摘要
通过检测拉帕替尼在不同辅料中的溶解度,选择合适的辅料绘制伪三元相图,利用星点设计-效应面法优化处方组分,确定最终处方。对制备的拉帕替尼自微乳进行粒径、Zeta电位检测,采用透射电镜观察微观形态,并考察不同介质、不同稀释倍数、不同放置时间对粒径的影响,进行拉帕替尼自微乳与拉帕替尼混悬液体外释放实验与大鼠体内药动学研究。
最终确定拉帕替尼自微乳处方为玉米油∶油酸∶RH40∶TP=20∶20∶48∶12,平均粒径为(35.88±0.61) nm,Zeta电位为(-2.81±0.25) mV;在不同介质(pH 1.0、pH 4.5、pH 6.8)、不同稀释倍数(1∶50、1∶100、1∶200)下放置6 h,粒径稳定;体外释放48 h,药物累计释放量达70%;大鼠药动学实验结果显示,与拉帕替尼混悬液相比,拉帕替尼自微乳的Cmax与AUC显著提高。
关键词
2014年至2018年,乳腺癌的发病率以每年0.5%递增,已成为女性发病率最高的癌
在临床上,拉帕替尼主要与卡培他滨联合用于既往接受蒽环类、紫杉醇、曲妥珠单抗治疗的HER-2阳性转移性乳腺癌或晚期乳腺癌患者。此外,拉帕替尼也可与其他药物联合使用。段海波
自微乳给药系统(self-microemulsifying drug delivery system, SMEDDS)由水难溶性或亲脂性药物、油相、乳化剂、助乳化剂组成,在体内胃肠道水分稀释与蠕动作用下,自发形成粒径小于250 nm的水包油(O/W)型乳剂。SMEDDS可提高难溶性药物的溶解度,增加药物的吸收及淋巴途径转运,降低首过效应,从而提高药物的生物利用
拉帕替尼(原料药,批号:S24GS162167,纯度99%)购自上海源叶生物科技有限公司;中链甘油三酯(medium-chaintriglyceride, MCT)、单亚油酸甘油酯(MaisineCC)、丙二醇单辛酸酯(Capryol90)、二乙二醇单乙醚(TP)购自法国Gattefosse公司;三辛酸甘油酯(Captex8000)、辛酸癸酸单双甘油酯(CapmulMCM)购自美国Abitec公司;聚氧乙烯蓖麻油(EL35)、聚氧乙烯40氢化蓖麻油(RH40)购自德国BASF公司;吐温80(Tween80)、玉米油购自山东瑞生;聚乙二醇400(PEG400)、聚乙二醇600(PEG600)购自江西益普生;丙二醇购自湖北葛店人福;油酸购自湖南尔康;乙醇、甲醇(HPLC级)购自美国ACS公司;磷酸氢二钾(分析AR级)购自国药集团。Sprague-Dawley(SD)大鼠12只,体重200~250 g,雌雄各半,由湖南省药物安全评价研究中心提供,许可证号为SCXK(湘)(2019-0004)。
BSA224S-CN型电子分析天平(赛多利斯);THZ-92A型气浴恒温振荡器(上海博迅);TG20-WS型高速离心机(湖南迈克尔);VORTEX-5可调式旋涡混合器(上海嘉鹏);U-3000型高效液相色谱仪(赛默飞);三重四极杆液质联用仪(安捷伦);BT-50超声分散器(丹东百特);激光粒度仪(英国马尔文);透射电子显微镜(日本日立)。
称取1 g辅料,置于刻度离心管中,投入过量药物,确保有药物沉淀,涡旋使药物充分分散,水浴超声30 min,气浴恒温振荡箱(25 ℃,100 r·mi
依据拉帕替尼在辅料中的溶解度结果,选择溶解度较大的油相、乳化剂、助乳化剂进行考察。将乳化剂与助乳化剂以一定质量比(4∶1、3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3、1∶4)混合;再将油相和混合乳化剂剂按一定质量比(9∶1、8∶2、7∶3、6∶4、5∶5、3∶7、4∶6、2∶8、1∶9)混合,即得空白乳。取100 μL空白乳加入10 mL预热至37 ℃的纯化水中,在100 r·mi
在伪三元相图的基础上采用星点设计-效应面法优化处方。以油相的质量占比Woil/%(X1)、乳化剂与助乳化剂的质量比Km(X2)为自变量,依据空白乳筛选的结果,确定星点设计的因素X1、X2。
用Design expert 12.0软件进行二因素五水平设计,以自微乳的载药量、平均粒径、多分散性指数(polydispersity index, PDI)为评价指标。根据软件生成的13个处方,按比例称取油相、乳化剂、助乳化剂,投入过量药物,涡旋使药物充分混匀后超声30 min,气浴恒温振荡(25 ℃,100 r·mi
用Design expert 12.0软件对处方的载药量、平均粒径、PDI进行模拟拟合,绘制二维等高线和三维效应面图。以Woil/%(X1)、平均粒径、PDI、载药量为考察指标,确定最优处方。
