藥 物
由于藥物晶型的重要性,美國(guó)藥監(jiān)局 (FDA) 和中國(guó)藥監(jiān)局 (NMPA) 在藥物申報(bào)中對(duì)此提出了明確規(guī)定,要求對(duì)藥物多晶型現(xiàn)象進(jìn)行研究并提供相應(yīng)數(shù)據(jù)。在藥物研發(fā)中,為確保藥品質(zhì)量及安全,并為患者提供更加有效的藥物,需要找到盡可能多的晶型進(jìn)行篩選和研究。同時(shí),在藥物研究和生產(chǎn)過(guò)程中,藥物晶型研究對(duì)于藥物的生物利用度、產(chǎn)品穩(wěn)定性和構(gòu)建或破除壁壘都有至關(guān)重要的作用。
我國(guó)早期的晶型研究局限在使用幾種單一溶劑系統(tǒng)對(duì)樣品進(jìn)行重結(jié)晶,以此來(lái)說(shuō)明樣品是否存在多晶型問(wèn)題,這顯然是不全面、不充分且遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。現(xiàn)在,對(duì)于一個(gè)藥物的系統(tǒng)晶型研究,應(yīng)當(dāng)對(duì)可能引起多晶型的化學(xué)因素 (包括溶劑種類、數(shù)量、比例、飽和度等) 和物理因素 (溫度、壓力、速度、濕度等) 進(jìn)行全面考察,設(shè)計(jì)多因素、多水平、多參數(shù)聯(lián)動(dòng)的篩查方案。但通常完成一個(gè)藥物的系統(tǒng)晶型篩查研究要開(kāi)展 300~500 次不同條件下篩查實(shí)驗(yàn),是一項(xiàng)工作量龐大的研究。因此,隨著藥物晶型研究的進(jìn)一步深入,早期晶型篩選工作手動(dòng)操作費(fèi)時(shí)費(fèi)力的問(wèn)題更加突出,進(jìn)而實(shí)驗(yàn)室引入自動(dòng)化高通量等設(shè)備刻不容緩。
應(yīng)對(duì)這樣的市場(chǎng)需求,藥物結(jié)晶系統(tǒng)遍地開(kāi)花,但能夠幾乎遍布藥研實(shí)驗(yàn)室的品牌,Technobis 正是其中之一。自 2005 年以來(lái),Technobis 結(jié)晶系統(tǒng)為龐大的科研實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在加速新藥開(kāi)發(fā)做出了重要貢獻(xiàn),其結(jié)晶研究平臺(tái)已成功安裝在幾乎每個(gè)制藥研究實(shí)驗(yàn)室中。
Technobis 結(jié)晶研發(fā)系統(tǒng)可以提供早期鹽篩選、多晶型篩選、單晶生長(zhǎng);相圖、溶劑選擇、溶解度曲線、介穩(wěn)區(qū) (MSZW) 測(cè)定、共晶篩選;晶型監(jiān)控、晶習(xí)監(jiān)控粒徑測(cè)定、工藝優(yōu)化和配方穩(wěn)定性等先進(jìn)的技術(shù)。同時(shí),Technobis 平行結(jié)晶儀對(duì)于用藥安全及有效度具有重要的意義,可為藥物生產(chǎn)和質(zhì)量控制帶來(lái)幫助。因此,在藥品生產(chǎn)和研究中,應(yīng)采用多種晶型分析方法保證藥品質(zhì)量,為患者提供安全有效的藥物。
溶解度曲線是掌控藥物研發(fā)的關(guān)鍵
在結(jié)晶研發(fā)里,溶解度曲線有效顯示同種物質(zhì)在不同溫度下的溶解度變化,并影響整個(gè)結(jié)晶工藝及開(kāi)發(fā)過(guò)程。然而,傳統(tǒng)的溶解度曲線測(cè)定方法是非常費(fèi)時(shí)耗力,導(dǎo)致很多物質(zhì)的詳細(xì)溶解度數(shù)據(jù)無(wú)法得到測(cè)定,但現(xiàn)在利用 Technobis Crystal 16 和 Crystalline 平行結(jié)晶儀,便可通過(guò)溫變法及溶劑添加法輕松找對(duì)溶解度曲線及其成份組合。
