第十三章药物制剂的稳定性课件.ppt
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1、第十三章 药物制剂的稳定性,第十三章 药物制剂的稳定性,第一节药物制剂稳定性的影响因素及稳定化方法,一、概述1.概念:稳定性是指药物在体外发生变化的难易程度。2.研究意义:保证制剂的安全有效 合理设计剂型,预测制剂的有效期 提高经济效益,第一节药物制剂稳定性的影响因素及稳定化方法一、概述,药物制剂的基本要求应该是安全、有效、稳定。稳定系指药物在体外的稳定性。药物若分解变质,不仅可使疗效降低,有些药物甚至产生毒副作用,故药物制剂稳定性对保证制剂安全有效是非常重要的。现在药物制剂已基本上实现机械化大生产,若产品因不稳定而变质,则在经济上可造成巨大损失。因此,药物制剂稳定性是制剂研究、开发与生产中的
2、一个重要问题。,药物制剂的基本要求应该是安全、有效、稳定。稳定系指药,我国已经规定,新药申请必须呈报有关稳定性资料。因此,为了合理地进行剂型设计,提高制剂质量,保证药品疗效与安全,提高经济效益,必须重视药物制剂稳定性的研究。,稳定?,化学稳定:水解、氧化、光照物理稳定:外观、味道、均匀生物稳定:变质、腐败疗效稳定:是否改变毒性稳定:无 有 强,稳定?化学稳定:水解、氧化、光照,二、研究药物制剂稳定性的任务,研究药物制剂稳定性的任务是提高产品的内在质量。为达这一目的,在进行新药的研究与开发过程中必须考察影响药物制剂稳定性的因素与提高制剂稳定化的措施,同时研究药物制剂稳定性的试验方法,制订药物产品
3、的有效期,保证药物产品的质量,为新产品提供稳定性依据。,二、研究药物制剂稳定性的任务 研究药物制剂稳定,制剂中药物化学降解途径,药物由于化学结构的不同,其降解反应也不一样,水解和氧化是药物降解二个主要途径。其他如异构化、聚合、脱羧等反应,在某些药物中也有发生。有时一种药物还可能同时产生两种或两种以上的反应。,制剂中药物化学降解途径 药物由于化学结构的不同,其,一、水解水解是药物降解的主要途径,属于这类降解的药物主要有酯类(包括内酯)、酰胺类(包括内酰胺)等。(一)酯类药物的水解 代表药物:盐酸普鲁卡因,一、水解,内酯与酯一样,在碱性条件下易水解开环。硝酸毛果芸香碱、华法林钠均有内酯结构,可以产
4、生水解。,酯类水解,往往使溶液的pH下降,有些酯类药物灭菌后pH下降,即提示有水解可能。,酯类水解,往往使溶液的pH下降,有些酯类药物灭菌后p,(二)酰胺类药物的水解酰胺类药物水解以后生成酸与胺。属这类的药物有氯霉素、青霉素类、头孢菌素类、巴比妥类等药物。此外如利多卡因、对乙酰氨基酚(扑热息痛)等也属此类药物。氯霉素在水中的分解主要是酰胺水解,生成氨基物与二氯乙酸。,(二)酰胺类药物的水解,氨苄青霉素水溶液最稳定的pH为5.8。pH 6.6时,t1/2为39天。本品只宜制成固体剂型(注射用无菌粉末)。注射用氨苄青霉素钠在临用前可用0.9%氯化钠注射液溶解后输液,但10%葡萄糖注射液对本品有一定
5、的影响,最好不要配合使用,若两者配合使用,也不宜超过1h。乳酸钠注射液对本品水解有显著的催化作用,二者不能配合。,氨苄青霉素水溶液最稳定的pH为5.8。pH 6.6时,,二、氧化,药物的氧化作用与化学结构有关,许多酚类、烯醇类、芳胺类、吡唑酮类、噻嗪类药物较易氧化。药物氧化后,不仅效价损失,而且可能产生颜色或沉淀。有些药物即使被氧化极少量,亦会色泽变深或产生不良气味,严重影响药品的质量,甚至成为废品。,二、氧化 药物的氧化作用与化学结构有关,许多酚类、烯醇类,(一)酚类药物 左旋多巴、肾上腺素、吗啡、去水吗啡、水杨酸钠等。(二)烯醇类药物 代表药物:维生素C,(一)酚类药物,影响药物制剂降解的
