几种大环内酯类抗生素晶型研究进展

傅蓉，刘芳，赵晓冬 编译，王棘 审校

(1 辽宁省药品检验检测院 沈阳110036；2 沈阳药品检验所 沈阳110000)

1 前言

药物的晶型状态对疗效的影响在20世纪五六十年代就已被认识到，但由于种种原因没有受到重视，尤其是在我国仿制药物的研发过程中，由于技术和条件的限制，亦未受到重视。事实上，晶型是影响药品疗效的重要因素。药物原料的晶型状态影响药品质量，优势药物晶型的应用是实现药物作用一致的基础。优势药物晶型是指同一种药物的多种晶型中，最适合用于制备药物的晶型状态。一种药物可以有多种晶型，也可能有一种或多种优势药物晶型。优势药物晶型的生物活性有两个方面的要求，一是同一药物的多种晶型中生物利用度最好，二是在生物体内吸收可以达到有效血药浓度。这是保证药物在体内发挥治疗作用的基本要求。对于原料药，一旦确定了使用的优势药物晶型，控制其晶型也就相对简单，可以采用多种方法进行检测，如X射线衍射法、红外光谱法、热分析法等。

大环内酯类抗生素是指分子结构中具有14～16元内酯环的抗生素。通常所说的大环内酯类抗生素是指链霉菌产生的广谱抗生素，具有基本的内酯环结构，对革兰阳性菌和革兰阴性菌均有效，尤其对支原体、衣原体、军团菌、螺旋体和立克次体有较强的作用。迄今为止发现的大环内酯类抗生素已逾百种，目前上市的产品已发展到第三代，在研品种也发展至第四代。

大环内酯类抗生素主要是从抗生菌发酵液中提取精制的次级代谢产物，或是再经过生物或化学方法衍生修饰制备而得。由于提取工艺和选用的溶媒,结晶条件等不同，同种药物可有不同晶型。不同的晶型直接影响药物的生物利用度、稳定性和毒性。目前，对大环内酯类抗生素晶型的研究大部分集中在以下三个方面；一是对其物理和化学性质差异所带来的药效差异进行研究，二是针对晶型与杂质关系的研究，有很大一部分集中于杂质在对晶体结晶过程中晶型的控制；三是对不同晶型晶体的杂质含量差异的研究。

2 红霉素晶型研究进展

红霉素(图1)是最早上市的大环内酯类抗生素，近年来，红霉素及其(酯)衍生物仍然因疗效确切而受到关注，生产和销售日趋活跃。

2.1 晶型

红霉素碱具有四种晶型，即无定型、部分结晶碱、无水物、二水化合物。有研究者对四种晶型进行了物理吸收的研究，测定健康志愿者血药浓度。实验结果表明，无定形红霉素的吸收最慢，无水物及二水化合物吸收较快，四种晶型的达峰时间(tmax)：无定形＞部分结晶碱＞无水物＞二水化合物。四种晶形的峰浓度(Cmax)以部分结晶碱为最低：无水物＞二水化合物＞无定形＞部分结晶碱。四种晶型的生物利用度(AUC)也是以部分结晶碱为最低：无水物＞二水化合物＞无定形＞部分结晶碱。红霉素无水物及二水化合物比无定形或部分结晶碱吸收快且完全。

2.2 生产工艺对晶型的影响

红霉素生产过程中，提纯通常采用溶析结晶的方法。有研究表明，溶析结晶过程中采用的溶剂不同，对红霉素结晶晶习和纯度均有影响。此外，溶析结晶过程中，对温度、结晶速度、反应时间等条件的控制，可对红霉素效价和收率，以及晶体的晶型、粒度产生影响。

