固體藥物多晶型的研究進展*

周 鋒，潘建輝，孫丹玲，鄧月義

(桂林醫(yī)學院藥學院，廣西 桂林 541004)

俄羅斯科學家烏勒和列別克于1832年首次發(fā)現(xiàn)了兩種不同晶體形式的苯甲酰胺化合物，自此藥物多晶型開始進入藥學研究學者的視野[1]。隨著化學分析儀器不斷的更新與進步，特別是X-射線被用于晶體結(jié)構(gòu)的測量，藥物多晶型的研究取得了迅猛的發(fā)展。我國對藥物多晶型的研究起步較晚，在1900年左右，對尼莫地平的研究發(fā)現(xiàn)，它不同的晶型對藥物的臨床療效產(chǎn)生顯著影響。自此，國內(nèi)工作者開始在藥物多晶型上給予重視。另外，關(guān)于藥物多晶型的專利侵權(quán)事件常有發(fā)生，在一定程度上推動了多晶型藥物的發(fā)展。

1 研究藥物多晶型的意義

固體藥物在溶解時，由于重結(jié)晶條件或降溫速率的不同，可能引起分子堆疊方式和分子在晶格上的排列順序發(fā)生變化。不同的晶型常表現(xiàn)出不同的理化性質(zhì)。例如，光學性質(zhì)、生物利用度和溶出速率等[2-3]。多晶型藥物研究有助于提高藥物的溶解度和溶出速率，確保藥物在生產(chǎn)、貯藏、運輸過程中的穩(wěn)定性，改善藥物的壓片性；同時，還能確定晶型制備流程，保證同一批次藥物的等效性。對多晶型藥物研究的最大意義是盡可能篩選出目標藥物的所有晶型，從中挑選出一種熱力學穩(wěn)定同時又具有更好的溶解度和溶出速率的，以便更大化的發(fā)揮藥物的療效[4]。

2 藥物晶型的制備方法

2.1 重結(jié)晶法

1)溶劑蒸發(fā)法。溶劑蒸發(fā)法是篩選晶型最簡捷和有效的方法。目標藥物溶解在不同極性溶劑中(溶劑既可以單一溶劑，也可以二項或者多項混合溶劑)，隨著溶劑不斷揮發(fā)，晶核不斷成長，溶液由飽和狀態(tài)轉(zhuǎn)變成過飽和的狀態(tài)，溶質(zhì)緩緩析出。由于溶劑種類、溶液濃度和溶劑揮發(fā)速率等條件的不同，因此可能得到不同的晶型。例如，磺胺利尿藥吲哚帕安在不同混合溶劑中制備出四種晶型[5]。

2)降溫法。降溫法適用于藥物溶解度對溫度變化十分敏感的。在一定的起始溫度(此溫度不宜過高，以防破壞藥物化學結(jié)構(gòu))下將藥物溶解，設(shè)定程序進行梯度降溫。藥物的溶解度隨著溫度的下降而顯著降低，從而達到過飽和狀態(tài)，溶質(zhì)進而析出。

2.2 反溶劑法

反溶劑法也稱為沉淀法。反溶劑法需要篩選兩個目標溶劑，一個是良溶劑，一個是不良溶劑。這兩種溶劑不會發(fā)生化學變化，不會分層，溶劑能夠相互溶解，且藥物在這兩種溶劑中的溶解度相差大。例如，抗乙肝病毒藥物阿德福韋酯(ADV)在二氯甲烷中完全溶解，以正己烷為反溶劑降低其溶解度，成功制備出一個新的晶型[6]。

2.3 轉(zhuǎn)晶法

1)研磨轉(zhuǎn)晶法。固體藥物在研磨時，在研磨過程中顆粒逐漸變小，表面積不斷變大，研磨的局部高溫，引起晶體發(fā)生錯位或邊界變形，進而發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變。例如，Shan-Yang Lin等[7]對抗癲癇藥加巴噴丁(GBP)進行研磨時研究發(fā)現(xiàn)晶型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ出現(xiàn)轉(zhuǎn)晶現(xiàn)象。

2)加熱轉(zhuǎn)晶法。加熱轉(zhuǎn)晶法是對藥物進行升溫，加熱到一定溫度后，達到晶型轉(zhuǎn)變的方法。加熱法一般適用“假多晶型”，在加熱過程中，藥物分子失去水或結(jié)晶化物引起晶型轉(zhuǎn)變。例如，i-Hun An[6]等研究抗病毒藥阿德福韋酯(AD)兩種多晶NF-Ⅰ、NF-Ⅱ，采用熱重分析儀進行升溫處理，NF-I發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變。

3)溶液置換轉(zhuǎn)晶法。已制備好溶劑化物的晶型放在新的溶劑中進行懸浮攪拌，用不同的溶劑置換出“假多晶型”中的溶劑。由于攪拌的時間、速率和所用的置換溶劑等條件的不同，因此可能會獲得不同的晶型。例如，WEI XU等[8]研究治療前列腺癌的二線藥物卡巴他賽，它的溶劑化物在不同的目標溶劑中(DMF、環(huán)己烷、正己烷、乙醚)進行懸浮攪拌24 h，可以獲得E (DMF) 、F (cyclohexane)、G (n-hexane)、and H (ethyl ether)四種不同的溶劑化物。

2.4 升華法

升華法是通過加熱使藥物汽化，汽化后的藥物分子遇冷凝固成固體的方法。藥物分子置于蒸發(fā)皿中，將蒸發(fā)皿頂部用玻璃漏斗蓋住，加熱蒸發(fā)的藥物分子遇冷，冷凝成固體。例如，治療弓形蟲病藥物乙胺嘧啶的A晶型經(jīng)過升華法可轉(zhuǎn)變?yōu)锽晶型[9]。

