蛋白质药物新剂型研究

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此外,蛋白质经PEG修饰后,Mr 增加,肾小 球的滤过减少,而且PEG的屏障作用还保护了 蛋白质不易被蛋白酶水解,这些均有助于蛋白 质、多肽类药物循环半衰期的延长。
蛋白质药物的PEG修饰实例
姚文兵等以PEG25000的衍生物单甲氧 基PEG(mPEG) 对重组人干扰素α22b ( rhIFNα22b) 进行了修饰研究,结果修饰后的 rhIFNα22b 热稳定性、耐酸、碱稳定性都有 极大地提高,体内半衰期也明显延长。
胰岛素样生长因子
伤口愈合
降钙素
骨骼病
缩宫素
引产
心房肽
急性阻塞性心脏病
谷胱甘肽
抗氧化、抗衰老
促黄体生成素
增加精子量,增强精子活性,减少畸形精
蛋白质药物的研究历程
1982年美国Likky公司首先将重组胰岛素投放市场, 标志着第一个重组蛋白质药物的诞生。
20多年来,蛋白质药物产业蓬勃发展。全球生物 技术公司总数已近5000家,上市公司有600余家, 销售总额近400亿美元,其中蛋白质药物占总销售 额的70%。
除胰岛素外,研究的肺部吸入药物还有降钙 素、LHRH、白介素、胰高血糖素、甲状旁 腺激素、重组人脱氧核糖核酸酶、重组人粒 细胞集落刺激因子等。
肺部吸入系统装置。
合适的给药装置将药物输送至肺泡组织是关 键,粉雾剂将是肺部吸入的主要剂型。
理想的粉雾剂应是:粉末处方组分在低流速 和低压力差时,大部分药物粒子能够解聚, 进入粉雾气流中;吸入装置则易产生流速较 高的湍流。
目前较新的方法是制备粒径大但绝对密度低的颗 粒。这种颗粒大小可以满足粉末流动及分装的要求, 同时在被气流分散时有适宜的气流动力学直 径。
口服给药
蛋白质、多肽类药物直接口服给药的最大障碍是其 吸收率很低。
经过大量研究,蛋白质、多肽类药物已经可以借助特 殊载体系统进行递送,如通过乳剂、脂质体、微囊、 微球、纳米粒等载体系统,可有效地从胃肠道吸收进 入血液循环。
干粉吸入避免了溶液剂中药物的降解,微粉 化技术保证了药物不在气管或支气管滞留, 顺利进入肺部组织。
粉雾剂处方目标
(1)为了使制成的粉末既有良好流动性,便于 填充、分装和分散,需要制备较大的粒子;
(2)为了能够形成的足够细小的粒子以透过 口咽部及上呼吸道并沉降在肺部,需要制备 气流动力学直径在1~6 微米之间的细粒子。
年代开发了外形像胶囊的埋植剂,该制剂埋植于皮 下或其它部分,体液可渗透过外壳,溶解夹层电解 层,使体积膨胀的夹层压向塑性内腔,促使药物溶 液从开口定速释放。
有不少生物大分子药物,如胰岛素、肝素、神经 生长因子等作为模型药物的动物体内外研究报道。 埋植剂对长期用药的慢性患者治疗具有积极意义, 但它存在以下缺陷:①必须经手术途径植入。②制 剂骨架材料为非生物降解聚合物,还需经手术取出。 ③制剂在局部组织有刺激与不适感。
其渗透力强并可根据分散相的量及环境温度(如体温) 的改变而转相,从而使药物自微乳中释放
黏膜黏附给药系统
常用的生物黏附材料有生物凝集素类结合物(如 番茄凝集素) 、糖接枝聚合物、硫化聚合物等。
但可降解埋植剂也有自身缺陷:酸性降解产物(乳 酸、羟乙酸)在埋植剂内部逐渐蓄积,多肽、蛋白质 的稳定性可能会受影响,故近来研究重点转向注射 微球
蛋白质药物微球注射剂
微球注射剂 采用生物可降解聚合物,如 PLGA为骨架材料,包裹多肽、蛋白质药物制 成。LHRH类似物微球是研究最为成功的品 种。
LHRH为10个氨基酸组成的小分子多肽。分 子结构为:焦谷1-组2-色3-丝4-酪5-甘6-亮7精8-脯9-甘10-NH2 。控制性激素的合成与分 泌,调节性器官的生长发育。
人生长激素
生长不良
生长抑素
生长激素分泌亢进
骨架 PLGA PLGA PLGA PLGA PLGA PLGA
微球的制备方法
