阿莫西林結(jié)晶工藝研究

冷 鳳,趙 靜#,任風(fēng)芝,李曉露,劉 月,張雪霞*,王秀英

(1.華北制藥集團(tuán)新藥研究開發(fā)有限責(zé)任公司 微生物藥物國(guó)家工程研究中心 河北省工業(yè)微生物代謝工程技術(shù)研究中心，河北 石家莊 052165；2.華北制藥股份有限公司北元分廠，河北 石家莊 050015)

阿莫西林又名羥氨芐青霉素，分子式C16H19N3O5S·3H2O，是臨床上廣泛使用的抗生素，對(duì)于大多數(shù)致病的G+菌和G-菌(包括球菌和桿菌)均有較強(qiáng)的抑菌和殺菌作用[1]，用于治療敏感菌引起的呼吸道感染、泌尿生殖道感染、皮膚軟組織感染等。由于其具有廣譜、耐酸、易吸收、穩(wěn)定性好、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，在市場(chǎng)上一直占有重要地位，其制劑包括膠囊、顆粒、腸溶片、干混懸劑、注射劑等多種劑型與規(guī)格以及阿莫西林克拉維酸鉀片等多種復(fù)方制劑[2]。

國(guó)內(nèi)生產(chǎn)阿莫西林原料藥的廠家有十余家，制劑廠家超過百家。由于各廠所用處方工藝不一樣，雖然產(chǎn)品質(zhì)量符合藥典標(biāo)準(zhǔn)，但是制劑穩(wěn)定性差，溶出行為與參比制劑存在差異。近年來，國(guó)家為規(guī)范仿制藥市場(chǎng)，全面提高仿制藥質(zhì)量，推出了仿制藥一致性評(píng)價(jià)制度，其中以參比制劑為對(duì)照，研究固體制劑的溶出行為是仿制藥一致性評(píng)價(jià)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。固體制劑的溶出行為受諸多因素影響，其中原料藥的晶型和粒度是主要影響因素之一[3-4]。因此，控制好原料藥的晶型和粒度，保證自研產(chǎn)品與參比制劑溶出行為一致，對(duì)固體制劑通過仿制藥一致性評(píng)價(jià)具有非常重要的意義。

藥物的晶型不僅影響藥物質(zhì)量，還會(huì)影響藥物的溶解性、可壓性、流動(dòng)性、穩(wěn)定性等，進(jìn)而影響藥物的溶解行為和生物利用度[5]。阿莫西林原料藥均勻性差，不能直接用來制粒，需要經(jīng)過壓制、整粒、混粉、過篩等物理過程才能滿足制劑要求。在此過程中，阿莫西林的晶體結(jié)構(gòu)容易被破壞，結(jié)晶水丟失，致使制劑產(chǎn)品穩(wěn)定性下降，溶出行為批間差異增大。為解決上述問題，作者采用相似因子法考察阿莫西林原料藥粒度對(duì)阿莫西林膠囊溶出行為的影響，并對(duì)阿莫西林結(jié)晶工藝進(jìn)行優(yōu)化，擬制備晶型穩(wěn)定、粒度均勻的阿莫西林原料藥，為阿莫西林膠囊、顆粒以及阿莫西林克拉維酸鉀片等制劑品種的一致性評(píng)價(jià)提供技術(shù)保障。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試劑與儀器

阿莫西林原粉，華北制藥股份有限公司；純化水，河北華維純凈水有限公司；乙腈，色譜純，美國(guó)Fisher公司；其它試劑均為市售分析純。

Optimax1001型結(jié)晶器(反應(yīng)釜 500 mL)，梅特勒-托利多儀器有限公司；DM500-ICC50型顯微鏡，德國(guó)Leica公司；LC-2030C 3D型高效液相色譜儀，日本島津公司；DZF-6050型真空干燥箱，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；Mastersizer 2000型激光粒度儀，馬爾文儀器有限公司。

1.2 結(jié)晶方法

稱取一定質(zhì)量的阿莫西林原粉置于結(jié)晶杯中，加入純化水分散均勻，室溫下滴加鹽酸調(diào)節(jié)pH值使其溶解；以氨水調(diào)節(jié)溶液pH值，隨著pH值的上升，阿莫西林的溶解度逐漸下降，析出晶體，調(diào)節(jié)pH值至5.0左右，再降溫至2～10 ℃使析晶完全，抽濾結(jié)晶液，冷水洗滌濾餅，真空干燥，得到阿莫西林結(jié)晶粉。

1.3 含量測(cè)定

參照2015版《中華人民共和國(guó)藥典》(第二部)阿莫西林檢測(cè)方法測(cè)定阿莫西林含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 結(jié)晶濃度與析晶pH值對(duì)阿莫西林結(jié)晶效果的影響

