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1.前言
在藥品設(shè)計(jì)過程中，輔料的選擇至關(guān)重要。對(duì)于輔料及其在處方中的用量選擇，不僅基于它們的功能性，更重要的是要考慮藥物與輔料之間的相容性。所謂的不相容性，可以定義為藥物與處方中一種或多種輔料發(fā)生不良相互作用，從而導(dǎo)致制劑在物理、化學(xué)、微生物學(xué)或治療性質(zhì)方面的改變。因此，輔料相容性的研究主要是用于預(yù)測(cè)藥物在最終劑型中可能潛在的不相容性，同時(shí)為申報(bào)注冊(cè)法規(guī)文件所需的處方中輔料及其用量的選擇提供合理依據(jù)。
輔料相容性的研究通常被認(rèn)為是很普通并且繁瑣的。但是，這些研究恰恰是藥物研發(fā)過程中非常重要的工作，原因在于：包括處方的選擇、藥物穩(wěn)定性的評(píng)估，降解產(chǎn)物的鑒定，以及對(duì)于相互作用機(jī)制的了解，都可以從輔料相容性研究所獲得的知識(shí)中得到有益指導(dǎo)。如果發(fā)現(xiàn)藥物穩(wěn)定性不能盡如人意，就要采取對(duì)策以提高其穩(wěn)定性。因此，在藥品開發(fā)的前階段進(jìn)行系統(tǒng)的，周詳計(jì)劃和執(zhí)行的相容性研究，可以有效地節(jié)省由于穩(wěn)定性問題而浪費(fèi)的資源和拖延的時(shí)間；同時(shí)，如果當(dāng)藥物產(chǎn)品進(jìn)入后期開發(fā)的階段，輔料相容性的研究對(duì)于引起穩(wěn)定性問題的原因推測(cè)也非常有幫助。
而且隨時(shí)間的推移，監(jiān)管的期望對(duì)此有了顯著的增加。正如一直都在提倡的質(zhì)量源于設(shè)計(jì)(QbD)的倡議那樣，這種趨勢(shì)將會(huì)一直延續(xù)。在進(jìn)入申請(qǐng)的開發(fā)報(bào)告中，需要藥物與輔料的相容性數(shù)據(jù)以證明對(duì)處方成分選擇的正確性?；谳o料對(duì)藥品和生產(chǎn)工藝的影響，相關(guān)法規(guī)已經(jīng)越來越多地關(guān)注其關(guān)鍵質(zhì)量特性(critical quality attributes,CQA)和控制策略。
從藥物開發(fā)過程的角度而言，通常是在對(duì)藥品（藥物活性成分，API）液體和固體穩(wěn)定性有一定的了解之后開展這些研究，但應(yīng)在處方開發(fā)之前。劑型中不相容導(dǎo)致的變化可以歸納為以下幾點(diǎn)
①顏色或外觀的變化；
②機(jī)械性能的損失（如片劑硬度）；
③溶出行為的變化；
④物理晶型的轉(zhuǎn)變，
⑤升華導(dǎo)致的損失；
⑥藥效降低；
⑦降解產(chǎn)物的增加。
2.藥物與輔料之間的化學(xué)作用
在藥物制劑中能觀察到最普遍的反應(yīng)為水解作用、脫水作用、同分異構(gòu)化作用、消除作用、成環(huán)作用、氧化作用，光降解作用，以及與處方成分（輔料及其雜質(zhì)）之間的特殊反應(yīng)。而影響上述反應(yīng)的主要因素為：溫度、酸堿度（pH值）、固體中的水分、環(huán)境中的相對(duì)溫度、催化劑的存在、光照、氧氣、物理形態(tài)及藥物和輔料的粒度。
制劑中輔料影響藥物穩(wěn)定性的常見途徑為改變制劑中的水分、改變制劑中微環(huán)境的pH值、充當(dāng)了廣義酸堿催化劑、直接與藥物發(fā)生反應(yīng)或者成為了雜質(zhì)來源，而這些雜質(zhì)能夠直接與藥物反應(yīng)或在藥物降解中充當(dāng)了催化劑。輔料還會(huì)通過離子交換作用、多晶型的轉(zhuǎn)化、低共熔物或固態(tài)溶液的形成等方式改變藥物的物理化學(xué)形態(tài)。這些物理或化學(xué)狀態(tài)的改變都會(huì)影響藥物的化學(xué)穩(wěn)定性。
在固體相容性試驗(yàn)中，輔料的兩個(gè)性質(zhì)對(duì)于處方穩(wěn)定性和相容性試驗(yàn)是尤為重要的，即為：
①在不同濕度環(huán)境下的吸水能力；
②引入輔料后的pH值。
2.1水分和微環(huán)境pH值的影響
大多數(shù)的藥物和輔料都含有水分，這些水分以結(jié)合水或非結(jié)合水的形態(tài)存在，結(jié)合水是指緊密結(jié)合到物質(zhì)物理形態(tài)上的結(jié)晶水，它幾乎是不能移動(dòng)并且不可反應(yīng)的。例如，B-內(nèi)酰胺類抗生素水解不穩(wěn)定，其結(jié)晶水合物卻是穩(wěn)定的，原因在于這些水是結(jié)合在晶體基質(zhì)中且不可反應(yīng)的。正如預(yù)期的那樣，這類化合物的穩(wěn)定性高度依賴于它們的結(jié)晶狀態(tài)”。相反，非結(jié)合水通常存在于一種平衡狀態(tài)中，并且有較高的分子運(yùn)動(dòng)性。輔料中水分隨濕度的變化即反映了非結(jié)合水的含量。
