夫西地酸乳膏流變學性質的一致性評價研究

高旋，劉超逸，王林波，陳曉萍，吳曉鸞

上海市食品藥品檢驗研究院，國家藥品監督管理局化學藥品制劑質量分析重點實驗室，上海 201203

流變學是研究材料流動和形變的一門學科，目前該研究已廣泛應用于工程學、生理學和藥劑學等多個領域。在藥學領域，流變學是反映藥物性質的重要指標［1］，研究對象主要包括半固體制劑（如：凝膠劑、軟膏劑、乳膏劑等），流變學性質不僅涉及藥物制劑的處方設計、生產工藝、儲藏運輸、安全性和有效性，還對藥物制劑的質量控制和應用特性有著極其重要的意義［2］。可以說流變學是測量藥物內部結構的窗口。

2021 年國家藥品監督管理局藥品審評中心發布了《皮膚外用化學仿制藥研究技術指導原則（試行）》（以下簡稱指導原則），其中關于流變學部分要求對仿制品與參比制劑的流變特性（包含剪切應力與剪切速率的完整流動曲線，屈服應力和蠕變試驗、線性黏彈性響應）進行對比研究，并按《中國藥典》通則要求，對仿制品與參比制劑的黏度進行對比研究。這說明我們國家越來越重視流變學性質研究，并將其作為評價該類制劑性質與質量的重要指標之一。而目前還未見基于該指導原則的流變學性質相關的研究論文發表。本實驗基于以上指導原則以及《中國藥典》2020 年版四部關于流變儀測定藥物黏度的方法［3］，采用流變儀對夫西地酸乳膏參比制劑及仿制藥進行了流變學一系列參數的對比研究，從而對其一致性作出評價。

夫西地酸乳膏是由愛爾蘭利奧制藥有限公司首次研發生產的一種外用抗生素，主要治療由葡萄球菌、鏈球菌、痤瘡丙酸桿菌等細菌引起的皮膚感染［4］。仿制藥由國內一家企業生產。本次試驗采用馬爾文流變儀，分別對上述兩種制劑的流動曲線、屈服應力、振幅掃描、蠕變恢復、黏度進行了測定，并對其各項流變學參數進行了對比研究。

1 儀器與試藥

1.1 儀器

Malvern Kinexus 流變儀、錐平板測量系統：CP4/40轉子（直徑40mm，錐角4°）。

1.2 試藥

夫西地酸乳膏參比制劑（規格：2%，批號：A87715，生產企業：LEO Laboratories Limited）。

夫西地酸乳膏仿制藥（規格：2%，批號：6192330、6210515、6210913，生產企業：奧美制藥廠）。

2 方法與結果

2.1 流動曲線

2.1.1 測定方法 取夫西地酸乳膏參比制劑及仿制藥各約2 mL，置于流變儀的錐板式模具上，用CP4/40 轉子，采用0.1～100 s-1的剪切速率，在溫度為25.0 ℃時測定樣品的動力黏度，并記錄動力黏度-剪切速率曲線。

2.1.2 測定結果 參比制劑與仿制藥在剪切速率為0.1～100 s-1、溫度25.0 ℃時的動力黏度-剪切速率曲線見圖1。采用冪律方程：τ=K·γn（式中τ為剪切應力，K為流體的稠度系數，γ為剪切速率，n為流動指數）對上述樣品的流動曲線進行擬合［2］，結果見表1。在冪律方程中，當n=1 時，為牛頓流體；當n＞1 時，為剪切變稠的非牛頓流體，又叫漲塑性流體；當n＜1 時，為剪切變稀的非牛頓流體，也即假塑性流體［5-11］。由圖1 可知，參比制劑與仿制藥的動力黏度均隨剪切速率的增加而減小，由此可初步判斷兩者均為剪切變稀的假塑性非牛頓流體；又由表1 可知，兩者的流動指數n均小于1，即進一步確認了兩者的流體性質。從流變曲線變化趨勢以及n值大小可以看出，參比制劑的動力黏度隨剪切速率變大而減小得更快，即參比制劑剪切變稀的能力更強。