6、因素及稳定化方法,影响药物制剂分解的因素很多,从处方因素与外界因素两个方面来讨论。一、处方因素对药物制剂稳定性的影响及解决方法制备任何一种制剂,首先要进行处方设计,因处方的组成对制剂稳定性影响很大。pH、广义的酸碱催化、溶剂、离子强度、表面活性剂、某些辅料等因素,均可影响易于水解药物的稳定性。,影响药物制剂降解的因素及稳定化方法 影响药物制剂分解,(一)pH的影响 许多酯类、酰胺类药物常受H+或OH-催化水解、这种催化作用也叫专属酸碱催化(specific acid-base catalysis)或特殊酸碱催化,此类药物的水解速度,主要由pH决定。,(一)pH的影响,盐酸普鲁卡因最稳定的pH为
7、3.5左右,据研究本品水溶液t0.9与pH的关系如下表。由此可见,pH对本品稳定性影响极大。盐酸普鲁卡因注射液中国药典(2005年版)规定pH为3.55.0,实际生产一般控制在4.04.5。若pH=8,则37C时的t1/2仅为66.5小时。,盐酸普鲁卡因pH与t0.9的关系(20C),盐酸普鲁卡因最稳定的pH为3.5左右,据研究本品水溶液t0.,pH调节剂常用的是盐酸与氢氧化钠。为了不再引入其它离子而影响药液的澄明度等原因,生产上常用与药物本身相同的酸和碱,如氨茶碱用乙二胺,马来酸麦角新碱用马来酸,苯巴比妥钠用苯巴比妥,硫酸卡那霉素用硫酸调节pH值。此外,为了保持药液的pH不变,常用磷酸、枸橼
8、酸、醋酸及其盐类组成的缓冲系统来调节,但是使用这些酸碱时要注意广义酸碱催化的影响。,第十三章药物制剂的稳定性课件,pH调节要同时考虑稳定性、溶解度和疗效三个方面。如大部分生物碱在偏酸性溶液中比较稳定,故注射剂常调节在偏酸范围。但将它们制成滴眼剂,就应调节在偏中性范围,以减少刺激性,提高疗效。一些药物最稳定的pH见下表。,pH调节要同时考虑稳定性、溶解度和疗效三个方面。如大部分生物,表:一些药物的最稳定pH,表:一些药物的最稳定pH药物最稳定pH药物最稳定pH盐酸丁卡,(二)广义酸碱催化的影响 按照Bronsted-Lowry酸碱理论,给出质子的物质叫广义的酸,接受质子的物质叫广义的碱。有些药物
9、也可被广义的酸碱催化水解。这种催化作用叫广义的酸碱催化(General acid-base catalysis)或一般酸碱催化。许多药物处方中,往往需要加入缓冲剂。常用的缓冲剂如醋酸盐、磷酸盐、枸橼酸盐、硼酸盐均为广义的酸碱。,(二)广义酸碱催化的影响,为了观察缓冲液对药物的催化作用,可用增加缓冲剂的浓度但保持盐与酸的比例不变(使pH恒定)的方法,配制一系列的缓冲溶液,然后观察药物在这一系列缓冲溶液中的分解情况,如果分解速度随缓冲剂浓度的增加而增加,则可确定该缓冲剂对药物有广义的酸碱催化作用。为了减少这种催化作用的影响,在实际生产处方中,缓冲剂应用尽可能低的浓度或选用没有催化的缓冲系统。,为了
10、观察缓冲液对药物的催化作用,可用增加缓冲剂的浓度,(三)溶剂的影响 对于水解的药物,有时采用非水溶剂如乙醇、丙二醇、甘油等而使其稳定。含有非水溶剂的注射液如苯巴比妥注射液、安定注射液等。近年来兽用氯霉素注射液采用吡咯酮为溶剂,含量稳定性得到很大提高,但色泽稍深。,(三)溶剂的影响,(四)离子强度的影响 在制剂处方中,往往加入电解质调节等渗,或加入盐(如一些抗氧剂)防止氧化,加入缓冲剂调接pH。,(四)离子强度的影响,(五)表面活性剂的影响 一些溶剂水解的药物,加入表面活性剂可使稳定性的增加,如苯佐卡因易受碱催化水解,在5%的十二烷基硫酸钠溶液中,30C时的t1/2增加到1150分钟(不加十二烷