水分在輔料或藥物和輔料混合物中的物理狀態(tài)決定了其在藥物與輔料相互影響中的潛在作用。輔料對(duì)水分的吸附解吸性質(zhì)的影響已得到充分證實(shí)。固態(tài)系統(tǒng)中的水分會(huì)對(duì)穩(wěn)定性有重要影響，這些影響不僅體現(xiàn)在可能引起藥物（如乙酰水楊酸）的水解；還在于水分的參與使其作為反應(yīng)介質(zhì)，增加了系統(tǒng)的塑性和分子流動(dòng)性。吸水能力強(qiáng)的輔料可以通過在封閉系統(tǒng)中清除水分的方式，預(yù)防藥物降解。與一些低吸附能量的輔料相比，具有較高吸附能量特性的輔料能夠降低系統(tǒng)中水的反應(yīng)活性。而另一方面，有些輔料（如微晶纖維素）由于其弱吸附性，其中的水分又是具有高度反應(yīng)活性的。原因在于：相對(duì)超細(xì)纖維來說，微晶纖維素會(huì)引起阿司匹林水解速率的增大。
基于輔料帶來的固體表面微環(huán)境pH值對(duì)藥物化學(xué)穩(wěn)定性有重要影響。由于輔料自身的化學(xué)性質(zhì)和組成，它們有酸性或堿性的表面pH值。對(duì)于可溶性輔料，輔料溶液的pH值對(duì)其在固態(tài)時(shí)pH值的簡(jiǎn)單指示。而對(duì)于不溶性輔料，其中5%~20%的輔料混懸狀態(tài)的pH值可以作為間接指示?；谔幏角叭芙庑院头€(wěn)定性研究，選擇具有合適pH值的輔料，對(duì)輔料相容性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)非常有幫助。例如，呈堿性的硬脂酸鎂可能導(dǎo)致堿敏感藥物不穩(wěn)定。
大多數(shù)藥物是有機(jī)酸/堿形成的鹽，它們?cè)谒嵝曰驂A性pH值條件下以游離酸或堿存在。少量藥物會(huì)溶解在自由水中，故pH調(diào)節(jié)劑會(huì)導(dǎo)致藥物游離酸堿基的形成。如果游離酸堿基不如其成鹽形式穩(wěn)定，這時(shí)會(huì)引起藥物加速降解。當(dāng)然這也有可能因藥物揮發(fā)或升華，以藥物損失的方式引起制劑失重，而非降解產(chǎn)物的存在。
2.2輔料及其雜質(zhì)的反應(yīng)
一般來說，藥用輔料被認(rèn)為是惰性的。但其也是具有功能基團(tuán)的有機(jī)化合物，在制劑中有可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，尤其是與藥物活性成分( APIs)的活性基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)。而且，藥用輔料所含微量活性雜質(zhì)也會(huì)催化或直接參與藥物降解反應(yīng)。
對(duì)輔料合成、分離和／或純化進(jìn)行簡(jiǎn)要考察，將會(huì)得到一些重要提示，即其潛在雜質(zhì)和可能帶來制劑穩(wěn)定性問題的其它特性。但因其專有性，這類信息難以獲得，并大多受限于非正式的供應(yīng)商討論和對(duì)專利數(shù)據(jù)的精讀。文獻(xiàn)提供了一些藥用輔料活性雜質(zhì)的例子可作為指導(dǎo)（表1）。以下列出了其中幾個(gè)實(shí)例。
表1 常用的藥用輔料生產(chǎn)方法及潛在的活性雜質(zhì)
①眾所周知，還原糖（如乳糖）與伯胺和仲胺類藥物會(huì)發(fā)生美拉德反應(yīng)。接著通過阿馬多爾重排生成一系列有色產(chǎn)物。這些反應(yīng)的機(jī)理為：胺類化合物與開鏈形式的碳水化合物生成一類亞胺離子中間產(chǎn)物，進(jìn)而可閉合生成葡糖胺或去質(zhì)子化生成烯醇形式的重排產(chǎn)物【圖1(a)】。
圖1 藥物與藥用輔料及其活性雜質(zhì)的反應(yīng)實(shí)例
②即便是非還原糖，也可能含有微量還原糖。據(jù)報(bào)道，淀粉這類終端葡萄糖也會(huì)與制劑中肼屈嗪發(fā)生反應(yīng)【圖1(b)】。
③一些輔料和包裝材料中，存在甲醛和其它醛類物質(zhì)等雜質(zhì)。甲醛會(huì)和胺類藥物反應(yīng)生成N-甲酰產(chǎn)物，進(jìn)而生成二聚物【圖1(c)】。阿德福韋會(huì)與甲醛反應(yīng)生成活性亞胺，亞胺會(huì)與另一個(gè)氨基分子發(fā)生親核加成反應(yīng)生成二聚物。Nassar等人指出，BMS-204352與助溶劑（吐溫80和PEG 300）中的甲醛雜質(zhì)生成加合物。據(jù)報(bào)道，乳糖中的一種雜質(zhì)——5-羥甲基-2-糠醛會(huì)與氟哌啶醇反應(yīng)生成縮合產(chǎn)物【圖1(d)】。
