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西罗莫司(sirolimus,SRL),又称雷帕霉素,是第三代免疫抑制剂,在临床上常用于抑制肝、肾等器官移植后的免疫排斥反应。SRL属于生物药剂学分类Ⅱ类药物,在水中的溶解度极低,而渗透性良好[1-4]。SRL药理活性高,但因水溶性差,且易被肠壁和肝中的CYP3A4同工酶广泛代谢,致使其口服生物利用度较低。这是临床应用SRL的重要缺陷之一。目前,已上市的SRL制剂主要是纳米结晶片,生物利用度约为17%[5-7]。
通过适当的制剂技术提高SRL在胃肠道中的溶解度,可提高其口服生物利用度。在前期研究中,课题组分别独立进行了含SRL的自微乳(self-microemulsifying drug delivery system,SMEDDS)、固体分散体(solid dispersion,SD)和纳米结构脂质载体(nanostructured lipid carriers,NLC)的构建,均显著改善了SRL的体外溶出。本实验在前期研究的基础上,新增环糊精衍生物对SRL的增溶研究,结合体外溶出度和体内生物利用度,综合分析和评价各增溶制剂的优势和缺陷,从而为解决口服难溶性药物的研究提供参考。
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如图1A所示,不同载体材料制备的SRL-SD的溶出曲线显示了明显的差异,溶出速率为PEG6000>F68>PVP K30>HPMC606>HPMC-AS-MF。同时,各载体材料的溶出度均不理想(≤50%),因此进一步考察采用二元载体制备SRL-SD。
选择PEG6000联合F68制备二元载体固体分散体[13],两者比例为3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3。随PEG6000/F68比例的增大,则SRL溶出度呈增大趋势,在PEG6000/F68为2∶1时的溶出度达到最大(图1B)。
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在PEG6000/F68=2∶1的基础上,进一步考察药物-载体比例对SRL-SD溶出的影响。药物-PEG6000/F68载体比例为1∶2∶1、1∶4∶2及1∶6∶3所制的SRL-SD的溶出曲线相似,没有明显差别,2 h的溶出度都接近100%(图1C)。因此优选载药量最大,即药物- PEG6000/F68载体比例为1∶2∶1。
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在其他条件相同的情况下,HP-β-CD、SBE-β-CD和DM-β-CD对SRL的包封率分别为(11.21±3.35)%、(8.24±3.11)%和(31.86±3.26)%,见图2A。因此,优选DM-β-CD制备SRL-IC。
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采用DM-β-CD制备SRL-IC,考察不同温度对包封率的影响。结果显示(图2B),温度越低,包封率越高,10 ℃条件下制备的SRL-IC的包封率显著高于30 ℃和50 ℃(P<0.01),为(58.61±4.16)%。因此,优选10 ℃制备SRL-IC。
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DM-β-CD的浓度由200 mg/ml增大至300 mg/ml,SRL的包封率由(52.12±4.17)%增大至(58.61±4.11)%(P<0.05,图2C)。进一步增大DM-β-CD的浓度至600 mg/ml,包封率没有明显变化(P>0.05)。因此,优选DM-β-CD的浓度为300 mg/ml制备SRL-IC。
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乙醇体积由0.5 ml增大至2 ml,包封率呈增大趋势(图2D)。因此,优选乙醇体积为0.5 ml制备SRL-IC。
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SRL的投药量6 mg增大至8 mg,包封率显著降低,6 mg SRL的包封率为(95.21±1.10)%,见图2E。因此,优选SRL的投药量为6 mg。
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考察SRL-SD、SRL-IC、SRL-SMEDDS及SRL-NLC在不同介质中的溶出曲线。如图3所示,在0.4% SDS中,各制剂在2 h的溶出度均超过80%,尤其是SMEDDS和NLC的溶出度接近100%。
在pH 6.8和水中,SRL-SD的溶出速率减小,2 h的溶出度分别为(65.00±4.90)%和(76.70±1.95)%。在pH 4.5和pH 7.4的介质中,SRL-SD的溶出在1 h达到最大值,分别为(53.20±4.34)%和(55.20±4.34)%,随后溶出度逐渐降低。在pH 1.2的介质中,未检测到SRL。
在水、pH 4.5、pH 6.8和pH 7.4中,SRL-IC在40 min内的溶出速率有所减小,但2 h的累积溶出没有明显变化,均在80%以上。在pH 1.2的介质中,SRL-IC的溶出度在30 min达到最大值,为(49.84±7.21)%,随后溶出度逐渐降低。
SRL-SMEDDS和SRL-NLC显示了与SRL-SD相似的溶出趋势,即在水和pH 6.8中的溶出度低于0.4% SDS,但大于80%。在pH 4.5和pH 7.4的介质中,溶出达到峰值(约80%)后逐渐降低。
