长效注射剂（Long acting injectables，LAI）通常经皮下或肌内注射等途径给药，在注射位点形成药物储库发挥长效释放作用。LAI 能够在几天至几个月内持续释放药物，因其可减少给药频率、简化给药方案、不良反应少、药动学波动小等优点，被广泛用于抗精神病、抗病毒和成瘾性治疗领域。目前已有一系列的材料应用于LAI产品中，大部分为脂类和合成聚合物。最经典的脂类LAI为油溶液，因处方组成简单、生产工艺便捷，成为最早一波进入市场的LAI产品，已在抗精神病领域被广泛应用。根据制剂结构划分，脂基体系的产品分为油溶液、油性悬浮液和特殊制剂，其中特殊制剂又分为脂基原位成型制剂（如油凝胶、流体晶）和脂基纳米载体型制剂（如脂质体、乳液）。因介绍脂基纳米载体型制剂的研究及综述性文章较多，本文不再赘述。
1、脂基LAI产品类型
1.1 LAI产品活性成分的选择
LAI产品基于它给药方式和长效的特点，活性成分首先要满足效力高、剂量低和治疗窗宽的要求，且药物的吸收高度依赖于从制剂中的释放，而药物释放的过程是利用了其在组织液和脂性基质中的浓度差、储库的缓慢降解，最终使药物以被动扩散的形式进入到组织液中，实现持续、缓慢的释放目的。因此药物的溶解性是重要的考虑因素。
表1列举了目前已批准的油溶液型的LAI产品，大部分产品使用了高LogP值的原型药或前药。酯化是形成亲脂性前物的常用方法之一，通常利用药物分子中的醇基与脂肪酸酯化，达到调整药物溶解度、分配系数和熔点等理化性质的目的。大多数酯类前药释放后，都能在体内被酯酶有效裂解成原型药，酯酶裂解的过程也进一步增强了药物缓慢释放、吸收的效果。因此对于注射前药的产品，应该同时考虑药物从基质中的释放和酶的水解速度等因素。
除了考虑亲脂性（LogP）外，药物在水相中的溶解度和pKa值对其释放和吸收的速度也很重要。因为对于肌肉注射，药物的吸收主要以局部组织引流和淋巴吸收为主，而对于亲水性化合物，药物可能会因为生物药剂学的一些因素而直接扩散到中心循环引起安全性问题。例如，注射后谵妄镇静综合征（PDSS）就是肌注后药物因入血过快而导致血药浓度大幅升高，引起明显的镇静和（或）谵妄的问题。FDA就曾对礼来公司的奥氮平长效注射剂Zyprexa Relprevv致死事件展开多次调查，调查结果显示死亡原因可能和肌肉注射后药物入血的程度和速度快速提高有关。因此礼来公司后期在产品说明书上专门增加了警告栏，提示医生和患者注射后防范谵妄镇静综合征。这可能和奥氮平的溶解性有关，该药是pH依赖性药物，肌注过程中如果针头刺穿血管，使血液渗漏到肌肉中，就可能导致组织液局部pH值下降，造成药物快速溶解甚至突释。针对奥氮平这种性质，相关研究也尝试了分子修饰策略，如使用氨基甲氨酸进行酯化，以减小药物在组织液和血浆中的溶解度差异。
表1 已批准的油基LAI产品信息
1.2脂基LAI产品分类
1.2.1 油溶液
该类型药物通常由API、载体油和助溶剂（可无）组成，药物直接溶解在载体油当中。其中芝麻油是肌注中使用最广泛的载体油之一，具有较高的粘度和良好的体内耐受性。载体油在体内的清除率与其注射体积和粘度有关。据报道，当注射量超过300μl时，注射油的血浆半衰期与其粘度呈正相关性，当注射体积＜50μl时，这种相关性可以忽略不计。一般可以向配方中加入苯甲醇来调整/降低配方的粘度。
1.2.2 油混悬液
