解析：如何有效解析干粉吸入剂配方

干粉吸入剂（DPIs）的结构较为复杂，这使得它成为当下最难进行仿制研发的药品之一。而本文不仅回顾了美国食品药品监督管理局（FDA）对干粉吸入剂配方开发的指导原则草案，更探讨了多种可用于解析复杂干粉吸入剂配方的分析策略。

干粉吸入剂中的药物成分、赋形剂及所用设备之间常发生复杂而微妙的相互作用。这样的相互作用一方面能影响干粉吸入剂的性能表现；另一方面，也使得干粉吸入剂比其他药品更难进行仿制--目前商业药品市场的现状也恰好证明了这一点。

例如，市场上最成功的干粉吸入剂产品之一--舒利迭（Advair）目前已过了专利保护期，但尽管许多仿制药公司都投入了大量的资金和精力，希望在该市场中分一杯羹，能与之匹敌的实在是少之又少。[1]

FDA 对干粉吸入剂开发的行业指导中[2]特别强调了颗粒表征的重要性。我们知道，若想成功传输干粉吸入剂，需要将颗粒分散成合适的大小，使其能在肺中沉积。

而颗粒表征有助于分析并控制与药物传输相关的分散机制，确保开发出的产品具有高效的雾化作用和可控的生物利用度，并保证临床效果的一致性。因此，在新药和仿制药的开发过程中，相关度高且有效的颗粒表征方法至关重要。

本文评估了几种能够加快干粉吸入剂配方解析的分析技术，并重点探讨如何用级联撞击器与拉曼结合自动成像技术（MDRS）相结合的手段来探测大颗粒和聚结物的性质。

干粉吸入剂详解

由于干粉吸入剂只能依靠患者吸入才能完成输送，所以大部分的干粉吸入剂都被归类为被动式药物。患者吸气时，空气会通过吸气装置，使药物粉末雾化并分散成符合吸入尺寸的药物颗粒。而患者使用某一特定装置吸气时产生的能量将影响制剂的分散程度，进而决定药物粒径以及总的喷出剂量。

而 FDA 起草的指南中详细列举了干粉吸入剂的设备结构、包装（如泡壳包装、胶囊或散装容器）以及配方的物理特性对分散过程的影响。

患者摄入的活性药物成分（API），其颗粒大小直接关系到其在肺部的吸收程度。因此，干粉吸入剂的性能表现需要通过药物颗粒大小以及剂量均匀性来衡量。当前肺部给药的最优粒径范围为 1- 5 微米，但该范围内的颗粒往往具有较高的粘性。

对干粉吸入剂进行开发时，研究人员面临的一个核心挑战就是要设计出一种设备/配方组合，以确保患者在吸气时就能均匀分散粘性药剂。

对许多干粉吸入剂而言，有效的药物传输是通过混合API与载体颗粒实现的。但现在，我们还可以通过设计API的形状、表面电荷和粗糙度等颗粒性质，实现无载体传输。因此，对参考目录药物（RLD）进行配方解析时，可能需要对多组分的混合物进行详细分析，包括 API 详细的特征属性。

干粉吸入剂配方解析的分析工具

FDA 指导原则草案指出，API 的颗粒大小、粒径分布、形态特征以及结晶习性均是干粉吸入剂的关键质量参数（CQAs），它们能决定干粉吸入剂的临床表现。

而获取生物等效性（BE）的一个重要方法，就是要通过详细了解配方的关键物料参数（CMA）与设备参数两者之间的相互作用关系，从而进一步了解这些参数是如何影响关键质量参数（CQAs）的。

级联撞击技术可用于测量干粉吸入剂的空气动力学粒径分布状况，这在欧洲和美国药典中均有详细记载。该方法借助颗粒惯性对干粉吸入剂的传输剂量进行粒径分级，形成空气动力学粒径与颗粒运行速度 [3] 之间的函数。

它的价值主要在于，当其对每一独立的粒径分级颗粒进行化学表征时，就能获得各种组分的空气动力学粒径分布（APSD）信息。而为了实现上述目标，研究人员通常采用高效液相色谱法（HPLC）对颗粒进行定量分析，但由于需要将样品进行溶解，研究人员将无法取得与特定组分颗粒相关的物理特征信息。

显微图像技术是 FDA 推荐用于研究干粉吸入剂开发过程中形态特征的一项技术。该技术已经发展成熟，但它在配方解析方面依旧存在局限性。例如，传统的人工显微技术耗时耗力，且一般无法对配方的不同组分进行区别鉴定。[2]

若想有效解决上述问题，研究人员可考虑采用替代或补充的分析方法，其中包括激光衍射技术、自动成像分析技术和拉曼结合自动成像技术等，这些技术都可支持并加快干粉吸入剂的仿制研发。

激光衍射 - 实时监控分散行为

激光衍射法是一种整体粒径测量技术，可对 0.01– 3500 微米粒径范围内的颗粒进行基于体积的粒径分布测量，且不会造成任何破坏。作为一种高度自动化的快速测量方法，它能够在数秒内测量多种粒度分布的情况。这些优点都足以让激光衍射法成为级联撞击技术的有效补充手段。