確定混懸液中化合物溶解度的三種不同方法 (●)
(A) 平衡濃度法 (B) 溫變法 (C) 溶劑添加法
溫變法 高效測(cè)定溶解度曲線
溶解度曲線是溶質(zhì)與溶劑系統(tǒng)熱力學(xué)性質(zhì)的表現(xiàn),能顯示藥物在不同溫度和溶劑下的溶解狀況。Technobis Crystal16 高輸出平行結(jié)晶儀便是利用溫變法,自動(dòng)重復(fù)地調(diào)節(jié)溫度的變化,以找出藥物在溶劑中的溶解度曲線。
一般情況下,如果我們?cè)跍y(cè)定溶解度的過(guò)程中選用比較快的升溫速率,則實(shí)驗(yàn)會(huì)出現(xiàn)過(guò)沖現(xiàn)象,所測(cè)得的溶解度比實(shí)際溶解度要高。但當(dāng)我們利用 Crystal16 進(jìn)行比較低的升溫速率時(shí),則待測(cè)澄清點(diǎn)表現(xiàn)為確定值,便不會(huì)因升溫速率的改變而變化,有效更快找出溶解度曲線。
實(shí)驗(yàn)證明,由于 Crystal16 內(nèi)置了 16 個(gè)反應(yīng)小瓶,且由 4 個(gè)獨(dú)立控溫的反應(yīng)器模塊組成,因此可在同一種藥物,選擇 4 種不同溶劑及分別以 4 個(gè)不同濃度進(jìn)行 16 組反應(yīng),在這 16 組反應(yīng)中,再采用 2 種溫度程序循環(huán)操作,升溫速率設(shè)為 0.5℃/min,冷卻速率設(shè)為 1℃/min,則可以在半天時(shí)間內(nèi)測(cè)得藥物在 4 種不同溶劑中的溶解度曲線,且每條曲線被測(cè)定兩次,成效有目共睹。
溶劑添加法 精確測(cè)定溶解度曲線
當(dāng)溶解度只能持續(xù)在一個(gè)溫度,或溶解度不受溫度影響而有所變化,又或擁有較寬廣的介穩(wěn)區(qū),這個(gè)時(shí)候溶劑添加法便是另一有效偵測(cè)溶解度曲線的好方法。Technobis Crystalline 便是利用溶劑添加法,對(duì)極少量樣品進(jìn)行更多結(jié)晶條件的篩選。此系統(tǒng)可集成高達(dá) 8 個(gè)平行觀測(cè)探針,設(shè)有相機(jī)監(jiān)察晶習(xí)及粒徑分布狀況。配置的 8 組玻璃反應(yīng)瓶,更可同時(shí)以不同方式添加溶劑,直至達(dá)到澄清點(diǎn),然后便獲取更精準(zhǔn)的溶解度曲線。
(A) 使用帶有 8 個(gè)注射器的 Crystalline 添加溶劑,每個(gè)注射器可以包含不同的溶劑成分。
(B) 隨著時(shí)間的推移添加溶劑,Crystalline 的相機(jī)記錄了晶體的消失。
圖片由 Strathclyde 大學(xué) CMAC 的 Vaclav Svoboda 提供。
Technobis 平行結(jié)晶系統(tǒng)和其 CrystalClear 軟件是結(jié)晶研究工作者的理想選擇。其中,Crystal16 可以在早期藥物研發(fā)過(guò)程中對(duì)非常少量的樣品進(jìn)行快速、高效的溶解度測(cè)定,從而獲得溶解度數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行分析、匯出溶解度曲線和實(shí)驗(yàn)報(bào)告。它同時(shí)能在不同溫度和結(jié)晶條件下,如溶劑混合物、化合物濃度等為快速鑒別提供了靈活的實(shí)驗(yàn)條件設(shè)定。而 Crystalline 采用溶劑添加法,可進(jìn)行 2 - 5ml 的中通量反應(yīng),通過(guò)直觀的軟件控制自動(dòng)完成實(shí)驗(yàn)。不論是從先導(dǎo)化合物的優(yōu)化到工藝優(yōu)化及臨床前測(cè)試,兩者可以為醫(yī)藥開(kāi)發(fā)周期中的各個(gè)階段高效、快速地提供重要實(shí)驗(yàn)信息,助力藥物研發(fā)。
