第十九章 药物的新剂型(第6节生物技术药物制剂)

3。其它给药途径
• 其它途径给药方式包括鼻粘膜、肺部、 直肠、口腔粘膜、皮肤给药系统等。
4．蛋白质药物的吸收促进
• （1）提高吸收屏障的通透性： • （2）降低吸收部位和吸收途径肽酶的活
性： • （3）分子结构修饰防止降解 • （4）延长作用时间（如：生物粘附技术）
（二）蛋白质类药物控制释放 的方法及靶向给药体系
• 糖和多元醇属于非特异性蛋白质稳定剂，其稳 定机制是优先排除，糖中蔗糖和海藻糖最常用， 避免选用还原糖，因其与氨基酸有相互作用的 可能。多元醇常用的有甘油，甘露醇，山梨醇 （浓度1%~10%），其中甘油最为常用，糖和 多元醇类的稳定作用与其使用浓度密切相关， 一般认为0.3M（或5%）浓度是其作为稳定剂 使用的最小量，提取分离时糖的浓度可达 1Mol/L，多元醇可达10%，不同糖和多元醇对 蛋白质稳定程度不同，这主要取决于蛋白质的 种类。
药物生物利用度的方法）
1．注射给药
• 蛋白质、多肽类药物由于口服吸收的限制因素， 临床多采用注射途径给药，包括静脉注射、肌 肉注射、皮下注射、腹腔注射。但蛋白质、多 肽类药物一般体内血浆半衰期较短，清除率高， 如t-PA体内半衰期只有几分钟，因此，注射途 径给药往往需通过其它方法延长体内半衰期。 最简单的方法是静脉注射给药改为肌肉注射或 皮下注射。采取此法时应注意随之引起的蛋白 质降解和体内配置的变化。因为肌肉注射和皮 下注射较静脉注射相比延长了药物在给药部位 的滞留时间，同时也增加了药物降解的几率。
第十九章药物新剂型
第六节 生物技术药物制剂
一、 概述
• (一)生物技术的基本概念 • 生物技术（Biotechnology）是应用生物体（包
括微生物、动物细胞、植物细胞）或其组成部 分（细胞器和酶），在最适条件下，生产有价 值的产物或进行有益过程的技术。现代生物技 术主要包括：基因工程、细胞工程、酶工程， 此外还有发酵工程、生化工程、蛋白质工程、 抗体工程等。
二、蛋白质类药物的结构与稳 定性
• （一）蛋白质类药物的组成和结构
（二）蛋白质的不稳定性
• 蛋白质的不稳定的表现可分为两种，即 化学不稳定和物理不稳定。化学不稳定 主要指蛋白质分子通过共价键的形成和 断裂形成了新的化学实体（Chemical entity）；物理不稳定指蛋白质分子的高 级结构的物理转变，无共价键 改变。物 理不稳定包括变性、聚集、沉淀和表面 吸附。
（3）缓冲液：
• 选择合适的缓冲液是蛋白质药物制剂的 一个重要内容。因蛋白质的溶解度、物 理和化学稳定性都依赖于pH，选择时首 先考虑维持产品稳定pH的缓冲能力，其 次应考虑离子强度，因离子强度影响制 剂的稳定性和等渗。常用的有磷酸盐、 枸橼酸盐、醋酸盐缓冲液等。
（4）抗氧剂：
• 常用的抗氧剂有抗坏血酸、亚硫酸氢钠、 单巯基甘油、半胱氨酸和α－生育酚，常 用浓度０.1%以上。此外，可采取在容器 内填充惰性气体。
（5）防腐剂
• 对多剂量注射剂需加入防腐剂。常用的 防腐剂有：苯酚、苯甲醇、氯丁醇、间 甲酚、尼泊金类和汞撒利等。选择防腐 剂应充分注意以下问题：抗菌活性、药 物的失活、使用浓度、稳定性、溶解度 及相容性。
（6）等渗调节剂：
• 静脉注射剂必须等渗，常用品种有葡萄 糖、氯化钠、氯化钾。用糖比用盐的效 果更好。
1．缓冲液
• 选择缓冲液是液体蛋白质制剂研制中重 要的一步，因为pH值和蛋白质的物理化 学稳定性均有关，通常蛋白质的稳定PH 范围很窄，准确控制制剂pH值是蛋白质 稳定化的第一步，遗憾的是目前在选择 缓冲体系方面毫无规律可寻，，现在常 用的有磷酸盐、醋酸盐和枸橼酸盐缓冲 盐，最常用的是磷酸盐。
2。糖和多元醇
三．蛋白质类药物制剂的处方 设计
• （一）液体剂型蛋白质类药物的稳定化
（一）液体剂型蛋白质类药物
的稳定化
• 液体剂型蛋白质类药物的稳定化方法分两类： 改造其结构或改变与其接触的溶剂的性质。改 变蛋白质结构如：改变蛋白质一级序列或取代 反应官能团和化学修饰蛋白质的方法。其主要 原理是提高蛋白质伸展自由能。该方法不属制 剂范畴，为此本章不加以详细讨论。通过加入 辅料，改变液体蛋白类药物溶剂的性质是药物 制剂中常用的稳定化方法，其稳定化的机理有 两种①加强蛋白质稳定作用力。②使其变性状 态不稳定。
6．大分子化合物
