超临界抗溶剂技术制备卡维地洛固体分散体的方法

摘要

本发明公开了超临界抗溶剂技术制备卡维地洛固体分散体的方法，包括如下步骤：步骤S1，将卡维地洛与水溶性载体溶解于有机溶剂中，得到卡维地洛‑载体混合溶液；步骤S2，将CO2通入结晶釜中，调节结晶釜内的温度和压力；步骤S3，继续通入CO2，维持结晶釜内的温度和压力不变，同时将步骤S1制备的混合溶液通入结晶釜中；步骤S4，卡维地洛‑载体混合溶液通入完毕后，持续通入CO2，维持结晶釜内的温度和压力不变，最后卸压；当结晶釜内压力降至大气压后，打开结晶釜收集卡维地洛固体分散体。本发明提供的方法可以制备得到溶出特性明显提高的卡维地洛固体分散体，进而改善该难溶性药物的生物利用度。

权利要求

1.一种超临界抗溶剂技术制备卡维地洛固体分散体的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，将卡维地洛与水溶性载体溶解于有机溶剂中，得到卡维地洛-载体混合溶液；

步骤S2，将CO2通入结晶釜中，调节结晶釜内的温度至35-55℃，压力至9-17MPa；

步骤S3，继续通入CO2，维持结晶釜内的温度和压力不变，同时将步骤S1制备的混合溶液通入结晶釜中；

步骤S4，卡维地洛-载体混合溶液通入完毕后，持续通入CO2，维持结晶釜内的温度和压力不变，最后卸压；当结晶釜内压力降至大气压后，打开结晶釜收集卡维地洛固体分散体；

其中，步骤S1和步骤S2不存在先后顺序；

所述的水溶性载体为PVP K30，卡维地洛与PVP K30的质量比为1:1-1:5；

所述的有机溶剂为二氯甲烷。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S3维持CO2的通入流速为2-4L/min。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S3中卡维地洛-PVP K30混合溶液通入结晶釜的体积流量为0.7-1.3mL/min。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S4中0.5-2h后卸压。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：卡维地洛与PVP K30的质量比为1:2，混合溶液中卡维地洛与PVP K30的质量浓度之和为4%；CO2通入结晶釜的流速为3L/min；结晶釜内温度为45℃，压力为11MPa；混合溶液的体积流量为0.9mL/min；40分钟后卸压。

说明书

超临界抗溶剂技术制备卡维地洛固体分散体的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及卡维地洛固体分散体的制备，具体涉及一种应用超临界抗溶剂技术制备卡维地洛固体分散体的方法。

背景技术

[0002] 固体分散技术是提高难溶性药物溶出度的方法之一，其增溶原理主要在于药物在相应载体中以微粒、微晶、分子、胶体或无定形状态高度分散，同时载体增加药物润湿性从而改善其溶出与吸收。制备固体分散体常用的载体材料包括水溶性载体、水难溶性载体及肠溶性载体；制备技术包括熔融法(hot melt method)、溶剂法(solvent method)、溶剂-熔融法(solvent-melt method)及喷雾冷冻干燥法(spray/freezing drying method)等。近年来，新型的超临界抗溶剂技术(Supercritical Anti-solvent，SAS)逐渐受到瞩目，该法利用超临界流体溶解性好、粘度小、表面张力小、传质效果好等优良特性，通过控制温度、压力等参数达到调整固体分散体形态的作用，相比传统方法具有操作条件温和、绿色环保、有机溶剂残留少、所得产品均一性好等优点，在制剂领域潜力巨大。其原理主要是将药物与载体溶解到合适的溶剂中(通常为有机溶剂)，形成一定浓度的混合溶液；然后使溶液与超临界CO2接触，因溶质在溶剂中的溶解度远远大于在超临界CO2中的溶解度，此时超临界CO2将快速扩散于有机溶剂中，有机溶剂体积膨胀，溶质在溶剂中的溶解度下降，短时间内即因过大的饱和度而以微粒形式析出，制备得到固体分散体。

[0003] 按操作方式不同，超临界抗溶剂技术分为气体抗溶剂法(Gas Anti-solvent，GAS)、气溶胶溶剂萃取法(Aerosol Solvent Extraction System，ASES)或称压缩流体抗溶剂沉淀法(Precipitation with a Compressed Fluid Anti-solvent，PCA)、超临界流体增强溶液分散法(Solution Enhanced Dispersion by Supercritical Fluids，SEDS)及这些方法的改进。