药物在油中混悬是开发脂基LAI的另一种思路。大多数LAI混悬液是水基体系，一般在注射前需要重构混悬。目前关于油性混悬药已有专利报道，但无上市产品。主要原因可能是和水基体系相比，油基混悬液注射更困难，患者注射过程的不适感更强。
1.2.3 油凝胶
油凝胶是通过物理或化学作用在连续相中形成一个网络结构达到固化的目的，它是由有机溶剂做连续相（如液态油）、凝胶剂等组成的半固态材料。由于它能在不使用饱和脂肪油的情况下，保留其固态质构的特点而又不改变液态油的化学组成及营养价值，因此油凝胶被广泛用于食品和药品领域。而用于药品中的油凝胶多是由物理作用形成的凝胶网络，即非共价键作用力，如h键、范德华力和π-π叠加作用等。
报道中用于给药的油凝胶，大多是通过皮下注射形成LAI药物储库，该类制剂通常由载体油、凝胶剂、共溶剂和API组成。胶凝剂在油相和共溶剂相中的溶解度对胶凝质量有显著影响。当共溶剂从油基质中扩散出后，凝胶剂在载体油中的溶解度下降继而在油中快速结晶或沉淀，油和凝胶剂之间的弱相互作用形成了均匀分散的网络结构，这种网络结构减缓了药物从油相向体液中的扩散。图1从结构上描述了油凝胶与油溶液、油混悬液的区别。
图1 油溶液、油混悬液、油凝胶结构图（来源于参考文献1）
体外制备油凝胶一般采用加热-冷却法，即凝胶剂在高温且低浓度下（通常为≤15wt%）被共溶剂或载体油熔化或溶解，直到形成透明溶液。冷却后，凝胶剂的溶解度降低，凝胶剂分子结晶或自组装成纤维状聚集体。
油凝胶在注射时一般为液体，注射后在组织中形成原位凝胶，文献报道的油凝胶注射方法一般有两种：（1）直接使用载体油、凝胶剂和API的配方，不添加共溶剂，在注射前将制剂加热，使凝胶剂融化并溶解到油相中完成注射。据报道为了防止注射部位的组织坏死，该药物递送系统的理想胶凝温度应控制在37℃和50℃之间，但在临床实践中，多不采用这种热注射的方法，因为注射部位不适感增加、组织局部血液供应改变、需增加额外加热设备等因素限制了其使用；（2）在配方中加入共溶剂，形成室温下可注射的液体，待注射后共溶剂扩散至体液，制剂再凝胶化。这种共溶剂也叫凝胶抑制剂，目前使用较多的是N-甲基吡咯烷酮（NMP），它是一种生物相容性强的水溶性有机溶剂，由于其水溶性，NMP在注射后很快扩散到周围组织，制剂形成原位凝胶。有体外研究报道，NMP的加入还能降低药物从凝胶中的突释作用。
1.2.4 脂基流体晶
脂基流体晶和溶致流体晶在长效制剂领域属于一种新的研发方向，流体晶属于流体的中间相，它可由流体晶形成系统（LCFS）在基质流体中自发形成，药物被包裹在中间相中，且通过中间相中弯曲的纳米通道网实现缓慢扩散的效果。中间相的排列方式通常有三种：片形、六方形和立方体形。这种排列方式可以根据使用的脂类辅料的临界堆积参数（Cpp）来预测，并在偏光显微镜下通过“扇状织构”、“十字消光”和双折射进行鉴定。据报道，包括蛋白质、多肽和核酸在内的小分子和大分子药物都是使用流体晶体系的反六方相和反立方相来传递的。图2是流体晶的形成过程示例。目前市场上Buvidal是一款可每7天和每30天给药一次的丁丙诺啡皮下长效注射剂，它是由Camurus公司开发，利用其流体晶（FluidCrystal）技术平台，开发成药物储库型长效注射液。该药是一种脂基液体，丁丙诺啡溶解在其中，当注射液与组织液接触后，注射液体会转变为凝胶态结晶，形成药物储库，发挥持久释放作用。
图2 流体晶形成过程示例（来源于参考文献1）
2、脂基LAI产品常用辅料
2.1 载体油
