作者：张星一,田娜(国家食品药品监督管理总局药品审评中心)

皮肤科疾病的药物治疗,包括外用药局部治疗及内服药全身治疗｡外用药主要用于局部抗菌､消炎､湿疹及祛斑等治疗,是皮肤病的主要治疗手段｡外用药物剂型主要包括乳膏剂､软膏剂､凝胶剂､粉剂､水剂和洗剂等｡其中,乳膏剂､软膏剂及凝胶剂处方组成复杂,多为半固体制剂,涉及油相､水相及油包水/水包油等热力学不稳定体系,使用多种不同性质的辅料(油相､水相､表面活性剂､矫味剂､清凉剂､抑菌剂等)｡相对于传统的注射剂和片剂等剂型,其制备和稳定性过程中的动力学和热力学影响因素众多,在设计､制造､贮存和运输等多个环节均存在较大的挑战｡本文对局部外用皮肤科药物的特点及在药学研发中的主要问题进行阐述,重点对乳膏剂､软膏剂､凝胶剂等复杂制剂在药物开发中的相关问题进行汇总和分析,希望有助于工业界和研发者提高对外用制剂的复杂性的认识,在研发和申报过程中少走弯路,以推动我国外用药的制剂水平踏上新的高度｡

1.1剂型与规格

按现行药事管理法规分类,药品应分为新药和仿制药两大类｡对于创新药及改良型新药,应根据药物的临床用药特点､临床用药的安全性､有效性及患者依从性,设计药物的处方､剂型及规格｡对于仿制药物,原则上药物的剂型及规格应与原研药物完全一致｡在考虑专利因素的基础上,处方设计也应尽量保持一致｡对于改变给药途径､增加规格等变更,应对药物的临床用药合理性进行说明,必要时进行相应的体内外乃至大规模临床研究｡

皮肤科药物的特点在于包括浓度规格和装量规格2种体系,一般推荐的表述方式为:浓度(装量)｡但目前市售产品有些批准较早,说明书未能及时修订,仍沿用原批准的单独的浓度规格或装量规格,建议在仿制上述药品时,对其规格按现行技术要求加以描述｡

1.2处方研究

1.2.1原研处方解析 国内申报的皮肤科用药多为仿制品,目前申报创新的皮肤药物的情况还比较少见｡原研的处方构成可以为处方设计提供有效的依据｡需要强调的是,由于皮肤科药物处方一般比较复杂,多含数种甚至10余种辅料｡有些辅料随着用量不同,其在处方中所起到的作用也会发生改变｡因此,在处方设计时不但要考虑辅料的种类,对原研品中各辅料的实际用量,还应采取相应的技术手段加以解析,以保证处方的功能性与原研接近｡

①理化性质｡原料药的关键理化指标应包括pH值､粒度､溶解度､油/水分配系数等,可能对制剂质量及制剂生产造成影响的原料药理化性质还包括色泽､嗅味､pKa､晶型､比旋度､光学异构体､熔点､水分､溶剂化/或水合状态等,以及原料药在固态和/或溶液状态下在光､热､湿､氧等条件下的稳定性情况｡在软膏剂/乳膏剂､凝胶剂等局部外用皮肤科制剂的剂型设计中,药物的溶解性可能对制剂性能及分析方法产生影响,是进行处方设计时需要考虑的重要理化常数之一｡原料药粒度可能影响难溶性药物的溶解性能､液体中的混悬性以及制剂的含量均匀性,有时还会对生物利用度(释放度)及临床疗效产生显著影响｡对于原料药在不同溶剂中的转晶等行为,应有相应的考察｡对于工艺中的搅拌､加热等因素对药物的有关物质､晶型等的影响,亦应加以关注｡在外用制剂的处方研究过程中,还可以通过体外释放和/或体外透皮吸收试验,考察不同粒度原料药处方制剂的体外释放和/或体外透皮吸收行为,为原料药的粒度控制提供依据｡

②生物学性质｡原料药生物学性质包括对对皮肤的通透性､在生理环境下的稳定性､原料药的吸收､分布､代谢､消除等药动学性质以及药物的毒副作用和治疗窗等｡在局部外用皮肤科药物制剂中,原料药的皮肤通透性可以通过制剂的体外释放及体外透皮吸收试验进行考察,详见“透皮吸收试验的设计与评价”部分｡

