论质量源于设计QbD在制剂处方筛选中的应用以长春新碱脂质体为例Word格式文档下载.docx

论质量源于设计QbD在制剂处方筛选中的应用以长春新碱脂质体为例Word格式文档下载.docx

《论质量源于设计QbD在制剂处方筛选中的应用以长春新碱脂质体为例Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《论质量源于设计QbD在制剂处方筛选中的应用以长春新碱脂质体为例Word格式文档下载.docx（35页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

药物动力学

TheapplicationofQbDinFormulationDevelopmentforVincristineLiposomeInjection

Abstract

Background:

Vincristinehasbeenwidelyusedintreatmentofvariouscancers,especiallyincombinedchemotherapy.However,clinicaluseofvincristinemaycausesevereneurotoxicityandtissuesirritation,whichlimitsitsclinicalapplication.Itiswell-knownthatliposomeformulationisatargeteddrugdeliverysystem,whichhasstructuresimilartocells.Therearemanyadvantagestouseliposomeformulationinclinics.Liposomescouldstimulateimmunesystemonceengulfedbyreticuloendothelialsystem（RES）.In-vivodistributionofadrugentrappedintoliposomescouldbechanged,leadingtodecreaseoftherapeuticaldosesandthusadverseeffects.

ResearchPurposes:

formulatingvincristineintolong-circulatingliposomesmaysignificantlyreduceitssevereadverseeffects,sotheclinicaloutcomecouldbefurtherimproved.ThepurposeofthisthesisistodevelopPEGylatedvincristineliposomeformulationsusingcurrentQuality-by-Design（QbD）approach.

ResearchMethods:

UsingQbDapproachinformulationdevelopment,thequalitytargetproductprofile（QTPP）oflong-circulatingvincristineliposomewasfirstestablishedandcriticalqualityattributes（CQA）wereidentifiedusingpriorexperienceandriskassessmenttool.Then,thetypeofintraliposomaltrappingagents,theamountofPEG-DSPEandthedrug-to-HSPCratio（D/L）wereinvestigatedtoobtainformulationswithhighencapsulationefficiencyandacceptablein-vitrodrugreleaseprofile.Moreover,in-vivoevaluationinanimalswasalsoconducted,includingpharmacokineticstudies,acutetoxicityandantitumorefficacy.Finally，aPEGylatedliposomeformulationwithimprovedtherapeuticindexandreducedtoxicitywasselected.TheselectedliposomevincristineformulationmetthepredefinedQTPPwithgoodphysicalandchemicalstability,higherencapsulationefficiency,lowerleakingrate,andacceptableparticlesizedistribution.

ResearchConclusions:

ThethesisworkfollowedtheprincipleofQbDtosystemicallyandscientificallyevaluatethefactorsthathaveimpactonproductqualityattributesandidentifycriticalqualityattributes.Thus,sourceofvariablesinformulationandprocesscanbeunderstoodandproperlycontrolled.Thevincristineliposomeformulationdevelopedfromthisstudyshouldbeabletosuccessfullytransfertoproductionsiteinnextsteptoachievefinalcommercialproduction.

Keywords:

Qualitybydesign,QbD,formulationscreen,liposome,criticalqualityattributes,riskassessment,stability,pharmacokinetics

目　录

第1章前言

脂质体系指将药物包封于类脂质双分子层内而形成的微型泡囊体。

早在1965年，英国学者Bangham和Standish将磷脂分散在水中进行电镜观察时发现了这样的分子结构，把它称作为脂质体，并首次展示了脂质体的图像，球状的、自我封闭的、分散在水中并且包封一部分水性介质的脂质粒子[1]。

之后脂质体进入快速发展期。

近年来，随着生物技术的不断发展，脂质体的制备工艺逐步完善，加之脂质体适合于生物体内降解、无毒性和无免疫原性，特别是脂质体作为药物载体，具有靶向性，从而能够减少药物剂量，降低毒性，减少副作用等，因此脂质体靶向给药系统已愈来愈受到重视并得到广泛应用。