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SRL血药浓度-时间曲线见图4,经DAS 3.2.6软件处理后,具体参数见表 1。
表 1 非房室模型体内药动学参数(
$ \bar x$ ±s)参数 SRL SRL-SD SRL-IC SRL- NLC SRL-SMEDDS Rapamune® AUC0→72(µg·h/ml) 0.70±0.13 2.06±0.79 3.66±2.64 8.60±2.03 10.76±1.57 11.02±2.73 AUC0→t(µg·h/ml) 0.73±0.15 2.07±0.81 3.78±2.84 8.67±1.95 11.15±2.11 11.75±3.13 t1/2 (t/h) 16.53±1.50 14.50±2.15 20.64±5.45 8.97±6.87 12.97±5.67 14.54±5.67 tmax(t/h) 1.04±0.25 1.25±0.28 1.04±0.25 1.13±0.31 1.50±0.38 1.83±0.26 cmax (ng/ml) 0.16±0.05 0.36±0.05 0.53±0.13 0.90±0.09 1.23±0.07 1.28±0.13 以原料药为参比制剂,SRL-SD、SRL-IC、SRL-SMEDDS、SRL-NLC、Rapamune®的相对生物利用度分别为332.8%、522.9%、1 228.6%、1 537.1%、1 574.3%,表明各增溶方法都显著提高了SRL的生物利用度。
以市售纳米晶片Rapamune®为参比制剂,SRL-SD、SRL-IC、SRL-NLC、SRL-SMEDDS的相对生物利用度分别为18.7%、33.2%、78.0%、97.6%,可见在各增溶方法中,SMEDDS对SRL体内吸收的作用最显著,与市售制剂相当。
Study on sirolimus solubilization technology based on in vitro dissolution and in vivo bioavailability
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摘要:
目的 评价不同增溶技术对西罗莫司(sirolimus,SRL)的体外溶出与体内吸收的影响。 方法 选取固体分散体(SD)、包合物(IC)、自微乳(SMEDDS)和纳米结构脂质载体(NLC)为SRL的增溶技术。SRL-SMEDDS和SRL-NLC已在前期研究中获得最优处方。另外,以包封率、体外溶出度等为指标,筛选SRL-SD和SRL-IC的处方工艺。分别采用0.4% SDS,水,及pH 1.2、pH 4.5、pH 6.8、pH 7.4缓冲液为溶出介质,考察市售制剂Rapamune®,以及自制的各增溶制剂的溶出曲线。采用比格犬体内药动学试验,考察上述制剂的体内吸收度。 结果 在0.4% 十二烷基硫酸钠(SDS)中,各制剂在2 h的溶出度均超过80%。在pH 1.2的介质中,无法测得SRL-SD的溶出度,而IC、SMEDDS和NLC的溶出度呈先增大后减小的趋势。在其他介质中,SRL的溶出度均有所降低,而SRL-IC显示了最佳的溶出度,未出现明显的降低趋势。体内药动学试验结果显示,原料药、SRL-SD、SRL-IC、SRL-NLC和SRL-SMEDDS的相对生物利用度分别为9.1%、18.7%、33.2%、78.0%、97.6%。 结论 SD、SMEDDS、NLC、IC均可提高SRL的体外溶出度和体内吸收度,其中,SMEDDS对SRL的生物利用度改善最为明显。 Abstract:Objective To evaluate the effects of different solubilizing techniques on the in vitro dissolution and in vivo pharmacokinetics of Sirolimus (SRL). Methods Solid dispersions (SD), inclusion complex (IC), self-micro emulsifying drug delivery system (SMEDDS) and nano-structured lipid carrier (NLC) were selected as the solubilization technology for SRL. SRL-SMEDDS and SRL-NLC have obtained the optimal prescription in the previous studies. Additionally, the formulation process of SRL-SD and SRL-IC was screened by using inclusion rate and dissolution profiles as indicators. 0.4% SDS, water and buffer solutions with pH 1.2, 4.5, 6.8, 7.4 were used as dissolution media. The dissolution profile of the commercially available formulation Rapamune® and the lab-made solubilized preparations were investigated. The in vivo absorption of the above preparations was examined using a pharmacokinetic test in Beagle dogs. Results In 0.4% SDS, the dissolution of each