目前国内红霉素厂家生产的红霉素产品杂质(红霉素B、C、D、E、脱水红霉素、红霉内酯B、3-碳霉糖红霉内酯B等)含量较高，这除了与红霉素发酵液的质量有较大关系外，还与溶析结晶过程中采用的溶剂有关。生产上一般是通过红霉素乳酸盐转碱结晶，红霉素乳酸盐转碱所用的溶剂(即结晶过程的原溶剂)是丙酮，沉淀剂是水。上述红霉素产品中的杂质，在红霉素A结晶时可能会共结晶出来或被吸附在晶体上，造成产品杂质含量高，这些杂质含量的高低除了与结晶过程的控制有很大关系外，与原溶剂种类也有很大关系。因为红霉素A与红霉素B、C、D、E等杂质由于分子上部分基团不同导致了它们之间极性的差异，因此在不同极性的溶剂中它们的溶解度也会有差别，为了提高产品纯度，应选择一种溶剂使杂质的溶解度较高，而不与红霉素A共结晶或析出来极少量；同时，溶剂还会影响晶习(晶体的外形)，良好的晶习有助于过滤、分离、洗涤和干燥。有研究报道，选取异丙醇、正丙醇、乙醇、丙酮等4种常用的毒性较低的溶剂作为红霉素乳酸盐转碱时的溶剂，采用混合溶剂丙酮与乙醇(体积比3∶1)混合溶剂为红霉素结晶的原溶剂，以达到抑制结晶液中某些杂质的析出。所得到的红霉素晶体，较结实，过滤和洗涤容易，且纯度有较大提高。

研究将红霉素溶析结晶的温度、溶剂与反溶剂的质量比、结晶速度、反应时间等条件进行优化，探讨对红霉素效价和收率的影响，以及结晶条件与所得晶体的晶型、粒度的关系。采用变温变搅拌强度的动态结晶方法，调控红霉素结晶过程，以获得纯度高、质量稳定的红霉素晶体。结果表明：较高温度下,控制反溶剂的导入速率，在一定的过饱和度范围内起晶,然后逐渐降温养晶；期间随着起晶、晶体生长和养晶陈化不同结晶阶段的转换采用不同的搅拌强度，以控制整个结晶过程的稳定性。该方法制备的红霉素晶体为规则的长方体，体积明显增大，粒度分布集中，生物效价也有明显提高。

3 克拉霉素晶型研究进展

克拉霉素(clarithromycin)，又名6-O-甲基红霉素A，是第二代大环内酯类抗生素，它阻断了红霉素A酸降解的历程，成功地克服了第一代红霉素在胃酸中易分解的缺点，同时有着良好的体内体外活性和药动力学性质，市场潜力巨大。而且克拉霉素还是第三代酮内酯类抗生素的合成原料，所以克拉霉素的合成工艺至今仍是研究开发的热点。

3.1 晶型

研究表明，克拉霉素主要有三种晶型：Form O, Form Ⅰ和Form Ⅱ。其中，克拉霉素的溶剂型化合物即Form O可以在50℃左右干燥脱去溶剂，生成Form Ⅰ；但若生成Form Ⅱ，必须在真空下并且在100℃以上干燥。Form Ⅱ是克拉霉素最热稳定的晶型，也是市售商品药物的重要成分，因此Form Ⅱ的制备及其晶型转换引起了广泛的兴趣。

3.2 生产工艺对晶型的影响

有报道称，对制备Form Ⅱ的各种影响因素进行了详细的研究，同时发现了两条新的晶型转换路线：克拉霉素分别与柠檬酸和酒石酸成盐，在乙醇－水、丙酮－水、异丙醇－水中调碱，经常压60℃下干燥，DSC分析证明该晶型为Form Ⅱ。该工艺避免了文献中真空高温干燥的转晶条件，易于工业化生成。

此外，晶型易受到温度、压力、相对湿度的影响，因此在制剂工艺的粉碎、制粒、干燥、压片、包衣等操作过程及贮存过程中易发生转变，进而影响药品溶出度及生物利用度。因此药物的晶型确定后，确保制剂产品中药物晶型保持不变十分重要(引用固体制剂生产中)。湿法制粒过程中引入的溶剂易与药物形成溶剂化物，改变药物晶型。有研究报道，在克拉霉素固体制剂生产中，分别引入5种表面活性剂或水溶性聚合物，探讨对克拉霉素最终制剂中晶型转变的影响。结果表明不论在制粒前加入的是FormⅠ还是FormⅡ，湿法制粒过程中引入吐温80、聚乙二醇和硬脂酸聚烃氧40酯溶剂，制剂中克拉霉素均为Form Ⅱ晶型。