癌症是人类的大敌，在攻克癌症堡垒中，目前化疗还是主要的手段，而提高化疗效果的关键是如何提高药物的靶向性和降低药物的毒副作用。

脂质体剂型可以在某种程度上提高化疗药物的靶向性，并大幅度地降低化疗药物的毒副作用，从几种途径上提高化疗药物的治疗指数。

与目前其他的抗癌药物剂型相比较，药物脂质体具有独特的优点，早已为国内外专家所瞩目。

长春新碱是从夹竹桃科植物长春花中提取的一种生物碱，有广泛的临床应用（尤其是治疗儿童和成人的恶性肿瘤），被认为是一种重要的抗肿瘤药物。

长春新碱对细胞有多种影响，但其作用机理仍在进一步研究中。

一般认为的作用机理是长春新碱抑制了微管蛋白的聚合，从而影响纺锤体微管的形成，使细胞分裂阻止在中期，从而抑制了肿瘤的生长。

随着长春新碱在临床上的广泛应用，其不良反应报道也日趋增多，尤其是与剂量相关的神经系统毒性，主要引起外周神经症状，如手指、神经毒性等，与累积量有关。

其他还有足趾麻木、腱反射迟钝或消失，外周神经炎。

此外也有腹痛、便秘，麻痹性肠梗阻的报道。

运动神经、感觉神经和脑神经也可受到破环，并产生相应症状。

神经毒性常发生于40岁以上者，儿童的耐受性好于成人，恶性淋巴瘤病人出现神经毒性的倾向高于其他肿瘤病人。

骨髓抑制和消化道反应较轻，有局部组织刺激作用，药液不能外漏，否则可引起局部坏死，可见脱发，偶见血压的改变。

其严重的神经毒性和组织刺激性等不良反应，已经限制了其临床应用。

而脂质体作为抗癌药物载体具有能增加与癌细胞的亲和力，克服耐药性，增加药物被癌细胞的摄取量，降低用药剂量，提高疗效，降低毒副作用的特点。

因此本研究拟将长春新碱开发成长循环脂质体制剂。

本论文采用QbD理念来研发疗效高、毒性低的长循环长春新碱脂质体。

首先分析研究长春新碱的市售制剂的临床用量、理化性质、药代动力学等参数。

进而确定长循环脂质体制剂的目标产品质量概况（QTPP）以及关键质量属性（CQA）。

然后以此为目标，从辅料的种类、用量、和药物的装载比例等因素进行系统研究，并和市售制剂进行对比，最终筛选出既有好的抗肿瘤效果，又有最低毒性的处方。

本论文应用实例阐明了QbD的理念在制剂处方开发中的应用。

应用QbD的理念进行产品开发，可以使研发人员可从临床患者角度出发来确定产品的目标质量特征，建立药品的关键质量属性，以保证药品的质量能满足患者需要。

在产品的研发过程中，强调对影响产品质量的处方和工艺过程中的变异因素进行科学系统的研究，从而理解哪些因素对关键质量属性有影响，并对此加以合理地控制，以确保上市产品生产的长期可靠性和一致性。

第2章长春新碱市售制剂分析

2.1长春新碱理化性质

游离长春新碱为片状结晶，极不稳定，因此常用其硫酸盐。

其盐为白色或类白色结晶粉末，无臭，有吸湿性，遇光或热易变黄。

熔点为218-220◦C。

在水中易溶，在甲醇或三氯甲烷中能溶解，在乙醇中微溶。

硫酸长春新碱为亲水性药物，因此拟开发的长春新碱脂质体可以采用主动载药方式，即先形成空白脂质体，再借助特定的梯度（如pH梯度或硫酸铵梯度）来实现药物的装载。

2.2长春新碱的市售制剂

目前临床上使用的均为硫酸长春新碱普通注射剂型，即注射用硫酸长春新碱，规格均为1mg。

国内有两家单位申报长春新碱的特殊制剂，分别为上海复旦张江生物医药股份有限公司申报的注射用硫酸长春新碱脂质体浓溶液和南京思科药业有限公司申报的注射用硫酸长春新碱脂质体。