复乳-液中干燥法(w/o/w -liquid drying process) 将生物可降解聚合物,如PLGA溶解在有机溶媒中,水相中加入定 量的多肽成溶液或混悬液。将水相加入上述有机相中,匀化超声成初乳 (w/o),初乳再转入含PVA的水溶液中,搅拌成复乳(w/o/w),升高系统温 度,除去有机溶媒,固液分离后,干燥待用。
低温喷雾提取法(cryogenic process) 将多肽及其稳定剂的粉末或冻干品和生物可降解聚合物的二氯甲烷 溶液均匀混合,混悬液经一喷头以雾状喷至冰冻的乙醇溶液中,后者界 面封以液氮。在-70℃温度下,乙醇将微球中二氯甲烷不断抽提,经过滤 去除乙醇,得流动性佳的微球,干燥待用。
微球的制备方法比较
复乳法是目前制备多肽微球最常用的方法,它具 有工艺稳定、设备简单等特点。比较复乳法与低温 喷雾法,前者制备的微球突释效应常达15%~35%, 而用低温喷雾法制备的微球可明显改善上述缺点, 而且据报道药物包裹率可达100%。
微球的突释效应是此剂型存在的难题,它除与载 体特性有关外,工艺也是重要的影响因素,本文介 绍的复乳-液中干燥法与低温喷雾法是较有应用价值 的工艺
所以需要在考虑处方及工艺时达到以上相互 矛盾的目标。
粉雾剂处方方案
一种方案是将活性药物的微粉粒子与赋形剂载体 大粒子混合。在施加吸气气流药物即分离成为合格 的可吸入粉末,而系统中所用的载体大粒子,通常 直径为30~100 微米,则大部分沉降在口、咽部, 只有少量到达肺部。
另一种技术是,将药物微粉颗粒化并使之成为松 散的团块,当施以空气剪切力时即可破碎成为可吸 入的粉雾。
聚乳酸-羟乙酸PLGA
PLGA于20世纪70年代起即用作外科缝线及体内 埋植材料,如人工关节、护板、螺栓等。
聚合物在体内可逐渐降解为乳酸、羟乙酸,后者 经三羧酸循环转化为水和二氧化碳。
具有良好的生物相容性(biocomparability)、无免 疫反应、安全高、理化性质稳定
可通过改变两单体比例及聚合条件调节聚合物在 体内的降解速度。
粉针
蛋白质药物新剂型
新剂型的主要方向: 埋植剂 微球注射剂 肺部途径 口服途径 鼻黏膜途径 透皮途径
蛋白质药物的PEG修饰
PEG是一种亲水、不带电荷的线性大分 子,当它与蛋白质的非必需基团共价结合时,可 作为一种屏障遮挡住蛋白质分子表面的抗原 决定簇,避免抗体的产生,或者阻止抗原与抗体 的结合而抑制免疫反应的发生。
可注射的埋植剂
可注射的埋植剂 可生物降解聚合物作为埋 植型或注射型缓释制剂骨架是近20年来国内 外学者大力研究的方向,这类聚合物包括两 大类:①天然聚合物,如明胶、葡聚糖、白 蛋白、甲壳素等。②合成聚合物,如聚乳酸、 聚丙交酯、聚乳酸-羟乙酸(PLGA)、聚丙交酯 乙交酯(PLCG)、聚己内酯、聚羟丁酸等。
美国内科医生手册上收载了商品名为Norplant的埋 植剂,药物为左旋-18乙基炔诺酮,用于计划生育。 该制剂每根直径2.4 mm,长34 mm,医生通过手术 将6根细棒状物埋植在患者上臂内侧,药物可在体 内按零级模式释药达5年,药物释完后再经手术取 出。
埋植剂(implant)
微型渗透泵埋植剂 美国Alza公司20世纪70
多肽类药物
传统的主要是多肽类激素, 近年来发展到各个领域: 抗肿瘤多肽 抗病毒多肽 抗菌活性肽 多肽疫苗 诊断用多肽 细胞因子模拟肽 心血管疾病的多肽
多肽类药物品种
产品名称
主要作用
重组表皮生长因子
烧伤
重组胰岛素
糖尿病
生长抑素
诊断胰岛素瘤,治疗糖尿病、生长激素多
水蛭素
血纤蛋白溶解
体外研究表明,胰岛素吸附于聚合物微粒表面后,胃 蛋白酶、胰蛋白酶等蛋白水解酶对其的降解作用显
著降低,微粒表现出良好的保护胰岛素活性的作用
微乳
微乳是粒径为10~100 nm的乳滴分散在另一 种 液体中形成的胶体分散系统,外观上为透明液体。
微乳口服给药最大的优点在于提高蛋白质、多肽类 药物的稳定性,药物经淋巴管吸收从而克服了首过效 应以及大分子通过胃肠道上皮细胞膜时的障碍。
肺部吸入系统
人肺的吸附表面积有140m2,血流迅速, 蛋白酶活性相对于胃肠道较低,不存在肝脏
首过效应。 肺泡壁比毛细血管壁还要薄,通透性好。 一些多肽药物经肺给药后生物利用度相当高,
可达20%~50%。
