藥物溶離技術分享—溶離液製備方式的探討

2022-05-23

關鍵字:藥物溶離

藥物溶離技術分享—溶離液製備方式的探討

想要執行一個穩定、正確並且符合法規要求的溶離實驗,要注意的項目非常多,在「溶離技術分享 — 影響溶離率的變動因素」一文中我們提出了許多要點,從如何確保溶離機的性能符合需求,到溶離液的pH值或流體力學影響等大方向概念。而本文中我們將從更基礎且更細節的部分開始說明:「如何製備溶離液,以便開始溶離實驗」。

有關溶離液的製備,大致分為四個要點:「pH值」、「除氣」、「體積」以及「溫度」。

1. pH值:若使用緩衝溶液作為溶離液,pH值準確與否是重點!

緩衝溶液配置方式可參考USP Dissolution Methods網頁與USP<711>的溶離液配置方式;由於pH值必須落在±0.05的誤差範圍內,所以你需要準備一台合適的pH meter,詳細規範請詳閱USP<791>內容。

2. 除氣:溶離液需除氣嗎?該如何除氣?

下圖為溶離液除氣與否對於溶離杯內氣泡產生量的差別比較,從左右圖的氣泡量對比,輕易可見除氣之重要性。

左圖:未除氣;右圖:除氣後

USP<711>並未明定除氣標準,但有提供建議程序,更明確的細節可參考USP Dissolution Toolkit 2.0

此文件提到,用於測試Prednisone標準錠的溶離液,其溶氧量不可超過6ppm,所以6ppm應可視為USP<711>除氣法的除氣標準;此外,文中亦提到,如果有其他與USP<711>除氣方式等效的除氣法,也可以使用,但哪些除氣方式與USP<711>的作法等效呢?這部分較複雜,將於此文後半部詳加說明。

3. 體積:各杯溶離液體積的誤差是否落在±1%的範圍內?

理論上這是個很明確的規範,但USP<711>卻沒有提到量取溶離液體積時,溫度必須是多少°C,畢竟溫度可是會影響體積的啊!不過在USP Dissolution Toolkit 2.0中有提到,量取溶離液體積時,應以室溫時的體積作為標準。

什麼叫做室溫?根據USP<659>,室溫(room temperature)指的是工作環境的溫度。

如果希望追求更精準的結果,USP Dissolution Toolkit 2.0也建議可以改用重量法來秤取溶離液,可避免溫度造成的體積偏差。

4. 溫度:溶離液溫度是否落在37±0.5°C內?

實驗溫度應控制在37±0.5°C之內,但範圍絕對是越窄越好,畢竟36.5°C與37.5°C雖都落在37±0.5°C的範圍內,但兩者卻差了足足1.0°C,很可能影響實驗穩定性,所以在實驗開始前,溶離液應均溫到盡可能接近37.0°C再開始實驗。

若參考USP Dissolution Toolkit 2.0的建議,溶離液溫度不只要控制在37±0.5°C之內,甚至建議所有溶離杯中溶離液溫度上下限應控制在0.4°C內,像是36.7°C到37.1°C。

此外,為了確保溶離液的溫度已經穩定到可以開始實驗,USP Dissolution Toolkit 2.0亦建議以至少三分鐘的間隔,測量兩次溫度,這兩次的溫度變化必須低於0.2°C。

上述四個程序加在一起,就是完整的溶離液製備程序了。整個程序大致需要90分鐘,單單一個除氣程序所需的時間就佔了40分鐘。溶離液的製備其實相當費時,所需的時間甚至比許多藥物的溶離試驗本身還要長,這都是成本上的耗費。

此外,準備溶離液的過程中還會遇到這些常見問題:

  • 若溶離液中含有界面活性劑,抽完真空後會產生大量氣泡,影響後續定量體積的準確度。
  • 整個程序需要大量人為操作,人為失誤影響實驗結果的機會相當高。

因此,若能優化溶離液製備的程序,必定能提升實驗的效率與穩定性。

由於「pH值」、「體積」以及「溫度」這三個程序本來就相對明確,配合USP Dissolution Toolkit 2.0的補充後,已經非常清楚明白,這些部分要再優化已經相對不容易,因此在優化溶離液製備的研究上,主要著重於找出跟USP<711>除氣法等效,但卻更快速、穩定且安全的除氣方式。

USP Dissolution Toolkit 2.0中提到的6 ppm溶氧量要求出現之前,並未有如此明確的氣體量標準,所以各個學者選擇不同的標準來定義何謂除氣成功[1-8]。有的研究認為溶離液的百分比飽和溶氧量低於95%就夠用;有的研究認為百分比飽和溶氣量更具代表性;有的研究認為USP<711>除氣法會帶來4~7 ppm的溶氧量;無論是以哪種方式作為標準,更加共通的標準就是:Prednisone標準錠的paddle測試結果必須準確,其溶離率通常會落在3X%。

下表出自Zongming團隊[8]於2006年的研究,內容十分全面:

