认为SLS来源仅影响制剂溶出？那你就错了！

 

1. 介绍 

药物的溶出行为是影响药物口服生物利用度的关键因素之一。由于水溶性差的药物的溶解性的限制，降低了口服生物利用度。近年来，难溶性候选药物的数量急剧增加，设计难溶性药物高剂量口服制剂时制剂科学家面临着极大的挑战。提高溶出度和/或溶出速率是提高低溶解性药物口服生物利用度的必要条件。已有许多方法来提高溶出度和溶解性，如酸化剂或碱化剂调节pH值、络合物、固体分散体、制备成无定型药物、减小粒度以及使用表面活性剂。

常用表面活性剂胶束提高难溶性药物在固体制剂中的溶解度。表面活性剂和胶束体系可以在提高药物溶解度方便发挥一种或多种作用，改善药物的润湿性和溶解性，并减少或防止药物沉淀。胶束作为难溶性药物的潜在传递系统具有许多优点。首先，胶束的疏水核心可以作为包封难溶性药物的储库。通过包封后增容并抑制药物沉淀而显著提高生物利用度。其次，离子型和非离子型表面活性剂的相容性、稳定性而常用于口服制剂和注射剂。最后，从生产的角度来看，使用表面活性剂提高溶解度比其他非常规剂型（如固体分散体）更适合生产与降低成本。十二烷基硫酸钠（SLS）是一种阴离子型表面活性剂，具有很强的增溶能力，用在固体口服制剂中提高难溶性药物的溶解度。除了提高溶解度和/或溶解性之外，SLS还会影响口服固体制剂的生产过程。有几种不同来源的SLS，不同来源的SLS含有不同含量的表面活性杂质，其中大部分是同源的醇类，其表面活性在SLS的两个数量级以上。这些已知或未知的杂质可能有助于表面活性剂的功能，并改变SLS在溶出介质或固体口服制剂中提高药物溶解性时的增溶作用。另外，不同来源的SLS可能具有不同的物理性质，如熔点、粒度、形态，这也可能影响药物的溶出和生产过程。

BILR 355是一种是非核苷逆转录抑制剂，对HIV-1耐药菌株表现出良好的反应。BILR 355是一种pKa为2.5的游离碱，这限制了其盐形式的选择，药物结晶形式为二水合物，在生理pH下的水性介质中不溶，在pH2.0介质中的溶解度为8μg/mL，在pH7.3介质中的溶解度为2μg/mL。考虑大于300mg的高剂量和BILR 355较差的水溶性，其吸收最有可能受溶解度限制。因此，制剂中的增溶剂对于提高药物溶解度和/或溶出度并提高生物利用度是必需的。对于低pKa药物，用酸化剂调节pH值来提高溶出度是非常有限的。已尝试其他方法来提高BILR 355的溶解度/溶出度，如将药物微粉化并使用泊洛沙姆188作为润湿剂，加入非离子表面活性剂如吐温80或维生素ETPGS以及β环糊精。与不含增溶剂的制剂相比，上述方法没有或很小程度提高了BILR 355的溶出度。在制剂研发时使用SLS作为增溶剂能够显著提高BILR 355的溶解度/溶出度。然而不同来源的SLS在BILR 355片剂中表现却不同。本研究的目的是评估不同来源的SLS对BILR 355片剂在湿法制粒过程和体外性能的影响，并讨论其原因。

 

2.材料 

其他辅料部分未翻译。

表1  SLS样品分析结果

a．供应商提供分析数据；b、内部采用欧洲药典方法测得的数据；c、DSC分析的数据

 

3.方法 

SLS和BILR 355的粒度分布与形态

使用Sympatec HELOS激光衍射粒度仪测定BILR 355和SLS的粒度分布。使用HitachiS4700扫描电子显微镜检测SLS颗粒的形态和形状。

SLS的热分析

使用TA Instruments Q1000差示扫描量热法分析SLS样品的热行为，秤约4 mg SLS置于40μL铝盘中，密封，升温速率10℃/min，从25℃加热至220℃。使用干燥的氮气作为吹扫气体，速率为50mL/min。

测定SLS溶液的表面张力

温度20±0.2℃；SLS来源：Spectrum、Cognis、Sigma；浓度：0.01%至1.0%（w/v）或0.35至34.7mM；在测定Spectrum SLS溶液的表面张力时加入了NaCl，测定Sigma SLS溶液表面张力时加入了月桂醇。使用CAHN动态接触角分析仪测定，每次测量之间使用丁烷火焰加热。使用仪器前进行校准，然后用纯化的去离子水（20℃时表面张力72.8达因/厘米）进行验证。每个样品测定三次，然后将表面张力绘制成SLS浓度（mM）的对数的函数，低浓度和高浓度SLS浓度下两条直线交点为临界胶束浓度（CMC）。