[0004] 卡维地洛(Carvedilol，CV)是常见心血管药物，属非选择性β-受体和选择性α1-受体双重阻断剂，具极强抗氧化、抗自由基活性，大剂量时还能阻断钙通道等药理作用，临床常用于治疗高血压、缺血性心脏病、慢性心力衰竭、心律失常和青光眼等。卡维地洛在生物药剂学分类系统(BCS)中属第Ⅱ类药物，水中难溶，该药口服吸收迅速但首过效果明显，生物利用度低，仅有25％左右。已知药物被吸收后发挥药效主要取决于其活性成分的水溶性及对脏器粘膜的渗透性，溶解是吸收过程的控速步骤，因此，利用超临界抗溶剂技术制备卡维地洛固体分散体可提高难溶性药物的水溶性及溶出度，有利于改善药物吸收并提高其生物利用度。聚乙烯吡咯烷酮K30(PVP K30)是一种亲水性材料，熔点高，能溶于多种有机溶剂，可用于作为固体分散体的载体，能提高难溶性药物的水溶性，有助于提高难溶性药物的生物利用度。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种应用超临界抗溶剂技术制备卡维地洛固体分散体的方法，以提高该难溶性药物的溶出度。

[0006] 上述目的是通过如下技术方案实现的：

[0007] 一种超临界抗溶剂技术制备卡维地洛固体分散体的方法，包括如下步骤：

[0008] 步骤S1，将卡维地洛与水溶性载体溶解于有机溶剂中，得到卡维地洛-载体混合溶液；

[0009] 步骤S2，将CO2通入结晶釜中，调节结晶釜内的温度和压力；

[0010] 步骤S3，继续通入CO2，维持结晶釜内的温度和压力不变，同时将步骤S1制备的混合溶液通入结晶釜中；

[0011] 步骤S4，卡维地洛-载体混合溶液通入完毕后，持续通入CO2，维持结晶釜内的温度和压力不变，最后卸压；当结晶釜内压力降至大气压后，打开结晶釜收集卡维地洛固体分散体；

[0012] 其中，步骤S1和步骤S2不存在先后顺序。

[0013] 优选地，所述的水溶性载体为PVP K30，所述的有机溶剂为二氯甲烷。

[0014] 优选地，卡维地洛与PVP K30的质量比为1:1-1:5。

[0015] 优选地，步骤S2调节结晶釜内的温度至35-55℃，压力至9-17MPa。

[0016] 优选地，步骤S3维持CO2的通入流速为2-4L/min。

[0017] 优选地，步骤S3中卡维地洛-PVP K30混合溶液通入结晶釜的体积流量为0.7-1.3mL/min。

[0018] 优选地，步骤S4中0.5-2h后卸压。

[0019] 优选地，卡维地洛与PVP K30的质量比为1:2，混合溶液中卡维地洛与PVP K30的质量浓度之和为4％；CO2通入结晶釜的流速为3L/min；结晶釜内温度为45℃，压力为11MPa；混合溶液的体积流量为0.9mL/min；40分钟后卸压。

[0020] 优选地，水溶性载体为PVP K30，有机溶剂为二氯甲烷；卡维地洛与PVP K30质量比为1:2，混合溶液中卡维地洛与PVP K30的质量浓度之和为4％；CO2通入结晶釜的流速为3L/min；结晶釜内温度为45℃，压力为13MPa；混合溶液的体积流量为0.9mL/min；40分钟后卸压。

[0021] 本发明的有益效果：

[0022] 本发明提供的方法可以制备得到溶出特性明显提高的卡维地洛固体分散体，进而改善该难溶性药物的生物利用度；本发明方法的各项参数优化方法合理，且回收率高。本发明方法与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步。

附图说明

[0023] 图1：超临界抗溶剂设备结构装置图；

[0024] 图2：药物载体比对卡维地洛固体分散体60min累积溶出度和回收率的影响关系曲线图；

[0025] 图3：结晶釜温度对卡维地洛固体分散体60min累积溶出度和回收率的影响关系曲线图；

[0026] 图4：结晶釜压力对卡维地洛固体分散体60min累积溶出度和回收率的影响关系曲线图；

[0027] 图5：混合溶液体积流量对卡维地洛固体分散体60min累积溶出度和回收率的影响关系曲线图；

[0028] 图6：卡维地洛原料药和卡维地洛固体分散体的溶出度对比曲线图；

[0029] 图中：1：CO2钢瓶，2：低温恒温水槽，3：高压泵，4：结晶釜，5：预热装置，6：储液槽，7：高效液相泵，8：微调阀，9：溶剂回收装置，10：转子流量计