1.2.2辅料 皮肤科药物多为半固体制剂,在制备油包水/水包油等复杂热力学不稳定体系中所使用的辅料包括油脂性基质､水溶性基质､乳化剂､抗氧剂､防腐剂等｡

①辅料种类的选择｡所用辅料不应与主药发生不良相互作用,应不影响制剂的含量测定及有关物质的重要检查｡辅料需有合法来源且符合药用标准要求｡可通过前期调研了解辅料与辅料间､辅料与药物间的相互作用情况｡对于缺乏研究数据的,可参照《化学药物制剂研究基本技术指导原则》中相容性部分内容进行原辅料相容性研究;也可在处方筛选过程中,根据辅料的理化性质及其在制剂中的作用,选择合适的指标,通过影响因素试验进行考察,来佐证原辅料的相容性｡对于仿制药,药品申请人可以以原研制剂处方为基础,进行详尽的处方筛选｡

②辅料用量的选择｡ 可通过检索FDA等国内外权威数据库,了解所考察的辅料在上市药品中的合理使用情况｡在辅料合理用量范围内,通过处方筛选及优化过程确定辅料用量｡对于某些具有生理活性的辅料､超出常规用量且无文献支持的辅料以及改变给药途径的辅料,需考察其药理活性是否达到药用标准｡如果达到了构成复方制剂的标准,则应相应地按有效成分加以控制｡如低于治疗用量,则可按辅料加以控制;还应提供必要的安全性试验｡

1.2.3处方设计 在前期对药物和辅料研究的基础上,根据该类制剂的剂型特点及临床应用需要,制定合理的处方筛选方案,一般推荐采用科学优化方法,如正交设计和析因设计等,以得到最优处方｡除基本处方组成外(油相基质､水溶性基质､乳化剂､抗氧剂､抑菌剂等),还需要考虑药物和辅料的性质｡对于难溶性药物,可考虑使用适量增加药物溶解度的辅料｡对于某些稳定性差的药物,处方中可考虑使用适量的抗氧剂､金属离子络合剂等｡对于治疗上需要主药进入真皮层的药物以及病变后的增厚皮肤,需结合临床需求和药物的全身给药安全性信息考虑是否加入透皮吸收剂,以及透皮吸收剂的种类和用量｡对于用于烧伤等需要保持无菌的创面皮肤用药,需采用无菌工艺制备,并考虑使用过程中的无菌保证｡

1.2.4处方筛选及优化 ①原料药｡通过前期对原料药的理化性质､生物学特性的了解及研究,可以初步确定溶解原料药所用溶剂､原料药溶解温度､适合开发制剂的原料药粒度等信息,为后期处方及工艺参数的确定提供依据｡

②基质及乳化剂筛选｡皮肤科药物制剂所用辅料通常包括油脂性基质､水溶性基质､乳化剂､抗氧剂､防腐剂等｡在处方筛选及优化过程中,如在研制剂是国内外已生产并在临床上使用的品种,所采用的处方与已有品种的原料药､辅料种类､规格及用量完全一致,则已有品种处方的可靠资料可作为在研制剂处方的参考｡如在研制剂为创新药,或虽为仿制药物,但所采用辅料的种类及用量与国内外已上市品种不一致,则可以根据辅料的理化性质､辅料在制剂中的作用等设计合理的考察条件和考察指标｡由于皮肤科用药多为多种辅料不同用量水平的复杂处方,可采用经典比较法､正交设计､均匀设计或其他数学优化的方法进行处方筛选和优化,以得到全局最优的处方设计｡

根据该类制剂的剂型特点(为相混合物),在处方筛选过程中,可采用膏体的均匀性､黏稠度､涂展性､锥入度､黏度和分层现象等为指标进行考察｡此外,在处方筛选过程中还应对膏体进行耐热和耐寒试验考察,以考察在高温及低温条件下,是否有分层现象､制剂是否变质等｡对于难溶性药物,必要时可通过体外释放试验,对处方进行筛选优化｡