除氣方式百分比溶氣飽和度(%)百分比溶氧飽和度(%)Prednisone溶離率(%)
USP645733±5
USP但不加熱706831±2
持溫30°C overnight11311442±2
持溫35°C overnight10610636±3
持溫37°C overnight 10310137±3
持溫41°C overnight 9697N/A
攪拌並抽真空5分鐘1118145±9
攪拌並抽真空7分鐘99775735±2
攪拌並抽真空10分鐘927133±2
攪拌並抽真空15分鐘9063N/A
攪拌並抽真空20分鐘7945N/A
攪拌並吹氮氣30mins1244567±4
攪拌並吹氦氣30mins944134±4

從上表可以看出一件事:除了USP<711>之外,以攪拌並抽真空的方法最有效,只要10分鐘就夠了!而且看起來似乎比USP<711>除氣法要更快更有效率,對嗎?其實不對!若只攪拌抽真空但不加熱,只是把原本除氣前加熱的時間往後挪,變成在溶離杯中均溫時才加熱,對縮短溶離液製備的整體時間來說,幫助非常有限,而且也無法避免界面活性劑所產生的氣泡,所以USP<711>除氣法仍是現在藥廠的主流除氣方式。

此外,從上表中的吹氮氣/氦氣的結果來看,儘管兩者的溶氧量都很低,但溶氣量卻有明顯差異,所以這告訴了我們,其實溶氣量比溶氧量更具代表性,且吹氦氣比吹氮氣有用。雖然攪拌並吹氦氣的方式不會比USP<711>的除氣方式要快,也無法解決界面活性劑的問題,但不需要抽真空,不用擔心玻璃容器因真空而爆裂的實驗安全問題,因此被部分實驗室選來取代USP<711>除氣法。

那其他作法呢?不是沒效果,就是更費時。如果只看效率,那攪拌並抽真空是最快的(但整體時間仍不會比USP<711>除氣法快上多少);攪拌並吹氦氣會慢一些,但比較安全,只是你得多承擔購買氦氣的花費,且要注意惰性氣體導致缺氧危害的潛在風險。

在我們先前所發佈「溶離技術分享 — 影響溶離率的變動因素」文章中所提,影響溶離之變動因素很多;在環境與機構沒有重大變動下,應每半年或一年進行機械校驗(Machine Qualification),以確保溶離機各項機械條件一致性;而溶離液的配置則需要每次實驗前人為製備,故製備程序的一致性與準確性也是減少溶離結果變異性的關鍵步驟之一。

若你真的希望大幅提升溶離液製備的速度與一致性,可朝結合溶離液製備、加熱、過濾、攪拌、真空及定量技術為一體的全自動設備,能在符合USP<711>之溶離液除氣法的前提下,以自動化的方式製備溶離液,且可儲存製備條件可儲存於系統中,進一步減少影響溶離率的變因,提升溶離試驗的穩定性與一致性。

DissoPrep X8/X15 溶離液製備與傳送系統

結論

傳統溶離液製備方式需要起碼90分鐘的時間,為了提升效率,許多研究人員嘗試從除氣方面去著手縮短時間,但整體效率提升仍相當有限,因此USP<711>除氣法仍是現在除氣方式的主流;部分實驗室為了提升實驗安全,改以攪拌並吹氦氣的方式進行除氣,雖然要多負擔氦氣的成本,但實驗安全無價!如果要兼顧效率、安全、實驗穩定性與操作便利等優點,那麼採用全自動溶離液製備系統協助溶離液的製備工作會是你最好的選擇。

欲了解更多的儀器資訊與實驗細節,歡迎來電洽詢 02-2728-2767或 來信與我們聯繫

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參考文獻

  • Handbook of Dissolution Testing.
  • “Deaeration Techniques For Dissolution Media”. Dissolution Technologies Volume 2, Issue 2. dx.doi.org/10.14227/DT020295P1.
  • “Dissolution Testing: A Fast, Efficient Procedure for Degassing Dissolution Medium”. Dissolution Technologies MAY 1996. dx.doi.org/10.14227/DT030296P3.
  • “Considerations in Choosing a Deaeration Technique for Dissolution Media”. Dissolution Technologies FEBRUARY 1997. dx.doi.org/10.14227/DT040197P16.
  • “Dissolved Oxygen as a Measure for De- and Reaeration of Aqueous Media for Dissolution Testing”. Dissolution Technologies AUGUST 1998. dx.doi.org/10.14227/DT050398P13
  • “Comparison of the Effectiveness of Various Deaeration Techniques”. Dissolution Technologies FEBRUARY 2004. dx.doi.org/10.14227/DT110104P6.
  • “Measurement of Dissolved Oxygen as a Determination of Media Equilibrium During Dissolution Testing”. Dissolution Technologies NOVEMBER 2004. dx.doi.org/10.14227/DT110404P6
  • “Effects of Deaeration Methods on Dissolution Testing in Aqueous Media: A Study Using a Total Dissolved Gas Pressure Meter”. JOURNAL OF PHARMACEUTICAL SCIENCES, VOL. 95, NO. 7, JULY 2006. DOI 10.1002/jps.20622.