缓释与控释制剂.ppt
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1、缓释与控释制剂,吕万良北京大学药学院,简介 缓释与控释制剂定义,缓释制剂(sustained-release preparations):指口服后在规定释放介质中,按要求缓慢地非恒速释放药物的制剂,与相应普通制剂比较,给药频率至少减少,且能显著增加患者的顺应性或降低药物的副作用。一般缓释制剂中药物释放属1级速度过程。控释制剂(controlled-release preparations):指口服后在规定释放介质中,按要求缓慢地恒速释放药物的制剂,与相应普通制剂比较,给药频率至少减少,且能显著增加患者的顺应性或降低药物的副作用。一般缓释制剂中药物释放属0级速度过程。迟释制剂(delayed-r
2、elease preparations):即给药后不立即释放药物而按预定时间释药的制剂,包括肠溶制剂(enteric coated preparations)、结肠定位与脉冲制剂(pulsatile-release preparations)等。,简介 缓/控释制剂的特点,1.对于半衰期短的或需要频繁给药的药物,可以减少服药次数,如普通制剂服药次数为一天3次,缓释/控释制剂的服药次数为一天2次或1次。可以提高病人服药的顺应性,使用方便。2.使血药浓度平稳,避免峰谷现象,有利于降低药物的毒副作用。3.可减少用药的总剂量,因此,可用最小剂量达到最大的药效。非经口给药的缓控释制剂:经皮给药制剂、植入
3、制剂、注射缓释制剂等。国外缓控释制剂不严格区分,名称不统一。,第一节药物的选择与达到药物缓释的方法,一、药物的选择 1.根据半衰期一般T1/2太短或太长不适宜(24h)不适宜;半衰期很短的药物,即T1/21h的药物,一般不宜制成缓释、控释制剂,因为要维持缓释作用,每个制剂单位(如片剂)的药量必须很大,一般单剂量最大为0.51.0g为宜。但也有例外,如硝酸甘油,半衰期很短,约14分钟,由于其剂量很小,故现已制成2.6mg的硝酸甘油控释片上市。半衰期很长的药物,即T1/224h,一般也不必要制成缓释、控释制剂,因其本身具有药效持久的作用。但也有特殊情况,如地西泮T1/2为32h,美国药典收载地西泮
4、缓释胶囊,不过这种情况不多。多数药物在胃肠道的运行时间(由口至回盲肠)是812h。因此,超过812h,使吸收增加困难。,一、药物的选择,2.根据药物吸收部位如果药物吸收部位在胃与小肠,则缓释、控释制剂应设计在服药后812h释放完全,如果释放太慢,则药物尚未完全释放,就离开吸收部位,影响制剂的生物利用度。如果药物吸收部位在小肠某些特定部位如硫酸亚铁主要吸收部位在十二指肠与空肠,故设计此类药物缓释制剂,应大部分在小肠上端释放,若缓释制剂在通过某一区域前释药不完全,则不利于吸收。对于胃肠吸收范围有限的药物可以制成胃内漂浮制剂,增加药物在胃内的滞留时间。此外,在胃肠道中不稳定的药物,如丙胺太林和普鲁本
5、辛,若制成缓释制剂,其生物利用度会降低,因为药物在小肠释放后就被分解。,一、药物的选择,3.根据药物的溶解度 溶解度很低(0.01mg/ml)的药物,其本身就有延效作用,因为药物在胃肠的释放过程受药物溶出的限制。受溶出速度限制吸收的药物有地高辛、灰黄霉素和水杨酰胺。对于制备缓释制剂溶解度的低限为0.1mg/ml。即大于该限度的药物,才考虑设计为缓释、控释制剂。因为药物释放取决于药物在水性介质中的溶解度,若药物不易释放,则难以吸收。特别对扩散机制释放的缓释制剂,若溶解度低,则扩散驱动力就不足,故影响药物的释放。,一、药物的选择,3.根据药物的剂量、药效强度及给药特性剂量很大、药效甚剧、剂量需精确