在皮肤科药用制剂中,常用辅料还包括抗氧剂和防腐剂等,其筛选考虑如下:①抗氧剂｡在抗氧剂种类及用量筛选过程中,申请人可以根据原料药的理化性质及其稳定性､制剂制备过程中所用设备材质等,选择合适的指标进行考察｡例如,原料药被氧化后颜色发生变化,则可以性状等为指标进行考察｡若原料药氧化变质,则应主要以有关物质为指标进行考察｡②抑菌剂｡乳膏剂/软膏剂一般均为多剂量制剂,开启包装后可多次使用,而其基质中通常有水性和油性物质,甚至蛋白质等,这些基质易受细菌和真菌的侵袭,使制剂受到污染,从而导致制剂产生潜在的安全性问题｡为保证制剂及其在使用过程中的安全性,通常需加入适量抑菌剂｡抑菌剂的种类应结合制剂所用原料及其他辅料种类进行确定,并通过抑菌效力试验对不同浓度抑菌剂的抑菌效力进行考察,一般应选择最低有效抑菌浓度作为处方中抑菌剂的用量｡对于仿制药物,抑菌剂的种类及用量可以参考原研制剂进行确定,但亦须通过抑菌效力试验对不同抑菌剂的抑菌效力进行考察｡对于不添加抑菌剂的该类制剂,需对不加抑菌剂的制剂处方进行抑菌效力试验,并需对制剂进行使用中产品稳定性考察,其微生物限度应符合相应制剂通则的规定限度｡

初步确定制剂处方后,可考虑选择2个以上制剂基本项目考察合格的处方的样品进行影响因素考察｡根据外观､均匀性､分层现象､有关物质及含量等制剂关键项目考察结果,筛选出相对满意的处方｡对于国内外已有上市产品的制剂,在处方初步确定后,可与原研产品关键项目进行质量对比,进一步确定处方的可行性｡

上述影响因素的实验结果尚不能全面反映所选处方制剂的稳定性｡该处方制剂还需通过加速实验及长期留样稳定性研究对处方进行评价｡根据该类制剂的剂型特点,多为油相､水相及乳化剂制成的半固体制剂,在温度改变时可能会发生两相分离,因此,在该类制剂的稳定性试验中,一般需进行冻融试验｡根据该类制剂临床用药特点,开启包装后可以多次使用,因此,一般需进行使用中产品稳定性研究,并重点对产品的微生物进行考察｡

2.1原料药

原料药应为有药用批准文号产品,且应为药用级别｡质量标准应执行现行版国内外药典标准及同品种原料药标准中的最新要求｡

2.2辅料

原则上,辅料应为药用辅料级别,且应有药用辅料批准文号｡质量标准应至少执行现行版国内药典标准｡对于国内没有上市,而采用食品级､化妆品级辅料加以替代的情况,可在保证辅料质量符合国内外药典标准的前提下,由申请人制定该辅料的药用内控标准,并作为制剂产品标准的附件附在制剂标准之后｡对于关键的功能性辅料,建议在处方筛选过程中,通过体外释放试验,考察不同用量辅料对药物释放度的影响｡对于对原研处方中关键功能性辅料采用有药用批准文号的功能相同或相近的其他辅料加以替代的情况,应提供严密的对比研究资料,以保证自研产品与原研产品在制剂形态层面和治疗效果层面均保持一致｡

应参考《化学药物杂质研究技术指导原则》对该类制剂进行杂质研究｡应结合原料药合成工艺､原料及制剂降解途径､稳定性试验研究结果,对制剂中杂质来源进行分析及研究｡对于超过鉴定限度的杂质应作进一步的研究,确定其来源,推测其可能的结构,进而判断该杂质对药物安全性的影响;对于在稳定性研究中产生的超过鉴定限度的降解产物也应做相应的研究｡对于未超过鉴定限度的杂质一般不需进行结构研究｡对于可能具有特殊的生理活性或毒性的杂质,则应进行结构确证和安全性验证｡在质量标准中应对皮肤科药物制剂的特定杂质､未知单杂及总杂进行控制｡对于仿制药,在参考《化学药物杂质研究技术指导原则》基础上,杂质控制水平应不低于原研产品及国内同类产品的杂质控制水平｡

在皮肤制剂的杂质分析中,需考虑由于乳膏剂同时存在油相和水相2种溶剂系统,对原料药在的稳定性均应予以考虑和研究,并考察在热力学不稳定体系的逐渐衰减过程中,主药在油相/水相中的分布变化趋势所带来的药物降解的规律的影响,以全面评估药物的稳定性｡

局部外用皮肤科药物,通常在皮肤表面给药｡一般的小分子化学药物由于具有一定的亲油亲脂的特性,可能会有部分剂量的药物透过皮肤,达到皮肤底部的血管丛,从而微量进入体循环,产生全身作用｡由于研究显示,个别药物如丙酸氯贝他索,在进入体循环后,可能会产生严重的肾不良反应,因此仅可用于体外给药｡在相关制剂的开发过程中,通常需进行体外透皮吸收试验,以确定药物的透皮吸收行为,并为药物的临床用药安全提供一定的支持｡

