邱 月, 阮景欣, 張向榮, 劉 穎, 李欣南*
(1.遼寧省檢驗檢測認證中心,遼寧沈陽 110016;2.沈陽藥科大學,遼寧沈陽 110015)
近年來,隨著科技的飛速發展和不同學科的交叉融合,醫藥領域涌現出大量的新技術、新產品,藥物制劑學也得到了長足的發展與自我完善。其中,新藥物制劑的研究已在藥劑領域逐漸顯示出越來越重要的地位(張海霞等,2015)。藥物制劑作為藥學研究領域的重要成員,縱觀其發展歷史,主要有五個發展階段,即傳統劑型,常規劑型,緩、控釋劑型,靶向劑型,最后是時間定時釋藥劑型(王滬凱,2013)。藥物制劑新技術與新劑型的開發對于更好的治療疾病、降低能源消耗、減少藥物的副作用,減輕病人痛苦等具有重要意義(管大平等,2017)。
如今,飛速發展的獸藥產業對于健康、穩定、高質量的畜牧業具有重要的作用(陳恩保等,2015)。但值得關注的是,我國獸藥行業的發展仍然存在一些不足之處,比如技術創新不夠,尤其是在獸藥劑型方面,常規的劑型不僅藥效不是很好,而且作用時間短,毒副作用大,所以研發與豐富獸藥劑型來提高藥效,并且降低藥物的毒害作用都是十分迫切的。
在傳統觀念中,人們往往認為藥物的療效是由“化學結構”所決定的,但是劑型的出現將人們的視野帶到了一個新天地。它可以調節藥物作用的速度,改變藥物作用的性質,且不同的劑型在降低或消除藥物的毒副作用方面有著不同的效果,此外,有些劑型還有定位靶向作用。因此,研制獸藥新劑型與應用制劑新技術是我國獸藥未來發展的主要方向,本文就近年來國內獸藥劑型的現狀和未來發展作一綜述,以期為獸藥劑型的進一步開發利用提供參考。
我國獸藥制劑研究起步較晚,整體受獸藥產業和動物獨特性制約發展較緩慢。據統計2020版《中國獸藥典》收載1621個品種,涵蓋劑型18個,新增1個內服糊劑,品種仍以獸用特色劑型為主,如粉劑、散劑、預混劑、可溶性粉劑、注射液、外用液體制劑等。其中化藥制劑產品以抗微生物藥和抗寄生蟲藥為主,化藥劑型單一,以粉散劑為主,針劑、口服液和片劑次之。而一些特殊劑型,如靶向制劑、透皮吸收制劑則十分稀少。目前,國內獸用原料藥與制劑的比例為1:2~1:3,而國外則為1∶5~1∶7,這也充分證明我國在獸藥劑型開發領域具有較大的發展空間。相比之下我國中獸藥制劑發展迅速,產品以抗菌抗炎、消食開胃及保健等為主,中藥劑型以散劑為主(劉月月等,2020)。2020年版《中國獸藥典》收載的中獸藥散劑共140種,占整體中獸藥制劑的66.3%。其次依次為酊劑、口服液、膏劑、注射液、顆粒劑等,其中丸劑僅1種。由此可見,獸藥劑型種類較少,類型相對集中,是當前我國獸藥劑型的主要特征。
獸藥生產企業注重工藝研究,改進原有產品生產技術的同時也涌現了不少新技術和新工藝。如企業在生產中考慮了原料藥晶型、粒度等物理性質變化對藥效的影響,改進生產工藝;引入流化床制粒技術,取代傳統濕法造粒技術;將噴霧干燥技術與流化床制粒技術結合為一體,開發出新型噴霧干燥制粒技術;微晶工藝增加其溶解度、溶解速度及表面積,提高活性成分的生物利用度,選擇優勢型態加以運用。隨著生產工藝與技術的不斷改進與提高,新設備、新包材和新佐劑的應用也逐步擴展,如無菌生產中引用了隔離技術、吹灌封技術,自動化滅菌大容量注射液的容器從玻璃瓶到非PVC多層共擠膜的袋裝,到塑料瓶吹制灌封一體機的塑瓶裝等。