• 很多大分子化合物已表明具有稳定蛋白 质的作用。其稳定机制可能是大分子的 表面活性、优先排除、蛋白质-蛋白质相 互作用的空间隐蔽、粘度提高限制蛋白 质运动及优先吸附等。
7．金属离子
• 一些金属离子如钙、镁、锌与蛋白质结 合，使整个蛋白质结构更加紧密、结实、 稳定，从而使蛋白质稳定。不同金属离 子的稳定作用的浓度不同而且种类具有 特异性。通过稳定实验选择金属离子稳 定剂及其浓度。
8．氨基酸
• 一些氨基酸单独或与其它辅料并用通过 优先排除机制稳定蛋白质。如组氨酸、 甘氨酸、天冬氨酸钠、谷氨酸及赖氨酸 盐酸盐不同程度抑制45℃10mM磷酸钾缓 冲液中rhKGF的聚集。某些氨基酸也可 抑制蛋白质的化学降解，如甲硫氨酸是 一种有效的抗氧剂。
（二）液体蛋白质制剂处方组 成
• 液体蛋白质制剂的处方组成如下：活性 组分、增溶剂、抗吸附和抗聚集剂、缓 冲液、防腐剂（多剂量）、抗氧剂、等 渗调节剂和剂型载体材料。
（三）固体状态蛋白质类药物 的稳定性与制备工艺
• 1．冷冻干燥蛋白质药物制剂 • 产品的外观、含水量等质量方面及经济
成本均有较大的影响。
四、蛋白质类药物的释放系统
• （一）蛋白质类药物的给药途径及吸收 促进
• 1．注射给药 • 2。口服途径给药 • 3。其它给药途径 • 4．蛋白质药物的吸收促进（提高蛋白质
3．表Hale Waihona Puke Baidu活性剂
• 表面活性剂可降低蛋白质溶液的表面张 力，抑制蛋白质 在疏水性表面的聚集、 沉淀和吸附，或阻止蛋白质的化学降解。 可供选择的表面活性剂有二类：非离子 型表面活性剂如聚山梨酯类、泊洛沙姆 （Poloxamer）等。阴离子表面活性剂如 十二烷基硫酸钠。
4。盐类
• 盐可以起到稳定蛋白质的作用，也可以破坏蛋 白质的稳定性，还有可能毫无影响。这主要取 决于盐的种类、浓度、离子相互作用的性质及 蛋白质的电荷。低浓度的盐通过非特异性静电 作用提高蛋白质的稳定性。高浓度的盐类的作 用与Hofmeister感交离子序有关：
（1）增溶剂
• ：蛋白质特别是非糖基化蛋白质易于聚 集和沉淀，提高其溶解度的方法包括选 择合适的pH、离子强度、加入氨基酸如 赖氨酸、精氨酸（增溶组织纤溶酶原激 活素t-PA）、表面活性剂（如十二烷基硫 酸钠增溶IL-2）和HP-β-CD等。
（2）抗吸附和抗聚集剂：
• 表面活性剂如聚山梨酯８０（１％）和 白蛋白（１％）。
• 1．开放式控释方法（open loop type）： • （1）机械泵 • （2）渗透压驱动系统 • 2．反馈系统 • 3．控释微球制剂系统 • 4．脉冲式给药系统
1．化学不稳定
• 水解：肽和蛋白质的水解反应主要有肽 链的断裂；天冬酰胺和谷氨酰胺的去酰 胺反应（尤其C-氨基酸是丝氨酸和甘氨 酸）；分子内的氨基分解反应形成二酮 哌嗪；分子内天冬氨酸催化的肽基转移 作用（蛋白水解作用）。
2．物理不稳定性
• 由于伸展、非天然的重新折叠、氢键的 变化和疏水相互作用力的改变所引起的 蛋白质的物理不稳定性可使蛋白质的三 维结构发生变化。球状蛋白以减少疏水 基团暴露的方式折叠，当蛋白质伸展时， 球状结构松散，而且伸展的分子可进一 步通过表面吸附，与其它蛋白质分子聚 集或通过一些化学反应而失活，变性使 蛋白质球状结构丧失。
• SO42->HPO42->CH3COO->F->Cl->NO3->I->CNS-, • (CH3)4N+>NH4+>K+>Na+>Mg2+>Ca2+>Ba2+
5．聚乙二醇类
• 高浓度的PEG 类，常作为蛋白质的低温保护剂 和沉淀/结晶剂，它可与蛋白质的疏水链作用。 研究表明不同分子量的PEG作用不同。如PEG 300浓度0.5%或2%可抑制rhKGF的聚集；PEG 200、400、600、和1000可稳定BSA和溶菌酶。 PEG 4000不同浓度（可高达15%）可抑制 LMW-UK的热聚集。PEG类的稳定作用的机制 仍不清楚。
2。口服途径给药
• 口服给药途径方便、简单、易于被患者所接受， 但蛋白质类药物的口服给药存在以下限制，① 蛋白质类药物的胃肠道降解。②胃肠粘膜的穿 透性差。③形成多聚体。蛋白质药物口服在胃 中首先受到胃蛋白酶及肽酶的水解生成小肽， 小肽进一步受肠酶水解。在肠粘膜上的肽酶有 亮氨酸氨基肽酶、氨基多肽酶、氨基三肽酶、 丝氨酸羧肽酶及一些蛋白酶。最终将蛋白质分 解成氨基酸或小肽（二肽或三肽），这种机制 对人体完全吸收利用蛋白质是积极的，但对蛋 白质类药物的吸收是一个天然障碍。