4.1透皮吸收的影响因素及危险性

表皮的来源组成､表皮的完整性及药物本身的特性均可影响药物的透皮吸收｡如婴儿及早产儿角质层其屏障特性弱,易吸收经皮肤给药的药物,而达到全身效果,故必须严格控制剂量,谨慎从事｡表皮损伤或患有疾病的患者对药物透皮吸收增强,例如湿疹皮肤对药物的透入往比正常皮肤要大3~5倍;烧伤患者根据烧伤深度的不同,皮肤对药物透入性也各不同,但总的来说比正常皮肤大6~15倍;用胶布剥脱角质后,可使药物经皮肤吸收由1%~2%上升到85%~90%;药物的相对分子质量低(800U原子质量单位以下),其水溶性和脂溶性很高,故表皮透入性就大,颗粒细的药物可因增加与皮肤的接触面积而促进吸收｡

同时,药物透皮吸收危险性的报道显示:氨基糖苷类的新霉素与多黏菌素和杆菌肽三联制成的气溶胶喷雾剂,用于损伤性皮肤很易引起听神经毒性;新霉索霜或溶液用于烧伤的皮肤,还可加剧由烧伤本身引起的肾毒性;庆大霉素用于皮肤溃疡也可引起耳聋;大面积硼酸湿敷引起酸中毒和死亡也早有报道｡

因此,通过在药物临床前研究中对药物质量进行控制,可以在一定程度上保证药物的安全性｡在透皮吸收制剂处方与工艺开发中进行透皮吸收试验,一方面可以测定药物的释放度及经皮吸收情况,为处方及工艺筛选提供依据;另一方面可以通过药物的透皮吸收行为,对药物的安全性提供一定的依据｡

4.2受试皮肤种类的选择

文献显示,测定药物释放度及吸收的方法包括释放度检查法､体外试验法(包括离体皮肤法､凝胶扩散法､半透膜扩散法和微生物法)以及体内试验法｡其中,体外试验法中以离体皮肤法较接近应用的实际情况｡

离体皮肤法是在扩散池(常用Franz扩散池)中将人或动物皮肤固定,测定不同时间由供给池穿透皮肤到接受池溶液中的药物量,计算药物对皮肤的渗透率｡因人的皮肤难得,故透皮吸收试验通常采用动物皮肤进行｡罗世英等指出,近十几年来常用于经皮渗透研究的动物可分为两大类,即无毛动物和有毛动物｡无毛动物主要有无毛小鼠､无毛大鼠和蛇等;有毛动物有小鼠､大鼠､豚鼠､猪和兔等｡有毛动物与无毛动物的皮肤在结构上的差异主要是附属器不同｡药物可以通过皮肤附属器吸收,而且吸收速度较快,但吸收面积只占整个皮肤的0.1%~1%,所以不是经皮吸收的主要途径｡有毛动物中,猪和猴的皮肤渗透性与人的皮肤相近,家兔､大鼠和豚鼠的皮肤渗透性比人的皮肤大｡Bhatti等报道猪和人的皮肤组织结构很相似,用透射电镜观察猪皮肤表皮-真皮连接的结构发现,猪表皮-真皮的交界与人相似,并认为1~14周的英格兰汉普夏郡和约克郡猪的角质层与人相似｡猪皮肤对药物的渗透性较接近人体皮肤,且2~3月龄的小猪皮肤解剖生理特点最接近于人,选择小猪皮肤作为透皮吸收研究模型较理想｡

4.3透皮吸收试验设计

试验方法:一般在扩散池(常用Franz扩散池)中将人或动物皮肤固定,测定不同时间由供给池穿透皮肤到接受池溶液中的药物量,计算药物对皮肤的渗透率｡在透皮试验中,涉及透皮试验装置､接受液､离体动物皮肤等的选择和设计｡因此,在试验设计中应根据药物的理化特性及生物学特性对接受液进行筛选｡通过试验设置合理的取样时间点,明确试验所用动物来源､种属及所取皮肤部位及其制备方法｡采用合适的方法测定透皮吸收药物量,计算药物累积透过率,并对该方法进行全面的方法学研究｡同时,建议对皮肤的药物滞留量､皮肤及设备装置中的药物残留量进行测定,计算药物质量是否守恒｡

