营养型脂肪乳剂仿制药药学研究的相关考虑

张歆,吴小飞,王宏亮,白玉

(国家药品监督管理局药品审评中心,北京 100022)

营养型脂肪乳是一种浓缩的高能量肠外营养液,为人体提供物质基础[1]。营养型脂肪乳剂按其甘油三酯所结合脂肪酸链的长短及发展历程可分三类。第一类为长链脂肪乳,其油相通常是长链脂肪酸甘油酯(大豆油),可补充人体必需脂肪酸,但由于大豆油脂肪乳在临床应用中存在潜在的不良反应,如全身炎症反应加剧和肝功能损害等[2],人们将脂肪乳的油相组成进行了优化,开发了第二类营养型脂肪乳,其油相为中链脂肪酸甘油酯、橄榄油等。第二类脂肪乳临床优势众多,如结构脂肪乳清除速率较快、能更显著改善氮平衡[3];橄榄油富含α-生育酚,可减少脂肪酸氧化。前两类多为植物油脂肪乳,第三类是以鱼油等动物油作为油相制备得到的营养型脂肪乳,其临床优势明显,如鱼油中ω-3脂肪酸能产生有效的抗炎中间体,有利于治疗炎症,并具有优良的免疫调节作用[4]。

本文分析和探讨在营养型脂肪乳剂仿制药研发中需要关注的问题,以期为研发者提供一些参考。

1 处方开发

根据《化学药品注射剂仿制药质量和疗效一致性评价技术要求》,自制品的Q1和Q2应与参比制剂相同[5]。常见脂肪乳剂多以橄榄油、大豆油、鱼油等动植物提取油类为原料,以磷脂为乳化剂、添加等渗剂和注射用水,经乳化制得水包油型乳剂。因脂肪乳中含有大豆油、磷脂等易氧化的物质,一些研发者考虑在处方中添加抗氧剂α-生育酚,以提高产品的稳定性[3]。由于脂肪乳自制品选用的原辅料多为动植物提取,其来源和内在质量与参比制剂可能存在一定差异,从而影响产品质量,因此需关注动植物来源的原辅料的质量,并提供处方筛选的研究资料。

对于动植物提取油类原料药,其杂质通常包括脂肪酸盐、反式脂肪酸、游离脂肪酸、多种高温或氧化的产物等。根据油类的来源不同还涉及特定外源性杂质,如农药残留、黄曲霉素、多环芳烃等。对于上述可能由原料药引入的杂质,建议在研发过程中进行关注。除此之外,油类主成分甘油三酸酯由多种饱和与不饱和脂肪酸以酯键结合于甘油骨架所形成,因不同的脂肪酸与甘油的结合位点不同可能涉及多种不同的甘油三酸酯分子结构[6],需对动植物提取油类原料药的脂肪酸组成进行质量对比,以保证自制品与参比制剂脂肪酸组成及比例一致。

乳化剂作为脂肪乳剂的关键辅料,可帮助脂肪乳形成稳定的油-水分散体系,对乳化效果及乳剂稳定性至关重要。蛋黄卵磷脂是脂肪乳剂常用的乳化剂,含有磷脂酰胆碱(PC)和磷脂酰乙醇胺(PE)等多种组分,上述组分在乳化过程中发挥着不同作用。不同供应商来源的蛋黄卵磷脂所含PC、PE等组分的含量及比例可能不同,可造成蛋黄卵磷脂乳化效果产生较大差异。由于不同供应商来源的蛋黄卵磷脂乳化特性不同,部分产品处方中需要添加助乳化剂,如油酸钠等,以改善乳化效果。对于自制品,在乳化剂的选择上,应与参比制剂乳化剂的种类和型号一致。对于已上市脂肪乳剂变更卵磷脂辅料,涉及乳化剂的任何变更对脂肪乳剂质量都可能产生显著影响,因此其复杂性应引起研发者和生产者的充分重视[7]。

2 工艺研究

常用的脂肪乳剂制备工艺有高压均质法、干乳制备技术等。其中,高压均质法较为成熟,已经用于大批量生产营养型脂肪乳剂。该工艺是将油类原料药及磷脂溶于油相中,将渗透压调节剂溶解于水相中,将水相和油相在适宜的温度下混合,经高速剪切制备得到初乳,再经高压均质二次乳化得到终乳,后经pH调节、过滤灌装、灭菌得到分散的营养型脂肪乳剂[8]。整个制备过程,有以下一些考虑。

由于脂肪乳剂活性成分中含有不饱和脂肪酸,在生产中易被氧化,因此需关注投料、配制过程中水相、油相以及乳液中的溶氧量及配制系统中残氧量对终产品质量的影响,需结合研究结果制定严格的过程控制策略,建议将溶氧量及配制系统中残氧量纳入关键工艺参数进行控制。除此之外,建议配制水相和油相时采用微孔滤膜或滤芯进行预处理,以降低灭菌前药液的微生物负荷及原辅料、生产设备及辅助系统、生产环境等引入的微小异物进入终产品的风险。另外,应根据《化学药品注射剂灭菌和无菌工艺研究及验证指导原则》中灭菌工艺选择的决策树要求,选择合适的灭菌工艺,建议首选过度杀灭法。