具体实施方式

[0030] 下面结合实施例具体介绍本发明的技术方案。

[0031] 实施例1：单因素法确定各关键参数的优选取值范围

[0032] 仪器与材料

[0033] 实验材料见表1，实验仪器见表2。

[0034] 表1实验材料

[0035]材料名称 规格 生产厂家
卡维地洛 ≥99％ 武汉兴银河化工有限公司
CO2 ≥99％ 南京同气气体公司
二氯甲烷 分析纯 南京化学试剂有限公司
甲醇 分析纯 南京化学试剂有限公司
PVPK30 优级纯 上海源叶生物科技有限公司

[0036] 表2实验仪器

[0037]设备名称 型号 生产厂家
超临界微粒制备系统 Helix 美国Applied Separations公司
智能溶出实验仪 ZRS-8L 天津天大天发科技有限公司
紫外可见分光光度计 UV-1800 日本岛津公司
电子天平 JY1002 上海精密科学仪器有限公司
低温恒温槽 L-1500 南京新辰生物科技有限公司
高压输液泵 L-1500 美国Applied Separations公司
数控超声波清洗器 KH-250DB 昆山禾创超声仪器有限公司
气浴恒温震荡仪 ZD-85 常州国华电器有限公司

[0038] 超临界抗溶剂设备及操作流程

[0039] 超临界抗溶剂设备见图1。操作流程如下：

[0040] (1)保证仪器所有阀门均关闭的状态下，开启Flowmeter Inlet阀门；

[0041] (2)将结晶釜与仪器各连接阀门拧紧，正确接上各类检测器，打开各个加热开关；

[0042] (3)通适量样品溶液清洗Solvent pump；

[0043] (4)打开Top Inlet阀，向釜中通入CO2，一段时间后系统保持稳定，待结晶釜温度达预设温度后，再打开加压泵给CO2加压至预设压力，接着旋开Vessel Button Outlet，调节CO2流量，持续一段时间后系统稳定，该过程约30min；这时可认为釜内状态为稳定的超临界态；

[0044] (5)开启Solvent Pump向釜中注入样品溶液；

[0045] (6)关闭Solvent Pump，一段时间内维持CO2流量稳定，吹扫有机溶剂使釜内颗粒干燥；

[0046] (7)关闭CO2钢瓶阀门和加压泵，进行卸压过程，待结晶釜压力与钢瓶压力差不多时，关闭Top Inlet，继续排气，卸压完全后关闭系统；

[0047] (8)开釜收集制得的产品；

[0048] (9)彻底清洁整个系统。

[0049] 0.5-2h后卸压，下述实施例中优选40min。

[0050] 预实验：药物载体比例的确定

[0051] 在结晶压力9MPa，结晶温度45℃，溶液体积流量0.9mL/min，卡维地洛与PVP K30的质量浓度之和为4％(W/V)条件下，设置不同的药物(卡维地洛)与载体(PVP K30)比例(1:1、1:2、1:3、1:4、1:5)进行比较研究以确定固体分散体的药物载体比。药物质量不变，随着载体比例增加，所得固体分散体回收率逐渐增大，60min累积溶出度先增大后减小。当药物载体比1:2时，所得产品60min累积溶出度最高。结果如图2所示。

[0052] 分析原因可能是随着载体比例的增加，药物在载体的分散状态良好，载体对其的润湿增溶效果逐渐增强；但当载体比例过大时遇水会产生较大粘性，溶出过程中会在固体分散体周围形成粘稠层反而阻碍药物溶出，因此溶出度降低。

[0053] 增溶是本发明主要诉求，且不同药物载体比对回收率影响不大，因此，固体分散体制备中首先确定卡维地洛与PVP K30比例为1:2，拟在此基础通过单因素实验进一步优化工艺。

[0054] 单因素实验：结晶温度的影响

[0055] 在结晶压力9MPa，溶液体积流量0.9mL/min，卡维地洛与PVP K30的质量浓度之和为4％(W/V)条件下，设置不同结晶温度(35、40、45、50、55℃)比较。结果显示，随着结晶温度的升高，所得固体分散体60min累积溶出度及回收率先增高后减少，结果如图3所示。