取空白乳和拉帕替尼自微乳各100 μL,缓慢加入10 mL 37 ℃纯化水中(100 r·mi
取100 μL拉帕替尼自微乳,以1∶50、1∶100、1∶200的体积比加入纯化水中,37 ℃,100 r·mi
取100 μL拉帕替尼自微乳,以1∶100的体积比分别加入pH 1.0、pH 4.5、pH 6.8介质中乳化(37 ℃,100 r·mi
用透析袋(3 500 Da)考察拉帕替尼混悬液(以0.5%羧甲基纤维素钠为助悬液)、拉帕替尼自微乳在pH 6.8介质(磷酸盐缓冲液)中的释放情况。取拉帕替尼混悬液与拉帕替尼自微乳各1 mL(5 mg·m
在大鼠体内开展拉帕替尼混悬液与拉帕替尼自微乳的药代动力学研究。将12只SD大鼠分为两组(每组雌鼠3只,雄鼠3只),以灌胃的形式分别给予拉帕替尼混悬液和拉帕替尼自微乳。大鼠实验前禁食12 h,给药4 h后允许进食,期间自由饮水。给药剂量均为25 mg·k
取50 μL血浆置于EP管中,加入阿比特龙(内标)甲醇溶液(质量浓度40 ng·m
检测条件:色谱柱Xterra MS C18(4.6 mm×50 mm, 5 μm);流动相:甲醇∶0.1%甲酸水(95∶5);流速:0.75 mL·mi
利用GraghPad Prism软件绘制拉帕替尼血药浓度-时间曲线图;Phoenix软件对不同时间点血浆药物浓度与时间进行拟合,计算相关药动学参数;SPSS 21.0统计学软件进行数据分析,考察数据的统计学意义。
拉帕替尼在油相、乳化剂、助乳化剂中的溶解度检测结果显示,拉帕替尼在油酸、RH40、Tween80、TP、PEG400和PEG600中溶解度较好(
种类 | 名称 | 溶解度/(mg· |
---|---|---|
油相 | 油酸 | 46.53±0.51 |
玉米油 | 3.05±0.09 | |
MCT | 2.41±0.11 | |
CapmulMCM | 11.05±0.20 | |
Capryol90 | 7.77±0.21 | |
MaisineCC | 4.72±0.15 | |
Captex8000 | 2.03±0.05 | |
乳化剂 | RH40 | 33.87±0.65 |
EL35 | 11.71±0.30 | |
Tween80 | 14.72±0.17 | |
助乳化剂 | TP | 48.93±0.21 |
PEG400 | 41.96±0.59 | |
PEG600 | 48.78±0.31 | |
丙二醇 | 3.03±0.03 |
依据拉帕替尼辅料溶解度结果,选择油酸作为油相考察。但油酸作为单一的油相很难被乳化,需与其他油相混合。根据经验将油酸与玉米油/MCT以1∶1质量比混合,以RH40、TP为乳化剂、助乳化剂,采用Origin 2022软件绘制伪三元相图,结果显示,玉米油与油酸混合乳化后,符合“1.4”项考察指标的点更多(

图1 不同油相的伪三元相图
Fig. 1 Pseudo-ternary phase diagrams of different oils
注: RH40为乳化剂;TP为助乳化剂。
Note: RH40 was emulsifier; TP was co-emulsifier.
选择玉米油与油酸作为油相,根据药物的溶解度,乳化剂选择RH40、Tween80,助乳化剂选择PEG400、PEG600、TP,绘制伪三元相图,结果表明,当油相为玉米油和油酸、乳化剂为RH40、助乳化剂为TP时,空白乳更容易乳化为澄清透明的乳液,在伪三元相图中符合“1.4”项考察指标的点最多(

图2 不同乳化剂、助乳化剂的伪三元相图
Fig. 2 Pseudo-ternary phase diagrams of different emulsifiers and co-emulsifiers
注: (a-c)乳化剂为RH40,助乳化剂分别为PEG400、TP、PEG600;(d-f)乳化剂为Tween80,助乳化剂分别为PEG600、TP、PEG400。
Note: (a-c) The emulsifier was RH40 and the co-emulsifier was respectively PEG400, TP and PEG600; (d-f) The emulsifier was Tween80 and the co-emulsifier was respectively PEG400, TP and PEG600.