4 地红霉素晶型研究进展

地红霉素与红霉素具有相似的抗菌活性，并且同为14元环大环内酯类抗生素，但因其组织渗透力强、消除半衰期长，故具有强效、长效及疗程短等特点。在大环内酯类抗生素中是具有发展前途的新的替代品种。

4.1 晶型

地红霉素为半合成单组分抗生素，具有多晶现象。但目前对晶型研究较少，有研究比较了两种不同晶型地红霉素的体外抗菌活性，结果表明，含量接近的不同晶型的地红霉素，体外抗菌活性存在明显的差异。

4.2 生产工艺与晶型

通过改变溶剂种类，可以使地红霉素结晶析出过程中发生晶型转变，从而达到有效的除杂效果。该过程中发生的晶型转变也就是改变分子构象，从而改变分子间作用力，使得杂质分子不能再以氢键或者是共扼键等作用方式嵌入晶体晶格，从而可以达到去除杂质的效果。

目前生产过程中结晶工艺不稳定， 缺少晶型评价与选择的研究。产品多为混晶，而且多晶型共生造成混晶的抗菌活性低。

5 阿奇霉素晶型研究进展

阿奇霉素(图2)是由红霉素衍生得到的，是首个上市的15元氮杂大环内酯类(氮杂内酯类)抗生素。阿奇霉素作为第二代红霉素类产品，抗菌谱较广，保留了红霉素对G+菌的活性，对红霉素敏感的金葡菌有抑制作用，且对肺炎链球菌、化脓性链球菌、草绿色链球菌有较好的活性。它被广泛应用于呼吸系统，泌尿系统及皮肤软组织感染等，美国食品药品监督管理局(FDA)批准替代青霉素类药物作为抗感染药物的一线药物，还可以治疗艾滋病患者分支杆菌感染。阿奇霉素的另一个突出优点是具有独特的药代动力学性质，吸收后可被转移到感染部位，达到很高的组织浓度。阿奇霉素还具有半衰期长，给药次数少，疗程较短，不良反应发生率低等优点，在国际抗感染药物市场上一直是炙手可热的品种。

图2 阿奇霉素结构式

5.1 晶型

阿奇霉素用不同溶剂、不同方法制备存在多晶型现象。阿奇霉素一水晶型和二水晶型是阿奇霉素最常见的两种晶形。一水晶型溶剂残留高，吸湿性强；二水晶型稳定性好。

5.2 生产工艺与晶型

阿奇霉素一水晶型溶剂残留高，吸湿性强，制备方法可以采用乙醇、异丙醇、甲酸乙酯等溶剂溶解后直接回收制备。

美国PFIZER公司于1987年申请专利保护阿奇霉素二水晶型，采用的方法是用醇类溶剂和四氢呋喃的混合溶剂加水结晶。国内制备二水晶型的方法有用丙酮加水结晶制备。

从文献报道来看制备阿奇霉素一水晶型与二水晶型采用的溶剂其实并无太大区别，不同的仅是结晶的方法。研究报道对阿奇霉素结晶过程中养晶步骤的加水量、养晶温度、时间、后期加水温度对结晶过程影响等因素进行研究。结果表明，阿奇霉素二水晶型比一水晶型更稳定，一水晶型在一定的条件下转化为二水晶型；一水晶型是动力学控制的稳定状态，而二水晶型是热力学控制的稳定状态。并分别提出了阿奇霉素一水晶型和阿奇霉素二水晶型制备的优化方法。

6 展望

近年来，国内在药物研发过程中，逐渐关注到药物晶型的研究，特别是随着仿制药一致性评价工作展开和深入，国内制药行业也越来越意识到，晶型是影响药品疗效的重要因素之一，药物原料的晶型状态影响药品质量优势药物晶型的应用是实现药物作用一致的基础。尤其对于大环内酯类抗生素这类难溶性药物，晶型研究具有重要的价值和意义。晶型不同，可能会影响到药物的溶解、释放、吸收以及疗效等各个环节，应关注被仿制药物的晶型，力求一致。而在新药研发过程中，发现真正的优势药物晶型，可以使药品达到最佳的治疗效果，实现优质药品质量的有效控制，使其产生稳定且可靠的治疗效果。