截至2020年底,全國共有獸藥生產企業1665家,隨著獸藥GMP、獸藥GSP等法律法規的實施,獸藥的生產逐步規范,整體水平正在提高,產品質量大幅度提高,產值、銷售額逐年增長。尤其是在國家減抗、替抗政策的驅動下,中獸藥產業得到了迅速發展。我國中獸藥行業起步于20世紀70年代,隨著醫藥產業的發展,中獸藥新制劑、新產品的研究開發在不斷增強。據統計2015年版《中國獸藥典》新增中藥材和成方制劑9種,而2020年版新增中藥材和成方制劑31種,可見中獸藥新制劑、新產品的研究開發在不斷增強(楊軍等,2021)。2020年農業農村部印發的《關于促進獸藥產業健康發展的指導意見》,也提出要加大傳統中獸藥傳承和現代中獸藥創新研究力度,該政策將進一步推進新獸藥的申報及推廣,發展中獸藥是產業發展大勢所趨。
當前,國內外研究人員與專家學者對于藥劑學的研究主要側重于緩釋長效制劑、靶向給藥制劑、皮膚給藥制劑、噴霧制劑、黏膜給藥制劑等。在之前的研究背景下,結合國內外生產技術,本文主要對以下幾種獸藥新劑型進行了綜述,為解決我國目前在獸藥劑型方面所存在的問題提供參考。
2.1 緩、控釋制劑 緩釋制劑是指在給藥后,藥物能在體內長時間持續地進行一級速率的釋放,從而起到長效的作用。一般給藥途徑包括舌下、肌肉、口服等,主要是針對半衰期較短的藥物。保持恒定的釋放速率是緩釋的原理,因此,在進行藥物釋放的過程中要保證消除速率常數大于吸收速率,這能使藥物的作用時間大大延長,從而能更少、更方便、更好地進行給藥。尿素是一種便宜的非蛋白氮,將其添加到飼料中可提高飼料的轉化率和碳水化合物分解效率(Ding等,2015),但是過量的尿素氮會造成一定的氨浪費,嚴重時甚至會引起氨中毒,從而影響反芻動物的身體健康。Zhang等(2018)探討了在日糧中添加緩釋尿素對荷斯坦小母牛身體機能以及生理狀況的影響。最終發現,1.5%的緩釋尿素補充水平的血清尿素氮濃度低于對照組,對瘤胃發酵和犢牛的健康狀況沒有負面影響。
控釋制劑是指藥物進入體內后,不會隨意地進行釋放,而是在特定的時間內以零級或接近零級速率進行釋放,長時間保證血藥濃度的有效性。口腔崩解片是常見的控釋劑型,它們與唾液接觸后會被分解,因此減少了對藥片的咀嚼或帶液體服 用 藥 片 的 步 驟 (Thombre等,2019;Fellow,2010)。Horwitz等(2011)開發和評估了一種用于單劑量治療山羊等大型反芻動物的阿莫西林控釋皮下埋植劑,體外釋放表明,在96 h內,恒速釋放約40%的阿莫西林。同時,在山羊體內研究中,8 h內血清濃度約為0.4 mg/L,且能保持在6 d以上。
當前,大多數的獸用緩、控釋制劑在提升動物的生長性能、防治畜禽寄生蟲病等方面發揮著重要的作用(朱懷遠等,2013)。針對緩、控釋制劑的特點,主要的生產技術主要有包衣、微囊化、胃滯留、滲透泵技術等。
2.1.1 包衣技術 包衣技術是把已經制備好的包衣材料通過理化手段將其均勻地涂抹在藥物的表面,來進一步達到對藥物有效包裹的方法。主要有濕法包衣和干法包衣。濕法包衣主要包括溶劑包衣和水性包衣。溶劑包衣技術是將揮發性溶劑與包衣材料及輔料進行混合后,將其噴涂在藥劑表面,一段時間后,由于有機溶劑的揮發會使單個粒子相互聚集,最終形成包衣膜包裹在藥劑表面(Siepmann等,2013)。由于溶劑包衣有機溶劑的使用會對企業本身以及環境造成一定的影響與危害,同時水性包衣的生產成本高,不能對水敏性藥物進行包合,因此濕法包衣技術在生產應用上受到了一定的限制。干法包衣技術具有濕法包衣技術所沒有的優勢,其能改善包衣效率,減少環境污染,降低企業成本。