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Osmoticalycontroledoraldrugdeliverysystems:anupdatereview
WANGWenping1,2,XIEXiuqiong1,YANGDajian2,CHENShilin2,3
(1.ColegeofPharmaceutics,ChengduUniversityofTraditionalChineseMedicine,Chengdu610075,China;
2.ManicipalKeyLaboratoryofChineseMedicineandMolecularPharmacologyofShenzhen&HongKongPolytechnic
UniversityInstituteofModernChineseMedicine,Shenzhen518057,China;
3.InstituteofMedicinalPlants,CAMS&PUMC,Beijing100094,China)
[Abstract] Osmoticalycontroledoraldrugdeliverysystems(OCODDSs)utilizeosmoticpressureforcontroleddeliveryofactivea
gents.Thereleaseofdrugsfromosmoticsystemsisgovernedbyvariousformulationsandprocessingfactorssuchassolubilityandpressureof
thecorecomponents,propertiesofthesemipermeablemembrane.Inthepresentreview,thereferencesonOCODDSshavesystematicaly
beensummarizedinthefolowingaspects:prescriptiondesign,industrialprocessingandequipments,methodsforqualityevaluation,andgen
eralsituationofapplication.ProspectofapplyingtheosmoticpumptechnologyintoChinesepatentdrugsisalsodiscussed.
[Keywords] osmoticpumptechnology;controledreleasedrugdelivery;zeroorderreleasepatern
[责任编辑 鲍 雷]
[收稿日期] 20070605
[通讯作者] 杨明,Tel:(028)61800456,Email:jiahuama@163com
充液胶囊的研究进展
马家骅,杨 明,曾 敏,陈雪梅,兰 洁
(成都中医药大学 温江校区 药学院,四川 成都 611130)
[摘要] 近年来新剂型不断涌现,充液胶囊就是其中之一,其采用明胶或羟丙基甲基纤维素(HPMC)外壳,以
全新概念的固体剂型液体释放而备受关注。作者主要介绍了充液胶囊的应用、制备、质量评价及其前景展望,重点
介绍了充液胶囊的应用与制备,指出充液胶囊适于各种液体或半固体状天然植物提取物,并可达到不同的释药目
的。其制备可采用液体灌装硬胶囊技术,影响因素主要有灌装材料的性质和设备情况。制剂常通过囊壳的水分、
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溶出度等指标进行评价。同时,指出这一新型胶囊将存在大量的市场机会,为企业带来丰厚的商业利润。
[关键词] 充液胶囊;应用;制备;质量评价;展望
[中图分类号]R283 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2008)05060204
近年来,随着制药工业的发展,制药技术有了很大进步,
像美国辉瑞公司胶囊部近年开发的充液胶囊就是一种新型
胶囊制剂。该胶囊的结构为传统的两节式,采用明胶或羟丙
基甲基纤维素(HPMC)外壳,其以全新概念的固体剂型液体
释放,被称为“液体和半固体制剂的理想容器”[1],各种液体
或半固体状天然植物提取物,均可因采用该技术而获益,为
欧美制药和保健品企业迅速接受,国内也已开始将这一胶囊
新品引入市场。
1 充液胶囊的应用
1.1 难溶性药物 对于水溶性不好的药物,不仅制剂困难,