④甲酰物可與胺類反應(yīng)生成甲酰胺【圖1(e)】。例如，Waterman等人報(bào)道瓦倫尼克林。一種仲胺化合物，會(huì)在滲透泵片劑中聚合物的活性雜質(zhì)（甲酰和乙酰物）作用下發(fā)生N-甲基化和N-甲酰化反應(yīng)。而氟哌酸硬脂酰衍生物的生成則與硬脂酸鎂的硬脂酸鹽成分相關(guān)。與圖l(e)所示機(jī)制相似，氟哌酸的仲胺會(huì)發(fā)生親和加成反應(yīng)，生成硬脂酰胺。塞羅西汀會(huì)與其平衡離子發(fā)生邁克爾( Michael)加成反應(yīng)，生成兩種加成產(chǎn)物【圖1(f)】。
⑤在含硬脂酸鎂的片劑中，福辛普利鈉的降解是由鎂離子螯合作用造成的。
⑥具有醇基的藥物能與酸（如甲酸）生成酯，或者可與酯類（如對(duì)羥苯甲酸酯／尼泊金）發(fā)生轉(zhuǎn)酯（基）作用。同樣地，酸性藥物可與含醇基的輔料（如PEG類）發(fā)生酯化反應(yīng)。
⑦制劑中即便有痕量級(jí)的過氧化物和金屬離子，也會(huì)加速藥物的氧化作用。殘留過氧化物存在于聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、交聯(lián)PVP、羥丙基纖維素(HPC)中。此外，它們的含量隨不同批次和廠商而變化。過氧化物能引起自由基啟動(dòng)的氧化反應(yīng)，能與叔胺發(fā)生親核加成反應(yīng)生成N-氧化物，與伯胺反應(yīng)生成羥胺，與硫化物反應(yīng)生成硫氧化物/亞砜。例如，PVP中過氧化氫雜質(zhì)與哌嗪環(huán)反應(yīng)生成了N氧化物【圖l(g)】。
⑧羥乙酸鈉是生產(chǎn)超級(jí)崩解劑——羧甲基淀粉鈉過程中殘留的一種反應(yīng)物，能引起度洛西汀等藥物的降解。
⑨二氧化硅含顯著水平的重金屬雜質(zhì)，會(huì)在一些氧化降解反應(yīng)中起催化劑作用。
2.3穩(wěn)定劑
盡管相容性研究目標(biāo)在于藥物輔料相互作用引起的潛在或嚴(yán)重的穩(wěn)定性降低等方面，但輔料也經(jīng)常被用于提高制劑穩(wěn)定性。例如，一些實(shí)例證實(shí)了環(huán)糊精包合物可以改善藥物的不穩(wěn)定性。它能將不穩(wěn)定藥物包合到疏水空洞內(nèi)部，形成保護(hù)層使其免受水解、氧化和光降解等降解機(jī)制的影響。
通過在制劑中加入抗氧化劑，是一種眾所周知的使氧化敏感藥物穩(wěn)定的方法。選擇的抗氧化劑最好是水溶性（如沒食子酸丙酯和維生素C）或水不溶性物質(zhì)[叔丁基對(duì)甲氧酚(BHA)、二叔丁基對(duì)甲氧酚(BHT)或a-維生素E]。而且抗氧化劑的選擇不僅基于它們的性質(zhì)，而且也要基于其氧化機(jī)制。因此，相容性研究通常包括不同氧化劑改善藥物降解的相對(duì)效果研究。
此外，制劑中重金屬催化降解反應(yīng)通?？赏ㄟ^鰲合劑的使用而得到改善，如乙二胺四乙酸（EDTA）或乙二醇四乙酸( EGTA)。相比EDTA，EGTA與鈣、鎂離子的親和力更強(qiáng)。例如，右美沙芬與離子交換樹脂、二乙烯基苯磺酸的混合物中。EDTA的加入可改善其氧化降解反應(yīng)。
直觀而言，要使水解敏感藥物穩(wěn)定，則不允許選擇有高殘留水分和高吸水能力的輔料。但是，水親和性的輔料也有可能優(yōu)先吸收透過包裝的水分，從而改善藥物在保質(zhì)期和加速儲(chǔ)存期的水分敏感性。例如．在固體制劑中使用硅膠以提高對(duì)水極敏感的克拉維酸鉀的穩(wěn)定性。
光照能通過不同機(jī)制導(dǎo)致藥物降解，如不飽和體系的加氫反應(yīng)、聚合、同分異構(gòu)化、光氧化和取代反應(yīng)。耐光材料的使用，如棕色玻璃和不透明的高密度乙烯( HDPE)瓶，是光敏感藥物的標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)方法。此外，在藥品生產(chǎn)和包裝過程中，耐光薄膜包衣和環(huán)糊精、染料及有色添加劑等輔料的使用通常也是有效的。而光敏感輔料也可用于光敏感藥物制劑中，正如易氧化藥物中的抗氧化劑作用一樣。在一些實(shí)例中還發(fā)現(xiàn)，和藥物的紫外吸收光譜重疊的輔料有助于提高藥物穩(wěn)定性，如維生素B2或姜黃素能提高硝苯地平的穩(wěn)定性，羥甲氧苯酮能提高磺胺異二甲嘧啶的穩(wěn)定性。
3.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