表1 冪律方程擬合參數

圖1 流動曲線圖

2.2 屈服應力

2.2.1 測定方法 取夫西地酸乳膏參比制劑及仿制藥各約2 mL，置于流變儀的錐板式模具上，用CP4/40 轉子，在25.0 ℃時，測定樣品隨著施加其上的剪切應力值逐漸增加，其動力黏度的變化情況。屈服應力值由軟件根據測定結果自動計算而得。

2.2.2 測定結果 上述兩種制劑在25.0 ℃分別平行測定3 次，測定結果的平均值見表2，結果表明兩種制劑屈服應力值大小相當。

表2 屈服應力測定結果

2.3 線性黏彈性

2.3.1 測定方法 取夫西地酸乳膏參比制劑及仿制藥各約2 mL，置流變儀錐板式模具上，用CP4/40 轉子，掃描頻率為1 Hz，應變范圍為0.01%～10%，在25.0 ℃時對樣品進行振幅掃描，并記錄彈性/黏性模量-應力曲線。

2.3.2 測定結果 參比制劑與仿制藥振幅掃描的彈性/黏性模量-應力曲線見圖2。其中G'代表彈性模量，G''代表黏性模量。由圖2 可知，兩者振幅掃描曲線的變化趨勢基本一致。仿制藥的線性黏彈區域略寬，但在應力處于0.01～1 Pa 范圍內時，參比制劑與仿制藥的彈性模量均不隨剪切應變而變化，因此應力為0.01～1 Pa 范圍可以認為是兩者的公共線性黏彈區，且在線性黏彈區范圍內，兩者彈性模量均大于黏性模量，此時樣品體系以彈性為主，而在高剪切應力時，體系逐步由彈性流體向黏性流體轉變，黏性模量均大于彈性模量，以黏性為主［2］。在線性黏彈區范圍，參比制劑的彈性模量大于仿制藥，即在此范圍內，參比制劑的抗形變能力更強。

圖2 振幅掃描曲線

2.4 蠕變恢復

2.4.1 測定方法 取夫西地酸乳膏參比制劑及仿制藥各約2 mL，置流變儀錐板式模具上，用CP4/40 轉子，在溫度為25.0 ℃、加載應力為0.5 Pa（取線性黏彈區中間值）時，進行蠕變恢復測定，蠕變、恢復時間均為10 min，記錄時間-應變曲線。

2.4.2 測定結果 參比制劑與仿制藥的蠕變恢復響應曲線見圖3。根據材料性能不同，蠕變恢復響應曲線會有不同。根據響應曲線類型可以將材料分為彈性體、黏性體和黏彈性體（見圖4）。由此次試驗的蠕變恢復曲線可以看出兩種制劑均為典型的黏彈性體，即黏性與彈性效應的結合體。參比制劑的抗變形能力更強，這與“2.3 線性黏彈性”測定結果所得出的結論一致，但兩者恢復性能相當，因此認為兩者在蠕變恢復性能方面總體一致，均具有一定的抗滑移變形的能力。

圖3 蠕變恢復曲線

圖4 蠕變恢復典型曲線：A.彈性體；B.黏性體；C.黏彈性體

2.5 動力黏度

2.5.1 測定方法 取夫西地酸乳膏參比制劑及仿制藥各約2 mL，置流變儀錐板式模具上，在溫度為25.0 ℃時，剪切速率分別為5 s-1、10 s-1、20 s-1、30 s-1和50 s-1條件下，分別記錄樣品的動力黏度值。

2.5.2 測定結果 樣品在不同的剪切速率下，均連續剪切2 min，期間每隔10 s 記錄1 次測定值，取平均值（舍棄前2 個點，取后10 個測定值）作為該剪切速率下的動力黏度值。結果見表3。從表3 可知，在不同的剪切速率條件下，仿制藥與參比制劑的動力黏度大小均較為接近，且均隨剪切速率增大而減小。