通过空白乳的筛选,确定X1的范围为10%~40%,X2的范围为1~9,计算得出星点设计的因素水平(
因素 | 水平 | ||||
---|---|---|---|---|---|
-1.414 | -1 | 0 | 1 | 1.414 | |
Woil/%(X1) | 10 | 14.4 | 25 | 35.6 | 40 |
Km(X2) | 1 | 2.17 | 5 | 7.83 | 9 |
序号 | X1/% | X2 | 载药量(Y1) /(mg· | 平均粒径(Y2) /nm | PDI(Y3) |
---|---|---|---|---|---|
1 | 25 | 1 | 44.39 | 33.88 | 0.18 |
2 | 25 | 9 | 35.07 | 77.80 | 0.38 |
3 | 25 | 5 | 31.58 | 42.44 | 0.30 |
4 | 25 | 5 | 31.37 | 47.64 | 0.33 |
5 | 35.6 | 7.83 | 31.12 | 97.78 | 0.24 |
6 | 39.99 | 5 | 35.84 | 36.22 | 0.18 |
7 | 14.4 | 7.83 | 40.96 | 17.41 | 0.03 |
8 | 10 | 5 | 36.86 | 16.30 | 0.03 |
9 | 14.4 | 2.17 | 37.94 | 18.79 | 0.02 |
10 | 35.6 | 2.17 | 36.73 | 36.93 | 0.25 |
11 | 25 | 5 | 33.77 | 66.18 | 0.40 |
12 | 25 | 5 | 33.63 | 72.32 | 0.39 |
13 | 25 | 5 | 30.85 | 47.83 | 0.37 |
Y1=32.24-1.56X1-1.97X2-2.16X1X2+1.72X
Y2=55.28+15.79X1+15.20X2+15.56X1X2-14.05X
Y3=0.358 8+0.081 7X1+0.034 8X2-0.004 2X1X2-0.140 2X
用Design expert 12.0软件绘制油相质量占比Woil/%(X1),乳化剂与助乳化剂质量之比Km(X2)的载药量、平均粒径的二维等高线和三维效应面图(

图3 载药量、平均粒径和PDI的二维等高线图(a、c、e)和三维效应图(b、d、f)
Fig. 3 The response surface graph 2D (a, c, e) and the response surface graph 3D (b, d, f) of the drug loading, partical size and PDI
综上,以Woil/%(X1)最大、平均粒径<100 nm、PDI<0.3、处方载药量最大为标准进行优化,优选处方为:X1=40,X2=4,Y1=35.67,Y2=36.44,Y3=0.17。
依照玉米油∶油酸∶RH40∶TP=20∶20∶48∶12处方制备3批拉帕替尼自微乳,处方的载药量、粒径、PDI检测值与预测值的差值<0.1%(表5),证明所建立的数学模型有良好的预测性。
参数 | 实测值 | 预测值 |
---|---|---|
载药量/(mg· | 35.88±0.61 | 35.67 |
粒径/nm | 35.05±0.55 | 36.44 |
PDI | 0.126 | <0.2 |
空白乳与拉帕替尼自微乳均为澄清透明乳液(

图4 拉帕替尼自微乳的粒径分布(a) 、Zeta电位图(b)、空白乳液与自微乳液(左→右)外观图(c)和透射电镜图(d、e)
Fig. 4 The droplet size (a), Zeta potential (b), transmission electron microscopy (d, e) of lapatinib-SMEDDS and blank-SMEDDS (left→right) (c)
将拉帕替尼自微乳与纯化水以1∶50、1∶100、1∶200的体积比乳化,粒径与PDI无显著区别;常温放置6 h后,粒径与PDI值未发生显著改变,表明拉帕替尼自微乳不会因为稀释倍数变化而发生改变,并且拉帕替尼乳液随着时间推移趋向稳定(
时间 | 参数 | 稀释倍数 | ||
---|---|---|---|---|
1∶50 | 1∶100 | 1∶200 | ||
0 h | 粒径/nm | 34.52±0.37 | 35.05±0.55 | 31.26±0.29 |
PDI | 0.177 | 0.126 | 0.144 | |