临床上应用的均为长春新碱的普通注射剂，因此拟开发的长春新碱脂质体的质量特征和市售制剂对比时，直接采用原料药配制的水溶液来代替。

2.3长春新碱的临床应用

静脉给药，成人剂量1～2mg（或1.4mg/m2）最大不大于2mg，年龄大于65岁者，最大每次1mg。

儿童75μg／kg或2.0mg/m2,每周1次静脉注射或冲入。

联合化疗是连续用药2周为一周期。

市售制剂规格为1mg，临床上最大使用剂量为2mg，鉴于计划开发的长循环长春新碱脂质体有可能降低毒副作用，可以增加给药剂量，故将产品规格升高到临床的最大使用剂量2mg。

2.4长春新碱的药代动力学

静脉注射长春新碱后，药物迅速分布于各组织，神经细胞内浓度较高，很少透过血脑屏障，脑脊液浓度是血浆浓度的1/30～1/20。

蛋白结合率75%。

在成人，T1/2α小于5分钟，T1/2β为50～155分钟，末梢消除相T1/2γ长达85小时。

长春新碱在肝内代谢，在胆汁中浓度最高，主要随胆汁排出，粪便排泄70%，尿中排泄5%～16%。

为了提高长春新碱在体内的循环时间，计划将长春新碱开发成长循环脂质体，即隐形脂质体。

普通脂质体静脉注射后，迅速从血液循环中清除，因此脂质体可能还没有到达靶区，就已经被机体清除掉而无法发挥其治疗作用。

而隐形脂质体能够阻止巨噬细胞对脂质体的识别和摄取，从而延长脂质体在血中的循环时间，增加药物与肿瘤细胞的作用时间，并且更利于脂质体借助实体瘤的高通透性和滞留（EPR）效应富集到肿瘤组织中，以此提高对肿瘤细胞的杀伤力，增强药物疗效。

隐形脂质体主要是由携带亲水性长链的脂质插入脂质体膜上制备得到的，它能在血液循环中长时间保留，作用机制主要是亲水性长链在脂质体表面形成了亲水性保护层，阻止了调理素的吸附，因而减少了网状内皮系统（RES）的摄取。

常用于长循环脂质体的脂质成分为培化磷脂酰乙醇胺（PEG2000–DSPE），目前这种材料已经商业化，已上市的盐酸多柔比星脂质体制剂中也使用了该种长循环材料。

因此，开发体内长循环脂质体是切实可行的。

第3章长循环长春新碱脂质体的目标产品质量概况及关键质量属性

3.1长循环长春新碱脂质体的目标产品质量概况

目标产品的质量概况是药品质量属性的前瞻性总结，具备这些质量属性，才能确保产品质量，并最终保证药品的安全性和有效性。

目标产品的质量概况是QbD方法的一个基本要素，构成了该产品的设计基础。

因此，从长春新碱的市售产品的属性出发，考虑到临床患者的需求，首先确定计划开发的长循环长春新碱脂质体的目标产品质量概况。

表3-1目标产品质量概况（QTPP）

QTPP要素

目标

剂型

注射剂

药代动力学

延长在体内的循环时间，其半衰期大于游离药

稳定性

2-8℃稳定，贮存期间，药物不从脂质体囊泡中渗漏

疗效

不低于游离药

毒性

低于游离药

药品质量属性

性状

符合质量标准

鉴别

pH

粒径

包封率

体外释放率

含量

有关物质

残留溶剂

无菌

细菌内毒素

3.2长循环长春新碱脂质体的关键质量属性

关键质量属性（CQA）是产品的某种物理、化学、生物学或微生物学特性或特点，只有当这一性质或特点在一个适当的限度、范围或分布内，才能保证所期望的产品质量，保证产品安全有效[2]。

因此需在QTPP中确认关键质量属性，作为产品控制战略的关键部分。

3.2.1pH

在脂质体制备过程中，无论是天然来源的磷脂，还是人工合成的饱和磷脂，都有可能发生水解。

磷脂水解掉一条酰基链后，就会形成溶血磷脂。

溶血磷脂作为表面活性分子，如果在脂质体中的含量超过一定的比例，就会导致脂质体解体。

同时溶血磷脂本身由于可以破坏磷脂膜，对机体的细胞可能也有毒害作用。

因此要严格的监控磷脂水解的程度。

通常，磷脂分子在pH6.5左右最为稳定[1]，如果pH偏酸或者偏碱，或者温度升高，磷脂的水解常数都会增加。

因此为了保证产品的质量，对产品的pH需要进行严格控制。

3.2.2粒径

实体瘤的高通透性和滞留效应（enhancedpermeabilityandretentioneffect，EPR）是脂质体从血液向肿瘤中转运并在肿瘤组织中滞留的原因。