相容性研究涉及一系列設(shè)計(jì)方案，旨在確定關(guān)鍵藥物一輔料的不相容性及其原因（圖1）。關(guān)于新分子實(shí)體的相容性研究，總是始于對(duì)現(xiàn)有資料和候選藥物化學(xué)結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)，用以確定分子“薄弱點(diǎn)”?；钚曰虿环€(wěn)定官能團(tuán)的存在、pKa值和已知活性的相似化合物都為輔料的選擇提供了有用的信息。除一股文獻(xiàn)外，現(xiàn)在有若干個(gè)計(jì)算程序可用于幫助預(yù)測(cè)候選藥物的潛在降解途徑，如CAME、SPARTAN、EPWIN0和PhARM。許多制藥企業(yè)也有內(nèi)部的數(shù)據(jù)庫和軟件程序。而且．關(guān)于物理化學(xué)性質(zhì)和藥物分子強(qiáng)制降解的處方前研究，也被用于調(diào)整相容性研究的設(shè)計(jì)以檢測(cè)已知反應(yīng)發(fā)生與否及其進(jìn)行程度。
相容性研究設(shè)計(jì)可能涉及藥物與一種或多種輔料的混合。將這些混合物以本身物理混合物或壓制后的形式，在不同的加速條件下培養(yǎng)。在這些研究體系中，常加入水以評(píng)價(jià)它在加速藥物與輔料之間相互影響中所起的作用。而其它成分的添加是基于分子敏感性的背景資料。如加入雙氧水以誘導(dǎo)氧化應(yīng)激。相容性研究的樣品通常在高溫條件下儲(chǔ)存，并在預(yù)設(shè)時(shí)間間隔內(nèi)分析藥物的物理和化學(xué)變化。此外．采用熱處理方法分析藥物和輔料的二元混合物，如用差示掃描量熱法(DSC)和等溫微量熱法(IMC)快速評(píng)估它們潛在的不相容性。簡(jiǎn)而言之．相容性研究涉及試驗(yàn)每個(gè)階段的若干個(gè)選擇，它們?nèi)Q于候選藥物、可用文獻(xiàn)和研究目的。以下部分將重點(diǎn)介紹這些決策的基礎(chǔ)。
圖1 相容性試驗(yàn)（a）和研究實(shí)施（b）的典型模式（橢圓形表示相容性試驗(yàn)的不同階段，方框表示每個(gè)階段的關(guān)鍵因素和變量）
相容性研究通常通過加速試驗(yàn)來開展，且對(duì)其作用的評(píng)價(jià)是基于藥物輔料的二元或多元混合物。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)由可能選擇的處方和首選的輔料來決定。這些決策與所有其他可用的處方前數(shù)據(jù)、藥物活性成分(API)的特性及市場(chǎng)偏好相關(guān)。這些也決定了評(píng)估多種藥用輔料的類型。例如，不溶性化合物液體制劑處方的相容性研究包括了表面活性劑和混懸劑等輔料，這與水溶性好的化合物的研究設(shè)計(jì)大致相同。
3.1二元或多元體系
通常，主動(dòng)性的處方前相容性研究主要以二元或三元體系進(jìn)行開展。將藥物與輔料組成二元混合物(如藥物與填充劑等常用藥用輔料)或三元混合物(如藥物、稀釋劑和較低比例的崩解劑或潤(rùn)滑劑等輔料)，長(zhǎng)時(shí)間置于溫度和濕度加速的條件下，并采用單獨(dú)的藥物和單獨(dú)的輔料作對(duì)照。此外，由藥物分子的特性決定的光照和過氧化物等惡劣的條件也包含在研究設(shè)計(jì)中。通過以下兩個(gè)方面進(jìn)行不相容性的評(píng)價(jià)：目測(cè)顏色或物理形態(tài)．以及光譜和量熱方法來確定物理變化；對(duì)藥物和雜質(zhì)含量進(jìn)行分析來測(cè)定化學(xué)變化。
3.2 n-1設(shè)計(jì)和小型/迷你處方
通常相容性研究目的是為解決處方的穩(wěn)定性。該研究不包括每小批中只有個(gè)組分的情況以確定不相容性的來源。一般小型處方的制備不包括非關(guān)鍵性、小量和／或易相互變換的成分，如顏色、口感、從溶液到混懸液的情況。液體處方開發(fā)的相容性研究常常是小型處方研究，原因在于：在相容性試驗(yàn)和基本處方中使用適宜的緩沖系統(tǒng)之前，需要對(duì)其pH溶解性和穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)。
普基特緬設(shè)計(jì)(Plackett-Burman design)可以用于包含小型處方的設(shè)計(jì)研究，盡管實(shí)際上它很少被應(yīng)用。這項(xiàng)設(shè)計(jì)減少了實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的次數(shù)，可以找到引起主要不相容性的輔料。它可以在n 1次實(shí)驗(yàn)中檢測(cè)n種輔料。迪里希和法西赫使用這項(xiàng)設(shè)計(jì)來考察鹽酸吡哆醛與11種輔料的相容性，在兩種溫度(25℃和55℃)和兩種濕度條件(11％和75％RH)下，只進(jìn)行了16次實(shí)驗(yàn)。這項(xiàng)研究包含8次實(shí)驗(yàn)，超過了研究“偽變量”影響的最低要求，以解釋隨機(jī)實(shí)驗(yàn)誤差。然而，這種方法未考慮到根據(jù)混合物存在的組分個(gè)數(shù)而變化的輔料濃度。