脂肪乳剂作为热力学不稳定系统,其稳定性与乳滴粒径及粒径分布密切相关,较小的乳滴粒径和较窄的粒径分布有利于乳剂稳定。由于均质过程是影响乳滴粒径的重要工艺步骤,因此需关注均质过程相关参数的研究,包括均质压力、均质次数等,应在工艺参数中明确一级阀、二级阀压力,并在脂肪乳剂中间体研究中加强乳粒的控制。

除乳滴粒径和粒径分布外,乳滴表面带电荷是防止乳滴聚集从而提高脂肪乳稳定性的另一个因素。当Zeta电位较高时,乳滴间具有较大的排斥力,脂肪乳剂则较为稳定。营养型脂肪乳剂多采用卵磷脂作为乳化剂,Zeta电位与磷脂电离相关。生产过程中,由于脂肪乳剂经湿热灭菌易产生游离脂肪酸从而使脂肪乳剂pH值下降,可能导致磷脂中部分组分的离子化程度降低,Zeta电位随之降低,使脂肪乳剂不稳定,因此建议研发者关注脂肪乳剂灭菌前后pH值的变化以及对乳剂稳定性的影响。

3 质量研究和控制

脂肪乳作为热力学不稳定体系,易发生絮凝、分层、合并和破乳等物理不稳定现象。使用不稳定的脂肪乳剂可能使人体出现网状内皮系统功能障碍等不良反应[2]。根据《化学药品注射剂(特殊注射剂)仿制药质量和疗效一致性评价技术要求》的相关要求,静脉乳剂等特殊注射剂应根据其自身特点,参照FDA、EMA发布的特殊制剂相关技术要求,合理设计试验[5]。对于营养型脂肪乳剂,考察的关键质量属性通常包括:乳粒、Zeta电位、溶血磷脂酰胆碱、溶血磷脂酰乙醇胺、过氧化值、甲氧基苯胺值、游离脂肪酸、脂肪、必需脂肪酸、脂肪酸组成、装量、甘油含量、磷含量、铝含量、黏度、pH值等。对于FDA或EMA已公布指导原则的特定注射剂品种,建议参照其技术要求开展与参比制剂的对比研究[5]。以ω-3鱼油脂肪乳注射液为例,研发者可参考FDA相关个药指南《Draft Guidance on Fish Oil Triglycerides》,对自制品和参比制剂进行粒径分布的群体生物等效性(PBE)评价,以证明自制品与参比制剂符合粒径分布的群体生物等效。

乳滴的平均粒径、粒径分布及5 μm以上的尾部大粒子(PFAT5)是考察脂肪乳剂质量的重要指标,显著影响乳剂的稳定性和安全性。乳滴粒径越小,粒径分布越窄,脂肪乳剂稳定性越好。同时,5 μm以上的尾部大粒子直接关乎患者用药安全。如果乳滴粒径超过5 μm,肺栓塞风险会显著增加[9]。《中国药典》2020年版收载的“脂肪乳(C14-24)注射液国家标准”[10]和《美国药典》<729>[11]均对乳滴的平均粒径及PFAT5进行了要求。除此之外,规定“静脉用乳状液型注射液中90%的乳滴粒径应在1 μm以下,除另有规定外,不得有大于5 μm的乳滴”[10]。常见的测定脂肪乳平均粒径及粒径分布的方法有经典光散射法或动态光散射法等,由于不同的检测方法所用的检测原理不同,其适用的检测范围也有所区别。针对5 μm以上的尾部大粒子的检测,《美国药典》采用的单粒子光学传感技术的光阻法或消光法技术比较成熟,其检测信号来自对单个粒子的快速检测,对大乳滴检测灵敏度高、分辨率好、专属性强[12]。

4 稳定性

在常规药物稳定性研究要求的基础上,营养型脂肪乳剂应考察质量研究与控制中影响制剂特性的关键质量属性。建议在稳定性考察中关注产品的渗透压摩尔浓度、性状、pH值、乳粒、Zeta电位、黏度、游离脂肪酸、过氧化值、甲氧苯胺值、溶血磷脂酰胆碱、溶血磷脂酰乙醇胺、可见异物、细菌内毒素、无菌、脂肪酸组成和总脂肪含量等。

脂肪乳剂常用于配置全合一营养液(AIO)。全合一营养液是将营养物质,如碳水化合物、氨基酸、脂肪乳、维生素、微量元素、电解质等,按一定顺序混合的注射液,临床可作为重症治疗中的肠外营养支持。由于全合一营养液配方复杂,多种成分混合可能发生相互作用,配伍使用可能会影响脂肪乳剂的物理稳定性,导致脂肪乳剂的微粒聚集、粒径增大、絮凝。研发者应按照参比制剂说明书中用法,进行自制品与氨基酸、碳水化合物、电解质、维生素和微量元素的临床配伍稳定性研究。

5 结语

在营养补充类注射液中,氨基酸类注射液供能缓慢,维生素类营养型注射液通常不含脂肪酸,而营养型脂肪乳剂弥补了以上缺点[3]。对比国外的营养型脂肪乳剂上市情况可知,我国的营养型脂肪乳剂研发和生产领域还有较大提升空间,研发者需关注国内外最新研究进展和行业动态,克服原辅料制约,不断提升脂肪乳剂的研发水平和生产能力。