都與我們的流變息息相關(guān)。
圖1生活中常見的皮膚外用軟膏及使用狀態(tài)
2021年3月初,為指導(dǎo)我國皮膚外用化學(xué)仿制藥研發(fā),提供可參考的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),在國家藥品監(jiān)督管理局的部署下,藥審中心組織制定了《皮膚外用化學(xué)仿制藥研究技術(shù)指導(dǎo)原則(試行)》。其中在流變方面也提出了一系列的指導(dǎo)性原則?!皯?yīng)對仿制品與參比制劑的流變特性(包括剪切應(yīng)力與剪切速率的完整流動曲線,屈服應(yīng)力和蠕變試驗、線性粘彈性響應(yīng))進行對比研究?!?/p>
圖2 CDE發(fā)布的皮膚外用仿制藥指導(dǎo)原則
根據(jù)指導(dǎo)原則,我們對比研究了某進口藥膏和國內(nèi)仿制藥的流變性能,包括流動曲線、屈服應(yīng)力、線性粘彈性分析以及蠕變恢復(fù)。夾具選用40mm平板(圖3),分別在25℃(存儲加工溫度)和37℃(人體使用溫度)下進行測試。
圖3 藥膏外觀及測試所用轉(zhuǎn)子
3.1 流動曲線
圖4流動曲線
流動曲線測試范圍0.1-1000s-1。從流動曲線(剪切速率掃描)結(jié)果來看,該藥膏具有剪切變稀特性,這與藥膏輔料中的一些高分子成分有關(guān),隨著剪切速率的增加,卷曲纏結(jié)的高分子鏈逐漸舒展解纏結(jié),分子間滑移的阻力降低,體現(xiàn)在粘度的降低上。在高剪切速率下(對應(yīng)擠出、涂抹等動作),對照品和自制品粘度基本一致,且溫度對其影響不大。但在低剪切速率下(對應(yīng)存儲、病灶處停留等動作),對照品具有相對較高的粘度,且溫度對該藥膏具有較大影響,對照品37oC下的粘度略有降低,自制品37oC下粘度降幅較大。
除此之外,我們還能夠?qū)ψ灾栖浉喙に嚨姆€(wěn)定性進行評判。對自制品3個不同批次的產(chǎn)品進行測試,不論25oC(黑色曲線)還是37oC(藍色曲線)下,3條曲線均基本重合,說明3個批次產(chǎn)品的穩(wěn)定性均一性很好。
3.2 屈服應(yīng)力
圖5屈服應(yīng)力
屈服應(yīng)力測試范圍0-200Pa,掃描時間1min40s。從得到的結(jié)果來看,25oC下自制品和對照品的屈服應(yīng)力差不多,都在25Pa左右,但在37oC下有明顯的區(qū)別,對照品在20Pa左右,而自制品只有10Pa左右。在過了屈服點之后,自制品和對照品的流動行為也存在一定的區(qū)別,自制品會有一個急劇降低過程,但總體流動行為重復(fù)性比較一致。
溫度對該藥膏的屈服有較為明顯的影響。溫度升高,屈服應(yīng)力下降,自制品下降尤為明顯從25oC的25Pa左右降低到了10Pa左右,這對于該自制產(chǎn)品來說,好的一點在于藥膏更容易在病灶區(qū)流平,能夠更好的滲透皮膚,同時也會帶來相應(yīng)的問題,抹上藥膏后經(jīng)過體溫的加熱,藥膏可能在自身重力作用(大于屈服應(yīng)力)下導(dǎo)致流掛,流淌到無關(guān)區(qū)域?qū)е滤幮У睦速M。
3.3 振幅掃描
圖6振幅掃描
振幅掃描范圍0.1-100γ%,頻率1H。從振幅掃描結(jié)果來看,自制品的穩(wěn)定性相對差一些,振幅達到1%γ時結(jié)構(gòu)就開始破壞,模量開始下降,而進口對照品的線性黏彈區(qū)振幅能夠達到7%γ。從圖上可以明顯看出對照品的線性黏彈區(qū)(LVER)比自制品的線性黏彈區(qū)范圍寬,線性黏彈區(qū)越寬說明材料能夠抵抗大形變的能力越強,結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。
溫度對對照品的結(jié)構(gòu)幾乎沒有影響,紅色天藍色曲線基本重合,線性黏彈區(qū)也基本一致。溫度對自制品的結(jié)構(gòu)略微產(chǎn)生一些影響,線性黏彈區(qū)差不多,但開始發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞以后,37℃下模量下降略快于25℃,藍色曲線略向低應(yīng)變方向移動。
3.4 蠕變與回復(fù)
圖7 蠕變及回復(fù)
蠕變時間3min,恢復(fù)時間2min。根據(jù)前面屈服應(yīng)力的結(jié)果,選取5Pa的應(yīng)力進行蠕變回復(fù)測試。對照品不論是在蠕變的形變量上還是形變回復(fù)率上均和對照品存在一定的差距。自制品的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)沒有對照品的“堅固”,在微小外力的作用下,仍然會出現(xiàn)較大的不可回復(fù)形變。
總的來說,該仿制藥膏在流變性能上和原研藥還是存在一定的差異,黏度略低,結(jié)構(gòu)強度略弱,通過這組數(shù)據(jù)可以指導(dǎo)其進行配方的修改,建議對配方進行微調(diào),可考慮增加黏性高分子輔料的份數(shù),降低塑性輔料的份數(shù)。
醫(yī)藥人可能更關(guān)心的是藥物的療效、毒性等生物特性,但離開了劑量來談生物特性也是沒有意義的,而皮膚外用軟膏恰恰是最容易忽略劑量這個概念的,流失的藥物會大大降低劑量。流變學(xué)可以幫助我們調(diào)節(jié)藥膏的物理流動行為,鎖住藥膏使其盡可能發(fā)揮100%的藥效。因此有時當(dāng)專注于生物特性沒有進展的時候,不妨換一個思路,跨學(xué)科的研究能夠有一些意想不到的收獲。
作者
楊陽
耐馳儀器公司應(yīng)用實驗室
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