羟丙基-β-环糊精在注射剂中的应用研究进展

胡士高，孙 备，杨士友

(1.安徽省药品审评认证中心，安徽 合肥 230022;2.安徽省药物研究所，安徽 合肥 230022)

羟丙基-β-环糊精在注射剂中的应用研究进展

胡士高1，孙 备2，杨士友1

(1.安徽省药品审评认证中心，安徽 合肥 230022;2.安徽省药物研究所，安徽 合肥 230022)

从羟丙基-β-环糊精的国内外管理现状、质量标准研究、安全性评价、临床应用、研究开发等几个方面出发，阐述了其应用于新药研发中的可行性和障碍，为采用该辅料研制新药、申报新药提供信息参考。

羟丙基-β-环糊精;注射剂;应用;进展

Abstract:In the aspects of administration status both home and abroad，quality standard，safety evaluation，clinical application and research development，the feasibility and obstacles of hydroxypropyl- β -cyclodextrin in the research and development of new drugs were discussed.This article provides the useful information to the development and application of new drugs using this pharmaceutical excipient.

Key words:hydroxypropyl-β-cyclodextrin;injection;application;progress

羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)是一类β-环糊精(β-CD)的羟烷基化衍生物。β-CD的每个葡萄糖残基中C—2位、C—位、C—6位3个羟基的氢原子可以被羟丙基(—CH2CHOHCH3)取代，生成 2-HP-β-CD，3-HP-β-CD，2，3-DHP-β-CD，2，6-DHP-β -CD，2，3，6-THP-β -CD 等同系物。一般情况下取代反应产物为混合物，若控制条件也可生成分别以2-HP-β-CD，2，3-DHP-β-CD 或 3-HP-β-CD 为主的产物。HP-β-CD的主要特点[1]是在水中的溶解度大于50%，并可溶于醇的水溶液;肾毒性低，可应用于非肠道给药途径;β-CD与药物形成复合物对药物有缓释作用，而HP-β-CD与药物形成复合物对药物有促释作用，可使药物在生物体内迅速释放;HP-β-CD表面活性低，基本上没有溶血性和刺激性。笔者现就HP-β-CD在注射剂中的应用研究进展介绍如下。

1 辅料应用管理现状[2]

国际上的辅料管理不同于我国，美国食品与药物管理局(FDA)并不会单独批准辅料。为了避免处方使用的麻烦，制药企业至今一直使用那些被美国药典委员会认可的辅料。FDA非活性物质数据库中记载，HP-β-CD的最大用量静脉注射或滴注为0.4%，口服为40%[3]。对于HP-β-CD，有两个更大的阻力影响了其广泛使用:首先它不是一个活性物质，故不会引起FDA的兴趣;其次它本身不能获得专利。但是，这并不意味着今后HP-β-CD不会出现在药物工艺处方中。HP-β-CD吸收程度较小，代谢产物为直链多糖;主要从尿和粪便中排出，所报告的毒性问题较易解决。因此，有关安全性和毒性的问题不会对其批准产生任何障碍。国内已有西安德立生物化工有限公司和石家庄石药集团两家企业生产注射级别的HP-β-CD，其中前者已获得了注射级辅料的批准文号(一类新辅料)，为其在注射剂中的应用奠定了基础[4]。

2 质量控制

HP-β-CD的英文名为“hydroxypropylbetadex”，目前其质量标准收载于欧洲药典[5]，并注明为注射级辅料。欧洲药典的质量标准严格控制了该辅料中β-CD和丙二醇的残留量，保证了其在注射使用时的安全性，其中列出的HP-β-CD质量控制指标有表面溶解性、传导率、有关物质、摩尔取代度、微生物限度、细菌内毒素等。