而且往往起效慢、口服生物利用度低。以前解决此类问题的
常用方法是将这些药物制成软胶囊或进行微粉化等。现在,
用适宜溶媒或载体将这些药物制成溶液、混悬液、微乳或熔
融的内容物,有利于药物的吸收,从而进一步提高生物利用
度,如地高辛制成油溶液、硝苯地平制成聚乙二醇(PEG)
6000熔融物,然后用专用设备灌入充液胶囊就可解决此类
问题。Erlich[2]等人将达那唑50mg用聚乙二醇400或山梨
酸甲酯溶解,制成充液胶囊,与100mg或200mg剂量的普
通胶囊相比,均有较高的口服生物利用度,且两者较100mg
剂量的普通胶囊分别增大了37倍和158倍。
1.2 低熔点药物 低熔点或室温下呈液态的药物制成固体
粉末存在困难,常需加入大量辅料才能成型,且工艺复杂,若
采用充液胶囊就可简化制备工艺。如治疗骨关节炎的药物
Piascledine制成片剂需要5步,而采用热熔填充胶囊技术仅
需简单的混合和填充2步操作。
1.3 低剂量或强效药物 如何使低剂量或强效药物含量均
匀,并避免交叉污染是该类药物面临的两大挑战。采用液体
灌装技术可使装量差异控制在1%以内,如含维生素D及其
衍生物、地芬诺酯、辅酶Q10等小剂量药物的充液胶囊具有较
高的含量均匀度。将激素、细胞毒性类药物制成液体,得到
充液胶囊,可减少制剂过程中的粉尘污染、降低对粉尘员工
的危害,使生产过程更加安全,如 Bowtle[3]等人以非那西汀
为模型药物,发现制备充液胶囊的过程没有粉尘产生。同时
由于是药物溶液或药物均一地分散在某种溶媒中,故含量均
一性好。例如Walker[4]将剂量为25μg的氨苯喋啶制成充
液胶囊后,含量均一性大为改善。
1.4 湿热敏感性药物 对湿或氧敏感的药物,采用半固体
骨架胶囊技术将其分散于合适的赋型剂中,制备得到充液胶
囊,能减少药物与水分和空气的接触,降低湿热敏感性和氧
通透性,从而增加药物的稳定性。例如抗生素万古霉素具有
强吸温性,常需制成冻干粉末才能保证其稳定性。Bowtle[5]
等人成功地将该药以 PEG6000为基质制成充液胶囊,研究
发现该制剂在粪便、血浆、尿中的药物浓度与液体剂型相似
且稳定性好,EliLily公司已有上市产品。
1.5 缓释药物 选用适宜的辅料可对充液胶囊的释药速度
进行控制,达到缓释或持续释放的目的。例如 Baykara[6]将
具有不同熔点和HLB值范围的单硬脂酸甘油酯按不同比例
进行混合,获得了不同的药物释放速度。同时,还可通过不
同包衣所起的不同作用,如释放阻碍作用、协助扩散作用等
来控制胶囊在不同环境中所需要的释放速度。日本一家制
药公司开发了一种以豆油与单硬脂酸甘油酯为载体的卡托
普利油性半固体缓释充液胶囊,商品名Captoril[7],其与普通
卡托普利片相比,每日服用2次即可达到每日服用3次的普
通片剂的抗高血压效果(日服剂量相同)。
1.6 定位释放药物 充液胶囊外壁包以 pH敏感涂层,可
实现药物在胃肠道的定位释放,其中包衣材料的浓度对定位
释放有很大影响。如BurnsSJ[8]等人将普奈洛尔制成可以
避免首过效应的肠溶衣充液胶囊,通过不同浓度的(3~12
mg·cm-2)包衣材料(甲基丙稀酸共聚物)的胶囊在pH10
下的溶出度进行考察,发现低浓度包衣液制备的胶囊在酸性
条件下有大量的普奈洛尔(>10%)释放,后增大包衣液的
浓度,达到在肠道定位释放的效果。
1.7 易氧化或有特殊气味的药物 充液胶囊与传统的胶囊
相比,透明度极高,有良好的密封性能及坚韧性,且胶囊外壳
随含水量变化而改变小。同时由于囊壳不含增塑剂,故较软
胶囊的通透性低。曾有人对装有蒜油的充液胶囊和软胶囊
作气味评价,结果充液胶囊对气味的掩闭性好于软胶囊,并
还可减小药物对氧的敏感性。
1.8 中药 对中药复方中不相容的药物,可以先灌装包含
一种药物的液体,待固化后再灌装另一种药物的液体、半固
体骨架、粉末、颗粒或小丸等制成充液胶囊。
2 充液胶囊的制备
采用液体灌装硬胶囊技术可制备充液胶囊。制备时,先
将液体导入直立的囊体中,一般情况下液体灌装胶囊体积的
70%~95%,再加盖合适的囊帽,然后将封闭好的胶囊保持
直立静置一段时间,以防液体在胶囊内溅洒,待内容物或残
存气体稳定再封口[9]。
2.1 囊壳材料[10] 目前的囊壳材料有牛胶、鱼胶、人胶、
HPMC等,其中HPMC(2906,2910或2208)是当前最主要的
囊壳材料,与明胶胶囊相比制备时易被被灌封,但对封口技
术仍有一定的要求。
2.2 灌装材料 油状液、溶液、混悬液或糊状物等是常见的
软胶囊填充物,也可以灌装于硬胶囊。值得注意的是液体灌