2.5 有機蒸汽吸附法

有機蒸汽吸附法又稱氣相擴散法。通過有機蒸汽揮發(fā)產(chǎn)生誘導作用，誘導晶型轉(zhuǎn)變或者是形成溶劑化物的一種方法。制備出來的晶型放在培養(yǎng)皿中均勻的攤開，然后將培養(yǎng)皿放在裝有各種溶劑的罐中的浮動支架上，用氮氣作為吹掃氣除去罐中的空氣，再進行密封；在罐中放入不同溶劑進行誘導，在加熱的情況下使其慢慢進行揮發(fā)。對不同晶型進行誘導，可能會制得不同的晶型。例如，抗病毒藥物替諾福韋(TDF)中的TDF-Ⅰ 在乙醇、異丙醇、甲苯中誘導 9 h 產(chǎn)生了TDF I-EtOH、 TDF I-IPA、 TDF I-toluene三種不同晶型；在乙腈、環(huán)己烷誘導 24 h 產(chǎn)生了TDFI-ACN、 cyclohexane-treated TDF I兩種晶型[10]。

2.6 干燥法

噴霧干燥法和冷凍干燥法常用來制備無定形態(tài)。

1)噴霧干燥法。噴霧干燥法將含藥的溶液分散成細小微粒，微粒與熱空氣接觸，霧化后的溶劑快速揮干，藥物分子來不及排列，就會呈現(xiàn)無定形態(tài)。

2)冷凍干燥法。冷凍干燥法利用冰晶升華原理，藥液在低溫下形成固體，固體不經(jīng)液化直接升華溶劑為氣體，固體藥物來不及有序排列得到無定形態(tài)。

2.7 其它方法

溶液pH的改變,溶劑中加入不同聚合物[11-12],一些輔料改變,通過激光誘導法改變成核的速率，進而誘導晶型轉(zhuǎn)變[13]。例如，降糖藥甲磺丁脲中加入痕量金屬誘導晶型轉(zhuǎn)變[14]。

3 多晶型的表征方法

3.1 熱分析法

通過熱分析儀的程序設(shè)定，設(shè)置溫度范圍來觀察升溫過程吸熱峰的差別來鑒別不同晶型。近年來，熱分析法已成為藥物多晶型的常規(guī)表征手段之一，具有樣品量少、靈敏度高和重復性好等優(yōu)點。熱分析法主要包括差示掃描量熱法(DSC)和熱重分析法(TG)。

1)差示掃描量熱法(DSC)。差示掃描量熱法(DSC)以溫度或時間為橫坐標，以樣品的吸熱或者放熱速率為縱坐標，對DSC曲線分析，根據(jù)是否存在吸熱峰來區(qū)分晶態(tài)和非晶態(tài)，通過DSC曲線判斷吸熱峰的位置、個數(shù)和形狀[15]從而確定是否為同種晶型。

2)熱重分析法(TGA)。熱重分析曲線(TGA)以質(zhì)量減少百分率或質(zhì)量減少速率為縱軸，溫度或時間為橫軸的曲線。通過熱分析儀的程序設(shè)定，測定溫度與質(zhì)量之間關(guān)系，對TGA曲線分析，判斷藥物中是否含有溶劑化物、含有水的結(jié)晶化物和相變熱等。TGA曲線可以區(qū)分晶型藥物中的“假多晶型”，并且通過曲線分析可以計算溶劑化物的含量。

3.2 紅外吸收光譜法

紅外吸收光譜法較為常用的是傅里葉變換紅外光譜法(FTIR),紅外光譜法經(jīng)常作為藥物多晶型表征手段的初步篩選。不同晶型分子中共價鍵強度不同，在紅外光譜圖就表現(xiàn)為指紋區(qū)和官能團區(qū)的特征峰位置、強度和形狀不同[16]。

3.3 X射線衍射法

1)單晶衍射法(SCXRD)。單晶X射線衍射是用來解晶體結(jié)構(gòu)，通過解單晶軟件可以清晰的看出晶體結(jié)構(gòu)。單晶衍射法是國際上公認的鑒定晶型最可靠的方法，但它要求被測物質(zhì)只能是單晶，很多藥物目前無法制備單晶，因此該法有一定的局限性。2)粉末衍射法(PXRD)。粉末X射線衍射是用來進行物相分析或分析有序介孔的。粉末衍射法是鑒定不同晶型比較早、比較成熟的技術(shù)，其分辨率高，操作簡單，是檢測藥物多晶型最有效的方法，也是使用最多的方法[17]。

4 結(jié)語

隨著科技的迅猛發(fā)展，許多新的活性成分也加速了新藥物的開發(fā)和利用。許多新藥和仿制藥在上市之前面臨的主要問題是水溶性差、胃腸道吸收不良、溶出速率低和穩(wěn)定性差，導致藥物的療效遠遠達不到預期。藥物多晶型的出現(xiàn)給新上市的藥物提供了一個很好的選擇，也為那些已經(jīng)開發(fā)的在臨床上面臨著生物利用度低、穩(wěn)定性差的藥物提供了一個很好的選擇。藥物多晶型的研究已經(jīng)被我國列入重大新藥研發(fā)關(guān)鍵技術(shù)和重點研究內(nèi)容，但是，目前國內(nèi)藥物多晶型的研究也存在明顯的問題，重點都在探尋新藥物晶型的篩選與表征，缺少對新的晶型的保存、理化性質(zhì)和生物活性的深入研究。隨著技術(shù)的不斷成熟，這方面的問題也將會逐步完善。