CN111544420B - 可吸入泡腾粉雾剂及其在制备感染性肺炎药物中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可吸入泡腾粉雾剂及其在制备感染性肺炎治疗药物中的应用，属于医药技术领域。所述可吸入泡腾粉雾剂包括活性剂和泡腾剂，活性剂和泡腾剂的质量比为1:1~50；所述泡腾剂是由酸和碱组成，所述酸至少包括二酮哌嗪，可选择包括柠檬酸、苹果酸、富马酸、马来酸、丁二酸或酒石酸中的一种或几种，所述碱选自碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠或碳酸氢钾中的一种或几种。本发明的泡腾粉雾剂可以为活性剂即药物粉末提供一个主动释放的驱动力，加速药物在支气管及肺泡表面粘液层的溶出，避免巨噬细胞对药物的吞噬与清除。

Description

可吸入泡腾粉雾剂及其在制备感染性肺炎药物中的应用
技术领域
本发明属于药物制剂技术领域，具体涉及一种可吸入泡腾粉雾剂及其在制备感染性肺炎治疗药物中的应用。
背景技术
下呼吸道感染是指发生于咽喉部位以下的由病毒、细菌、支原体、衣原体、军团菌等微生物引发的呼吸系统感染，根据感染部位的不同可分为气管炎、支气管炎、肺炎等。由新型冠状病毒引发的病毒性肺炎正在全球流行。下呼吸道感染所引发的肺炎已成为全球第三大致死疾病，因而对人类健康造成严重威胁。
用于下呼吸道感染治疗的抗生素或抗病毒药物需要在病灶部位有效富集，现有的常规治疗方法主要依赖于口服给药或注射给药，但口服与注射给药针对肺部感染的治疗均存在明显的局限性。口服给予抗生素或抗病毒药物需要经过胃肠道吸收过程，部分药物亲水性较好，不易通过小肠上皮细胞转运进入体内，导致较低的口服生物利用度。其次，部分药物存在内酯键、内酰胺等结构，在胃部强酸性环境中易降解，导致药效下降；通过吸收进入血液循环的药物会随着体循环分布至全身，难以维持肺部的药物浓度，因而需要频繁的用药，同时容易造成胃肠道副作用的产生以及耐药性的形成。注射给药避免了药物的吸收过程，但是仍存在药物全身性分布，无法富集于感染部位，同样容易产生副作用以及耐药性。
在呼吸道的表面均覆盖着上皮细胞。气管、支气管和细支气管表面存在大量纤毛细胞，通过纤毛的节律运动清扫被吸入气管中的灰尘、细菌等异物。同时，呼吸道内还存在着巨噬细胞，它们由单核细胞迁徙至肺组织后进一步分化形成。部分巨噬细胞游走进入肺泡腔内，又被称为肺巨噬细胞，可以将纤毛未能去除的灰尘、细菌以及衰老细胞吞噬清除。传统的粉雾剂粒径较大，溶解速度较差，进入肺部后易被纤毛的节律运动清除；同时，未被纤毛清除的药物粉末颗粒仍可能被肺巨噬细胞吞噬清除。
因而，仍需开发新的药物肺部递送处方，其利于药物富集于病灶部位，降低给药剂量和全身性分布；另外，根据呼吸道特定的清除机制，需要开发可避免药物粉末颗粒快速清除的处方。
泡腾干粉吸入制剂的制备，可以为干粉吸入剂提供一个主动释放的驱动力，加速药物在支气管及肺泡表面粘液层的溶出，避免巨噬细胞对可吸入颗粒的吞噬作用；同时，由于酸碱作用产生的二氧化碳气体，可以有效的改善吸入粉末的聚集性，提高分散能力。另外，考虑到气道与肺泡中相对湿度约为100％，在泡腾干粉吸入剂的随气流进入肺部的过程中，载药粉末便可由于酸碱泡腾作用迅速崩解为粒径更小的药物颗粒，从而进一步降低药物颗粒的空气动力学直径，提高药物在肺深部的沉积率。
发明内容
本发明的目的是提供一种可吸入泡腾粉雾剂及其制备方法。
本发明的另一目的是提供所述可吸入泡腾粉雾剂在制备感染性肺炎治疗药物中的应用。
为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种可吸入泡腾粉雾剂，包括活性剂和泡腾剂，活性剂和泡腾剂的质量比为1:1～50，优选为1:1.2～4。