装材料与囊壳之间的接触面积比粉末或颗粒剂大得多,因此
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在处方筛选时应充分考虑灌装材料与囊壳的相容性,如
Cole[11]发现百分之百的乙醇、丙三醇、丙二醇、卡必醇、失水
山梨醇单油酸酯、PEG(<4000)等与囊壳不相容,但低浓度
的上述辅料混合物与囊壳相容性好。此外,许多亲脂性液体
(花生油、蓖麻油、棉籽油、橄榄油、芝麻油、大豆油、葵花油
等)和亲脂性的半固体如十六十八醇、十六醇、单硬脂酸甘油
酯33/01(39/01,43/01)甘油二十二烷酸酯(Compritol888
ATO)、硬脂酸棕榈酸甘油酯 (PrecirolATO5)、氢化椰油甘
油混合酯100(142,378,649)硬脂酸等都可以应用于充液胶
囊。特殊情况下,可在药液中添加表面活性剂、乳化剂、增溶
剂、吸收促进剂等,如:单硬脂酸甘油酯44/14(50/13)克列
莫佛RH40、甘油酯191(308,380,742,780K,928,988)La
brafilM1944CS(M2125CS,主含杏仁油油酸聚乙二醇甘油
酯)、丙二醇单月桂酸酯90、PEGMW>4000、聚甘油脂肪酸
酯CC497、泊洛沙姆124and188、磺琥辛酯钠701(767)聚氧
化乙烯25甘油酰三油酸酯、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸
酯。实际生产中,在选用灌装材料时,需考虑甘油的总含量,
因为甘油大量存在可能造成不相溶,一般情况下,甘油的总
含量不得高于5%。
2.3 灌装设备 许多先进的胶囊填充设备都可以通过相应的
改进来顺应冷液体或热液体的灌装,国外已经报道了很多工业
化的灌装设备,如 RobertBoschGmbH公司的 GKF400L,
GKF800L,GKF1500L(双泵);IMAZanasiDivision公司的 Z12,
Z48,Z85型号。在灌装液体的时候一定要注意保持囊体直立。
2.4 封口 用触变凝胶或热熔物灌装时无需封口,该类材
料可自发形成黏度较大的凝胶或冷却固化,也称为半固体骨
架或胶囊栓,但是在包衣(如肠衣)时需要封口。早在1981
年就有人为液体灌装胶囊的有效封口而开始申请专利。如
今,针对封口技术和设备,用明胶液、含水乙醇来封口(液封
法)和利用微型喷雾来封口(LEMSTM)的方法研究得最多。
其中,液封法操作难于掌握,而 LEMSTM则较容易掌握,且封
口效果好,两者的比较如表1[11]。
表1 LEMSTM与液封法比较
项目 LEMSTM封口 液封胶囊
安装和启动 简单,快捷 难,费时
机器操作 方便 不方便
资金消耗 低 高
型号改换时间 ~1h ~8h
胶囊矫正 不需要 需要
清洁时间 2~3h 12h
封口面积 大 小
明胶处理 要 不要
机器最大输出量(粒) 3万/h 8万/h
溶媒消耗 是 否
2.5 影响因素 ①灌装温度:含药液体和触变凝胶可常温
灌装。热熔性材料在灌装过程中须常时间维持在其熔点高
于5~10℃的温度,以胶囊的耐受温度为限,一般控制在70
℃以下[12]。②黏度:理论上,任何一种与囊壳具有相容性的
辅料都可以应用,但是在实际的生产中,填充材料的黏度至
关重要,对灌装效果有较大的影响。黏度过大会产生拖尾,
过小则易溅液而污染囊体和囊帽的交接处,影响灌装,一般
说来01~1Pa·s较为合适。混悬药液也应该具备适宜的
黏度以保证制品的含量均匀度符合要求。为此,可适当调整
温度使灌装材料具备适宜的黏度。③表面张力:囊壳于囊帽
的套合处易出现漏液。而灌装材料表面张力越高,越不容易
漏液。一般以大于30mN·m-1为好[13]。④冷却速率:为防
止漏液,热熔性材料灌入胶囊后应快速冷却固化,因为在冷
却过程中可能会出现过冷状态而导致析晶或晶型改变,从而
影响药物的溶出。⑤混悬液中混悬药物颗粒的粒径大小:一
般说来,混悬颗粒粒径应小于50μm。⑥其他:在灌装过程
中,灌注喷管清洁程度也很重要,否则污染囊体和囊帽的连
接处。
3 充液胶囊的质量评价
3.1 囊壳的水分变化 一般的硬胶囊都含有14% ~16%
水分,这些水分也充当增塑剂的角色。一种吸水性材料装入
胶囊后,容易从囊壳中吸取水分导致囊壳变脆。Cade[14]等
通过测定在25% ~65%相对湿度条件下存放的胶囊的重
量差异来检查囊壳是否变脆。通常认为,重量差异在 ±2%
为可接受的验收标准,并且在30%和50%相对湿度下存放4
周应不得检出胶囊显著变脆。
3.2 溶出稳定性 对于填装粉末的胶囊,辅料和囊壳的相