正常组织中的微血管内皮间隙致密、结构完整，大分子和脂质颗粒不易透过血管壁，而实体瘤组织中血管丰富、血管壁间隙较宽、结构完整性差，淋巴回流缺失，造成大分子类物质和脂质颗粒具有选择性高通透性和滞留性，这种现象被称作实体瘤组织的高通透性和滞留效应，简称EPR效应。

EPR效应促进了大分子类物质在肿瘤组织的选择性分布，可以增加药效并减少系统副作用。

文献报道[3]，当脂质体粒径在100nm左右时，血循环时间最长。

可能由于粒径超过100nm的脂质体进入体内后迅速被单核吞噬细胞系统（MPS）清除，其半衰期很短，而粒径小于100nm的脂质体能穿过窦状型毛细血管离开循环系统到相关组织（肝、脾、骨髓和实质性肿瘤等）。

脂质体粒度的控制是一个非常重要的问题。

最终产品的粒度会显著影响其体内行为，进而影响被包封的药物的治疗效果和毒性。

经过合理设计的脂质体由于EPR效应能够在肿瘤组织中蓄积，减少药物在正常组织的分布，从而提高了药物的安全性和治疗的有效性。

因此本研究中将粒径控制在100nm左右。

为了使最终产品的粒度在需要的范围内，必须使用合适的制备工艺和制备设备。

不同的制备工艺得到的脂质体的粒度是不同的。

本研究选用同一制备工艺，考察处方中各种变量的影响。

因此仅需对产品的粒度进行控制，使其在合适的范围即可。

3.2.3包封率和体外释放率

包封率（entrapmentefficiency，EE），又称为包裹率、包封效率等，是指包封在脂质体内的药物量占投料量的百分比。

包封率和很多因素相关，如类脂的种类及用量、药物的性质、药物-类脂比等，是脂质体制剂的一项重要质量指标，直接影响脂质体在机体组织的行为。

一个良好的脂质体处方应该具备较高的包封率，且在贮存期内稳定，因此将其作为关键质量属性，进行重点评价。

一个良好的抗肿瘤脂质体处方应该具备经静脉给药后，在血液循环中药物不释放或较少释放；

当到达肿瘤区后，药物能有效的释放的特点，这样才能降低药物毒性，更好的发挥治疗作用。

体内的释放情况往往用体外方法代替。

因体外释放试验是在体温下，等渗的缓冲液中进行的，这些触发药物释放的因素和血浆中是类似的，例如稀释效应，逆转的pH梯度，可以很好的模拟体内释放情况。

因此体外释放度也是脂质体制剂的一项重要质量指标，将其作为关键质量属性，进行重点评价。

3.2.4降解产物

降解产物是指新药制剂在生产和贮藏过程中，因光照、温度、pH、水或与赋形剂和/或包装系统互相反应而导致原料药发生化学变化而产生的杂质[4]。

虽然长春新碱原料对光、热敏感，但考虑到制成脂质体后，可以将原料药包裹到脂质双层的囊泡中，因此在处方筛选阶段不作为关键质量属性进行考察，仅在初步的稳定性研究中作为考察指标。