6 h | 粒径/nm | 31.82±0.53 | 34.23±1.10 | 29.4±0.38 |
PDI | 0.063 | 0.048 | 0.137 |
在pH 1.0、pH 4.5、pH 6.8的介质中,拉帕替尼自微乳乳化后的粒径与PDI无显著区别。常温放置6 h后,粒径与PDI未发生显著改变,表明一定时间内拉帕替尼乳液在不同介质中可保持稳定(
时间 | 参数 | 介质 | ||
---|---|---|---|---|
pH 1.0 | pH 4.5 | pH 6.8 | ||
0 h | 粒径/nm | 33.41±0.86 | 34.47±0.26 | 31.79±0.92 |
PDI | 0.073 | 0.110 | 0.072 | |
6 h | 粒径/nm | 33.68±0.53 | 33.84±0.37 | 31.25±0.25 |
PDI | 0.154 | 0.104 | 0.080 |
拉帕替尼自微乳与混悬液在体外释放有显著区别。拉帕替尼自微乳在介质中搅拌12 h后开始快速释放,48 h后累计释放达70%,并趋于平稳;拉帕替尼混悬液释放十分缓慢,48 h后累计释放不足3%(

图5 拉帕替尼自微乳和混悬液48 h内的体外释放曲线
Fig. 5 Drug release of lapatinib-SMEDDS and lapatinib-suspension within 48 h in vitro
拉帕替尼制备成自微乳后,药物在大鼠中的生物利用度显著提高(

图6 拉帕替尼自微乳和混悬液的血药浓度-时间曲线图(n=3)
Fig. 6 Plasma concentration-time profiles of lapatinib-SMEDDS and lapatinib-suspension(n=3)
参数 | 雌鼠 | 雄鼠 | |||
---|---|---|---|---|---|
自微乳 | 混悬液 | 自微乳 | 混悬液 | ||
tmax/h | 4.67±0.94 | 4.0±2.0 | 1.83±0.24 | 1.75±0.35 | |
Cmax/(μg·m | 6.78±1.07 | 0.80±0.20 | 1.39±0.52 | 0.56±0.21 | |
AUC0→t/(μg·m | 85.95±16.61 | 7.36±2.67 | 7.00±0.66 | 2.83±1.58 | |
RBA/% | 1 168.80 | — | 247.35 | — | |
P | 0.003 | 0.026 |
注: RBA:相对生物利用度。
Note: RBA: relative bioavailability.
拉帕替尼自微乳给药系统中,油相是重要组成部分,因其一方面可溶解大量药物,提高自微乳给药系统载药量;另一方面可促进药物淋巴转运,其中长链甘油三酯淋巴转运比例最高,能有效提高药物的生物利用
拉帕替尼自微乳乳化后形成O/W型乳滴,粒径<50 nm且呈正态分布,在微观状态下为球形粒子,分布均匀,表明乳化效果理想。Zeta电位会影响粒子的状态,电位过低会使粒子发生部分聚
拉帕替尼体外释放实验中,体外释放48 h后,拉帕替尼混悬液累计释放低于3%,自微乳累计释放达70%,表明自微乳有效改善了拉帕替尼的体外释放。在拉帕替尼自微乳体外释放实验中,前期药物释放缓慢,12 h后释放加快,可能是自微乳形成了O/W型乳滴,一部分药物溶解在表面活性剂层,存在于乳滴外表面;另一部分溶解在油相层,存在乳滴内表面;拉帕替尼具有很强的亲脂性,可能延缓了其释放。
与拉帕替尼混悬液相比,拉帕替尼自微乳在大鼠体内的生物利用度显著提高。首先,自微乳给药系统提高了拉帕替尼的溶解度,促进药物吸收;其次,自微乳给药系统提高了肠上皮细胞膜的流动性,推动药物跨膜吸收;此外,自微乳给药系统可改变肠上皮细胞间紧密连接,提高了药物经细胞旁路转运的比例;最重要的是,自微乳给药系统可促使药物经淋巴转运,降低首过效
拉帕替尼在大鼠体内的药动学实验中存在性别差异。拉帕替尼主要经CYP3A4和CYP3A5酶代谢,而研究显示,雌雄大鼠体内CYP酶的活性与数量不同,且雌性体内脂肪储量高于雄性,因此,亲脂性药物在雌鼠体内分布容积更
制备的拉帕替尼自微乳性质稳定,改善了药物溶解度与生物利用度,有望在临床上大大降低拉帕替尼每日服用剂量,改善因剂量过高引起的胃肠道不良反应,进而提高患者依从性。自微乳给药系统制备方便,工艺简单,有利于制剂工业化,为拉帕替尼新剂型的研发提供了一条新的思路。
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