引  言

制剂研发常用USP标准的溶出方法（第1法到第7法）大家都比较了解，然而对非USP标准的溶出方法知之甚少，今天就跟各位同行聊一聊那些非USP标准的溶出方法以及可建立体内外相关性的方法。

浆法与篮法的变体

《Hydrodynamic, Mass Transfer, andDissolution Effects Induced byTablet Location during Dissolution Testing》一文介绍了进行溶出试验及溶出仪校正时片剂落在溶出杯杯底的位置（见图1）对溶出结果的影响（夹角越大溶出越快），还研究了片剂在不同位置时周围溶出介质的流体动力学（见图2）。使用桨法进行溶出试验有时在桨轴的正下方存在死区（dead zone），死区之外的搅拌速度明显相对更高（死区之内的片剂与之外的片剂溶出曲线具有统计学差异），有时胶囊和片剂颗粒沉积在死区产生“锥体效应”使得溶出变慢。而增大转速有可能使得溶出方法的不具有合适的区分力，增加BE不等效的风险。篮法也是如此（图3）。这就引出了两个问题：如何解决片剂落在溶出杯中的位置引起溶出数据的差异；如何增加“死区”的溶出而又保证溶出方法具有区分力。

如何解决片剂落在溶出杯中的位置引起溶出数据的差异

《Hydrodynamic, Mass Transfer, andDissolution Effects Induced byTablet Location during Dissolution Testing》一文在研究片剂在溶出杯中的位置对溶出的影响时，提前将片剂（泼尼松校正片和水杨酸校正片）粘至特定的位置，然后缓慢加入介质后开始溶出试验。

以泼尼松校正片和水杨酸校正片为例，与桨轴中心不同夹角的校正片溶出的速度均比位于桨轴正下方的片剂溶出快。根据溶出结果计算差异因子（f1）和相似因子（f2），由表1数据可知泼尼松校正片和水杨酸校正片的f2临近下限边界时，f2符合要求而f1却已经超出了0至15的要求，因此在比较仿制药与RLD的溶出曲线时不应只关注f2因子而忽略f1因子，应同时关注f1与f2。

研究如何消除片剂在溶出杯底不同位置对溶出的影响时Wang Yimin等人发现采用偏心桨（OPI）系统（偏心桨并不是说桨不是轴对称结构，桨与标准溶出用的桨结构参数完全相同，只是安装后桨的轴心与溶出杯的轴心不在一条直线上，也可以理解为固定桨的轴心与溶出杯的轴心不在一条直线上）可以消除片剂在溶出杯中位置对溶出的影响，试验方法与上文相同。OPI系统示意图与参数图见图5a和5b。桨的轴心偏离溶出杯中心8mm。这种OPI系统结构设计源于Distek股份有限公司。

采用OPI系统对处于溶出杯中不同位置（具体位置分布见图6）的片剂进行溶出试验模拟溶出时片剂落在不同的位置。溶出数据计算所得差异因子（f1）和相似因子（f2）见表2。表2中的数据表明溶出曲线与参比制剂溶出曲线在统计学上相似。OPI系统的溶出杯底轴向运动总体上更高，能够去除大部分桨叶下方的不良混合区，能够使固体颗粒悬浮，增加的湍流使得混合时间更短（混合效果有所提高），在OPI系统中片剂在溶出杯底的位置不再是影响溶出的关键因素。另外，USP第2法桨在中心位置会对其他对称流动中的不对称的小因素（如溶出杯不是绝对对称的圆柱形、取样针等）非常敏感，而OPI系统则完全相反（对系统几何形状的小变化、设备缺陷、系统对称性偏差较不敏感），该系统更具稳健性且操作程序和操作员引起的偏差更小。