4.樣品的制備
4.1 樣品的制備和儲(chǔ)存
相容性研究中樣品的制備取決于各成分的物理性質(zhì)和最終處方的概念化。對(duì)于二元相容性研究而言，選擇合適的藥物與輔料的比例常常基于最終處方中預(yù)計(jì)使用的重量或物質(zhì)的量。在缺乏藥物確定劑量時(shí)，通常會(huì)是在新化合物分子的早期開發(fā)階段，應(yīng)該測(cè)試最糟糕的情況，即最小的藥物輔料比。
使用最小的藥物/輔料比，以其能提供藥物與輔料最可能發(fā)生的相互作用。例如，默克公司的化合物L(fēng)-649923無定形碳酸鈣鹽，是一種白三烯D4拮抗劑，可通過分子酯化降解形成R-內(nèi)酯。當(dāng)用微晶纖維素和預(yù)糊化淀粉作輔料時(shí)，藥物劑量較低時(shí)其降解率很高。這些結(jié)果符合之前的假設(shè)，即反應(yīng)發(fā)生在藥物與輔料的界面處。較小粒徑的輔料導(dǎo)致藥物降解率較高，也進(jìn)一步支持了該假設(shè)。因此，含二水磷酸氫鈣的片劑中，乙酰水楊酸的水解也表明了與輔料粒徑的秩相關(guān)性。同樣，粉末型硬脂酸鎂對(duì)藥物降解水平的影響高于顆粒型。
4.2 樣品的制備
固態(tài)樣品的二元混合設(shè)計(jì)通常只涉及物理混合。必須重視藥物和輔料細(xì)顆粒的應(yīng)用；如若需要，也要注意每個(gè)組分的松團(tuán)作用。通常，通過共同過篩來達(dá)到各組分的均勻有效混合。將藥物與輔料的混合物壓制后，進(jìn)行固態(tài)相容性試驗(yàn)。但晶體的研磨和緊壓可以形成無定形態(tài)。工藝應(yīng)力如壓制、研磨和干燥也可導(dǎo)致活性成分和輔料失去結(jié)合水。例如，研磨可以除去茶堿水合物中的結(jié)晶水，還會(huì)影響氨比西林和硫酸普拉睪酮鈉的固態(tài)穩(wěn)定性。同樣，經(jīng)球磨機(jī)研磨后，頭孢克肟的結(jié)晶度降低并發(fā)生脫水。但是，對(duì)于濕敏感、低熔點(diǎn)的化合物以及需要通過研磨來降低粒徑的藥物而言，相容性研究所包含的研磨和壓制是有益的。
水分的存在往往加速降解動(dòng)力學(xué)。此外，吸附的水分可加快異構(gòu)化和／或結(jié)晶過程。處方前相容性試驗(yàn)的重要目標(biāo)之一是確定工藝條件的可行性，如濕法造粒和包裝的防潮需要。這樣，確定輔料存在時(shí)藥物的濕敏感度就變得很重要。為此，在封閉體系中，常將水加入藥物與輔料二元混合物以提高環(huán)境相對(duì)濕度(RH)?；蛘咴诓煌瑴囟群蚏H條件下，將這些混合物儲(chǔ)存在敞口容器中。在比較這些設(shè)計(jì)試驗(yàn)中的數(shù)據(jù)時(shí)必須謹(jǐn)慎，因?yàn)閮?chǔ)藏在敞口容器的條件下，潛在的揮發(fā)和活性成分的損失可能給出的是穩(wěn)定跡象，但在最后劑型中也許并非如此。
對(duì)于相容性試驗(yàn)所采用的加速環(huán)境儲(chǔ)存條件的選擇，是基于API的特性與最終制劑在儲(chǔ)存期間所預(yù)期的應(yīng)力。這些包括儲(chǔ)存在高溫、高濕條件下，暴露在紫外光照和過氧化物中等。雖然國(guó)際協(xié)調(diào)委員會(huì)(ICH)和管理機(jī)構(gòu)提供了終劑型加速儲(chǔ)存條件選擇的指南，這些指南是針對(duì)基于目標(biāo)標(biāo)簽儲(chǔ)存要求而確定的穩(wěn)定性研究，但相容性研究加速條件的選擇仍由處方設(shè)計(jì)人員決定。
4.3 熱應(yīng)力
對(duì)相容性研究而言，恒溫壓力測(cè)試（IST）或樣品在較高的恒溫下培養(yǎng)（作為加速條件）幾乎是很普遍的。這是基于以下假設(shè)，即：降解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)遵循阿倫尼烏斯動(dòng)力學(xué)。
選擇較高的溫度可以顯著加快反應(yīng)率，因此即便是相對(duì)緩慢的反應(yīng)在很短時(shí)間內(nèi)也變得明顯。例如，假設(shè)固態(tài)反應(yīng)的平均活化能為105kj/mol，那么在25℃放置約5年的藥物降解量相當(dāng)于在60℃放置3周。