6、调节的药物,如地高辛等不宜制成口服缓释控释制剂,因为剂量太大(如1g),剂型容量受到限制,不便口服。通常缓释制剂剂量比普通制剂为大,剧毒药制成缓释剂型,一旦出现突释,将造成严重效果。有些药物临床用量需随时根据病情调节,如抗凝血药与强心甙,此种情况,不宜制成大剂量的缓释制剂。有积蓄作用且副反应大的药物,也不宜制成缓控释制剂。下列类型药物适于制备缓释、控释制剂:抗心律失常药、抗心绞痛药、降压药、抗组织胺药、支气管扩张药、抗哮喘药、解热镇痛药、抗精神失常药、抗溃疡药、铁盐、KCl等。浓度依赖型抗生素类药物,由于其抗菌效果依赖于峰浓度,原则上不宜制成缓释制剂。个别药物制成缓释、控释制剂,严格控制适应症
7、,属特殊情况。,二、实现缓释的方法,1.控制溶出速度可以用降低药物溶出的方法制成缓释、控释制剂。例如将药物制成适当的盐或其他衍生物,用缓慢溶解的材料包衣,与慢溶解材料混合以其为载体制成骨架片剂。包衣包括片剂包衣与小丸包衣,包制不同厚度,就能得到不同速度的产品。溶出过程服从Noyes-whitney方程,即 式中,dC/dt为溶解速度;kD为溶解速度常数;A为表面积;Cs为药物的饱和溶解度;Ct为药物的浓度。这类药物制剂二大类,一为慢溶材料的包衣产品,一为慢溶解材料的骨架产品。,二、实现缓释的方法,2.控制扩散速度扩散系统是药物扩散速度依赖通过惰性膜的扩散作用。扩散系统又可分为通过包衣膜扩散(贮
8、库型)(reservoir devices)与通过骨架扩散(骨架型)(matrix devices)。(1)通过包衣膜扩散(贮库型)药物组成的芯即贮库,周围由聚合物膜包围,膜的性质决定药物从系统中的释放速度。扩散过程,可用Ficks第一定律来描述:式中,dM/dt为释放速度,A为面积,D为扩散系数,k为药物在膜与囊心之间的分配系数,L为包衣层厚度,为膜内外药物的浓度差。此种系统的优点为可以达到零级释放。,二、实现缓释的方法,(2)通过骨架扩散(骨架型)骨架型是药物均匀分散在聚合物骨架中,药物在外层溶液中溶解,然后扩散出骨架,使固体药物不断溶出。此种骨架片中药物释放是通过骨架中许多弯弯曲曲的孔道
9、扩散进行的,该过程符合Higuchi方程。式中,Q为单位面积在时间t的释放量,D为扩散系数,P为骨架中的孔隙率,S为药物在释放介质中的溶解度,为骨架中的弯曲因素,C为药物在骨架中的含量。此类制剂易于制备,而且高分子量的药物也可应用,但不易达到零级释放,控制扩散骨架系统的制剂如Abbtt厂生产的Ferro-Gradumet(硫酸亚铁)。,二、实现缓释的方法,3.利用溶蚀作用(Erosion)溶蚀是溶出限速和扩散限速相结合的过程,其释放特性用数学方法描述可能是很复杂的,一般用可溶蚀的厚块(slabs)、圆筒和球形的模型来描述其释放机制。式中n对球形为3,对圆筒形为2,对厚块形为1,是球形或圆筒形的
10、半径或厚块形的半高。Mt是t时的释放量,M0是开始的释放量,C0为骨架中单位体积的量。这个系统是骨架材料与药物二者溶解与扩散相结合的结果。,二、实现缓释的方法,4.利用渗透作用(Osmosis)利用渗透压原理制成的控释制剂,能均匀恒速地释放药物。如口服渗透泵片的片芯为水溶性药物和水溶性聚合物或其他辅料制成,外面用水不溶性的聚合物包衣,成为半透膜,水可渗过此膜,但药物不能。在片面上用激光开一细孔。当与水接触后,水即通过半透膜进入片芯,使药物溶解成为饱和溶液,由于膜内外渗透压的差别,药物饱和溶液由细孔持续以恒速流出,直到片芯内的药物溶解殆尽。渗透压释药原理可进一步用下式说明:式中,dM/dt为溶出
11、或释放速度,k为膜的穿透常数,为渗透压差,A为膜的面积,L为膜的厚度,Cs为药物的溶解度。公式右边的、k、A、L均为常数,若片芯内Cs保持不变,则此释放过程为零级过程。,二、实现缓释的方法,5.采用离子交换法(Ion-exchange)带电荷的药物可结合于树脂上。当带有适当电荷的离子与离子交换基团接触时,通过交换可将药物游离释放出来。树脂+-药物-+X-树脂+-X-+药物-或 树脂-药物+Y+树脂-Y+药物+X-和Y+为消化道中的离子,交换后,游离的药物从树脂中扩散出来。药物在树脂中的扩散速率受扩散面积、扩散路径长度和树脂的刚性的控制。干燥的药树脂可制成胶囊剂或片剂供口服,药物在胃肠液中被交换