干粉包衣、超臨界包衣、光固化包衣等包衣技術均屬于干法包衣技術,應用較為廣泛的是靜電干粉包衣技術(Qiao等,2010)。Yang等(2018)通過靜電噴槍將粉末噴涂到滲透給藥系統表面,然后進行固化使電沉積的顆粒形成均勻的半透膜,最終對模擬藥物進行掃描電鏡結果發現,模擬藥物的釋放曲線均達到了零級釋放動力學,提高了藥物的穩定性。Yang等(2018)比較了靜電干粉涂層和浸漬涂層在涂層膠囊上的應用,結果發現,靜電干粉涂層法包衣膠囊優于浸漬涂層法包衣膠囊,且生產效率高,穩定性好。尹燁華等(2011)將泡騰包衣技術運用到恩諾沙星中,將恩若沙星進行包衣處理,掩蓋了恩諾沙星的不良口味,提高了其感官品質。固體劑型包衣技術的應用改善了藥物的生物藥劑學性質,提高了藥物穩定性,彌補了一些藥物本身所具有的一些理化缺陷。由此可見,包衣膜技術在緩、控釋制劑方面的應用是今后藥劑學研究中的一個重要發展方向。
2.1.2 微囊化技術 微囊化技術是指將不同物理狀態的藥物利用一層親水性薄膜將其包裹在微囊里,使得其中的生物大分子不能逸出,最終形成粒徑為1~250μm微型膠囊的技術。該技術在解決生物利用度方面具有廣闊的發展前景。用微囊化技術制備多肽、蛋白質藥物可注射微球是生物技術藥物推廣、應用十分重要的方向。研究發現,可注射微球劑在延長給藥時間、改善局部刺激等方面具有比埋植劑更好的效果(柴暉麗等,2014)。微囊化后的藥物能夠改變藥物的物理性狀,如將液態藥物固態化,能夠掩蓋藥物的苦味以及其他不良風味,提升藥物的穩定性,同時可制成靶制劑,防止藥物在胃內失活或減少對胃的刺激性。此外,微囊化技術還能對胰島、血紅蛋白、動植物細胞等具有生物活性的物質進行包覆,具有很好的生物相容性和穩定性。Xu等(2020)對單次和多次給藥后伊維菌素預混劑和伊維菌素微球在豬體內的藥動學進行了比較。結果表明,與預混組相比,微囊組的濃度曲線下的 面 積 從 (1129.76±245.62)Hr ng/mL提 高 到(1607.33±343.35)Hr ng/mL,相對生物利用度平均提高17.53%。多次給藥也表明,注射伊維菌素微球的豬能獲得更高的最低穩態濃度和更長的維持時間。Zhang等(2017)采用乳化化學交聯法制備了頭孢喹啉硫酸鹽明膠微球(CEF-GMS),體外釋藥研究表明,在釋放介質中,CEF-GMS極大的延長了頭孢喹啉的釋放時間,同時對注射了CEFGMS或硫酸頭孢喹酮類注射液的豬進行了藥代動力學特性評價,最終,CEF-GMS的消除半衰期幾乎是硫酸頭孢喹酮類注射液的10倍。
2.1.3 胃滯留技術 胃滯留技術能延長藥物在胃內的滯留時間、增加藥物在胃腸道的吸收、減少給藥次數、增加患者的耐受性、提高臨床療效,是一種理想的給藥技術(霍濤濤等,2017)。胃滯留劑型可以解決并優化β-內酰胺抗菌素在獸藥中的使用。這種劑型被設計用于在胃中保留較長時間,允許藥物在上消化道繼續釋放。目前國內所擁有的胃滯留制劑主要包括呋喃唑酮胃內滯留片、瑞貝克等(吳天一等,2020)。胃滯留技術可以通過多種機制實現,如漂浮、黏連、自動力調節、解折疊和溶脹(張純剛等,2020)。漂浮型胃滯留給藥系統密度低,口服后在胃中呈漂浮狀態,能夠延長藥物的停留時間。Deol等(2015)為改善芝麻酚在口服給藥時存在廣泛的組織分布和局部胃刺激問題,將其制成多單位胃固位漂浮珠,降低了釋藥速率和體內清除率。黏連型胃滯留給藥系統能夠使藥物在胃局部發揮作用。