BILR 355在SLS溶液中的平衡溶解度

在37±0.2℃条件下测定BILR 355的溶解度（每个样品测定两次），在7mL水中加入过量API，SLS浓度为0.01%~1.0%或0.35~34.7mM。在密封的玻璃小瓶中配制样品，在37℃烘箱中旋转48小时。旋转48小时后用0.45μm的PVDF滤器过滤，用HPLC测定。测定24小时和48小时的样品确定是否平衡，两个时间点API的浓度相似。

制备BILR 355片剂

API：BILR 355；辅料：一水乳糖、微晶纤维素、PVP、羟基乙酸淀粉钠、硬脂酸镁和SLS；制备七个批次。片剂含150mg BILR 355，除了SLS来源不同，其他成分来源一样。BILR355与 SLS和PVP 1:1混合，然后在1L罐里剪切制粒，研磨干燥的颗粒与其他辅料混合，然后与硬脂酸镁混合压片。使用Piccola压片机压片，19.1×9.3mm椭圆形冲头/冲模，15rpm/min，压力12kPa。制粒时调节水量和制粒时间以达到相同的外观，其他工艺参数相同。

溶出试验

溶出系统：VanKel VK7000，篮法，100r/min。为了模拟片剂在胃肠道中溶出，采用两步法做溶出试验。第一步，溶出介质为100mL模拟胃液（SGF，pH1.2，HCl/0.15N NaCl）；第二步，500mL含0.03%（w/v）SLS的50mM磷酸钠缓冲液（pH6.5）。温度37℃。首先在100mL SGF中溶出，然后在30分钟时加入含0.0375%（w/v）SLS的400mL磷酸钠缓冲液（37℃，pH7.1），制成最终的溶出介质，在45分钟、60分钟、75分钟和90分钟取样，最后以转速250r/min搅拌120分钟。所有样品使用10μm的流量过滤器在线过滤，然后用0.45μm过滤器过滤，采用HPLC法分析样品。

 

4.结果与讨论 

形态和粒度分布

Spectrum、Cognis和Sigma的扫描电镜（SEM）图片见图1-图5。Spectrum的未微粉化的SLS大多数颗粒具有更少的球形形状，长度大于25μm，一些聚集体大于150μm。Cognis未微粉化的SLS大多数颗粒是较大、多孔、不规则的聚集体。微粉化后两家供应商的SLS颗粒性质形态相似，微粉化后颗粒大小显著降低。Sigma的SLS颗粒呈薄片状，如融合聚集体，表面有层状结构，颗粒的直径约为2μm至数百微米。SLS样品的粒度分布（PSD）见图6。微粉化后颗粒粒径显著降低，微粉化后Spectrum样品PSD（X90从156.5降至3.39μm）与Cognis（X90从331.9降至3.09μm）。如图7所示，API的微粉化后PSD降低，X90从51.3μm降至6.14μm。

图1  未微粉化Spectrum SLS的SEM图像

图2  未微粉化的Cognis SLS的SEM图像

图3  微粉化的Spectrum SLS的SEM图像

图4  微粉化的Cognis SLS的SEM图像

图5  超纯Sigma SLS的SEM图像

图6  SLS粒径分布 

图7  BILR 355粒度分布

SLS样品的物理分析

图8显示了不同来源的SLS差示扫描量热法（DSC）热分析图，SLS样品有两个吸热峰：第一个在75-120℃之间，与脱水有关；第二个在192-200℃之间，与脱水后熔化有关。SLS样品的TGA热分析图证实了在约80℃时失水失重（约1%）。Spectrum（批号A和B）、Cognis、Sigma三个来源的SLS熔化温度分别为192℃、198℃和200℃。熔融温度变化趋势为Spectrum<Cognis<Sigma。众所周知，杂质的存在会降低熔化温度，所以SLS样品的熔化温度表明纯度等级为Spectrum<Cognis<Sigma。表1中批号A和B纯度分别为87.7%和98.4%，但是没有类似的熔化温度支持。从内部分析数据看，Spectrum样品批号A和B具有相似的纯度，分别为93.1%和94.0%，与熔融温度一致。而且批号B的测定值不符合Cognis（96.3%）和Sigma（99.5%）所观察到的熔融温度的趋势。这表明Spectrum的SLS批号A和B纯度相近并且低于Cognis的SLS纯度。

图8  三种来源的SLS的DSC热分析图

用表面张力测定SLS的CMC

表面张力与SLS浓度的对数的函数见图9。表面张力随着SLS浓度的增加而降低。Spectrum的SLS约为0.1%，Cognis和Sigma的SLS约为0.2%，然后平稳。在低浓度时，浓度相同时表面张力趋势Spectrum<Cognis<Sigma。根据实验结果计算CMC。Spectrum SLS的CMC为3.40mM（约0.098%，w/v），Cognis SLS的CMC为6.31mM（约0.82%，w/v），Sigma超纯SLS的CMC为7.58mM（约0.219%，w/v）。两个批次的Spectrum SLS显示出类似的表面张力分布与DSC分析的纯度一致。