12、而释放。Pennwalt公司生产的Ionamin胶囊,就是芬特明(Phentermine)的药树脂胶囊。只有解离型的药物才适用于制成药树脂。离子交换树脂的交换容量甚少,故剂量大的药物不适于制成药树脂。,第二节 缓释与控释技术所用材料,缓释与控释制剂除了制备该制剂所用的成型材料外,主要的是要选择质量优良性能可靠的缓、控释材料,常用的缓释控释材料有发下几类:一、羟丙甲纤维素(Hydroxypyropyl methylcellulose)羟丙甲纤维素(HPMC)可溶于40以下冷水中,可溶于70%的乙醇中,在热水中凝胶化。低粘度级别(550mPaS,CP=mPaS)可作粘合剂或薄膜包衣材料,高粘度(4
13、000100000 mPaS)的可用作缓释控释材料。美国药典24版收载4种规格,缓释控释常用其中2种,即2208与2910,国外商品常用的有Methocel和Metolose。国内也有类似规格产品生产。,第二节 缓释与控释技术所用材料,二、乙基纤维素(Ethylcellulose)乙基纤维素(EC)不溶于水,也不溶于酸或碱,可溶于乙醇、甲醇、丙酮、异丙醇、二氯甲烷等有机溶剂。根据分子中乙氧基的含量不同,乙基纤维素有多种规格。常用的有7、10、20、45和100mPaS,规格不同,粘度也不同,按数字大小由低至高。在缓释控释制剂中,可以作不溶性骨架材料,也可以作包衣材料(小丸包衣),由于乙基纤维素
14、单独作包衣时,形成衣膜渗透性较差,常常与一些水溶性成膜材料,如甲基纤维素、羟丙基纤维、羟丙甲纤维素或聚丙烯酸树脂等混合使用,以获得满意的包衣效果。由于有机溶媒对人体危害,现年来发展了乙基纤维水分散体,主要商品有Surelease与Aquacoat两种,分别介绍如下:,第二节 缓释与控释技术所用材料,乙基纤维水分散体1 Surelease 其基本组成为乙基纤维素、癸二酸二乙酯、油酸、烟状硅胶、水(含微量氨)。其中乙基纤维素为基本成膜材料,癸二酸二丁酯是增塑剂,油酸本身也是一种增塑剂,同时在制造过程中与氨结合为油酸铵,有利于乙基纤维素颗粒在分散体中的稳定性。包衣过程中,氨被除去,油酸留在薄膜中,烟
15、状硅胶是抗粘剂,防止包衣过程中粒子粘结。用时将本品用水稀释至8%15%,即可包衣。Surelease有三种型号即E-7-7050,X(EA-7100)和XM(E-7-7060),X型含硅胶较多。XM则用精馏椰子油为增塑剂。,第二节 缓释与控释技术所用材料,乙基纤维水分散体2Aquacoat 常用Aquacoat E 30D,基本组成为乙基纤维素24.5%29.5%,十八醇1.7%3.3%,十二烷基硫酸钠0.9%1.7%,二甲基多硅烷与硅胶少量,总固体含量28.0%32%,水份70%。其中十八醇为助乳化剂,并对乙基纤维素有增塑作用,十二烷基硫酸钠为稳定剂,降低聚合物与水相间的界面张力,并防止聚合
16、物粒子结块,硅胶为消泡剂。Aquacoat中不含增塑剂,一般临用时加入,常用癸二酸二丁酯,用量为水分散体固体量20%,同时用Aquacoat包衣后的产品要进行“老化”处理,即在包衣完成后在60条件下保持24小时,以获得性质稳定的薄膜,使乙基纤维素膜完全凝结。,第二节 缓释与控释技术所用材料,三、醋酸纤维素(Cellulose acetate)醋酸纤维素(Cellulose acetate)是部分乙酰化的纤维素,其含乙酰基(CH3CO)29.0%44.8%(w/w),因其分子中所含结合酸量的不同,有一醋酸纤维素、二醋酸纤维素与三醋酸纤维素。结合酸量的多少影响形成膜的释药性能,缓释控释制剂特别是渗
17、透泵制剂,常用二醋酸纤维素,二醋酸纤维素的平均相对分子量约为5000。二醋酸纤维素为白色疏松颗粒、条状物或片状粉末,无毒,不溶于水、乙醇或酸、碱液中,可溶于丙酮、二氯甲烷、丙酮/乙醇(9:1)、二氯甲烷/异丙醇(9:1),溶液具有良好的成膜性。,四、聚丙烯酸树脂(Polyacrylic resin),各种聚丙烯酸树脂的名称、性能与应用范围,四、聚丙烯酸树脂(Polyacrylic resin),聚丙烯酸树脂易溶于甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮与氯仿、二氯甲烷中。缓释控释制剂中常用Eudragit RL与RS,其化学名为丙烯酸乙酯-甲基丙烯酸酯共聚物。Eudragit L-100与S-100,化学名甲
