使用垂直式扩散池研究局部用药的体外释放

摘要：使用垂直式扩散池（VDC）做局部制剂的体外释放测试（IVRT），可以获取药物的释放行为，便于了解产品的理化特性。然而不同试验参数直接影响药物的释放，因此了解不同试验参数对药物释放的影响，便于开发出稳定性良好的IVRT方法。早期主要研究当时传统类固醇乳膏和软膏的释放特性，如氢化可的松和倍他米松二丙酸酯等半固体制剂释放速率的测定，现在VDC逐渐应用于贴剂、凝胶剂、膏剂、外用混悬剂等药物的体外释放研究。

一、垂直式扩散池介绍

       垂直式扩散池（VDC）通常由硼硅酸盐玻璃制成，由两个隔室组成：一个供给池，药物加载到供给池上；一个接受池，其容纳合适体积的接受液并在实验过程中从接受池中部分或全部取出样品。对接收池保温，设计为水夹层或干加热方式以保持体系恒定的温度。在供给池和接受池之间放置合适的惰性膜，该膜旨使药物和接受池液体完全分离，因此药物从供给池穿过渗透膜进入接受池内。

二、方法论证

       1997年发布了使用IVRT用来支持SUPAC-SS的第 一份监管文件，指导意见允许对商业产品的某些变化使用IVRT研究代替临床试验。法规的发布使人们意识到应用IVRT来监控产品的质量的重要性，同时急需开发出具有能提示出工艺差异的IVRT方法。一旦针对特定产品开发了合适的IVRT方法，则应在产品开发过程中的适当时间对其进行充分验证。同时需要考虑VDC渗透面积、扩散池体积、温度控制、搅拌速率等。对于方法学的考虑通常从以下几点考虑：药物的溶解度及药物在接受液中的稳定性，膜是否对于药物具有吸附性，批内与批间的释放稳定性，释放速率的线性，回收率、样品的质量守恒，方法的区分力，方法的耐用性，方法的专属性等。

三、VDC方法参数

       在做IVRT试验时，需要对VDC方法进行严格的参数控制确保试验的重现性。主要方法参数包括受体液的温度、扩散池尺寸（例如孔口直径、池体大小、接受池体积）采样时间、膜的种类、接受液的种类、搅拌速度、上样量等。参数选择不当会导致批内或批间的数据变异性较大，从而难以从数据中得出准确的结论。

3.1 温度

       膜表面接受液的温度应严格监控，并应根据药物的使用部位进行设定。对于大多数用局部给药制剂，通常选择32℃±1℃；用于直肠或阴道用的药物一般选择37℃±1℃。在试验开始前应在每个扩散池中测量接受液的温度，并在实验结束时确认整个实验过程温度都在目标范围内。

3.2 扩散池尺寸

       USP <1724>章节描述了常规的扩散池尺寸大小，如果使用其他的尺寸，则需要证明其合理性。在开发一个新的方法时需要对扩散池进行考虑，供给池的大小、孔口直径和接受池的体积。供给池的大小（即容积）会改变实验期间维持渗透率不受剂量的影响。在实验过程中孔径的大小会影响药物渗透到接受池的百分比。如使用小口径的扩散池可以降低药物释放的百分比，大孔径的扩散池可以增加药物释放的百分比。接受池体积的选择，需要考虑在整个实验过程中始终保持漏槽条件。例如使用70:30的水乙醇作为接受液和Tuffryn作为渗透膜，研究了不同尺寸大小的接受池及上样量的差异对氢化可的松乳膏释放影响的情况。使用两组具有不同尺寸的扩散池，扩散池A体积12mL、表面积1.767cm²；扩散池B体积8 mL、表面积为1.0cm²。对于扩散池A乳膏上样量为400mg，扩散池B上样量为1g。如图表明尽管释放速率无显著差异，但是使用扩散池A释放剂量百分比为12％，扩散池B仅为2.5％。因此上药量越大、孔径越小、药物的释放百分比越小。

3.3取样时间

       通常在4-6h小时内至少取5个点，同时取样时间点的选择，必须保证药物的累积释放量相对于时间的平方根呈线性关系。当取出样品后，用预热后的空白接受液进行补充，补液时要避免产生气泡。