图9  SLS溶液表面张力

SLS中的杂质如盐、未硫酸化的醇和其他未知杂质会影响表面张力和CMC。首先向SpectrumSLS中加入NaCl，与CognisSLS中盐含量相同，测定表面张力，见图10。向SpectrumB批次SLS中加入盐降低了表面张力，不能解释较高盐含量时Cognis SLS具有较高的表面张力。

图10  含与不含NaCl的Spectrum SLS溶液表面张力

未硫酸化的醇含量差异较小，Spectrum的为0.47%，Cognis的为0.30%。往超纯化Sigma SLS中加入少量月桂醇评估少量未硫酸化的醇是否会影响SLS溶液的表面张力和CMC，分别为0.50%和0.75%，测定表面张力并绘制在图11中。虽然加入少量月桂醇降低了表面张力，但加入月桂醇的Sigma SLS的CMC与Spectrum的SLS的CMC不同。

图11  加入月桂醇的Sigma SLS溶液的表面张力

除了已经报道的盐和未硫酸化的醇，Spectrum SLS中可能还有其他未知杂质会影响表面张力和CMC。如果未知杂质具有表面活性，这些杂质可能有助于降低Spectrum SLS的CMC。但尚未有对这些杂质的含量和化学性质的报道。基于表面张力数据，Spectrum SLS中较高含量的杂质使得具有SLS具有较低的CMC，比其他品牌的SLS对BILR 355的增溶作用更强。

BILR 355在SLS溶液中的平衡溶解度

BILR 355的平衡溶解度作为SLS浓度的函数（37℃）见图12。从溶解度确定CMC与表面张力的结果一致，Spectrum SLS约为0.1%，Cognis SLS约为0.2%。在CMC以下，药物的溶解度保持相对稳定。在CMC物的以上，随着表面活性剂浓度增加药物的溶解度显著增加。药物（Stol）在表面活性剂溶液中的溶解度可以表示为：

其中，Sw为溶质BILR 355在水中的溶解度，k是增容能力，CT是表面活性剂的总浓度，增容能力k是由1摩尔溶质胶束表面活性剂溶解溶质的摩尔数并可用于比较给定溶质的溶解效率。表2数据表明Spectrum SLS的增溶能力比Cognis SLS的增溶能力强。虽然CMC和增溶能力表明Spectrum SLS溶解能力更好，但两个来源的SLS的CMC在增加BILR 355溶解度方面差异较大。

表2  BILR 355在SLS水溶液中的溶解度（37℃）

图12  BILR 355在SLS溶液中的平衡溶解度（37℃）

湿法制粒工艺

湿法制粒是粒径增大的过程，小颗粒转化为较大的团块改善流动性。湿法制粒涉及三个关键过程：润湿和成核、结团和生长、破损和磨损。润湿和成核过程首先是液体粘合剂与干粉接触，然后将液体均匀地分散在整个粉末中以得到颗粒。成核是润湿热力学和动力学的函数。在结团和生长过程中，团聚物或颗粒由较小状态通过液桥彼此粘附形成颗粒。在制剂中加入诸如SLS的表面活性剂提高了粉末的润湿性，并促进颗粒形成。Pepin发现使用低表面张力的液体粘合剂时，需要较少的粘合剂来过度润湿粉末。

为了比较颗粒粒径与SLS来源的关系，具有不同粒径和/或来源的SLS以相同的辅料同批次的粒径制备七批BILR355片剂。表3列出了每个批次的材料和工艺参数。比较批次A、B和C，当制粒时间固定时，Spectrum（批次B）、Cognis（批次C）和Sigma（批次A）的SLS，制粒多需要的水分分别为约5%、7%和9%。

如上所述，成核是湿法制粒的第一步，其中液态粘合剂开始润湿粉末并形成初始聚集物。润湿有利于固体和液态粘合剂的接触角。在此研究中API和辅料批次相同，只是SLS的来源不同。尝试测定水和SLS的接触角，但接触角都非常小，几乎为零，表明A、B、C批的SLS粉床与水的接触角差异是可忽略的。润湿行为可以用粉床上水的扩散系数描述，扩散系数λ表示为：