18、基丙烯酸-甲基丙烯甲酯共聚物,此类材料常用增塑剂有枸椽酸三乙酯、PEG 6000、邻苯二甲酸二乙酯(丁酯)、包衣液常用丙酮/异丙醇(4:6)混合溶剂。,第二节 缓释与控释技术所用材料,五、邻苯二甲酸羟丙甲纤维素酯邻苯二甲酸羟丙甲纤维素酯(Hydroxypropyl,methylcellulose phthalate HPMCP)是一种新型肠溶包衣材料,有两种规格即HP-50与HP-55。HP-50可溶于pH5左右的介质中,而HP-55可溶于约pH5.5的介质中,它们可溶于丙酮/水(95/5)、丙酮/乙醇(1/1)、二氯甲烷/甲醇(1/1)中。两者都不溶于水与胃液。常与虫胶合用,可降低胃液的渗透
19、(约2%)。,第二节 缓释与控释技术所用材料,六、生物溶蚀性骨架材料(Bioerodible matrix materils)是指蜡质、脂肪酸及其酯类物质。其释药特性是这些材料逐渐溶蚀而使药物释放。常用的有十六或十八醇(或二者混合物)、巴西棕榈蜡、硬脂酸、单硬脂酸甘油酯等。1十八醇 十八醇(stearyl alcohol),为白色蜡质块状或颗粒,不溶于水,可溶于乙醇、氯仿与植物油中,熔程5660。2巴西棕榈蜡 巴西棕榈蜡(carnauba wax),主要含峰花醇、蜡醇、蜡酸。本品为黄绿色至棕色固体,熔点8285,不溶于水,微溶于乙醇,质硬且脆。3硬脂酸 硬脂酸(stearic acid)为白色
20、或微黄色固体块状物颗粒或粉末。相对密度0.9480,微溶于水,可溶于乙醇。4单硬脂酸甘油酯 单硬脂酸甘油酯(glyceryl monostearate)由甘油与十八酸或硬脂酰氯作用而成。本品为白色蜡状固体或蜡状小球(或小片状),溶点5658,可溶于热有机溶剂。,第三节 缓控释骨架片制备技术,骨架片(matrix tablet)是指药物与一种或多种惰性固体骨架材料通过压制成型技术制成的片剂,药物分散在多孔或无孔的材料中,通过各种机理释放药物,使药物缓慢释放,在胃肠道释放过程中,药物与胃肠黏膜接触浓度小,有利于减少药物的毒副作用。缓释控释骨架片可分类为亲水凝胶骨架片,溶蚀性骨架片与不溶性骨架片三大
21、类,根据现在产品情况,亲水凝胶骨架品种最多,居缓释控释制剂之首。骨架片多数可用常规生产设备生产工艺制备,机械化程度高、产量大、成本低、质量稳定、重现性好。,第三节 缓控释骨架片制备技术,一、亲水凝胶骨架片制备技术1.亲水凝胶骨架片(hydrophilic gel matrix tablets)材料亲水凝胶骨架片的主要骨架材料为HPMC,其规格应在400mPaS以上,常用的K4M和K15M。其它亲水骨架材料还有MC(400mPaS,4000mPaS)、羟乙基纤维素、CMC钠、海藻酸钠等。影响HPMC释药的因素有:1药物的溶解度 水溶性药物的释放速度取决药物通过凝胶层的扩散速度,而水中溶解度小的药
22、物,释放速度由凝胶层的逐步溶蚀速度所决定。2HPMC的性质 HPMC型号规格不同,释药速度不同。3根据缓释控释制剂要求HPMC在片剂中的含量以20%40%为佳,具体用量应通过实验确定。,第三节 缓控释骨架片制备技术,2.举例:盐酸二甲双胍缓释片 盐酸二甲双胍缓释片处方如下(1000片,500mg/片)。盐酸二甲双胍 500 g 羧甲基纤维素钠 51 g 羟丙甲纤维素K100M 344 g 羟丙甲纤维素E5M 9.5 g 微晶纤维素 100 g 硬脂酸镁 10 g制法:先将盐酸二甲双胍与羧甲基纤维素钠混合均匀用95%乙醇制粒干燥,再加入HPMC及微晶纤维素混合均匀整粒加入硬脂酸镁,混匀,压片即得
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