preparation exceeded 80% in 2 h. In the medium of pH 1.2, the dissolution of SRL-SD could not be measured while the dissolution of IC, SMEDDS and NLC increased first and then decreased. In other media, the dissolution of the SRL was reduced. The SRL-IC showed the best dissolution without a significant decrease. The relative bioavailability of APIs, SRL-SD, SRL-IC, SRL-NLC and SRL-SMEDDS were 9.1%, 18.7%, 33.2%, 78.0%, and 97.6% respectively in vivo pharmacokinetic tests. Conclusion SD, SMEDDS, NLC, and IC can improve the in vitro dissolution and in vivo absorption of SRL. Among them, SMEDDS has the most significant improvement in the bioavailability of SRL. -
Key words:
- sirolimus /
- solid dispersion /
- inclusion complex /
- SMEDDS /
- nano-structured lipid carrier /
- dissolution /
- bioavailability
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表 1 非房室模型体内药动学参数(
$ \bar x$ ±s)参数 SRL SRL-SD SRL-IC SRL- NLC SRL-SMEDDS Rapamune® AUC0→72(µg·h/ml) 0.70±0.13 2.06±0.79 3.66±2.64 8.60±2.03 10.76±1.57 11.02±2.73 AUC0→t(µg·h/ml) 0.73±0.15 2.07±0.81 3.78±2.84 8.67±1.95 11.15±2.11 11.75±3.13 t1/2 (t/h) 16.53±1.50 14.50±2.15 20.64±5.45 8.97±6.87 12.97±5.67 14.54±5.67 tmax(t/h) 1.04±0.25 1.25±0.28 1.04±0.25 1.13±0.31 1.50±0.38 1.83±0.26 cmax (ng/ml) 0.16±0.05 0.36±0.05 0.53±0.13 0.90±0.09 1.23±0.07 1.28±0.13 -
[1] RIAL M D E L C, ABBUD-FILHO M, GONÇALVES R T, et al. Individualizing early use of sirolimus in renal transplantation[J]. Transplant Proc,2010,42(10):4518-4525. doi: 10.1016/j.transproceed.2010.10.015 [2] TOSO C, MERANI S, BIGAM D L, et al. Sirolimus-based immunosuppression is associated with increased survival after liver transplantation for hepatocellular carcinoma[J]. Hepatology,2010,51(4):1237-1243. doi: 10.1002/hep.23437 [3] CHATEL M A, LARKIN D F. Sirolimus and mycophenolate as combination prophylaxis in corneal transplant recipients at high rejection risk[J]. Am J Ophthalmol,2010,150(2):179-184. doi: 10.1016/j.ajo.2010.03.010 [4] POUTON C W. Formulation of poorly water-soluble drugs for oral administration: physicochemical and physiological issues and the lipid formulation classification system[J]. Eur J Pharm Sci,2006,29(3-4):278-287. doi: 10.1016/j.ejps.2006.04.016 [5] RICCIUTELLI M, DI MARTINO P, BARBONI L, et al. Evaluation of rapamycin chemical stability in volatile-organic solvents by HPLC[J]. J Pharm Biomed Anal,2006,41(3):1070-1074. doi: 10.1016/j.jpba.2006.02.009 [6] BALAKRISHNAN P, LEE B, OH D H, et al. Enhanced oral bioavailability of