夫西地酸乳膏流变学性质的一致性评价研究

高旋，刘超逸，王林波，陈晓萍，吴晓鸾

上海市食品药品检验研究院，国家药品监督管理局化学药品制剂质量分析重点实验室，上海 201203

流变学是研究材料流动和形变的一门学科，目前该研究已广泛应用于工程学、生理学和药剂学等多个领域。在药学领域，流变学是反映药物性质的重要指标［1］，研究对象主要包括半固体制剂（如：凝胶剂、软膏剂、乳膏剂等），流变学性质不仅涉及药物制剂的处方设计、生产工艺、储藏运输、安全性和有效性，还对药物制剂的质量控制和应用特性有着极其重要的意义［2］。可以说流变学是测量药物内部结构的窗口。

2021 年国家药品监督管理局药品审评中心发布了《皮肤外用化学仿制药研究技术指导原则（试行）》（以下简称指导原则），其中关于流变学部分要求对仿制品与参比制剂的流变特性（包含剪切应力与剪切速率的完整流动曲线，屈服应力和蠕变试验、线性黏弹性响应）进行对比研究，并按《中国药典》通则要求，对仿制品与参比制剂的黏度进行对比研究。这说明我们国家越来越重视流变学性质研究，并将其作为评价该类制剂性质与质量的重要指标之一。而目前还未见基于该指导原则的流变学性质相关的研究论文发表。本实验基于以上指导原则以及《中国药典》2020 年版四部关于流变仪测定药物黏度的方法［3］，采用流变仪对夫西地酸乳膏参比制剂及仿制药进行了流变学一系列参数的对比研究，从而对其一致性作出评价。

夫西地酸乳膏是由爱尔兰利奥制药有限公司首次研发生产的一种外用抗生素，主要治疗由葡萄球菌、链球菌、痤疮丙酸杆菌等细菌引起的皮肤感染［4］。仿制药由国内一家企业生产。本次试验采用马尔文流变仪，分别对上述两种制剂的流动曲线、屈服应力、振幅扫描、蠕变恢复、黏度进行了测定，并对其各项流变学参数进行了对比研究。

1 仪器与试药

1.1 仪器

Malvern Kinexus 流变仪、锥平板测量系统：CP4/40转子（直径40mm，锥角4°）。

1.2 试药

夫西地酸乳膏参比制剂（规格：2%，批号：A87715，生产企业：LEO Laboratories Limited）。

夫西地酸乳膏仿制药（规格：2%，批号：6192330、6210515、6210913，生产企业：奥美制药厂）。

2 方法与结果

2.1 流动曲线

2.1.1 测定方法 取夫西地酸乳膏参比制剂及仿制药各约2 mL，置于流变仪的锥板式模具上，用CP4/40 转子，采用0.1～100 s-1的剪切速率，在温度为25.0 ℃时测定样品的动力黏度，并记录动力黏度-剪切速率曲线。

2.1.2 测定结果 参比制剂与仿制药在剪切速率为0.1～100 s-1、温度25.0 ℃时的动力黏度-剪切速率曲线见图1。采用幂律方程：τ=K·γn（式中τ为剪切应力，K为流体的稠度系数，γ为剪切速率，n为流动指数）对上述样品的流动曲线进行拟合［2］，结果见表1。在幂律方程中，当n=1 时，为牛顿流体；当n＞1 时，为剪切变稠的非牛顿流体，又叫涨塑性流体；当n＜1 时，为剪切变稀的非牛顿流体，也即假塑性流体［5-11］。由图1 可知，参比制剂与仿制药的动力黏度均随剪切速率的增加而减小，由此可初步判断两者均为剪切变稀的假塑性非牛顿流体；又由表1 可知，两者的流动指数n均小于1，即进一步确认了两者的流体性质。从流变曲线变化趋势以及n值大小可以看出，参比制剂的动力黏度随剪切速率变大而减小得更快，即参比制剂剪切变稀的能力更强。

表1 幂律方程拟合参数

图1 流动曲线图

2.2 屈服应力

2.2.1 测定方法 取夫西地酸乳膏参比制剂及仿制药各约2 mL，置于流变仪的锥板式模具上，用CP4/40 转子，在25.0 ℃时，测定样品随着施加其上的剪切应力值逐渐增加，其动力黏度的变化情况。屈服应力值由软件根据测定结果自动计算而得。

2.2.2 测定结果 上述两种制剂在25.0 ℃分别平行测定3 次，测定结果的平均值见表2，结果表明两种制剂屈服应力值大小相当。

表2 屈服应力测定结果

2.3 线性黏弹性

2.3.1 测定方法 取夫西地酸乳膏参比制剂及仿制药各约2 mL，置流变仪锥板式模具上，用CP4/40 转子，扫描频率为1 Hz，应变范围为0.01%～10%，在25.0 ℃时对样品进行振幅扫描，并记录弹性/黏性模量-应力曲线。

2.3.2 测定结果 参比制剂与仿制药振幅扫描的弹性/黏性模量-应力曲线见图2。其中G'代表弹性模量，G''代表黏性模量。由图2 可知，两者振幅扫描曲线的变化趋势基本一致。仿制药的线性黏弹区域略宽，但在应力处于0.01～1 Pa 范围内时，参比制剂与仿制药的弹性模量均不随剪切应变而变化，因此应力为0.01～1 Pa 范围可以认为是两者的公共线性黏弹区，且在线性黏弹区范围内，两者弹性模量均大于黏性模量，此时样品体系以弹性为主，而在高剪切应力时，体系逐步由弹性流体向黏性流体转变，黏性模量均大于弹性模量，以黏性为主［2］。在线性黏弹区范围，参比制剂的弹性模量大于仿制药，即在此范围内，参比制剂的抗形变能力更强。