油特别适合易水解型原料药，且载体油在注射后具有较高的生物相容性，特别是应用超精炼油可以减少水溶性化合物的氧化和水解。对于油溶液型LAI产品，其配方、制造和杀菌简单，长期稳定性好。表1总结了已批准的油溶型产品最常用的载体油种类。
2.2 凝胶剂
对于油凝胶来说，除了油，还需要凝胶剂使液体油固化。凝胶剂一般分两类，低分子量胶凝剂（LMOGs）(<1 kDa)和高分子量聚合物凝胶剂(POGs) (>2 kDa)。目前，大量凝胶剂已经通过不同的方法被用于油的固化中。一般来说，凝胶剂的结构特性（包括链长度、疏水基团和分子量）、凝胶剂组成（蜡酯和游离脂肪酸/乙醇）和油相化学特性（TAG组成和微量组分）都在油凝胶化中发挥至关重要的作用，决定了油凝胶产品的理化性质。
脂肪酸。中、长链脂肪酸，如硬脂酸、棕榈酸、肉豆蔻酸和花生酸等由于良好的生物相容性，被广泛研究并作为药品和食品油凝胶的凝胶剂。这些油凝胶的制备通常包括加热和融化油中的脂肪酸，然后冷却，形成脂肪酸结晶和凝胶网格。
12-羟基硬脂酸（12-HSA）。12-HSA可以在极低浓度(＜1% w/w)下，使用诸如菜籽油、花生油和大豆油作为连续相制备油凝胶。12-HAS的自然态中，由于游离羧基的存在，会引起皮肤刺激，因此一般需要对其进行化学结构改造后再使用。
氨基酸衍生物。氨基酸的脂肪酸衍生物在水环境中可自组装形成油凝胶，而且良好的生物相容性，使其成为生物医学领域研究最多的材料。研究表明，用N-硬脂酰- l-丙氨酸甲酯（SAM）制备的油凝胶比水凝胶显示出更好的药物截留性能，其释药曲线和聚合物微球相当。但SAM形成的凝胶分子间力较弱，凝胶机械性能较差，往往需要提高SAM的浓度来解决。
酪氨酸衍生物，特别是N-苯乙醇基酪氨酸甲酯（BTM），比SAM具有更好的凝胶化能力、流变性能和药物释放特性。
多域肽（MDP）。它是一种有自组装功能的多肽，能明显改善氨基酸类衍生物形成凝胶的机械性能，且形成油凝胶的浓度在5%（w/v）以下，远低于SAM形成的凝胶浓度（7.5 ~ 10%，w/v）。
2.3 共溶剂
在LAI产品中，共溶剂多用于原位成型剂型中。共溶剂的加入抑制了凝胶形成，降低了粘度，确保了药物的可注射性。一旦药物到达注射部位，共溶剂即向周围组织扩散，油载体和凝胶剂相互作用形成药物储库。油凝胶和流体晶系统常用的共溶剂是NMP、DMSO、乙醇。
2.4脂基流体晶成型材料
流体晶成型材料大多是脂类辅料，一般通过水合或溶剂化形成一系列热力学稳定的流体晶，常用的材料有油酸甘油酯（GMO）、双油酸甘油酯（GDO）、甘油酸油酯（OG）、植物三醇（PT）和山梨醇单油酸酯（SMO）。其中GMO是研究最多的流体晶成型材料，不仅因为其在水溶液中的高溶胀力，还因为其优良的乳化性和生物降解性。
3、理化表征
油溶液相比于油凝胶和和流体晶产品，其配方和理化表征方法简单。其化学稳定性主要与油和API在效期内的降解有关，物理稳定性主要以不溶物的出现为指标，一般以目测为主。以下重点介绍复杂脂基LAI产品的表征方法。
3.1 形态表征
任何显微镜均可用来描述油凝胶的形态。偏光显微镜（PLM）、扫描显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）是常用的工具，可以描述油凝胶形态并区分流体晶的类型。热台偏光显微镜还可以研究油凝胶随温度变化的行为和热可逆性。
3.2 结构表征
广角/小角X射线散射（WAXS和SAXS）结构分析仪可以提供流体晶和油凝胶的晶体结构和分子排列的重要信息。SAXS是流体晶系统中表征中间相结构类型的基本方法。