通常，通過升高溫度來增大反應(yīng)速率，從而縮短試驗(yàn)時(shí)間。然而，在選擇溫度時(shí)必須要小心謹(jǐn)慎，因?yàn)槌^一定溫度，系統(tǒng)將超出替代降解途徑的活化能。這樣會(huì)得到非代表性的數(shù)據(jù)。HPLC圖譜上額外雜質(zhì)峰的出現(xiàn)常常表示主要降解過程的發(fā)生。例如，在探索實(shí)驗(yàn)化合物的加速降解條件時(shí)，Sims等觀察到當(dāng)培養(yǎng)溫度上升到80℃時(shí)，得到與在室溫和60℃條件下相同的雜質(zhì)，樣品在100℃時(shí)則出現(xiàn)許多不相關(guān)的峰。因此，通常選擇多個(gè)刺激條件，以確定在高溫下觀察到的降解反應(yīng)是否有這么高的活化能。而只有在與藥物無關(guān)的情況下才發(fā)生。
4.4 濕度和/或水分含量
相容性研究的高水分含量不僅為了揭示水直接參與的反應(yīng)(如水解)，而且還旨在研究水是否會(huì)提高固體反應(yīng)活性。作為反應(yīng)物的介質(zhì)或增塑劑，固體表面的吸附水可提高反應(yīng)活性。固體組分混合物中水的存在，為兩個(gè)固體成分的反應(yīng)提供了所需的分子流動(dòng)性。
可通過以下方式來考察水分對(duì)輔科相容性研究中樣品的影響：
①制備混懸液；
②在封閉的體系中加水(通常為固體量的20％)；
③將體系暴露在濕度可控的條件下。
這些方法各有利弊?；鞈覍?shí)驗(yàn)可以為模擬混懸劑和快速評(píng)價(jià)藥物底物的水敏感性提供有用信息，它們通常不模擬固體制劑條件——這對(duì)回顧性或研究性的兼容性研究的數(shù)據(jù)解釋是很重要的。封閉體系中，在藥物與輔料的混合物中加入固定比例的水，決定了體系中水的初始含量．并能部分模擬濕法制粒條件。然而，樣品中含水量的變化取決于以下兩個(gè)因素，即儲(chǔ)存溫度下水分的吸收動(dòng)力學(xué)和樣品平衡水分的含量。而且空氣中相同的含水量致使高溫時(shí)相對(duì)濕度較低。相比而言，可控濕度條件下樣品的培養(yǎng)保證了固態(tài)體系中平衡水分含量的相對(duì)恒定，這樣使水作為介質(zhì)或只是增加反應(yīng)物的分子流動(dòng)性的降解反應(yīng)研究得以進(jìn)行。然而，敞口容器研究可能導(dǎo)致反應(yīng)中的活性揮發(fā)性雜質(zhì)從混合物中耗損，這樣可能改變反應(yīng)途徑。此外，在恒濕試驗(yàn)箱中(如敞口碟)儲(chǔ)存樣品，可能導(dǎo)致誘導(dǎo)期的增加，從而使該實(shí)驗(yàn)中的動(dòng)力學(xué)比加水實(shí)驗(yàn)(或混懸試驗(yàn))中的更為復(fù)雜化。
鑒于每種試驗(yàn)方法的利與弊，制劑研究人員必須要在現(xiàn)有處方前數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，為每項(xiàng)相容性研究設(shè)計(jì)選擇合適的條件。
4.5 機(jī)械應(yīng)力
機(jī)械應(yīng)力往往是藥品生產(chǎn)工藝條件中不可避免的部分，如研磨和壓制。這些力可能導(dǎo)致藥物無定形孔籠或藥物分子晶體晶格缺陷的形成，或簡(jiǎn)單地增加藥物-輔料混合過程中的親和性和接觸面。因此，機(jī)械應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致降解反應(yīng)率的增加。例如，在相容性研究中，將普魯卡因青霉素G與無水磷酸氧鈣和微晶纖維素研磨，其降解率幾乎為未研磨的藥物一輔料混合物的兩倍。同樣，巴達(dá)維等人發(fā)現(xiàn)，相比于未壓實(shí)的二元混合物，在研的化合物DMP-754與無水乳糖壓實(shí)后水解率提高了3倍多。
除化學(xué)反應(yīng)外，壓制對(duì)藥物的物理形態(tài)也有影響。郭等人發(fā)現(xiàn)，鹽酸喹那普利在壓制后，其結(jié)晶度有所損失。由于其在乙腈(ACN)中形成晶體，故晶格中松散地?fù)接蠥CN，經(jīng)壓制后隨著AcN的損失，導(dǎo)致結(jié)晶度降低和環(huán)化降解物增加。該現(xiàn)象的原因在于：相比結(jié)晶態(tài)，形成的無定形物發(fā)生環(huán)化反應(yīng)所需活化能顯著降低。
當(dāng)懷疑在研藥物可能會(huì)不穩(wěn)定時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行機(jī)械應(yīng)力作用的研究，如亞穩(wěn)的多晶型或已知的該分子化學(xué)反應(yīng)情況。在相容性研究中，機(jī)械應(yīng)力的模擬包括使用球磨機(jī)研磨、藥物輔料混合物共研磨等操作。此外，還通常使用卡弗液壓機(jī)來模擬壓片和干法制粒的壓制過程。
4.6 氧化應(yīng)激
在藥物體系中，氧化是藥物降解的最常見原因之一。通常，氧化降解表現(xiàn)出藥物降解的獨(dú)特模式，例如，誘導(dǎo)期后雜質(zhì)的快速增加，對(duì)微量自由基的敏感度。如果處方前或API特性研究顯示其具氧化敏感性，可設(shè)計(jì)相容性研究以綜合評(píng)價(jià)氧化敏感的程度，并找到解決的辦法。這些方法包括如下一種或多種：