激光衍射测量的是整个配方的粒径大小，无法像级联撞击技术那样给出特定成分的粒径信息。但它的测量速度要快得多，且能够提供吸入过程中不同阶段的粒径数据，而恰恰这些数据对于理解样品的输送过程是非常重要的。

此外，激光衍射技术还能进行实时分析，因而可在一天内测量数百次触发过程中的粒径和浓度信息。因此，该技术可用于快速研究干粉吸入剂配方的分散行为，为关键物料参数和设备参数的结果与药物传输效率的关联研究提供支持 [3] 。

采用激光衍射法进行粒度测量时，研究人员能够得到详细的分散动力学数据，并了解装置排空的效率以及流速对产品性能的影响。这些信息可帮助确定产品的设计空间，并为其生物等效性研究提供数据支持。

提高级联撞击技术的信息获取量

自动成像分析技术可对样本进行形态特征的统计分析。相较于普通的显微技术，自动成像技术不仅耗时更少，提供的数据也更丰富。研究人员可在几分钟内捕捉数万份单个颗粒图像，并利用这些图像确定每个颗粒的形态特征参数，以此得出样本的粒度与形状分布信息。

这些信息使得研究人员能够对干粉吸入剂的形态特征进行仔细研究，从而对大颗粒和团聚物进行全面探究，而恰恰这样的全面探究正是监管指南中所提倡的。以上优势，让自动成像分析技术在干粉吸入剂表征领域逐步取代显微技术。

此外，当用级联撞击产生分级样本时，自动成像分析技术由于速度较快、无破坏性，它可提供 HPLC 无法提供的形态特征信息。这使得研究人员能够收集到级联撞击器在不同阶段的粒径和形状信息，进而对颗粒的分散过程形成更深刻的认识 [4] 。

若是将自动成像分析技术与拉曼光谱相结合，一种全新的、能够增强颗粒分析能力的技术应运而生，即拉曼结合自动成像技术形态定向拉曼光谱（MDRS）技术。借助 MDRS 技术，研究人员可区分出单个颗粒的化学性质，并收集同一干粉吸入药剂中不同成分在不同粒径下的形态特征信息。

案例分析：使用 MDRS 技术深入了解含两种 API 的干粉吸入剂配方的分散行为

研究人员将含有两种API的市售干粉吸入剂样本加入新一代撞击器（英国科普利科技有限公司产品）中进行分散和分级，并在撞击器中放置样品收集盘以捕获颗粒进行 MDRS 分析。随后，研究人员把收集到的颗粒转移至 Morphologi G3-ID 设备上（英国马尔文仪器有限公司产品）进行分析。

沉积下来的颗粒最初通过自动成像分析技术进行表征以得到其形态特征信息。随后，研究人员从以上分析中选出 1500 多个颗粒，根据其粒径和形状进行化学鉴定。收集到所选颗粒的拉曼光谱后，研究人员将它们与仅含有API和仅含有乳糖（本配方中的添加成分）的参考光谱进行比对。

通过以上操作，研究人员能够对目标颗粒进行可靠的化学分类。若相关系数为 1 ，则表示该颗粒的光谱与纯 API 高度匹配；如果相关系数接近零，则表明这两种组分没有相关性。

相比用 HPLC 进行级联撞击，以上数据能够更透彻地分析配方的分散过程，而前者仅能简单分析每一粒径级别的平均化学成分。通过粒径分析,这些数据可展示两种 API 是否同样容易从乳糖中分离，是否可能在肺部同一地点沉积。这些信息对于理解干粉吸入剂的临床效果、展示其生物等效性十分有用。

实现高效的配方解析

配方解析比配方开发更具有挑战性，这对于干粉吸入剂等复杂配方产品来说尤为明显。因此，完善干粉吸入剂配方解析的分析工具就显得十分必要。用于吸入产品表征的传统工具——级联撞击器和显微技术——已被证实具有一定优势，但其他技术在这一领域也可大有作为。

通过加快分析速度、帮助科研人员获取更多信息，激光衍射技术、自动成像技术以及拉曼结合自动成像技术能够支持质量源于设计（QbD）理念的应用，从而推动仿制药的有效研发。

参考文献

[1] http://online.wsj.com/news/articles/SB10001424052748703628204575618332675513808
[2] Guidance for industry. Metered Dose Inhaler and Dry Powder Inhaler Drug Products. Chemistry, Manufacturing and Control Documentation. Available for download at: http://www.fda.gov/downloads/Drugs/Guidances/ucm070573.pdf
[3] Kippax et al, “Unlocking the Secrets of the Dry Powder Inhaler Plume”, Proc. Drug Delivery to the Lungs 17, Edinburgh, 2006
[4] Huck D., Kippax P., Virden A., Kinnuen H., Shur J., Price R: “Improved understanding of the physical properties of DPI formulations by combining NGI size classification with Automated Image Analysis.” Drug Delivery to the Lungs 22, 2011, Conference Proceedings, 165-168.