WA是固液界面的粘附作用；WCL是液相凝胶作用；γLV、γSV和γSL分别是液-气、固-气、固-液界面的表面自由能。因为固体组成相同，所以批次A、B、C的γSV、γSL的差异可以忽略。由公式（2）可知，扩散系数主要取决于液相的表面张力，较低的表面张力、γLV有较高的扩散系数。在湿法制粒时，一但水接触到粉末，少量的SLS立即溶解在水中，然后稀释的SLS溶液作为液体粘合剂。因此γLV可以认为是稀SLS溶液的表面自由能，其中Spectrum SLS溶液较低的表面张力产生了较大的扩散系数。结果使得含有Spectrum SLS的辅料制粒时的用水量比其他两个来源的SLS少。因此在固定制粒时间时制粒所需的用水量与SLS的表面张力的顺序相同：Spectrum < Cognis < Sigma（超纯）。

表3  湿法制粒的材料和工艺参数

当固定水量时，含微粉化的Cognis SLS（批次D）的物料制粒时间为1.75分钟，而含未微粉化的Cognis SLS（批次C）制粒时间短语5.75分钟。这可以用降低SLS粒度来提高润湿效率来解释。批次B与批次E相比，批次E需要更少的水和更短的制粒时间。然而批次F与批次B相比，API粒径减小需要用更多的水，这可能由于疏水性API的表面积增加导致润湿效率较低。

溶出

采用两步溶出方法评估BILR 355片剂的溶出，该方法的溶出结果与BILR 355的体内性能（数据未显示）有很好的相关性。含有未微粉化和微粉化的SLS的BILR 355溶出曲线见图13。批次B的片约有70%的BILR355溶出，浓度为210μg/mL，该浓度是平衡溶解度（10μg/mL）的20倍，过饱和状态保持了120分钟。含有Cognis SLS的片剂约溶出60%，BILR 355浓度为180μg/mL并保持120分钟。溶出度差异与BILR 355在SLS溶液中的溶解度不一致。

如上所述，BILR 355在Spectrum SLS溶液中的溶解度约为Cognis SLS溶液中溶解度的约1.2倍。含Spectrum SLS的片剂溶出是含Cognis SLS片剂的1.17倍，这与提高的溶解度趋势一致。微粉化后，两种不同来源的SLS的PSD相同，并且溶出曲线在90分钟时相似。含微粉化的Spectrum SLS的片剂相似的过饱和状态能保持至2小时，而含有微粉化的Cognis SLS的片剂发生沉淀最后溶出接近未微粉化的SLS的溶出水平。虽然SLS微粉化提高了溶出速率，但沉淀速率可能受过饱和度等因素的影响。

还研究了API粒径对溶出的影响。含有微粉化和未微粉化的API与SpectrumSLS的片剂溶出曲线见图14。比较批次B和批次F或批次E和批次G，微粉化的API的片剂溶出比未微粉化的API的片剂更高，表明减小API粒径提高了溶出度。批次G的粒度效应对于微粉化后的API和SLS增溶明显，初始溶出度最高，然而溶出百分比在初始高浓度后逐渐降低，并在2小时时降低至与未微粉化材料的相同水平。浓度降低可能是由于高度的过饱和超出了胶束的增溶能力。

具有未微粉化API/微粉化SLS的批次E与具有微粉化API/未微粉化SLS的结果相同，表明单独微粉化SLS可达到与单独微粉化API的相同的结果。批次G的溶出结果表明通过将微粉化的API与微粉化的增溶剂相结合，同时避免了共微粉化过程可以获得类似的提高溶出度结果。

图13  BILR 355片剂溶出曲线比较

图14  含不同粒径的BILR355和Spectrum SLS的片剂溶出曲线比较

这些发现可能对API的粒度和研磨工艺的确定产生重大影响。微粉化API不太理想，因为API晶型可能发生变化。共微粉化可能产生一些其他问题，如强度过高或过低，因为微粉化过程会选择性地失去增溶剂或API。总的来说，难溶性药物的处方开发策略应该是合理的，使用增溶剂和减小关键成分的粒径的组合来实现最佳的溶出曲线。 

 

5.结论 

在开发固体制剂期间，SLS作为难溶性药物BILR 355的增溶剂。DSC和表面张力分析表明Spectrum SLS不如Cognis SLS纯度高。溶解度测定结果表明Spectrum SLS溶液溶解BILR 355比Cognis SLS高20%。对两种来源的SLS评价，认为SLS中痕量的表面活性杂质有助于润湿和增溶。湿法制粒时，使用Spectrum SLS比Cognis SLS用水量更少。使用Spectrum SLS的片剂比使用Cognis SLS的片剂溶出高10%。两种来源的SLS的增溶效果与提高溶出度的效率一致。SLS和API任何一种组分单独微粉化都形成相同的溶出曲线，这表明单独减小SLS粒径足以提高API的溶出度/溶解度。该研究结果表明来源不同的SLS可能影响溶解性、湿法制粒和固体剂型开发时的溶出度。在处方开发时有必要研究改变SLS来源和粒径时的效果，以确保药物的稳定性。

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