①在藥物輔料混合物中加入不同濃度的氧化劑，如過氧化氫、金屬雜質(zhì)(銅和鐵鹽)或不同濃度的自由基引發(fā)劑；
②將相容性實(shí)驗(yàn)樣品置于密閉容器的空氣、氧氣、氯氣或氬氣中，對(duì)藥物降解進(jìn)行比較研究；
③加入自由基清除劑和重金屬螯合劑；
④包裝配置，包括加入氧清除劑和具有最低滲透率的材料；
⑤使用不同批次已知?dú)埩暨^氧化氫含量的輔料，如PVP、交聯(lián)PVP、HPC、吐溫80和PEG-400；
⑥不同抗氧化劑的研究，如丁基羥基苯甲醚(BHA)、丁基羥基甲苯(BHT)、a-生育酚、沒食子酸和抗壞血酸。
這些研究樣品的制備中，如壓制，應(yīng)小心控制制備條件。而且，輔料中的過氧化氫雜質(zhì)通常顯示批次間的差異，使得批量試驗(yàn)中雜質(zhì)含量或高或低。通常需開展疊加試驗(yàn)，以量化輔料中過氧化氫雜質(zhì)的容許限度，這可以用于設(shè)定進(jìn)料規(guī)格。
5.樣品分析與數(shù)據(jù)整理
一套設(shè)定的相容性研究的試驗(yàn)與主要結(jié)果檢測(cè)不僅取決于所設(shè)想的最終劑型及產(chǎn)品形式，也取決于候選藥物在化學(xué)和處方前研究方面的可用背景資料。大多相容性研究包括任何顏色變化的外觀檢查、壓制物／片劑的完整度與潮解作用、監(jiān)測(cè)藥物降解的定量化學(xué)分析。此外，還應(yīng)檢測(cè)活性成分在候選輔料中的晶型變化。
5.1 檢測(cè)藥物的降解
加速條件下對(duì)相容性樣品進(jìn)行目測(cè)，應(yīng)觀察包括顏色、氣味、潮解、粉末流動(dòng)性等方面的改變，這些觀察的內(nèi)在主觀性通過對(duì)照組和冷藏組的秩相關(guān)來克服。可以采用紫外-可見光譜進(jìn)一步量化顏色的變化，但是，這種方法也有這樣的局限性吸光度的微小變化不會(huì)表現(xiàn)出顯著的差異，即便在降解存在的情況下，降解物可能保留藥物的生色團(tuán)，從而導(dǎo)致吸光度的微小或無變化。盡管如此，當(dāng)觀察到顯著差異時(shí)，這些觀察結(jié)果是組分間發(fā)生不相容性的很好的說明。
幾個(gè)藥的外觀產(chǎn)生了變色，表明其不穩(wěn)定性和／或不相容性，包括如異丙嗪、去氧腎上腺素、克拉維酸鉀、頭孢呋辛酯和特比萘芬。常見的例子是處方中含有伯胺或仲胺和還原糖，如乳糖時(shí)，處方會(huì)變色，往往變?yōu)樽厣?。這通常伴隨有美拉德反應(yīng)，其終產(chǎn)物經(jīng)歷Amadori重排后形成具有顏色的中間體和終產(chǎn)物。
HPLC的紫外檢測(cè)器是目前量化藥物降解的最常用方法，它可以測(cè)定藥物的含量，總雜質(zhì)或儲(chǔ)存條件下隨時(shí)間推移特定雜質(zhì)的增長(zhǎng)。測(cè)定單個(gè)或所有雜質(zhì)的增多往往優(yōu)于測(cè)定藥物含量的減少。因?yàn)榇罅康奈⑿「淖兘档土藬?shù)據(jù)處理的敏感性，如藥物作用強(qiáng)度從99.5%降低到99.2%可能被認(rèn)為不顯著，但雜質(zhì)含量從0.02%增加到0.32%則認(rèn)為是顯著性增加。
5.2 熱分析法
諸如HPLC等定量、穩(wěn)定性指示分析方法并不適用于藥物開發(fā)初期階段。在這種情況下，熱分析法不失為快速、非特異性、勞動(dòng)密集低的篩選工具。但要注意的是，從熱分析法中獲得的結(jié)果通常不是結(jié)論性的，必須經(jīng)其它獨(dú)立觀察來驗(yàn)證。
相容性試驗(yàn)的熱分析法依靠樣品的吸熱或放熱的能量變化。相容性研究中最常應(yīng)用的熱分析技術(shù)是示差掃描量熱分析法(DSC)。它包括在控制的方法下加熱或冷卻樣品，由樣品的溫度來測(cè)定其熱量的釋放或吸收，參考標(biāo)準(zhǔn)同樣隨時(shí)間變化。另一方面，可采用等溫微量熱法(IMC)測(cè)定樣品池中的熱液并與參比池中熱流相比較，因?yàn)閮烧叨季S持在恒溫。IMC可以用于檢測(cè)非常緩慢的反應(yīng)，這樣藥物-輔料混合物可在室溫或低溫下檢測(cè)，它也可以檢測(cè)“實(shí)際生活”中重要反應(yīng)。
相容性評(píng)價(jià)的DSC分析包括記錄在標(biāo)準(zhǔn)加熱速率下單個(gè)輔料、藥物及其物理混合物的熱相圖，所有操作通常在氯氣中進(jìn)行。這些曲線簡(jiǎn)單的疊加可以解釋并確定混合物的熱性能是否為各組分的總和，或認(rèn)為是非相互作用組分的基本屬性。通過轉(zhuǎn)變溫度，峰形，峰面積的變化確定轉(zhuǎn)變峰的出現(xiàn)和消失變化從而鑒別相互間作用。但是，應(yīng)謹(jǐn)慎解釋DSC的結(jié)果以確定輔料相容性，應(yīng)結(jié)合應(yīng)用其它技術(shù)如紅外(IR)光譜和恒溫應(yīng)力測(cè)試(IST)。