[0056] 分析原因可能，超临界CO2对药物的溶解度随结晶温度的升高而增大，一定范围内使药物更易以分子状态分散于载体中达到增溶效果；但当温度过高时，药物溶解过多且两相间传质减弱，导致产品溶出度与回收率双双降低。

[0057] 因此，确定结晶温度的优选范围为40-50℃。

[0058] 单因素实验：结晶压力的影响

[0059] 在结晶温度45℃，溶液体积流量0.9mL/min，卡维地洛与PVP K30的质量浓度之和为4％(W/V)条件下，设置不同的结晶压力(9、11、13、15、17MPa)进行比较研究。随着体系压力的增大，固体分散体60min累积溶出度及回收率均先增大后减小。结果如图4所示。

[0060] 此现象可能是因为在临界状态附近，微小的压力变化都会引起CO2性质的巨大改变进而影响流体密度及与样液间的传质作用。压力越大超临界流体密度越大，其与有机溶剂间的质量传递就越迅速，溶质瞬间过饱和而析出，由于过程迅速，所得产品比表面积小，溶出效果好；同时由于溶质析出迅速，所以回收率较高。但当压力过高时，超临界流体与有机溶剂两相间扩散系数对压力的变化不再敏感，传质效果大大减弱，产品回收率减小。

[0061] 因此，确定结晶压力的优选范围为11-15MPa。

[0062] 单因素实验：卡维地洛-PVP K30混合溶液体积流量的影响

[0063] 在结晶压力9MPa，结晶温度45℃，卡维地洛与PVP K30的质量浓度之和为4％(W/V)条件下，设置不同的体积流量(0.5、0.7、0.9、1.1、1.3mL/min)进行比较研究。随着体积流量的增大，产品60min累积溶出度呈上升趋势，回收率呈下降趋势，结果如图5所示。

[0064] 当药物载体混合溶液流量太低时，结晶溶液通过喷嘴进入结晶釜雾化效果较差，所得固体分散体药物在载体中的分散效果不好，溶出度相对较低；而当体积流量过大，超临界CO2与有机溶液两相间接触减小，传质效果减弱，效率降低，所得产品回收率较低。

[0065] 因此，确定溶液流速的优选范围为0.7-1.1mL/min。

[0066] 实施例2：正交实验在各关键参数的优选范围内优化最优参数

[0067] 正交实验设计和结果

[0068] 卡维地洛固体分散体优选工艺以60min累积溶出度为主要评价指标，选择对该指标影响较明显的3个因素，结晶压力(A)、结晶温度(B)，溶液体积流量(C)进行考察，使用L94
(3)正交实验设计进行实验，其因素水平已通过实施例1的单因素实验确定，见表3。其他工艺条件为CO2排气体积流量3L/min，卡维地洛与PVP K30比例为1:2，有机溶剂为二氯甲烷。
试验设计及结果见表4。

[0069] 表3正交实验因素及水平表

[0070]

[0071] 表4正交实验设计与结果

[0072]试验号 A B C 空白 60min累积溶出度％
1 1 1 1 1 82.8482
2 1 2 2 2 91.8308
3 1 3 3 3 85.3851
4 2 1 2 3 99.4031
5 2 2 3 1 93.7502
6 2 3 1 2 89.2402
7 3 1 3 2 90.1457
8 3 2 1 3 84.3645
9 3 3 2 1 94.3761
K1 86.6880 90.7990 85.4843 90.3248  
K2 94.1311 89.9818 95.2033 90.4056  
K3 89.6288 89.6671 89.7603 89.7176  
R 7.4431 1.1319 9.719 0.6880  

[0073] 正交实验结果分析

[0074] 由方差分析和直观分析可知，各因素对卡维地洛固体分散体60min累积溶出度的影响从大到小为C>A>B，即体积流量>结晶温度>结晶压力；优选工艺组合为A2B1C2，即溶液体积流量0.9mL/min，结晶压力11MPa，结晶温度45℃。

[0075] 由此可以得出最优参数如下：

[0076] 卡维地洛与PVP K30质量比为1:2(溶剂为二氯甲烷)；药物载体混合溶液的体积流量为0.9mL/min；CO2通入结晶釜的流速为3L/min；结晶温度为45℃，结晶压力为11MPa。