Pawar等(2015)以離子凝膠技術為基礎,制備了海藻酸鈉胃固位微珠,并對其處方進行了優化,最終發現半乳甘露聚糖與海藻酸鈉合用具有緩釋作用。膨脹型胃滯留給藥系統(塞子型系統)主要有兩種類型:溶脹型和展開型。El-Zahaby等(2014)利用原位凝膠所形成的聚合物(結冷膠、海藻酸鈉、果膠和黃原膠)制備了左氧氟沙星塞式增容片(LVF),研究了左氧氟沙星溶脹型胃滯留給藥系統的給藥特性,最終在LVF、黃原膠以及兩者的物理混合物的紅外光譜和DSC熱譜中發現,藥物與聚合物之間沒有相互作用,從而證實了藥物的穩定性。同時,有人研究了一種控釋膨脹型胃滯留劑型的獸藥,其設計目的是為了在較長時間內提供所需的最佳PK-PD剖面,而被稱為緩釋膨脹片(Horwitz等,2010)。
2.1.4 滲透泵技術 在滲透壓系統中,主要有片芯、片衣和衣膜細孔三種結構。其中,片芯由水溶性藥物和水溶性聚合物或其他輔料組成,片衣為水不溶性聚合物,具有半透膜作用,該膜只允許水通過而不允許藥物通過。當滲透泵片與水接觸后,水會透過半透膜進入到片芯中,然后將片芯中的藥物溶解成飽和溶液,當膜內滲透壓高于膜外滲透壓時,藥物飽和溶液就會在高滲透壓的作用下緩慢地從衣膜細孔中流出,待片芯內的藥物溶解殆盡后,釋藥速率即會以拋物線狀態減小到零(冀慧雁等,2018)。滲透泵片是由藥物、半透膜材料、滲透壓活性物質和推動劑組成,主要有兩種類型:單層滲透泵片和雙層滲透泵片(章靖芳等,2017)。單層滲透泵片相對比較簡單,僅適用于水中溶解的藥物,而雙室滲透泵片主要用于極易溶解或溶性小的藥物(李江等,2014)。目前,滲透泵制劑受到越來越多研究人員的關注,主要是因為其具有很多的優點,如能均勻恒速地釋放不同溶解度的藥物、釋藥速率與pH無關、體內外相關性好等。該制劑主要適用于一些具有代謝類疾病、心血管疾病和神經類疾病的患者(張婧等,2013)。杜利月等(2018)分別制備了冬凌草甲素單雙層滲透泵片以期改善其溶解度差等問題,體外釋藥結果發現,兩種滲透泵片的最優處方釋放結果均符合零級釋藥模型,從而實現了對藥物的緩慢釋放。祝玲等(2019)對普瑞巴林進行了微孔滲透泵設計,釋藥動力學研究結果表明,該滲透泵片的釋放曲線與零級方程高度擬合,在提高藥物的安全性等方面具有很好的應用價值。
2.2 靶向制劑 靶向制劑是指藥物在載體的作用下,會選擇性地對病變部位進行高濃度釋藥的給藥系統,也稱之為靶向給藥系統。靶向制劑所作用的部位為靶部位,在靶區范圍內,靶向制劑會數百倍地提高藥物濃度,并且長時間地在該部位進行給藥,從而使藥物達到最佳的治療效果。定位、濃集、控釋及無毒可生物降解是成功的靶部位所要具備的四個因素。之前的研究中,獸用靶向制劑主要用于治療動物網狀內皮系統性疾病,亢繼俊等(2010)對其進行了歸納總結。近幾年,隨著人們對靶向制劑理論更全面的理解,國內外對于獸用靶向制劑的研究也越來越深入。李雯雯等(2019)對患有傳染性腹膜炎的貓使用3C類蛋白酶(3CLpro)靶向抑制劑進行治療,在8周的用藥治療過程中,貓體溫逐漸趨于正常,炎癥反應也得到了有效的控制。曾振靈等(2009)對肺靶向恩若沙星微球的安全性進行了評價,結果發現,當靜注的半數致死量為189.73 mg/kg時,試驗動物反應良好,體表正常且無過敏現象。由此可見,靶向制劑在治療動物疾病方面具有極大的優勢,在日后的研究,利用靶向原理去開發合適的獸用靶向制劑對于治療動物疾病是十分必要的,這也將推動獸藥靶向制劑邁向新臺階。