Verma和Garg展示了一個(gè)有趣的研究實(shí)例，即物理觀察，IR光譜和IST與DSC聯(lián)合應(yīng)用確定輔料相容性。他們記錄了藥物格列吡嗪和輔料微晶纖維索(MCC)，乳糖和Tris緩沖液在1：5，1：5和藥物、輔料各1：1時(shí)的DSC熱相圖（圖2），在這項(xiàng)研究中：
圖2 采用DSC進(jìn)行輔料相容性評(píng)價(jià)的應(yīng)用實(shí)例（a）格列吡嗪，MCC和格列吡嗪、MCC混合物(1：5)的熱分析圖；（b）格列呲嗪，乳糖和格列吡嗪、乳糖混合物（1：5）的熱分析圖；（c）格列吡嗪，Tris和格列吡嗪、Tris混合物(1：1)的熱分析圖。
①M(fèi)CC的DSC熱分析圖表明由于吸附水的損失，在63.29-時(shí)存在寬吸熱，格列吡嗪在216.35℃時(shí)表現(xiàn)出熔融的吸熱峰。兩種輔料的物理混合物都出現(xiàn)了格列吡嗪和MCC的吸熱峰，表明它們之間無相互作用。物理混合物的IR光譜顯示了格列吡嗪的特征譜帶，未見新的譜帶，證實(shí)格列吡嗪與MCC是相容的。
②乳糖的熱分析圖在148.50℃（吸附水脫水）、172.10℃（晶型轉(zhuǎn)變）、215.09℃，在221.02℃時(shí)出現(xiàn)一個(gè)小峰。物理混合物的熱分析圖未出現(xiàn)藥物熔融峰，表明它們之間發(fā)生相互作用。混合加熱后變黃色進(jìn)步證實(shí)了它們的不相容性。
③Tris的熱分析圖在139.14℃（失去吸附水）和172.73℃（熔點(diǎn)）出現(xiàn)兩個(gè)吸熱峰。300℃時(shí)波浪式吸熱表明Tris緩沖液的分解。在物理混合中Tris緩沖液的峰轉(zhuǎn)移到較低溫度（135.60℃），藥物峰消失，在296.16℃時(shí)觀察到一個(gè)寬的駝峰。盡管消失的藥物峰表明藥物-輔料之間相互作用，但是物理混合物的IR光譜仍然顯示出格列吡嗪的特征譜帶，未觀察到新峰的產(chǎn)生，表明沒有發(fā)生化學(xué)作用。
當(dāng)藥物-乳糖的物理混合中未出現(xiàn)藥物峰時(shí)表明其不相容性，因?yàn)檫@可以由顏色變化的物理觀察中證實(shí)；在藥物-Tris緩沖液物理混合物中，無藥物峰不能解釋其不相容性，因?yàn)槿鄙倭薎R光譜和其它方法的相關(guān)依據(jù)驗(yàn)證。
5.3 晶型變化的檢測(cè)
藥物的發(fā)現(xiàn)與早期階段的開發(fā)工作不僅是為了選擇正確的藥物分子，而且要確定其最佳劑型。藥物的物理形式、多晶型及其鹽型對(duì)候選藥物的物理、化學(xué)、機(jī)制和生物藥劑學(xué)特性等方面都有重要的影響。例如，較高的熱力學(xué)活度狀態(tài)，即無定形一般具有較高的表觀溶解度、擴(kuò)散溶出速率及較強(qiáng)的吸濕性和化學(xué)反應(yīng)度，同時(shí)它也有向更穩(wěn)定晶型轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)。有關(guān)相變的機(jī)制已在文獻(xiàn)中報(bào)道。
在藥物開發(fā)過程中非常重要的一點(diǎn)就是，要確保制劑組成及工藝條件不會(huì)改變或被水破壞藥物的物理化學(xué)形式。必須注意的是，盡管這些研究不是兼容性試驗(yàn)的常規(guī)部分，但如果開發(fā)晶體的亞穩(wěn)形式或關(guān)于API穩(wěn)定性的資料可以監(jiān)測(cè)劑型變化時(shí)，這些研究就變得非常重要。
6.結(jié)論
輔料相容性研究的主要目的是選擇與藥物相容的處方組成。有條不紊地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并提供藥物穩(wěn)定性方面的其它信息，并確定降解產(chǎn)物及其機(jī)制。而且，如果發(fā)現(xiàn)藥物的穩(wěn)定性不好，應(yīng)采用一些策略以降低藥物的不穩(wěn)定性。本文提出的方針和原則將有利于在相容性研究中進(jìn)行合理的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)施和解釋，以加速處方的開發(fā)并防止或盡量減少藥物開發(fā)中的風(fēng)險(xiǎn)。
內(nèi)容來源：國(guó)外藥劑學(xué)專著《口服固體制劑的開發(fā)——藥學(xué)理論與實(shí)踐》，邱怡虹、陳義生、張光中主
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