如何增加“死区”的溶出而又保证溶出方法具有区分力

USP第2法的流体动力学研究显示此法的溶出介质运动具有高度不均匀性，并且有可能使溶出的测定值产生显著变化。同时可能在溶出时易形成锥形堆积（特别是使用致密性辅料的制剂），降低了颗粒与溶出介质的接触面积，使得溶出差异较大，这种情况也会在篮法溶出试验中发生。针对以上问题，Vankel工业公司开发了PEAK 形溶出杯，消除了颗粒的锥形堆积，提高了释放速率，同时具有较低的变异性。PEAK 形溶出杯的底部正中心向内凸起形成对称的山峰形状（底部有倒置的锥体），能够避免崩解后的颗粒在桨轴正下方的死区聚集。使用 PEAK 形溶出杯与半球形溶出杯进行实验（仅溶出杯不同），结果显示 PEAK 形溶出杯的重现性更好且能够在一定程度上加快溶出（这种加快溶出的程度可能远远小于增加 25 rpm 对溶出的影响程度）。图7显示使用PEAK形溶出杯的CFD模型和标准桨法（7.5cm的桨叶）分别在50rpm与100rpm的转速时，PEAK形溶出杯中的总循环模式与标准桨法的循环模式几乎相同。图8所示PEAK形溶出杯内的剪切分布与标准的桨法没有什么区别。

月牙形桨溶出仪

月牙形桨是目前使用的桨法的变体（图9），上段是目前桨法中桨杆的部分，下段为弯曲的毛刷，但不与溶出杯的内表面接触。桨杆旋转时，刷式搅拌桨会扫过溶出杯的底部与侧壁，避免了物料在杯底的锥形堆积，还可以使颗粒均匀分布与混合均匀。通过比较桨法与月牙形桨，Saeed A等认为桨法的混合是低效的。月牙形桨在25rpm时就能达到标准桨法75rpm甚至更高的转速的混合程度。Qureshi等人认为新月形桨提供的搅拌和混合能够更好的模拟GI的搅拌特征。月牙形桨以25rpm进行溶出测定似乎能提供生物相关的溶出特性，易于发现被标准桨法减小或覆盖的缺点。此法在将来似乎可能是替代桨法和篮法的搅拌方法。

模拟消化道的溶出仪

生物相关溶出压力模拟系统

对于BCS I类和III类药物的速释制剂（IR）溶出试验结果可用于实现BE豁免，然而BCS II类和IV类药物以及缓释制剂（MR）溶出结果不能豁免生物等效性研究，尤其是缓释制剂，其释放不依赖于API的BCS分类。目前溶出能够模拟胃肠道的pH值、pH值变化、禁食状态、进食状态等，但流体动力学对制剂的影响（即作用于制剂上的食糜流动、机械压力引起的胃肠动力对制剂在胃肠道中释放的影响）尚未充分阐明。制剂在胃肠道中（GI）的特点是经过的环境具有高度可变性和不连续性，结合了较长的静态阶段和动态运输过程。在体内运输过程中，有时制剂短时期内的速度非常高，有文献报道在胃排空和回盲肠连接处的速度高达约 50 cm/s 。食糜的动力学和湍流动力学会产生流体动力学应力，从而影响各种剂型释放的剪切力。通过 MRI 技术分析获得的图像，确定复杂的胃部运动，胃引起的局部食糜流动速度可高达12cm/s。在制剂的体内运输过程中固体制剂周围环境的机械压力高达300mbar。另外通过MRI技术发现在禁食条件下肠道中的水分布不均，有3-6个可变的液体体积，均值为12ml。同时还发现非崩解型固体制剂在胃肠道中有时会处于不与流体接触的充气部位，这种不连续性很可能对药物释放、溶出产生影响，特别是MR。另外还有MR的在体内的剂量倾泻与GI中液体（组成和性质—是否摄入高脂肪食物、乙醇等）相互作用。这些都对制剂的安全性和有效性具有重要的意义。

很显然常规的质控的溶出方法（USP第1法和第2法—忽略了生理应激条件）无法模拟胃肠道的复杂性。对于某些制剂（缓释制剂）的研发常规的溶出，质控方法可能没有多大实际意义。模拟GI流体组成、性质变化等与模拟GI的机械应力、间歇性固-液接触相结合的生物相关性溶出过程将有助于新药处方研究和降低仿制药生物等效性的研究失败的风险。