肺部吸入系统应用现状
如Inhale的吸入胰岛素在1997 年进入临床。 1998 年9 月21 日公开了其II期临床取得的很 好的治疗效果。2003年6月宣称III期临床取得 满意结果。
蛋白质药物新剂型研究
武汉大学药学院 李勇
蛋白质药物
蛋白质药物可分为多肽和基因工程药物、 单克隆抗体和基因工程抗体、重组疫苗;
与以往的小分子药物相比,蛋白质药物具有 高活性、低毒性、特异性强、生物功能明确、 有利于临床应用的特点。
由于其成本低、成功率高、安全可靠,已成 为医药产品中的重要组成部分。
丙氨瑞林(LHRH-A)是上海丽珠-东风生物技术有 限公司开发的国家一类新药,上海医药工业研究院 承担国家科委“九五”攻关项目,动物体内试验证 明其缓释效果可靠。
研究中的蛋白质药物微球注射剂

适应证
剂型
促红细胞生成
肾功能不全
γ-干扰素
肉芽瘤 微球
白介素(IL-α)
肿瘤免疫
人粒细胞巨噬细 骨髓移植
可降解埋植剂
近年Zenica公司Zoladex的可注射埋植剂,将多 肽药物戈舍瑞林(goserelin)与PLGA在熔融状态混匀 后经一多孔装置挤出,挤出物直径为1 mm,单剂量 3.6 mg,灭菌后直接密封于一次性注射器内待用
该制剂可直接注射于皮下或肌内,在体内可逐渐 降解,彻底改变了以往埋植剂必须经手术途径植入、 取出的局面。
Roche 公司的PEGASYS(PEG2IFNα22a) 相继上市。将高分子量的PEG特异性连接在 IFNα22a 分子上,每周只需注射1 次,是药物治 疗丙肝的突破性进展。
埋植剂(implant)
细棒型埋植剂
埋植剂外形为一空心微型细棒,一头封闭,另一 头开口,棒材为聚四氟乙烯等非生物降解聚合物。 腔内灌入药物与硅胶混合物。埋植剂埋入人体皮下, 药物通过硅胶基质开口处缓慢释放。
更重要的是目前还有近400种蛋白质药物处于临床 研究阶段,约3000种处于临床前研究阶段;预计到 2025年,美国生物技术市场总额将达到2万亿美元。
我国在蛋白质药物上的开发
我国生物医药技术的研究和开发起步较晚,但发展 较快。国家863、973以及自然科学基金等重大研究 发展规划对生物技术的总投资接近60亿元,生物医 药及其产业发展到今已初具规模。
从整个产业的分布情况看,主要集中在欧美,占全 球总数的85%,欧美公司的销售额占全球生物技术 公司销售额的97%。
蛋白质药物市场
目前已批准近150个蛋白质药物上市,适应症达 220种,使3.25亿患者受益.
如红细胞生长素(EPO),从1989年投入市场以后, 已经为开发商Amgen公司带来了超过100亿美元的 利润,其2003年销售额达33亿美元,使得Amgen一 跃成为全美最大的生物工程公司。
另外,通过一定的制剂工艺和高分子材料选择、修 饰、改性,再佐之以酶抑制剂、吸收促进剂,可显著 提高生物利用度。
聚合物微粒
Damge 等[8 ]用吸附法制备了胰岛素聚氰基丙烯酸 酯(polyakyl cyanoacry2late ,PACA) 微粒。由于在 强酸性条件下,胰岛素和PACA 微粒之间存在强烈的 静电吸引作用,因此胰岛素分子可牢固吸附于微粒表 面。
目前我国有20个国家生物技术药物重点实验室,3 个蛋白质药物开发中心,289家生物制药企业,已 开发成功21种基因工程药物和疫苗,批准上市的蛋 白质药物19种。
蛋白质药物常规剂型
常温稳定性差,体内易降解 半衰期短, 需要长期频繁给药, 相对分子质量较大,难以透过生物膜 给药途径单一,注射用溶液剂和冻干
微球注射剂实例
曲普瑞林(triptorelin)是LHRH类似物之一,其 PLGA微球由法国Ipsen公司开发,1986年上市,可 缓释1个月,是第一个多肽微球产品。
亮丙瑞林(leuprorelin) 生物活性为LHRH的15倍。 由日本武田化学制药公司开发,于1989年进入美国 市场,随后有多种LHRH类似物缓释微球注射剂上 市。
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