3.4膜的选择

       可以选择PTFE（聚乙烯四氟乙烯）、PVDF（聚偏二氟乙烯）、聚碳酸酯、聚砜、聚醚砜、尼龙和纤维素作为渗透膜，同时需要确定膜的孔径、直径、厂家等信息。此外需要考察膜是否对主成份具有吸附作用、是否影响分析的测定、是否能与接受液具有良好的相容性。

3.5接受液

       选择合适的接受液在IVRT方法开发过程中至关重要，接受液应具有很高的溶解药物能力，以确保在整个实验过程中保持漏槽条件。主成份应该在接受液中具有良好的稳定性，一般不建议使用强溶剂或高比例的的有机溶液。

3.6搅拌速率

       搅拌的目的使渗透过来的药物混合均匀，USP <1724>章节描述使用的转速为600rpm，如果能证明在整个实验过程中样品能够充分混合，其他速度也可以采用。

3.7上样量

       一般情况将300mg的药物加载到供给池上，通常情况足以完全覆盖膜表面。在整个实验过程中，要保证释放速率不因上样量过低成为释放的限速步骤。

四、IVRT方法常见的变异性来源

       与任何分析方法一样，IVRT方法和计算释放速率具有一定的可变性。一般情况影响方法的稳定性因素有样品的制备、上样、取样方式、接受液的组成、接受液的脱气行为等。通常我们观察到的变异性在扩散池之间体现的较为明显。释放速率可以表示为单位时间内活性成分累积释放的线性回归，线性回归的斜率即为释放率，因此在给定时间段内至少需要五个样本的释放来计算释放速率。扩散池内样品浓度之间的差异会导致线性差，因此需要对扩散池的线性回归系数进行控制，同时增大样本量降低的影响。

4.1剂型和物理性质

       凝胶剂、膏剂及洗剂等不同剂型渗透行为不一致，剂型的复杂性使药物之间的变异性变大。活性成分需要在剂型内与接受液界面接触，然后溶解才能完全释放到接受液中，因此活性成份的粒径大小，晶型种类等都会显著影响释放的快慢。

4.2样品制备及上样方法

       制备样品时尽量保持一致性，尽可能的降低对制剂施加的剪切力。剪切力会使乳液和乳霜等复杂剂型的物理不稳定性增加，导致试验数据的变异性增大。上样时也要保证一致性，一般情况下上样方式主要有两种：刮刀涂平或注射器上样。使用刮刀对乳膏剂涂平时，可以使药物充分的接触渗透膜进而有效的保证渗透面积的准确性。对于混悬剂或液体性制剂，推荐使用注射器上样。

4.3取样补液方式

       取样与补液的方式是IVRT的重要组成部分，如果操作不当会导致数据显著变化。正确的取样方法因扩散池的制造商而异，但是要保证取样补液后渗透膜下方无气泡的产生。根据FDA阿昔洛韦乳膏的体外释放指南，一般推荐使用全部取出渗透液样品再用空白接受液补满接受池。

4.4接受液的组分

       接受液的组成是任何IVRT方法中关键性参数，接受液成份应与主成份及渗透膜具有良好的相容性，活性成份在目标体积的接受液中应充分溶解并且应有良好的区分灵敏度。在开发和验证过程中，应评估释放速率对受体液成分的敏感性。评价的内容大致分为接受液各组分的比例、pH、离子强度等。

4.5接受液的脱气

       通常情况下接受液不进行脱气在实验过程中会有气泡产生，进而导致试验数据的偏差。一般使用的脱气方式有超声、加热、过滤等。在实验过程中含表面活性剂的接受液，它们会趋于形成气泡，因此仅在必需情况下才使用表面活性剂。

五、结语

       随着透皮制剂在国内的快速发展，透皮制剂的IVRT成为了行业中关注的热点。良好的IVRT方法有助于提高透皮制剂的研发进程，由此可见开发出合适的IVRT方法的重要性。为了保证开发出良好IVRT方法，选择合适的仪器降低试验的系统误差，如全自动化仪器可降低人为因素的干扰，根据需求选择合适的扩散池的孔径，体积等。此外还需对渗透膜、接受液、上样量、转速等进行考察。

LOGAN干加热透皮扩散仪

参考文献：

In Vitro Release Testing Methodology and Variability with the Vertical Diffusion Cell (VDC)