[0077] 最优参数条件获得的卡维地洛固体分散体的体外溶出度测定

[0078] 参照《中国药典》2015版二部附录XC第二法，于温度(37±0.5)℃、转速100r/min下测定卡维地洛固体分散体的体外溶出曲线。精密称取适量样品，置于转篮中进行试验，分别在1、3、5、10、15、20、25、30、45、60min各取样10.0mL，同时补加10.0mL同等温度的溶出介质。样品经0.22μm滤膜过滤后，以pH1.2盐酸为空白对照，于284nm处测定其吸光度，按标准曲线方程计算累积释放百分率。测定结果如图6所示。

[0079] 相对于原料药，固体分散体的溶出特性有了显著提高，具体表现为，经过1h的溶出度检测，固体分散体60min的累积溶出度可达99％以上，而原料药溶出度不足30％。

[0080] 结果讨论

[0081] 该实施例以二氯甲烷为溶剂，采用超临界CO2抗溶剂法制备卡维地洛固体分散体，在CO2排气体积流量3L/min的条件下，采用正交试验设计优化制备卡维地洛固体分散体的工艺，得到的优选条件为药物载体质量比为1:2，溶液体积流量0.9mL/min，结晶压力11MPa，结晶温度45℃。所得卡维地洛固体分散体呈肉眼可见的轻质蓬松球状，智能溶出仪测定其体外溶出特性显示为强力速释，与卡维地洛原料药相比，本发明所得固体分散体的溶出度和溶出速率均显著增加，见图6，其5min内累积溶出度已达82.52％，60min内累积溶出达99％以上，而卡维地洛原料药60min内累积溶出度仅为29.47％。

[0082] 实施例3

[0083] 一种超临界抗溶剂技术制备卡维地洛固体分散体的方法，包括如下步骤：

[0084] 步骤S1，将卡维地洛与水溶性载体溶解于有机溶剂中，得到卡维地洛-载体混合溶液；

[0085] 步骤S2，将CO2通入结晶釜中，调节结晶釜内的温度和压力；

[0086] 步骤S3，继续通入CO2，维持结晶釜内的温度和压力不变，同时将步骤S1制备的混合溶液通入结晶釜中；

[0087] 步骤S4，卡维地洛-载体混合溶液通入完毕后，持续通入CO2，维持结晶釜内的温度和压力不变，最后卸压；当结晶釜内压力降至大气压后，打开结晶釜收集卡维地洛固体分散体；

[0088] 其中，步骤S1和步骤S2不存在先后顺序，所述水溶性载体为PVP K30，有机溶剂为二氯甲烷；卡维地洛与PVP K30的质量比为1:2，混合溶液中卡维地洛与PVP K30的质量浓度之和为4％；CO2通入结晶釜的流速为3L/min；结晶釜内温度为45℃，压力为13MPa；混合溶液的体积流量为0.9mL/min；40分钟后卸压。

[0089] 根据单因素实验可知，压力从11MPa升至13MPa后会造成60min累积溶出度明显降低。结果发现该实施例制备的卡维地洛固体分散体的60min累积溶出度与最优参数条件获得的卡维地洛固体分散体的60min累积溶出度无明显差异，达99％以上。但是，回收率比最优参数条件的回收率高出近40％。

[0090] 对比实施例

[0091] 常规的共沉淀法制备卡维地洛固体分散体：

[0092] 按比例称取卡维地洛和PVP K30，加入适量无水乙醇-二氯甲烷混合溶剂，使药物和载体溶解，70℃水浴上加热，在搅拌下挥去溶剂，迅速置冰柜中冷冻，固化后置37℃电热培养箱中8天，制得卡维地洛与PVP K30质量比为1:2的固体分散体。

[0093] 分别测定实施例2最优参数条件、实施例3和对比实施例制备的卡维地洛固体分散体的溶出性能对于高温(40℃)和光照(4500LX)的稳定性。高温和光照处理方法为：精密称取200mg的卡维地洛固体分散体，开口置于称量瓶中，称量瓶置于光照箱中，保持温度为40℃和光照强度4500LX放置10天，10天后取样测定溶出度，计算10天后60min累计溶出度(方法同实施例2)比高温光照处理前溶出度的降低百分比。结果：实施例2最优参数条件降低百分比为3.9％，实施例3降低百分比小于1.5％，对比实施例降低百分比为35.5％。

[0094] 上述实施例的作用仅在于说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明的保护范围。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和保护范围。