11、基硫酸钠时则为64分钟)。这是因为表面活性剂在溶液中形成胶束(胶团),苯佐卡因在胶束周围形成一层所谓“屏障”,阻止OH进入胶束,而减少其对酯键的攻击,因而增加苯佐卡因的稳定性。但要注意,表面活性剂有时使某些药物分解速度反而加快,如吐温80(聚山梨酯80)可使维生素D稳定性下降。故须通过实验,正确选用表面活性剂。,(五)表面活性剂的影响,(六)处方中基质或赋形剂的影响 一些半固体剂型如软膏、霜剂,药物的稳定性与制剂处方的基质有关。有人评价了一系列商品基质对氢化可的松的稳定性的关系,结果聚乙二醇能促进该药物的分解,有效期只有6个月。栓剂基质聚乙二醇也可使乙酰水杨酸分解,产生水杨酸和乙酰聚乙二醇。,
12、(六)处方中基质或赋形剂的影响,一些片剂的润滑剂对乙酰水杨酸的稳定性有一定影响。如表所示,硬酯酸钙、镁可能与乙酰水杨酸反应形成相应的乙酰水杨酸钙及乙酰水杨酸镁,提高了系统的pH,使乙酰水杨酸溶解度增加,分解速度加快。因此生产乙酰水杨酸片时不应使用硬脂酸镁这类润滑剂,而须用影响较小的滑石粉或硬脂酸。,表:30C时一些润滑剂对乙酰水杨酸水解的影响,一些片剂的润滑剂对乙酰水杨酸的稳定性有一定影响。如表所示,二、外界因素对药物制剂稳定性的影响及解决方法 外界因素包括温度、光线、空气(氧)、金属离子、湿度和水分、包装材料等。这些因素对于制订产品的生产工艺条件和包装设计都是十分重要的。其中温度对各种降解途
13、径(如水解、氧化等)均有影响,而光线、空气(氧)、金属离子对易氧化药物影响较大,湿度、水分主要影响固体药物的稳定性,包装材料是各种产品都必须考虑的问题。,二、外界因素对药物制剂稳定性的影响及解决方法,(一)温度的影响 一般来说,温度升高,反应速度加快。根据Vant Hoff规则,温度每升高10C,反应速度约增加24倍。然而不同反应增加的倍数可能不同,故上述规则只是一个粗略的估计。温度对于反应速度常数的影响,Arrhenius提出的方程(见前面),定量地描述了温度与反应速度之间的关系,是药物稳定性预测的主要理论依据。,(一)温度的影响,药物制剂在制备过程中,往往需要加热溶解、灭菌等操作,此时应考
14、虑温度对药物稳定性的影响,制订合理的工艺条件。有些产品在保证完全灭菌的前提下,可降低灭菌温度,缩短灭菌时间。那些对热特别敏感的药物,如某些抗生素、生物制品,要根据药物性质,设计合适的剂型(如固体剂型),生产中采取特殊的工艺,如冷冻干燥,无菌操作等,同时产品要低温贮存,以保证产品质量。,药物制剂在制备过程中,往往需要加热溶解、灭菌等操作,,(二)光线的影响 有些药物分子受辐射(光线)作用使分子活化而产生分解的反应叫光化降解(photodegradation),其速度与系统的温度无关。这种易被光降解的物质叫光敏感物质。硝普钠是一种强效速效降压药,实验表明本品2%的水溶液用100C或115C灭菌20
15、分钟,都很稳定,但对光极为敏感,临床上用5%的葡萄糖配制成0.05%的硝普钠溶液静脉滴注,在阳光下照射10分钟就分解13.5%,颜色也开始变化,同时pH下降。室内光线条件下,本品半衰期为4小时。,(二)光线的影响,(三)空气(氧)的影响 大气中的氧是引起药物制剂氧化的重要因素。大气中的氧进入制剂的主要途径,一方面是氧在水中有一定的溶解度,在平衡时,0C为10.19ml/L,25C为5.75ml/L,50C为3.85ml/L。100C水中几乎就没有氧存在。另一方面在药物容器空间的空气中,也存在着一定量的氧,各种药物制剂几乎都有与氧接触的机会。因此,对于易氧化的品种,除去氧气是防止氧化的根本措施。
