泡沫气雾剂(foam aerosol)是指将预发泡处方(pre-foam formulation, PFF)与适宜的抛射剂共同封装于具有特制阀门系统的耐压容器中,使用时借助抛射剂的压力将内容物呈泡沫状喷出的一类药物制剂。泡沫的密度较低,吸附性强,较其它传统外用制剂(如软膏剂、乳膏剂等)更容易涂布,患者使用的顺应性良好。此外,某些药用泡沫气雾剂还可以凭借其产生的过饱和环境促进药物的经皮渗透,从而提高药物的生物利用度。
水醇型泡沫气雾剂(hydroethanolic foam aerosol)是指预发泡处方中含有较多乙醇和水的一类泡沫气雾剂。目前来说,水醇型泡沫气雾剂是一种较为冷门的药物剂型,相关的资料当前鲜有文献报道。美国20世纪50-70年代是泡沫气雾剂研究的黄金时期,这之间中当然也包括水醇型泡沫气雾剂。在这一时期人们对泡沫气雾剂进行了深入的研究,产生的科研成果颇为丰硕,涌现了大量的泡沫气雾剂产品。在1960年美国大西洋城举办的国家包装博览会(National Packaging Exposition)上,美国联合公司的通用化学部(General Chemical Division of Allied Chemical Corp.)首次向人们展示了一种新型的泡沫气雾剂处方——“快速破裂型泡沫”(quick-breaking foam),这就是早期的水醇型泡沫气雾剂。
目前共有6款药用的水醇型泡沫气雾剂被美国FDA批准上市(见下表),活性成分覆盖糖皮质激素类药物(戊酸倍他米松、丙酸氯倍他索、卤倍他索丙酸酯)、抗生素类药物(磷酸克林霉素)、生发药(米诺地尔)以及抗真菌药(酮康唑)。
从表中不难看出,除Lexette®以外的其它水醇型泡沫气雾剂产品的处方组成极为相似,这是因为它们都采用了Connetics(后被Stiefel Laboratories收购)的“VersaFoam-HF”专利技术(HF为Hydroethanolic Formulation的缩写)。国内最近已有浙江万晟和天津辰光的米诺地尔泡沫气雾剂(仿制)先后获CDE受理,该产品有望成为第一款国内上市的水醇型泡沫气雾剂。
二、水醇型泡沫气雾剂的特点
水醇型泡沫气雾剂产生的泡沫接触皮肤后,在皮肤温度下往往会发生快速破裂,泡沫持续时间短,故被称为“快速破裂型泡沫”(quick-breaking foam)或“不耐热泡沫”(thermo-labile foam)。该类产品的药品说明书中往往会明确说明不要直接将泡沫施放到手上再涂抹于患处,否则可能在接触到患处前泡沫就已经在手的温度下液化,使用方法是可将手用冷水润湿再接触泡沫或者将泡沫施放到盖子上后涂于患处(注:Lexette®产生的泡沫相对较为稳定,可以施放到手上)。
在水醇型泡沫气雾剂中,乙醇既可以作为药物的溶剂,同时也起到渗透促进剂的作用,能够可逆地改变角质层的屏障特性,并通过细胞内途径(intracellular route)驱动药物穿过角质细胞到达活性表皮。例如,一项体外透皮实验表明,丙酸氯倍他索泡沫气雾剂的药物经皮渗透量为5.3%,而相同实验条件下其溶液剂、乳膏剂、洗剂的药物经皮渗透量仅分别为2.8%、2.1%、1.3%。乙醇从皮肤上蒸发较为快速,可以带走一部分热量,因此水醇型泡沫气雾剂的肤感清爽,不会产生使用其它一些传统外用制剂后皮肤的黏腻感。由于水醇型泡沫气雾剂中已有大量的乙醇,因此处方中无需添加防腐剂。但水醇型泡沫气雾剂一个显而易见的缺点是处方中乙醇含量高,可致使患者皮肤干燥,产生瘙痒感,刺痛感或灼烧感,不适用于治疗湿疹。
三、水醇型泡沫气雾剂的处方设计
3.1混溶区与非混溶区
一款水醇型泡沫气雾剂产品的最基础的处方组成是乙醇、水、表面活性剂和抛射剂。乙醇、水和抛射剂的组合物在不同比例下可能是互相混溶形成均一体系,也可能不混溶。绘制乙醇、水、抛射剂的三元相图可以帮助制剂研发人员确定混溶区(miscible region)和非混溶区(miscible region)。一般而言,非混溶区的面积通常要大于混溶区,乙醇含量较低,而混溶区的乙醇含量较高。
上图展示的是乙醇-水-异丁烷的组合物在室温下的三元相图,图中曲线左侧为该组合的非混溶区,右侧为混溶区,表明在该区域三者可以完全混溶,形成均一澄清的溶液。例如,固定异丁烷的占比为10%,水与乙醇的固定比例为20:80时,该点位于曲线右侧(水:乙醇:异丁烷=18:72:10),能与异丁烷形成均相澄清溶液;而当水与乙醇的固定比例为40:60时,该点落入曲线的左侧(水:乙醇:异丁烷=36:54:10),表明该组分不混溶。
由于表面活性剂对抛射剂有增溶作用,因此加入表面活性剂可能会增大混溶区的面积,使点落入混溶区。需要说明的是,无论是在混溶区还是非混溶区,均可以进行水醇型泡沫剂的开发。混溶区和非混溶区仅表明组分的混溶性,不能作为判断是否能形成泡沫的标准,能否形成泡沫与处方各成分种类以及配比均有关系。若将在非混溶区的组合物制成水醇泡沫气型雾剂,则形成的是一种乳液体系,在使用时需摇晃瓶身,以使其充分乳化保证给药的均一性,该类产品在设计时应避免选择带引流管(dip tube)的阀门系统,因震摇不能将管子内的内容物乳化。
3.2处方组成
水醇型泡沫气雾剂的处方组成包括基本的水、乙醇、抛射剂和表面活性剂,还可以根据需要还可加入保湿剂(如丙二醇或丙三醇)、高级脂肪醇(如十六醇和十八醇)、pH调节剂等成分。
上表展示的是一款水醇型泡沫气雾剂的处方组成。研发人员的目标是获得一个澄清透明、单相的均一体系,因此需要确定水、乙醇和抛射剂三者的混溶区,在表中所示的比例下三者可以完全混溶。前面提到,水醇型泡沫气雾剂最基础的处方组成中还应包括表面活性剂以产生泡沫,吐温60是一种合适的表面活性剂。丙二醇在处方中起到保湿剂的作用,而pH调节剂则用于维持最利于API稳定的pH值。十六醇和十八醇是高级脂肪醇,对于维持泡沫的形态有重要作用,但是它们在乙醇-水溶液中的溶解度较差,若处方组成或配比不合适有产生不均一体系的风险,在该处方中表面活性剂吐温60可以增加十六醇和十八醇的溶解度,灌注抛射剂后两者溶解度也会提升,因此最终十六醇和十八醇可以完全溶解于处方中,得到一个内容物澄清透明均一的水醇型泡沫气雾剂。