目前一些醫(yī)藥公司已經(jīng)將 Technobis 結(jié)晶系統(tǒng)作為他們醫(yī)藥研發(fā)中溶解度研究的標(biāo)準(zhǔn)工具。正如力揚(yáng)企業(yè)將這一系列用戶友好的多反應(yīng)器系統(tǒng)推薦給了多個(gè)國(guó)內(nèi)客戶及合作伙伴,收獲滿滿好評(píng)。
藥物結(jié)晶工藝在助力新藥研發(fā)上有著不可替代的作用。力揚(yáng)企業(yè)除了引進(jìn)來(lái)自荷蘭 Technobis 的平行結(jié)晶儀,也提供了瑞士 Chemspeed 高通量結(jié)晶研發(fā)工作站,為國(guó)內(nèi)藥物研發(fā)結(jié)晶研究的科學(xué)工作者和藥企帶來(lái)了一系列完整的工作流程平臺(tái),深受客戶贊譽(yù)。
CASE STUDY
案例·分享
在藥企中,Technobis 是實(shí)現(xiàn)藥物晶型研究自動(dòng)化過(guò)程中的重要設(shè)備。強(qiáng)生實(shí)驗(yàn)室使用 Technobis Crystal16 測(cè)定了芐星鄰氯青霉素 (Cloxacillin Benzathine) 在各種溶劑中的溶解度。實(shí)驗(yàn)采用了溫度變化法,以 Crystal16 按照用戶設(shè)定的方法自動(dòng)運(yùn)行,根據(jù)程序進(jìn)行升降溫,14 小時(shí)內(nèi)即可完成 4 種不同溶劑下的溶解度測(cè)定,同時(shí)降低 API 的使用量?jī)H需毫克級(jí)別。
荷蘭代爾夫特理工大學(xué)使用了 Technobis Crystalline 對(duì)甘露醇進(jìn)行結(jié)晶工藝優(yōu)化,考察升降溫速率、添加劑、加晶種、反溶劑對(duì)生成晶型的影響。通過(guò) Crystalline 在線晶粒觀測(cè)模塊以及其他多種功能,實(shí)驗(yàn)人員可以監(jiān)控結(jié)晶過(guò)程,掌握結(jié)晶機(jī)理,很快地找到適合于優(yōu)勢(shì)晶型的工藝條件。
上海藥物研究所應(yīng)用 Chemspeed SWING CRYSTAL 高通量結(jié)晶工作站自動(dòng)完成液體及固體加樣,當(dāng)中通過(guò) 192 個(gè)平行結(jié)晶實(shí)驗(yàn),完成多種工作流程: 多晶型、鹽、共晶、溶解度篩選等,系統(tǒng)地考察各種結(jié)晶條件: 如溶劑、濃度、蒸發(fā)速率、溫度、降溫速率和攪拌速度等。獲得的高通量析晶樣品可通過(guò)特殊的 “三明治蓋板” 設(shè)計(jì),無(wú)需轉(zhuǎn)移,直接用于 XRD 檢測(cè)。
Chemspeed SWING CRYSTAL 自動(dòng)化高通量的結(jié)晶工作站
在結(jié)晶科研的道路上,除了可以應(yīng)用 Technobis 高輸出平行結(jié)晶系統(tǒng)進(jìn)行小規(guī)模快速穩(wěn)定的條件研究以外,還可以用 Chemspeed 自動(dòng)化高通量的結(jié)晶工作站,通過(guò)搭配多樣式的高通量反應(yīng)器,不但解決了前期繁瑣且大量的工作,它的自動(dòng)化功能也使得后期檢測(cè)樣品變得更容易處理,更為智能化研發(fā)開(kāi)拓新視野。同時(shí),Technobis 整個(gè)結(jié)晶系統(tǒng)為制藥企業(yè)提供了便捷、快速可控的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,為龐大的科研實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目在加速新藥研發(fā)做出了重要貢獻(xiàn),其結(jié)晶研究平臺(tái)已成功安裝在幾乎每個(gè)制藥研究實(shí)驗(yàn)室中,佳績(jī)不可忽視。
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