16、生产上一般在溶液中和容器空间通入惰性气体如二氧化碳或氮气,置换其中的氧。,(三)空气(氧)的影响,前面提到药物的氧化降解常为自动氧化,在制剂中只要有少量氧存在,就能引起这类反应,因此还必须加入抗氧剂(antioxidants)。一些抗氧剂本身为强还原剂,它首先被氧化而保护主药免遭氧化。抗氧剂可分为水溶性抗氧剂与油溶性抗氧剂两大类,这些抗氧剂的名称、分子式和用量见表11-5,其中油溶性抗氧剂具有阻化剂的作用。,此外还有一些药物能显著增强抗氧剂的效果,通常称为协同剂(synergists),如枸橼酸、酒石酸、磷酸等。,前面提到药物的氧化降解常为自动氧化,在制剂中只要有少,抗氧剂分子式(结构式)常用
17、浓度/%水溶性抗氧剂 亚硫酸,维生素C0.2 半胱氨酸HSCH2-CH(NH2)CO,二丁甲苯酚(BHT)0.0050.02 培酸丙酯(P,(四)湿度和水分的影响 湿度与水分对固体药物制剂的稳定性的影响特别重要。水是化学反应的媒介,固体药物吸附了水分以后,在表面形成一层液膜,分解反应就在膜中进行。无论是水解反应,还是氧化反应,微量的水均能加速阿司匹林、青霉素钠盐、氨苄青霉素钠、对氨基水杨酸钠、硫酸亚铁等的分解。药物是否容易吸湿,取决其临界相对湿度(CRH%)的大小。氨苄青霉素极易吸湿,其临界相对湿度仅为47%,如果在相对湿度(RH%)75%的条件下,放置24小时,可吸收水分约20%,同时粉末溶
18、化。这些原料药物的水分含量,一般水分控制在1%左右,水分含量越高分解越快。,(四)湿度和水分的影响,(五)金属离子的影响制剂中微量金属离子主要来自原辅料、溶剂、容器以及操作过程中使用的工具等。为方便起见,我们也在外界因素的影响这部分讨论。微量金属离子对自动氧化反应有显著的催化作用,如0.0002mol/L的铜能使维生素C氧化速度增大10 000倍。铜、铁、钴、镍、锌、铅等离子都有促进氧化作用,它们主要是缩短氧化作用的诱导期,增加游离基生成的速度。,(五)金属离子的影响,要避免金属离子的影响,应选用纯度较高的原辅料,操作过程中不要使用金属器具,同时还可加入螯合剂如依地酸盐或枸橼酸、酒石酸、磷酸、
19、二巯乙基甘氨酸等附加剂,有时螯合剂与亚硫酸盐类抗氧剂联合应用,效果更佳。依地酸二钠常用量为0.005%0.05%。,要避免金属离子的影响,应选用纯度较高的原辅料,操作,(六)包装材料的影响 包装问题往往被人们所忽视,实际上如药物制剂不考虑包装,则可能是最稳定的处方也不能得到优质的成品。药物贮藏于室温环境中,主要受热、光、水汽及空气(氧)的影响。包装设计就是要排除这些因素的干扰,同时也要考虑包装材料与药物制剂的相互作用,包装容器材料通常使用的有玻璃、塑料、橡胶及一些金属。,(六)包装材料的影响,玻璃理化性能稳定,不易与药物作用,不能使气体透过,为目前应用最多的一类容器。但它有二个缺点,即释放碱性
20、物质和脱落不溶性玻璃碎片。这些问题对注射剂特别重要。棕色玻璃能阻挡波长小于470nm的光线透过,故光敏感的药物可用棕色玻璃包装。塑料是聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚碳酸酯等一类高分子聚合物的总称。药用包装塑料应选用无毒塑料制品。但塑料容器也存在三个问题,有透气性、透湿性、吸着性。,玻璃理化性能稳定,不易与药物作用,不能使气体透过,为目,材料平均密度水蒸气穿透性气体穿透性(O2)与产品潜在的反应性,聚苯乙烯1.05高高中等聚四氟乙烯2.25低低无钠钙玻璃2.,三、药物制剂稳定化的其它方法 前面结合影响因素对药物制剂稳定化也作了相应的讨论,但有些方法还不能概括,故在此作进一步的讨论。
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