对于取代度的测定，国外标准采用核磁共振法，但方法较复杂，对仪器的要求较高，国内也有人采用了其他较简便的方法。张毅民等[6]以丙二醇为基准物作标准曲线，以单、双取代2-羟丙基-β-环糊精作为标准样品，建立了一种利用紫外光谱仪测定HP-β-CD平均取代度的新方法。将HP-β-CD与浓硫酸在100℃水浴中加热反应3 min，冷却后加入3%茚三酮溶液，置25℃水浴中显色100 min，用1 cm比色皿于588 nm波长处测定吸光度值，通过标准曲线查出相应丙二醇的含量，换算出平均取代度。结果所测定的单、双取代2-羟丙基-β-环糊精平均取代度的相对误差分别为6.67%和2.81%。利用该方法测定了在不同反应工艺条件下得到的HP-β-CD的平均取代度，并与质谱法、核磁共振法测定结果进行比较，结果差异不大。郝爱友等[7]确定了一种在一般实验室中即可实现的测定HP-β-CD平均取代度的化学滴定法。在催化、加热等条件下，HP-β-CD与氢碘酸反应，生成的丙烯及碘丙烷分子总数和羟丙基总数相等，而1分子的碘丙烷可消耗3分子的溴生成3分子的碘，1分子的丙烯则净消耗1分子的溴。李清华[8]以甲苯为内标物、碘丙烷为对照品，建立了测定HP-β-CD平均取代度的气相色谱法。色谱柱为 HP-5 固定相(30 m ×0.251 mm，0.25 μm)，检测器为氢火焰离子化检测器(FID)，柱温100℃，进样器温度200℃，检测器温度250℃，载气为N2，流速1.0 mL/min，分流比1∶80。结果方法重现性好(RSD=0.9%)，精密度高(RSD=2.8%)，且测定结果与核磁共振法测定结果基本一致。

3 安全性研究

3.1 急性毒性

有人对猴静脉注射高剂量(10 g/kg，相当于60 kg人用剂量，即4 g/kg)的HP-β-CD，除引起一些血尿外未见相关中毒迹象，未能测出其半数致死量(LD50)。非肠道途径(腹腔或静脉)给予HP-β-CD 10 g/kg，口服剂量高达15 g/kg时，对动物的行为、进食、器官或组织学都无不良影响。然而对于狗，剂量增加到每日700～1 000 mg/kg(相当于60 kg人一次性给予22～32 g)时，就会使肾小管细胞的空泡增加，但这种改变是可逆的，且在很大程度上与甘露醇的作用相似[9-10]。有人研究了静脉注射4次、每次0.5 g/kg(相当于60 kg人一次性给予4.8 g)和静脉注射3次、每次1.5 g/kg(相当于60 kg人一次性给予14.4 g)时大鼠体内胆固醇变化以及全身不良反应，结果多次静脉注射给药对大鼠体内的胆固醇含量无影响，大鼠也未出现明显的不良反应[11]。

3.2 慢性毒性[9]

Brewster用大鼠和猴进行了2-HP-β-CD的亚急性和亚慢性毒性试验，隔天静脉注射200 mg/kg 2-HP-β-CD或盐水，共14 d或90 d。结果亚急性研究中大鼠未见病变或死亡;虽然雄鼠注射HP-β-CD后比对照鼠体重增加更快，但各组体重无显著性差异;两组鼠食物消耗、血液参数、临床化学、器官质量、器官对体重的比例未见不同;尸检未发现与给药有关的明显变化，注射部位无刺激性，组织检查未见与给药有关的变化。亚慢性毒性研究中，大鼠体重、食物消耗、器官质量也无差别。猴的试验结果表明，动物体重和食物消耗无区别，只是雄猴血红细胞压积和血红蛋白水平显著增加，血钠显著降低。在给予大鼠口服HP-β-CD 500，2 000，5 000 mg/(kg·d)共25个月时发现，HP-β-CD可引起胰腺外分泌腺增生和肿瘤。给药组动物出现的胰腺外腺腺体瘤在未给药对照组和正常组动物中未曾发现过，引起这些肿瘤可能与缩胆囊肽的促有丝分裂作用有关。但给予小鼠500，2 000，5 000 mg/(kg·d)HP-β-CD 22～23个月时却未发现该肿瘤。因此，这些发现的临床相关性尚不明确。

3.3 致癌毒性[10]