2.3 經皮給藥制劑 經皮給藥系統是藥物通過皮膚的滲透作用發揮全身或局部作用的給藥方法,這種給藥方案避免了肝臟的首過效應,從而提高了藥物的治療效果,可以代替傳統的口服或者注射療法的給藥方法,給藥效果好(Wiedersberg等,2014)。
目前,在獸藥領域,大多數透皮貼劑主要用于動物的消腫止痛和止吐(曹允等,2016)。芬太尼是一種阿片受體激動劑,透皮貼劑芬太尼對于動物有著很好的鎮痛效果。Burke(2017)和Lovasz(2017)等分別對芬太尼經皮給藥山羊以及羊駝的藥動學進行了評價,采用液相色譜-質譜法測定血漿濃度結果發現,山羊血漿最大平均芬太尼濃度為1.84 ng/mL,羊駝血漿芬太尼最大濃度為1.20 ng/mL,且都能長時間的發揮藥效,減少了給藥次數和給藥劑量。日后,透皮貼劑芬太尼將會成為動物疼痛管理的一個有吸引力的選擇。同時,Kleinhenz(2016)等對犢牛進行氟尼新經皮給藥的研究表明,氟尼新經皮給藥后的半衰期更長,給藥速度更快,這表明氟尼新經皮給藥可能是一種有前途的農場動物給藥途徑。綜上所述,經皮給藥制劑在獸藥劑型中的應用前景十分廣闊。
2.4 納米制劑 納米制劑,又稱納米藥物傳遞系統,是指將藥物包裹在固定的載體中,制成納米尺寸范圍內的微粒,然后通過不同的技術手段所制得的不同劑型的藥劑,主要有納米乳、納米粒、納米囊、納米球和脂質體等,應用廣泛。相比于藥物的普通制備技術來說,藥物的納米技術極大的提升了水溶性差藥物的治療效果,同時對病灶部位更有針對性,減少了對機體內重要器官的傷害性。
目前,納米制劑藥物在獸藥學方面的應用受到了越來越多研究人員的關注和重視。替米考星是良好的用于治療畜禽感染性疾病的獸藥產品,但傳統劑型味道苦、分散性差,所以應用有一定的局限性。如今,隨著科學技術的不斷發展,替米考星的新劑型也在不斷的完善,主要的新劑型包括納米乳、脂質體等(汪燕等,2019),在改善藥物的穩定性方面具有很好的使用價值。鮑光明等(2019)通過納米技術對用于治療畜禽腸道感染的乙酰甲喹進行了掩味試驗,在對該納米制劑進行體外釋放的研究結果發現,乙酰甲喹納米藥物在5 min的模擬唾液試驗中的釋放率僅為3.9%,由此表明,乙酰甲喹納米前藥具有很好的掩蓋藥物苦味的性能。Bawaskar等(2015)從植物材料中合成了具有抗菌活性的生物銀納米粒(AgNPs),以開發用于治療動物皮膚疾病的抗菌產品。研究發現,AgNPs與植物油的聯合使用不僅提高了對動物皮膚感染的治療效果,而且能夠解決由許多細菌病原體產生的持續耐藥性,在今后將應用于醫學中的各種動物接觸領域。
2.5 中西復方制劑 中西復方制劑是指將中草藥、化學藥品以及天然藥物兩兩組合或三者相互組合所制成的一類藥物。西藥是由一個或幾個化合物的單體組成,一般是由化學合成的,作用于特定靶點。種類多,藥效快,應用范圍廣闊是西藥所具有的優勢,但其往往具有較大的副作用,對于機體有一定不可逆的損傷,且對于一些慢性病無法達到根治的效果。相對于西藥來說,中藥由于其能作用于多個不同的靶點從而彌補了西藥的一些缺點,但是往往作用時間長,起效慢,不利于病程短的疾病的治療。因此,將中西獸藥合理并用能提高療效,降低毒副反應,減少療程,節約藥物資源,同時符合中醫的治療理念和用藥的標準與法則。
目前,日、韓、美等國主要研究的是中藥活性成分的提取、藥物質量的檢測以及制劑所具有的性能等(要瑞麗等,2017)。我國對治療犬皮膚病的中西復方制劑進行了研究。郭善康(2011)通過中西復方透皮制劑對患有皮膚病的犬進行了治療,結果發現,對于細菌和真菌感染的犬治愈率高達96%以上,對于螨病的治愈率在87%左右,由此可見,該中西復方制劑能夠起到很好的治療效果。