3.2.5残留溶剂

制备脂质体的过程中，几乎不可避免的要使用有机溶剂。

除了乙醇以外，几乎所有的溶剂都是对机体有害的溶剂；

因此制备的产品，对有机溶剂的残留量应该予以控制。

不同的制备工艺，使用的有机溶剂不同，应采取不同的控制手段。

但在本研究中，采取同样的制备工艺，同时制备规模较小，为实验室制备，可以很有效的除去有机溶剂，因此在本研究中，对残留溶剂暂不进行考察。

3.2.6无菌和细菌内毒素

无菌和细菌内毒素是无菌制剂的关键质量属性，主要与制备工艺和生产系统相关，本研究为实验室规模，不具备无菌生产所需要洁净环境，因此对此不进行考察。

药品的质量属性的系统分析结果，如下表所示：

表3-2药品质量属性

药品质量

属性

是否是CQA

依据

乳白色的混悬液

否

产品的性状不直接与安全性和有效性相关联。

因此不是关键质量属性。

确定为原料药长春新碱

是

虽然对于安全性和有效性来说，鉴别项是关键指标，但这个关键质量属性可通过质量管理体系得到有效控制，并会在药品放行是进行检测。

处方和工艺变量不会影响鉴别项，因此在处方筛选过程中不会对该关键质量属性进行讨论。

6.0-7.0

pH的变化会影响磷脂的稳定性，从而影响产品的安全性，但在处方筛选过程中，采用相同pH条件制备，因此不再对该关键质量属性进行讨论。

75nm-150nm

粒径的变化会影响安全性和有效性，处方的变化可能会影响药品的粒径，因此，在处方筛选的过程中，需要对该关键质量属性进行控制，将其控制在合适的范围内。

不小于90%

包封率的变化会影响安全性和有效性，处方和工艺变量均会对包封率造成影响，因此，对包封率的测评贯穿于产品和工艺开发的整个过程。

体外释放度

在释放介质中能缓慢释放

药物释放的快慢直接影响产品的安全性和有效性，且随着处方的变化而变化，因此，在处方筛选的过程中，需要对该关键质量属性进行评价。

标示含量的90%-110%

含量的变化会影响安全性和有效性，工艺变量可能影响药品的含量，但在处方筛选过程，影响较小，因此在处方筛选过程中，不进行重点考察，仅在稳定性研究中考察。

降解产物

总杂质小于1%

降解产物会影响安全性，必须根据药典要求对其进行控制以减少对患者的影响。

因在制备过程中，原料较稳定，因此在处方筛选过程中，不进行重点考察，仅在稳定性研究中考察。

符合药典规定

虽然残留溶剂会影响安全性，但处方和工艺变量不太可能影响该关键质量属性，因此不再讨论。

不符合无菌将会影响患者的安全。

然而，在本研究中，仅限于小试处方筛选阶段，暂不考虑无菌方面的影响，因此在处方筛选的过程中，不再对该关键质量属性进行讨论。

不符合细菌内毒素同样将会影响患者的安全。

然而，在本研究中，仅限于小试处方筛选阶段，暂不考虑细菌内毒素方面的影响，因此在处方筛选的过程中，不再对该关键质量属性进行讨论。

第4章处方筛选

4.1处方变量的风险评估

本公司已经开发出盐酸多柔比星脂质体注射液和盐酸米托蒽醌脂质体注射液，其中盐酸多柔比星脂质体注射液已经取得生产批件，盐酸米托蒽醌脂质体注射液取得临床批件，正在进行Ⅰ期临床试验。

两种产品和普通剂型相比较，均显著降低了药物毒性，明显提高了治疗安全指数。

本公司在脂质体的处方研究中积累了一定的经验，根据以往的研究经验，首先对拟开发的长循环长春新碱脂质体的处方变量进行了初始风险评估，风险评估结果见表4-1,4-2。

表4-1处方变量的初始风险评估

药品CQA

处方变量

内相缓冲液种类

培化磷脂酰乙醇胺（PEG2000–DSPE）用量

药物-类脂比率

低

高

中

表4-2处方变量初始风险评估依据

药品CQAs

产品pH值与外相缓冲液的初始pH及缓冲能力相关，所以风险低。

内相缓冲液种类对脂质体形成初期的粒径大小有一定影响，但在整粒过程中通过调整设备参数可以达到预期的目标值，所以风险低。

在长春新碱的装载过程中，不同的内相溶液提供的pH梯度能力不同，与药物形成复合物的稳定性也不同，从而使药物装载效率差别较大，因此高度风险。

长春新碱和不同缓冲液的阴离子形成的复合物的解离行为不同，从而影响药物从脂质体内释放