沙门菌-哺乳动物微粒体平板诱变试验表明，HP-β-CD没有诱变性。20%，40%或50%的HP-β-CD水溶液对皮肤、眼或肌肉均无刺激性。采用Aaes-Samonella法和鼠微核法进行诱变试验，结果均呈阴性。致癌性试验也未见有不利的报道。

3.4 溶血性和刺激性

HP-β-CD质量分数在0.5%时会产生溶血作用，质量分数越高，溶血作用越强，这可能与细胞膜上的某些成分溶解脱离并导致细胞膜破裂有关[12]。另有试验表明，HP-β-CD质量分数约为3%时不会产生溶血作用，质量分数为6%时会产生弱的溶血作用[13]。有人比较了乙醇、吐温-80等与HP-β-CD对血管的刺激性，结果表明有机溶剂在稀释20～50倍时会对血管内皮细胞造成破坏，而HP-β-CD在稀释5倍时有较弱的破坏作用、稀释10倍时则无破坏作用，与磷酸盐缓冲液无区别[14]。质量浓度为10 g/L的HP-β-CD对肌肉没有刺激性，50 g/L时有较弱的刺激性，且刺激性随着质量浓度的增加而增加[12]。

3.5 临床不良反应

Carpenter等[11]给患者静脉注射HP-β-CD 1.5 g/kg，结果未发现不良影响;在另一试验中，注射HP-β-CD的剂量为每日470 mg/kg，质量分数为5%，4 d总剂量达30 g;对静脉滴注时和滴注后的血液学、血液生化学各项指标进行考察，结果注射如此大剂量的HP-β-CD后，未发现各项实验室指标有异常，也未发现任何不良反应;人静脉注射HP-β-CD 8年后，各项临床实验室检查各项指标(包括肾功能)未有异常，也未发现任何并发症[11]。据FDA官方网站上Sporanox说明书介绍:注射以HP-β-CD助溶的伊曲康唑注射液12 h后，80% ～90%的HP-β-CD以原形从尿中排出，故对肾功能衰退患者需降低剂量。伊曲康唑注射液在多个临床试验研究中，按临床使用剂量给药时记录的主要不良反应为恶心、腹泻、呕吐、腹痛、低钾血症、碱性磷酸酶升高、血清肌酐增高、高胆红素血症、肝酶升高、肝功能异常性黄疸、疼痛、皮疹、出汗、头昏、头痛等;上市后发现的不良反应为胃肠道源性不良反应，如消化不良、恶心、呕吐、腹泻、腹痛和便秘，其他不良反应有外周性水肿、收缩性心力衰竭、肺水肿、头痛、头昏、外周性神经病、月经失调、可恢复性肝酶升高、肝炎、肝损伤、低钾血症、高胆固醇血症、秃头症、过敏反应、Stevens-Johnson综合征、中性粒细胞减少症，但未发现伊曲康唑注射液导致的严重中毒反应。Boogaerts等[15]评价了17例白血病患者伊曲康唑的HP-β-CD溶液静脉注射给药7 d加口服给药(200 mg/次，每日1～2次)14 d后的药代动力学特征和安全性。静脉注射给药48 h后伊曲康唑即达稳态血药浓度，给药结束时的最低血药浓度为(0.54±0.20)μg/mL，维持在治疗浓度之上，随后在每日2次口服时伊曲康唑的最低血药浓度可维持在(1.12±0.73)μg/mL以上。和以往的研究一样，所有患者出现的主要不良反应为胃肠道反应，生化和血液学指标(包括肾功能)异常较常见，但都呈一过性。因此表明，7 d静脉注射加14 d的每日2次口服治疗是一个较理想的治疗方案，耐受性和安全性均较好。

4 应用情况

目前国内采用HP-β-CD作为增溶剂用于注射给药的上市产品为伊曲康唑注射液[7](西安杨森)，每1 mL注射液含10 mg伊曲康唑，以400 mg HP-β-CD为分子包合物来溶解伊曲康唑，这样每次注射伊曲康唑200 mg的同时也注射了8 g HP-β-CD，按每日2次最大用量计，每日的人用剂量为16 g。另外有注射用蒿甲醚和丁苯酞氯化钠注射液两个产品正在国家食品药品监督管理局审评中，目前已经获得临床批件，已进入临床研究。