表3 不同剪切速率下樣品的動力黏度測定結果 Pa·S

3 討論

乳膏劑在生產、灌裝、運輸及使用時，均會受到不同的外力作用，因此研究外力對其產生的形變影響，十分必要［2］。而流變學性質可以反映皮膚外用制劑的處方、生產工藝等的異同。目前國內針對皮膚外用化學仿制藥的流變學質量控制僅限于在單一剪切速率條件下動力黏度的測定，無法確保仿制藥完整流變學性質與參比制劑一致。因此按照指導原則的要求，對皮膚外用化學仿制藥進行全面的流變學性質的一致性評價顯得極為必要。

3.1 流動曲線

由流動曲線可知，參比制劑與仿制藥均為剪切變稀的假塑性流體。此類制劑在低剪切速率時，所表現出的高黏度有利于增加其穩定性；在高剪切速率時，所表現出的低黏度適合制劑的涂布與鋪展。該流體性質有利于提高患者使用制劑的舒適性，并增強其有效性。

3.2 屈服應力

半固體制劑在一定剪切應力的作用下，內部網絡結構被破壞而表現出流動性，表現為黏度迅速下降，其克服的臨界應力即為屈服應力。通過繪制剪切應力-動力黏度曲線，可以得到屈服應力值。實驗結果表明，參比制劑與仿制藥均具有一定大小的屈服應力，且大小相當，其在低剪切應力的情況下不發生流動，易于存儲和運輸，當剪切應力大于屈服應力值時才發生形變體現出相應的流動性，易于涂布和延展。

3.3 線性黏彈性

振幅掃描是指在固定的溫度、固定掃描頻率下，樣品彈性及黏性模量在不同條件下的變化情況，由此可以確定樣品的線性黏彈區范圍，同時比較彈性模量與黏性模量的大小，反映出樣品穩定性、流動性的差異，圖譜中彈性模量和黏性模量的交點模量以及對應的應力大小對產品的生產條件、質量控制具有重要意義［12］。

3.4 蠕變恢復

蠕變恢復指對樣品施加一定大小的外力，使其產生蠕變，再將該外力撤去，樣品的應變在產生蠕變的相反方向隨時間增加而減小的現象［13］。樣品的這種蠕變恢復能力反映了它內部結構抵抗形變的能力。樣品的這種能力可以加長藥物在病灶區的停留時間，從而提高藥物的有效性。

3.5 動力黏度

動力黏度是衡量材料流變學性質最直觀的指標，但僅憑單一剪切速率下的動力黏度值來表征仿制藥與參比制劑流變性質的一致性是不夠的，而采用低到高剪切速率下動力黏度的比較更能全面地反映動力黏度的情況。兩種制劑的動力黏度值均隨剪切速率的上升而下降，這與它們均為剪切變稀型的非牛頓流體相符。

3.6 一致性評價

使用流變儀可以測定夫西地酸乳膏的各項流變學參數，方法簡單、準確，可以快速比較參比制劑和仿制制劑的流變學特性。本次研究通過對比兩者流變學關鍵參數與關鍵質量屬性間的關系［14］，可以得出夫西地酸乳膏原研（參比制劑）和仿制藥的流變學性質基本一致，但在某些流變學參數方面也稍有差別。體現在：（1）參比制劑的剪切變稀能力更強；（2）仿制藥的線性黏彈區范圍更寬，線性黏彈區范圍內參比制劑表現出更強的彈性性能；（3）參比制劑具有更強的抗滑移變形能力。

本研究為后續皮膚外用仿制藥的一致性評價提供了參考的評價方法，并為仿制藥的處方工藝改進和質量評價提供了技術支撐，促使皮膚外用仿制藥的質量水平比肩原研制劑，從而進一步提高國產皮膚外用仿制藥的整體質量水平。