然而,盡管中西復方制劑具有諸多優勢,但是目前由于我國中西藥研發平臺還不健全,中西獸藥復方制劑的國際競爭力相對較弱,同時,在對動物進行給藥的過程中缺乏相應的藥師對其進行用藥指導,容易出現重復用藥的現象,對動物本身存在著一定的安全隱患。所以,真正能夠應用于動物疾病治療的中西復方制劑還是很少。在今后的研究中,藥物工作者應加強對中西醫學理論知識的深入理解,擴大中西獸用復方制劑的開發,提升藥物的長期治療性和藥物穩定性,減少炎癥反應,推動藥劑學的進步與發展。
我國整體獸藥研發投入較少,多數企業不具備研發能力,整體產業水平還比較落后,產業發展存在以下幾個問題。第一,我國寵物用藥缺口較大。寵物隨著年齡的增長,各種年齡相關疾病的發病率逐漸增加(Inoue等,2015),研究發現,其中血栓栓塞疾病是動物死亡和發病的主要原因,對動物的身體健康有著嚴重的影響 (Blais等,2019)。同時,細菌性感染以及寄生蟲感染性疾病在大多數動物體中也越來越常見(Baker等,2019;Poapolathep等,2019)。由于寵物用藥的缺乏導致藥物濫用現象嚴重,因此,開發適用于寵物治療各類疾病的獸藥產品是十分必要的。第二,一些獸藥對動物本身具有潛在的不良反應。目前使用的獸藥劑型,如粉劑、散劑、獸藥復方制劑等穩定性差,生物利用度低,往往不能起到很好的治療效果。因此,應加快獸藥劑型改良,在藥物劑量、給藥途徑和給藥頻率等方面應做出進一步的改善。第三,中獸藥制劑產品的質量標準還不夠完善,無法保證中獸藥產品的質量,阻礙了中獸藥產業的標準化及規范化發展。第四,隨著中獸藥產業的發展以及中草藥飼料添加劑的大量使用,推動了中藥材種植業的發展,進而也引入了濫用化學肥料及農藥等問題,無法保證中藥材質量的同時也引入了新的潛在危害。第五,受我國養殖模式所限,我國獸藥產品以針對呼吸系統、生殖系統為主,而對于像利膽劑、下瀉劑、抗應激等方面還存在短板,此類藥物非常少。
我國具有較大的獸藥市場,根據我國的國情和獸藥市場考慮新獸藥研發應以提高自主創新能力為重點,其中研發獸藥新劑型是不可忽視的一部分,這需要從多個方面進行探索和改進。首先,從戰略措施上看,國家應宏觀規劃要求創新,地方積極配合企業創新發展,營造藥品技術創新的環境,為研發獸藥新劑型提供條件;其次,從人才教育上看,我國對科研人才應給予足夠的重視,積極引進與培養,做好對研發創新人才的儲備工作。目前,我國高校和科研院所的大量優秀人才在進行新獸藥研發,企業也應該重視優秀人才的培養,提高其對獸藥新劑型的創新能力與研發實力,為企業的發展做出努力;最后,從藥物本身上看,根據藥物的特性,最重要的是對生產技術的選擇,除以上描述的技術外,速效技術、3D打印技術以及傳統中草藥創新技術等許多技術正在研究中,這將在獸藥新劑型研發中發揮重要的作用。同時,將多種技術進行整合也是未來藥物制劑發展的新途徑。
目前,常規劑型獸藥的發展已逐漸達到極限,現有常規劑型已經不能滿足動物用藥的需求,因此,不斷創新和發展獸藥新劑型是大勢所趨,在日后的藥劑研究中,探討不同劑型的藥物動力學,提升新劑型的相對生物利用度是必不可少的(Rausch-Derra等,2016)。藥物工作者會更加青睞于新劑型的應用與創新,常規劑型也會逐漸被新劑型所取代,獸藥新劑型最終會推動獸藥領域的進一步創新與發展,從而提升獸藥的治療效果與實用價值。