HP-β-CD作为一种新型助溶辅料，具有一定的药剂学应用价值。随着对其临床应用安全性的不断了解，应用范围也将不断扩大，因此目前采用其制备的注射液批准上市的虽不多，但研究得却很广泛。李贵海等[16]研究了注射用HP-β-CD制备的新鱼腥草素冻干粉针的药代动力学，结果该冻干粉针在Beagle犬体内的代谢过程符合一室模型，注射给药后达峰时间(Tmax为5 min)较快，消除速率也很迅速，消除半衰期为8.67 min，表明药物作用迅速、维持时间短、代谢快。郭涛等[17]采用包合技术，以冷冻干燥法制备了大蒜精油的HP-β-CD包合物冻干粉针剂，解决了大蒜精油溶解度低、刺激性大和稳定性差的问题。张婷等[18]以穿琥宁含量变化为指标，以未加HP-β-CD的穿琥宁溶液为对照，采用恒温加速试验考察HP-β-CD对穿琥宁溶液(试验组)稳定性的影响，结果对照组与试验组的有效期分别为0.657年和3.40年，且试验组主药含量变化更小，因此在穿琥宁溶液中加入HP-β-CD可以提高其稳定性。任科等[19]采用冷冻干燥法制备了穿心莲内酯-羟丙基-β-环糊精包合物，采用差示扫描量热(DSC)法、X射线衍射(XRD)法和红外光谱(IR)法对包合物进行鉴定，通过表观溶解度法考察包合物中主客分子之间的包合物质的量之比及包合过程的热力学常数;结果在25，35，45℃下穿心莲内酯和 HP-β-CD能形成1∶1物质的量之比的包合物，相溶解度图呈A-L型，包合过程为放热反应，说明穿心莲内酯-羟丙基-β-环糊精包合物能显著增大药物的溶解度。李香等[20]采用冷冻干燥法和研磨法制备了多西他赛(docetaxel，DTX)与 β-CD及 HP-β-CD的包合物，以差示扫描量热法和红外光谱法对包合物进行鉴定，以摩尔连续递变法测定包合物的组成比例，以相溶解度法测定DTX在25，37，45℃恒温条件下在不同浓度β-CD及HP-β-CD水溶液中的包合稳定常数及相关的热力学常数。结果DTX与β-CD或HP-β-CD均形成了稳定的包合物;摩尔包合比均为1∶1，相溶解度曲线为A-N型，表观稳定常数 K随温度的升高而下降，包合过程中的吉不斯自由能变化(ΔG)、焓变(ΔH)和熵变(ΔS)均为负值;β -CD 对 DTX 的增溶作用强于HP-β-CD，且DTX-β-CD包合物的稳定常数高于DTX-HP-β-CD包合物。说明DTX与β-CD及HP-β-CD均可以自发形成可溶性包合物，且低温有利于包合物的形成和稳定。

5 结语

HP-β-CD应用于注射给药研究的时间还不长，还有许多障碍需要克服，但从近年的研究结果显示，国内应用这一辅料的基础已逐步成熟。目前，已经有了获得注射级辅料批准文号的生产企业，辅料来源得到了保障，辅料的质量标准已经建立，各种简便准确的检测方法也已建立。随着含有HP-β-CD的注射液在我国不断地被使用，其安全性问题最终会得到解决。因此，HP-β-CD应用于注射剂的前景比较广阔。

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Research Advance in Application of Hydroxypropyl－β－Cyclodextrin to Injections

Hu Shigao1， Sun Bei2， Yang Shiyou1
(1.Anhui Center for Drug Evaluation ＆ Certification，Hefei，Anhui，China 230022; 2.Anhui Provincial Institute of Materia Medica，Hefei，Anhui，China 230022)

TQ460.4

A

1006－4931(2010)13－0001－03

胡士高(1978-)，男，助理研究员，主要从事药品的技术审评和认证工作，(电话)0551-3631157(电子信箱)hsg0922@sina.com。

2009－09－14;

2009－12－16)