衰减全反射（ATR）-傅里叶转移红外光谱（FTIR）是一种用于阐明材料化学结构和复合材料中分子相互作用的常用工具。ATR-FTIR不仅用于研究流体晶成型材料之间的相互作用，还用于研究药物-辅料之间的相互作用。
核磁共振（NMR）光谱是一种高效的工具，可以获取水凝胶、油凝胶和流体晶的分子水平信息以及更大规模的结构信息，这是其他表征方法无法获得的。
3.3 热性能表征
差示扫描量热法（DSC）有助于确定辅料-辅料和药物-辅料的相互作用对熔解、结晶和中间相转化的影响规律。通常熔化温度的降低意味着材料中晶体结构的减少，而熔化温度的升高则可能使晶体尺寸增加和/或晶体结构的改变。
3.4 机械性能表征
粘弹性是脂基LAI产品最重要的力学性能之一。这是因为它们会直接影响产品的注射性。使用振荡流变学测量，样品在确定的时间范围内被施加已知的机械力，用以分析其粘性和弹性特征。这些特征不仅可以反映制剂的可注射性，还可以预测药物在体内的突释以及形变的可能性。
3.5 释药性表征
释放度是LAI 常规质控项目，但目前尚无统一的质控标准。LAI通常对多个取样时间点制定溶出限度，一般包括能质控制剂突释、质控制剂性能稳定以及质控释放完全的点。目前使用药典中收载的桨法、篮法、往复桶法检测释放度的报道较多，当然监管机构也批准了多种LAI 产品使用了非药典释放度检测方法，如转瓶法、透析池法和摇床法等，这些方法通常需要配合透析袋和透析管使用，尤其是流体晶配方使用的透析袋和透析管还需要根据药物的分子量来选择。大多数研究表明，油凝胶的体内外释放缺乏相关性。体内和体外结果的差异可能归因于许多因素，如体内生物酶解，体外溶出方法选择的区分力等。
4、法规政策
2020年5月14日国家局发布《关于开展化学药品注射剂仿制药质量和疗效一致性评价工作的公告》，同时发布了《化学药品注射剂仿制药质量和疗效一致性评价技术要求》、《化学药品注射剂仿制药质量和疗效一致性评价申报资料要求》、《化学药品注射剂（特殊注射剂）仿制药质量和疗效一致性评价技术要求》3个技术文件。文件指出，建议FDA或EMA已有明确指导原则的注射剂品种，需参照其要求开展与原研制剂的对比研究。2018年2月中检所就FDA批准的特殊注射剂生物等效性指导原则进行了汇总及翻译。
对于不同类型的注射剂，其审批的技术要求和标准也存在差异。对于普通注射剂品种，仅要求药学研究一致即可，不需进行BE研究。但对于某些复杂的特殊注射剂品种，则需要进行BE研究。值得提到的是，有两种油溶液型的LAI， FDA并没要求进行BE研究，这可能是基于该类型的制剂处方及工艺简单的考虑，两款药品信息见表2。
表2 FDA豁免BE的油溶液产品信息
5、未来与展望
目前，已进入市场的脂基LAI产品主要以油溶液为主，虽然该类型的LAI制备简单，但制剂对API的要求较为苛刻，为了拓宽脂基LAI品种，还需开发新的技术类型的产品。经过优化的油凝胶和流体晶配方，在注射后具有快速的溶胶-凝胶相变特点，可以在原位形成药物储库，并有可能将缓释效果延长至4-6周以上。它们为不同亲脂性的化合物制备成LAI提供了可能。但这一领域还需要大量的研究优化处方、丰富原位成型性辅料种类，并且建立与体内相关的体外释放方法，提高制剂的生物安全性。
参考文献
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