图2 振幅扫描曲线

2.4 蠕变恢复

2.4.1 测定方法 取夫西地酸乳膏参比制剂及仿制药各约2 mL，置流变仪锥板式模具上，用CP4/40 转子，在温度为25.0 ℃、加载应力为0.5 Pa（取线性黏弹区中间值）时，进行蠕变恢复测定，蠕变、恢复时间均为10 min，记录时间-应变曲线。

2.4.2 测定结果 参比制剂与仿制药的蠕变恢复响应曲线见图3。根据材料性能不同，蠕变恢复响应曲线会有不同。根据响应曲线类型可以将材料分为弹性体、黏性体和黏弹性体（见图4）。由此次试验的蠕变恢复曲线可以看出两种制剂均为典型的黏弹性体，即黏性与弹性效应的结合体。参比制剂的抗变形能力更强，这与“2.3 线性黏弹性”测定结果所得出的结论一致，但两者恢复性能相当，因此认为两者在蠕变恢复性能方面总体一致，均具有一定的抗滑移变形的能力。

图3 蠕变恢复曲线

图4 蠕变恢复典型曲线：A.弹性体；B.黏性体；C.黏弹性体

2.5 动力黏度

2.5.1 测定方法 取夫西地酸乳膏参比制剂及仿制药各约2 mL，置流变仪锥板式模具上，在温度为25.0 ℃时，剪切速率分别为5 s-1、10 s-1、20 s-1、30 s-1和50 s-1条件下，分别记录样品的动力黏度值。

2.5.2 测定结果 样品在不同的剪切速率下，均连续剪切2 min，期间每隔10 s 记录1 次测定值，取平均值（舍弃前2 个点，取后10 个测定值）作为该剪切速率下的动力黏度值。结果见表3。从表3 可知，在不同的剪切速率条件下，仿制药与参比制剂的动力黏度大小均较为接近，且均随剪切速率增大而减小。

表3 不同剪切速率下样品的动力黏度测定结果 Pa·S

3 讨论

乳膏剂在生产、灌装、运输及使用时，均会受到不同的外力作用，因此研究外力对其产生的形变影响，十分必要［2］。而流变学性质可以反映皮肤外用制剂的处方、生产工艺等的异同。目前国内针对皮肤外用化学仿制药的流变学质量控制仅限于在单一剪切速率条件下动力黏度的测定，无法确保仿制药完整流变学性质与参比制剂一致。因此按照指导原则的要求，对皮肤外用化学仿制药进行全面的流变学性质的一致性评价显得极为必要。

3.1 流动曲线

由流动曲线可知，参比制剂与仿制药均为剪切变稀的假塑性流体。此类制剂在低剪切速率时，所表现出的高黏度有利于增加其稳定性；在高剪切速率时，所表现出的低黏度适合制剂的涂布与铺展。该流体性质有利于提高患者使用制剂的舒适性，并增强其有效性。

3.2 屈服应力

半固体制剂在一定剪切应力的作用下，内部网络结构被破坏而表现出流动性，表现为黏度迅速下降，其克服的临界应力即为屈服应力。通过绘制剪切应力-动力黏度曲线，可以得到屈服应力值。实验结果表明，参比制剂与仿制药均具有一定大小的屈服应力，且大小相当，其在低剪切应力的情况下不发生流动，易于存储和运输，当剪切应力大于屈服应力值时才发生形变体现出相应的流动性，易于涂布和延展。

3.3 线性黏弹性

振幅扫描是指在固定的温度、固定扫描频率下，样品弹性及黏性模量在不同条件下的变化情况，由此可以确定样品的线性黏弹区范围，同时比较弹性模量与黏性模量的大小，反映出样品稳定性、流动性的差异，图谱中弹性模量和黏性模量的交点模量以及对应的应力大小对产品的生产条件、质量控制具有重要意义［12］。

3.4 蠕变恢复

蠕变恢复指对样品施加一定大小的外力，使其产生蠕变，再将该外力撤去，样品的应变在产生蠕变的相反方向随时间增加而减小的现象［13］。样品的这种蠕变恢复能力反映了它内部结构抵抗形变的能力。样品的这种能力可以加长药物在病灶区的停留时间，从而提高药物的有效性。

3.5 动力黏度

动力黏度是衡量材料流变学性质最直观的指标，但仅凭单一剪切速率下的动力黏度值来表征仿制药与参比制剂流变性质的一致性是不够的，而采用低到高剪切速率下动力黏度的比较更能全面地反映动力黏度的情况。两种制剂的动力黏度值均随剪切速率的上升而下降，这与它们均为剪切变稀型的非牛顿流体相符。

3.6 一致性评价

使用流变仪可以测定夫西地酸乳膏的各项流变学参数，方法简单、准确，可以快速比较参比制剂和仿制制剂的流变学特性。本次研究通过对比两者流变学关键参数与关键质量属性间的关系［14］，可以得出夫西地酸乳膏原研（参比制剂）和仿制药的流变学性质基本一致，但在某些流变学参数方面也稍有差别。体现在：（1）参比制剂的剪切变稀能力更强；（2）仿制药的线性黏弹区范围更宽，线性黏弹区范围内参比制剂表现出更强的弹性性能；（3）参比制剂具有更强的抗滑移变形能力。

本研究为后续皮肤外用仿制药的一致性评价提供了参考的评价方法，并为仿制药的处方工艺改进和质量评价提供了技术支撑，促使皮肤外用仿制药的质量水平比肩原研制剂，从而进一步提高国产皮肤外用仿制药的整体质量水平。