阿莫西林是等電點(diǎn)結(jié)晶[6]，其溶解度與溶液pH值的關(guān)系圖呈U型，從等電點(diǎn)兩側(cè)(酸性、堿性)分別改變?nèi)芤簆H值，均可以影響其溶解度，析出晶體。考察結(jié)晶濃度與析晶pH值對(duì)阿莫西林結(jié)晶效果的影響，結(jié)果見表1。

表1 結(jié)晶濃度與析晶pH值對(duì)阿莫西林結(jié)晶效果的影響Tab.1 Effect of crystallization concentration and crystallization pH value on Amoxicillin crystallization

由表1可知，阿莫西林的晶型與析晶pH值密切相關(guān)，在較低的pH值下會(huì)析出顆粒狀晶體(實(shí)驗(yàn)4#、7#)，粗大均勻，純度尚可，但收率不高；在適宜的pH值(1.1～1.3)下會(huì)析出棒狀晶體(實(shí)驗(yàn)5#、8#、10#)；在較高的pH值(>2.8)下，由于體系的過飽和度太高，導(dǎo)致短時(shí)間內(nèi)爆發(fā)成核，晶體沿著長(zhǎng)度肆意生長(zhǎng)，得到的晶體細(xì)長(zhǎng)如針(實(shí)驗(yàn)6#、9#)，甚至呈發(fā)絲狀(實(shí)驗(yàn)3#)，過濾和洗滌都很困難，且純度較低。

結(jié)晶濃度不僅會(huì)影響其晶型，還會(huì)影響其純度和收率。阿莫西林在濃度過低(0.10 mg·mL-1)時(shí)會(huì)析出細(xì)長(zhǎng)的針狀晶體(實(shí)驗(yàn)2#)，收率低，晶體形態(tài)也不佳；在適宜濃度(0.20 mg·mL-1)時(shí)，析出棒狀晶體，收率和純度都較好；而濃度過高(0.30 mg·mL-1)時(shí)，因溶液過飽和度不易控制，晶體會(huì)長(zhǎng)成細(xì)長(zhǎng)棒狀，粒度增大，流動(dòng)性降低。

棒狀阿莫西林晶體(實(shí)驗(yàn)8#)與原研阿莫西林的晶體形態(tài)見圖1、PXRD圖譜見圖2。

圖1 阿莫西林的晶體形態(tài)(×100倍)Fig.1 Crystal morphology of Amoxicillin(×100)

圖2 棒狀阿莫西林晶體(實(shí)驗(yàn)8#,a)與原研阿莫西林(b)的PXRD圖譜Fig.2 PXRD patterns of rod-like Amoxicillin crystal and original Amoxicillin

由圖1、2可知，棒狀阿莫西林晶體(實(shí)驗(yàn)8#)與原研阿莫西林一致，為目標(biāo)晶型。

綜上可知，選擇阿莫西林結(jié)晶濃度為0.20 mg·mL-1，析晶pH值為1.1～1.3，既可以獲得和原研一致的晶型，又可以保證良好的質(zhì)量和收率。

2.2 阿莫西林原料藥粒度對(duì)阿莫西林膠囊溶出行為的影響

溶出曲線是衡量固體制劑與參比制劑在體內(nèi)溶出行為是否相似的關(guān)鍵指標(biāo)。原料藥粒度是影響制劑溶出度的關(guān)鍵因素。為此，本實(shí)驗(yàn)制備了晶型一致、粒度不同的阿莫西林原料藥，并按照相同的處方制成阿莫西林膠囊，研究其在4種介質(zhì)中的溶出行為，取樣點(diǎn)分別為5 min、10 min、20 min、30 min、45 min、60 min、90 min、120 min。采用f2相似因子法評(píng)價(jià)阿莫西林膠囊與參比制劑溶出曲線的相似性。按式(1)計(jì)算f2值，結(jié)果見表2。

(1)

式中：Rt為原研藥的平均溶出度；Tt為仿制藥的平均溶出度；n為溶出時(shí)間點(diǎn)的數(shù)量。

由表2可知，原工藝產(chǎn)品以及實(shí)驗(yàn)1#、5#、6#在4種介質(zhì)中的溶出曲線相似因子f2值<50，根據(jù)溶出曲線相似性的指導(dǎo)原則和評(píng)價(jià)方法[7-8]，判定不符合一致性評(píng)價(jià)要求。實(shí)驗(yàn)5#、6#因?yàn)槠骄６忍螅谷艹鏊俣仁芟蓿?種介質(zhì)中的溶出速度均比參比制劑慢；而實(shí)驗(yàn)1#因?yàn)榱６冗^小，也影響其與參比制劑的溶出相似性。為保證所制備的阿莫西林膠囊有良好的溶出行為，阿莫西林原料藥D[4,3]宜控制在40～65 μm。