互作用可导致胶囊溶解行为发生改变。如今,由于囊壳表膜
结构导致的溶出速度迟缓,允许加酶的使用来作溶出度实
验,该法已被广泛接受,但还没有建立起体内外行为的相关
性。
3.3 其他 有些制备充液胶囊所应用的辅料,在贮存过程
中可能产生少量与明胶相互作用的醛。特别是用热熔填充
物时,熔融的温度和时间可能导致醛的产生,所以对温度和
时间必须加以考察,可通过将用试验材料填充的胶囊存放在
40℃,75%相对湿度下的密封高密度聚乙烯瓶中6个月以
上,来考察其变化。
4 展望
速效与方便的剂型是维持并推动影响OTC及保健品剂
型创新的重要坐标,充液胶囊为药品开发提供了一条简单有
效的途径,但灌封过程中对技术要求较高,不容易控制,且成
本较高,同时将某些药物制成充液胶囊有剧烈的副作用,如
将硝本地平片剂改成充液胶囊虽大大提高生物利用度,但会
产生头昏、呕吐的现象。尽管如此,充液胶囊的制备技术也
在不断的发展之中,例如有可实现固体和液体同时填充的多
室充液胶囊;可咀嚼的含适宜半固体内容物的充液胶囊;具
有速释和控释放两部分的漂浮制剂类充液胶囊,如采用HA
LOTM[15]释药系统的普奈洛尔充液胶囊。从以后的发展趋
势来看,由于充液胶囊具有易吸收、服用方便、制备过程中不
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产生粉尘,具有区别于其他品牌药和通用名药物的显著特
点,故这一新型胶囊将存在大量的市场机会,为企业带来丰
厚的商业利润。
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MAJiahua,YANGMing,ZENGMin,CHENXuemei,LANJie
(ChengduUniversityoftraditionalChinesmedicine,Chengdu611130,China)
[Abstract] Noveldosageformsemergesmoreandmoreinrecentyears.Oneofthemisliquidfiledhardgelatincapsules,
whichadoptgelatinorthehydroxypropylmethylcelulose(HPMC)ascapsuleshel.Theliquidfiledhardgelatincapsuleisincreas
inglygetingatentionbecauseofitsnewconceptdosageformdesign,whichdeliverliquiddrugsbysolidform.Thepapermainlyintro
ducesapplication,pharmaceuticalmanufacturing,qualityassessment,prospectofliquidfiledhardgelatincapsules,andfocuseson
theapplicationandpharmaceuticalmanufacturing(preparation)ofliquidfiledcapsule.Itissuggestedthatthecapsuleissuitablefor
variousliquidorsemisolidnaturalplantextractandachievediferentreleaseprofiles.Thepreparationadoptedliquidfiledhardcap
sulestechnology.Theinfluencefactorsconcludedpropertyofshelanddeviceoffiling.Thequalitywasoftenevaluatedbymoisture
contentofcapsuleshel,dissolutionrateetc.Atthesametime,itwaspointedoutthatthenewdosageformhasremarkablemarketing
prospectandbringprofitsforenterprises..
[Keywords] liquidfiledhardgelatincapsules;appliance;pharmaceuticalmanufacturing;qualityevaluation;prospect
[责任编辑 鲍 雷]
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