4.4透皮吸收试验的评价原则

一般来讲,皮肤外用制剂不要求药物穿透皮肤进入体内,仅维持药物在局部的疗效即可,以避免进入体循环后的安全性顾虑｡对于常规的外用制剂(不包括专门的为避免受过效应､提高释药速率而设计的透皮贴剂),透皮吸收的目的是考察制剂在皮肤表面的作用过程随时间的变化规律｡由于采用多种水溶性､脂溶性的辅料,并结合到原料药自身的油水分配系数的不同,在形成复杂的油包水/水包油的热力学动态不稳定体系之后,其总体的皮肤渗透效应需要一个良好设计的透皮吸收试验来加以考察｡如果结果显示药物过多进入皮肤甚至透过真皮层到达底层血管,则建议考虑对该制剂的处方设计进行修改,以减少透皮性能,从而保证药物仅在皮肤表面局部发挥作用｡一个良好的透皮吸收试验的设计,应结合药物的特点和处方的特点,选用合适的皮肤来源和溶剂系统,以使得到的数据能准确客观地反映药物在人体皮肤的吸收特点和规律｡

皮肤科药物制剂的稳定性试验设计一般建议参考中国药典2015年版四部通则9001“原料药物与制剂稳定性试验指导原则”､2015年2月颁布的“化学药物(原料和制剂)稳定性研究技术指导原则”及ICH相关指导原则进行｡要注意采用半透性包装(塑料材质)和金属管包装的不同,前者需要设计低湿度条件｡

此外,相比于传统的注射剂､片剂､胶囊剂以及溶液剂等,软膏剂有着更多的剂型相关特点及临床用药特点｡这些特性的变化又会与药物的释放等与疗效､安全性等相关因素结合起来联动,因此对皮肤科药物的稳定性试验从设计到实施,应重点关注以下几个方面｡

5.1试验条件

①冻融试验｡根据乳膏剂剂型特点,该类制剂易发生相分离､黏度降低､析出等现象｡且在多相体系中,结冰温度可能会发生变化｡如发生结冰现象,冰晶会破坏乳粒的微观结构,进而破坏乳剂外观形态,可能会造成不可恢复的影响｡因此,稳定性研究中,根据产品特点应进行低温或冻融试验｡低温试验和冻融试验均应包括3次循环,低温试验的每次循环是先于2~8℃放置2d,再在40℃放置2d,取样检测｡冻融试验的每次循环是先于-20~-10℃放置2d,再在40℃放置2d,取样检测｡②加速试验｡按中国药典2015年版药典通则规定,对于乳膏剂､软膏剂､凝胶剂等,加速试验宜直接采用温度(30±2)℃､相对湿度(65±5)%的条件进行试验｡③使用中产品稳定性｡根据乳膏剂/软膏剂临床应用特点,需开包装后多次使用｡因此,在稳定性研究中进行使用中产品稳定性试验,主要对制剂的微生物进行考察,以保证产品在使用过程中未被环境细菌及真菌污染｡

5.2考察项目

皮肤科药物既包括软膏剂等均相半固体制剂,也包括乳膏剂等多相热不稳定体系｡其稳定性考察除关注药物的杂质､含量等变化情况,还要关注热不稳定体系的演变及破坏过程(如随时间而分层,大部分主药可能会迁移到与其极性相似的相体系中,造成主药在制剂中分布不均匀)､粒度的增加(制备过程中强剪切力形成的多相微粒体系随时间增加而丧失表面能,逐渐合并聚集成大颗粒)｡此外,还要关注由于多样辅料带来的微生物滋生的情况｡因此,其稳定性考察的关注点应包括有关物质､含量､均匀性､分层现象和粒度等｡

皮肤外用制剂,包括了从单相的软膏剂､凝胶剂,到多相的乳膏剂｡热力学体系从稳定到不稳定体系,是常用药品中涉及到的物理化学变化因素较多的制剂之一｡总体来说,皮肤科药物有着更多的制剂学特点,在制剂设计和科学考察以及评价等多方面,都提出了独有的挑战｡相关制剂研发和设计人员,应紧密结合药物的产品特点,通过专有设计和考察,来向消费者提供合格的有效药品｡由于皮肤科药物多在OTC渠道销售,价格低,总研发预算少,在产品设计制造过程中,在研发的深度和广度上,有着不同程度的弱化现象,带来了皮肤科注册申请的退审多,发补多,审批时间长等现状｡本文对皮肤类制剂在处方设计及筛选､原辅料控制､杂质控制及稳定性研究等方面需重点关注的问题进行的说明,以期帮助工业界和研发者提高对外用制剂的复杂性的认识,引发业内人士更多地关注皮肤科药物研发规律性和内涵,从科学角度更深刻地认识皮肤科用药,从生产､流通､监管等多个角度全过程加以审视和管控,以为消费者提供更加种类丰富多样､临床适用､疗效显著的外用药品｡