dexibuprofen by a novel solid Self-emulsifying drug delivery system (SEDDS)[J]. Eur J Pharm Biopharm,2009,72(3):539-545. doi: 10.1016/j.ejpb.2009.03.001 [7] CHO H Y, CHOI J H, OH I J, et al. Self-emulsifying drug delivery system for enhancing bioavailability and lymphatic delivery of tacrolimus[J]. J Nanosci Nanotechnol,2015,15(2):1831-1841. doi: 10.1166/jnn.2015.9248 [8] 余越, 陶春, 杨海跃, 等. 不同孔径介孔二氧化硅纳米粒的制备及其用于固化西罗莫司自微乳[J]. 药学学报, 2017, 52(6):985-991. [9] HU X W, LIN C, CHEN D X, et al. Sirolimus solid self-microemulsifying pellets: formulation development, characterization and bioavailability evaluation[J]. Int J Pharm,2012,438(1-2):123-133. doi: 10.1016/j.ijpharm.2012.07.055 [10] 吴昊, 宋洪涛. 西罗莫司纳米结构脂质载体分散液的制备及其体外释放度考察[J]. 药学实践杂志, 2012, 30(3):189-193. doi: 10.3969/j.issn.1006-0111.2012.03.009 [11] 吴昊, 张晶, 宋洪涛. 西罗莫司纳米脂质载体固化制剂的制备[J]. 中国医药工业杂志, 2012, 43(7):562-567. doi: 10.3969/j.issn.1001-8255.2012.07.013 [12] 刘志宏, 胡雄伟, 张晶, 等. 西罗莫司固体自微乳化给药系统的体内外评价[J]. 中国新药杂志, 2016, 25(20):2369-2375. [13] 霍涛涛, 张美敬, 陶春, 等. 基于多组分评价的雷公藤提取物固体分散体的制备及体外表征[J]. 中草药, 2018, 49(1):128-134. doi: 10.7501/j.issn.0253-2670.2018.01.018 [14] SUN M H, SI L Q, ZHAI X Z, et al. The influence of co-solvents on the stability and bioavailability of rapamycin formulated in self-microemulsifying drug delivery systems[J]. Drug Dev Ind Pharm,2011,37(8):986-994. doi: 10.3109/03639045.2011.553618 [15] 侯明明, 宋洪涛, 周欣. 免疫抑制剂药物基因组学的研究进展[J]. 中国药房, 2009, 20(31):2471-2473. [16] 董文雪, 何军, 杨亚妮. 自微乳释药系统研究进展[J]. 中国医药工业杂志, 2011, 42(12):948-954. doi: 10.3969/j.issn.1001-8255.2011.12.020 [17] 刘建清, 张晶, 赵佳丽, 等. 纳米结构脂质载体促进难溶性药物口服吸收机制的研究进展[J]. 药学实践杂志, 2014, 32(4):254-256, 277. doi: 10.3969/j.issn.1006-0111.2014.04.004 [18] 王学功. 几种β-环糊精衍生物的合成及对药物分子的包结作用[D]. 天津: 天津大学, 2005. [19] 刘志宏, 胡雄伟, 陶春, 等. 西罗莫司自乳化给药系统及其固体化研究[J]. 药学实践杂志, 2016, 34(2):142-147, 170. doi: 10.3969/j.issn.1006-0111.2016.02.012 [20] GUMASTE S G, PAWLAK S A, DALRYMPLE D M, et al. Development of solid SEDDS, IV: effect of adsorbed lipid and surfactant on tableting properties and surface structures of different silicates[J]. Pharm Res,2013. doi: 10.1007/s11095-013-1114-4 [21] LEE D H, YEOM D W, SONG Y S, et al. Improved oral absorption of dutasteride via Soluplus®-based supersaturable self-emulsifying drug delivery system (S-SEDDS)[J]. Int J Pharm,2015,478(1):341-347. doi: 10.1016/j.ijpharm.2014.11.060 [22] 刘静. 自微乳释药系统在西药制剂中的应用[J]. 中国药业, 2018, 27(1):4-8. doi: 10.3969/j.issn.1006-4931.2018.01.002 [23] 徐晓琰, 恽菲, 狄留庆, 等. 环糊精包合药物胃肠道转运过程及机制研究进展[J]. 中草药, 2012, 43(10):2062-2065.