基于上述需求， G Garbacz 和 WWeitschies 开发了模拟生理条件机械应力的设备，设备及原理见图10。该设备可将制剂暴露在运动和波动的压力搅动条件下，动态阶段与静态阶段交替出现且制剂与溶出介质间歇性接触（与体内条件相似）。该设备由6个含钢丝网的球组成，球体内放置制剂，每个球体分为两部分。其内部气球周期性充气和放气产生压力波动，介质间歇性进入，整个操作过程由 LabView7.1 软件控制。溶出介质1.2L，桨叶混合速度100 rpm/min 。已有文献报道使用该法对双氯芬酸钠缓释片进行研究，溶出曲线出现1-3个溶出峰，且与禁食条件下志愿者体内血药浓度相关，与USP第2法相比该方法更接近双氯芬酸钠缓释片的体内释放，能有效模拟MR在胃肠道中遇到的情况。该系统与其他生物相关测试系统（如 TIM - 1 和 TIM - 2 ）相比，新开发的溶出应力测试设备设计相对简单。

TNO TIM-1系统

TNO TIM-1系统（示意图见图11）中隔室间由玻璃护套和柔性硅胶内壁组成，玻璃夹套除了保持泵入液体的温度还可以控制硅胶内壁上的压力。水压变化交替压缩和放开内壁模拟蠕动混合内容物（食糜）。通过阀门将隔室分开并调节排空速度。排空速度可以模拟生理状态变化。该系统可以根据需要自动“分泌”酸或碳酸氢盐来保持每个隔室中设定的pH分布，并且可以通过计算机控制加入胃蛋白酶、脂肪酶、电解质、胰酶和胆汁、胆盐等生物相关的分泌物。中空纤维过滤膜适用于模拟空肠和回肠部分。回肠和空肠分泌物以3.9ml/min的速度通过过滤膜，收集滤液（模拟吸收），测定滤液中的药物。

TNO TIM-1系统是一个可以用计算机控制的动态系统，可以模拟人上消化道环境。该系统的研发人员以及使用者认为TIM1系统是最具生理相关性的溶出装置。TNO TIM-1可以模拟人胃和小肠内所有的动态生理过程：分泌相关的活性酶、胆盐等；使用生理相关的缓冲液对系统的pH值进行控制；对于消化和独特的吸收的每个步骤均有适当的混合和转运时间。也可对各种人体GI（胃肠道）生理学（摄入不同的食物量）、病理学（胃酸缺乏、疾病改变GI转运）进行模拟。TIM系统可用于制剂的选择、评估临床表现、预测食物对药物的影响、疾病状态下处方的表现、连接处方和生物等效性、建立IVIVC。在难溶性药物（BCS II类和BCS IV类）研究开发中具有优势----包括没有介质饱和的风险，浓度差与体内情况类似；易于调节转运速率；过滤方法与流通池法相关。在研发阶段比体内研究更具优势，易于操作。TNO TIM-1系统在药品研发中已有成功的案例，不再进行一一赘述。

参考文献

1. Qureshi SA. Comparative Impact ofStirring and Shearing in Drug Dissolution Testing with USP Paddle andCrescent-Shaped Spindles. Dissolution Technol.2006:13:25-30.

2. YiminWang, Piero M, Armenante. A Novel Off-Center Paddle Impeller (OPI) DissolutionTesting System for Reproducible Dissolution Testing of Solid Dosage Forms.JOURNAL OF PHARMACEUTICAL SCIENCES. 2012:101:746-760.

3. Jennifer L, Baxter, Joseph Kukura.Fernando J. Muzzio. Shear-induced Variability in the United States PharmacopeiaApparatus 2: Modifications to the Existing System. The AAPS Journal. 2006:7(4):E857-E864.

4. Deirdre M. D’Arcy, OwenI. Corrigan, Anne Marie Healy. Evaluation of hydrodynamics in the basketdissolution apparatus using computational fluid dynamics—Dissolutionrate implications. European Journal of Pharmaceuticalsciences. 2006:27:259-267.

5. Paul A. Dickinson, Ragheb AbuRmaileh, Lee Ashworth, et.al.An Investigation into the Utility of aMulti-compartmental, Dynamic, System of the Upper Gastrointestinal Tract toSupport Formulation Development and Establish Bioequivalence of Poorly Soluble Drugs. The AAPS Journal.2014:14:196-205.

6.Grzegorz Garbacz, Sandra Klein,Werner Weitschies.A biorelevant dissolution stress test device -- backgroundand experiences.Expert Opinion on Drug Delivery.2010:11:1251-1261.

7.Ge Bai, Piero M Armenante. Hydrodynamic, Mass Transfer, andDissolution Effects Induced by Tablet Location during Dissolution Testing.Journal of Pharmaceutical Sciences.2009:4:1511-1531.