表2 阿莫西林原料藥粒度對(duì)其制劑溶出行為的影響(75 r·min-1,n=12)Tab.2 Effect of particle size of Amoxicillin bulk drug on dissolution behavior of Amoxicillin preparation(75 r·min-1,n=12)

2.3 晶種加入量的選擇

將阿莫西林精粉過篩，取120～160目的晶體作為晶種。按1.2結(jié)晶方法，配制4份濃度為0.20 mg·mL-1的阿莫西林溶液，用氨水調(diào)節(jié)pH值為1.20，分別加入2%、4%、6%、8%的晶種，養(yǎng)晶20～30 min，調(diào)節(jié)pH值至5.0左右，再降溫至 2～10 ℃使析晶完全，抽濾結(jié)晶液，冷水洗滌濾餅，真空干燥，測(cè)定晶體粒度，結(jié)果見表3。

表3 晶種加入量對(duì)晶體粒度的影響Tab.3 Effect of addition amount of crystal seed on crystal particle size

由表3可知，晶種加入量過少(2%)時(shí)，消耗體系過飽和度的作用很微弱，體系還會(huì)爆發(fā)成核，導(dǎo)致產(chǎn)品粒度過小，且均勻性差，粒度分布曲線呈雙峰；而晶種加入量過多(8%)時(shí)，析晶速度較快，晶體成長(zhǎng)受限，也會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品粒度小，不滿足制劑要求。因此，選擇晶種加入量為4%～6%。

2.4 投加晶種pH值的選擇

按1.2結(jié)晶方法，配制4份濃度為0.20 mg·mL-1的阿莫西林溶液，用氨水調(diào)節(jié)其pH值分別為1.10、1.15、1.20、1.25、1.30，加入5%的晶種，后續(xù)操作同2.3，結(jié)果見表4。

表4 投加晶種pH值對(duì)晶體粒度的影響Tab.4 Effect of pH value of adding crystal seed on crystal particle size

由表4可知，在pH值為1.30時(shí)投加晶種，由于體系處于相對(duì)較高的過飽和狀態(tài)，加入晶種后部分聚集成核，破碎后又引發(fā)二次成核，使體系的總粒子數(shù)增加，最終導(dǎo)致晶體顆粒較小，而且均勻性較差，粒度分布曲線呈雙峰；而在pH值1.15～1.25時(shí)投加晶種，可以得到理想的晶體粒度。因此，選擇在pH值1.15～1.25投加晶種。

2.5 阿莫西林結(jié)晶工藝及其制劑溶出行為的驗(yàn)證

在最優(yōu)結(jié)晶工藝條件下進(jìn)行3批次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，并以制得的阿莫西林原料藥制成阿莫西林膠囊，對(duì)其溶出情況進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見表5、圖3。

表5 阿莫西林最優(yōu)結(jié)晶工藝的驗(yàn)證結(jié)果(n=3)Tab.5 Verification results of optimized Amoxicillin crystallization process(n=3)

圖3 阿莫西林膠囊與參比制劑在4種介質(zhì)中的溶出曲線(n=12)Fig.3 Dissolution curves of Amoxicillin Capsule and reference preparation in 4 media(n=12)

由表5可知，最優(yōu)結(jié)晶工藝下制得的阿莫西林原料藥的D[4,3]均在40～65 μm之間，晶體均勻、粒度分布窄，產(chǎn)品無須經(jīng)過整粒即可滿足制劑要求。阿莫西林膠囊在轉(zhuǎn)速75 r·min-1條件下90 min溶出度均達(dá)到85%以上，120 min溶出度達(dá)到90%以上(圖3)，符合《美國(guó)藥典》標(biāo)準(zhǔn)限度要求。在轉(zhuǎn)速75 r·min-1條件下，3批樣品與同轉(zhuǎn)速參比制劑相比，溶出曲線相似因子f2值>60，溶出行為相似。

3 結(jié)論

采用相似因子法考察了阿莫西林原料藥粒度對(duì)阿莫西林膠囊溶出行為的影響，并對(duì)阿莫西林結(jié)晶工藝進(jìn)行了優(yōu)化。確定了阿莫西林原料藥D[4,3]宜控制在40～65 μm，最佳結(jié)晶工藝如下：結(jié)晶濃度為0.20 mg·mL-1，晶種加入量為4%～6%，投加晶種pH值為1.15～1.25，養(yǎng)晶時(shí)間為20～30 min。優(yōu)化后的結(jié)晶工藝能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)阿莫西林原料藥晶型和粒度的精準(zhǔn)控制，制備出優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定的制劑產(chǎn)品，為阿莫西林膠囊、阿莫西林顆粒以及阿莫西林克拉維酸鉀片等系列仿制藥的一致性評(píng)價(jià)提供了技術(shù)保障。