所述泡腾剂是由酸和碱组成，其中：所述酸至少包括二酮哌嗪，还可选择包括柠檬酸、苹果酸、富马酸、马来酸、丁二酸或酒石酸中的一种或几种；所述碱选自碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠或碳酸氢钾中的一种或几种。
所述泡腾剂中，酸含有的羧基与碱含有的羟基的摩尔比为1～3:1。
进一步地，所述二酮哌嗪为2,5-二酮-3,6-二(4-富马酰基-氨基丁基)哌嗪及其可药用盐。
进一步地，所述活性剂为抗生素药物和/或抗病毒药物。
进一步地，所述抗生素药物为大环内酯类抗生素，比如阿奇霉素。
进一步地，所述抗病毒药物为含有游离氨基的抗病毒类药物，比如扎那米韦。
上述可吸入泡腾粉雾剂的制备方法是将含有活性剂和泡腾剂的混合溶液经喷雾干燥后得到。
上述可吸入泡腾粉雾剂在制备感染性肺炎治疗药物中的应用。
有益效果：本发明的泡腾粉雾剂可以为活性剂即药物粉末提供一个主动释放的驱动力，加速药物在支气管及肺泡表面粘液层的溶出，避免巨噬细胞对药物的吞噬与清除；同时，泡腾作用可以使粉雾剂颗粒迅速崩解为粒径更小的颗粒，进一步降低其空气动力学直径，有效的改善吸入粉末的聚集性，提高分散能力和药物在肺深部的沉积率。
附图说明
图1为实施例3的泡腾粉雾剂颗粒的激光衍射粒度分布。
图2为实施例1-5和对比例1的粉雾剂颗粒的扫描电镜图。
图3、图4为实施例1-5和对比例1的粉雾剂颗粒的空气动力学行为分析(Mean±SD,n＝3)。
图5为实施例3的泡腾粉雾剂颗粒对小鼠肺组织匀浆中菌落数的影响(Mean±SD,n＝3)。
具体实施方式
本发明提供了一种可吸入泡腾粉雾剂，包括活性剂和泡腾剂。所述泡腾剂由酸和碱组成，其中：所述酸至少包括二酮哌嗪，还可选择包括柠檬酸、苹果酸、富马酸、马来酸、丁二酸或酒石酸中的一种或几种；所述碱选自碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠或碳酸氢钾中的一种或几种。
本发明的可吸入泡腾粉雾剂以二酮哌嗪作为填充剂，由于二酮哌嗪带有羧基，可与碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾等碱剂组合成为泡腾剂，当粉雾剂递送至肺部时，可在肺部发生泡腾作用进一步崩解，从而主动将活性成分释放出来。本发明所递送的活性剂主要为小分子药物，由于分子量低，自身携带电荷少，较难通过静电作用直接吸附在二酮哌嗪自组形成的微球表面，因此通过活性剂与泡腾剂共喷雾干燥制备得到具有适宜分散性质的可吸入泡腾颗粒。与包载大分子药物不同，大分子活性剂吸附于微球表面，其释放过程与微球本身溶解度、溶解速度无关；而包载的小分子活性剂与泡腾剂共喷雾干燥形成粉雾剂颗粒，泡腾作用可以使粉雾剂颗粒迅速崩解为粒径更小的颗粒，从而释放出活性剂，因而其崩解及溶解速度显著影响活性剂的释放行为。
在本发明中，所述二酮哌嗪为2,5-二酮-3,6-二(4-富马酰基-氨基丁基)哌嗪及其可药用盐。
所述活性剂可以为用于治疗肺部感染的各类药物，比如抗生素药物、抗病毒药物。
以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。实施例中未注明具体条件的实验方法及未说明配方的试剂均为按照本领域常规条件。
表1载阿奇霉素的泡腾粉雾剂处方
Figure BDA0002504419920000031
实施例1
Figure BDA0002504419920000032
制备工艺：精密称量处方量的2,5-二酮-3,6-二(4-富马酰基-氨基丁基)哌嗪、柠檬酸，加入去离子水溶解并以1％氨水(v/v)调节溶液pH至8.0，过0.45μm滤膜滤去不溶性物质，作为酸源溶液，封口；精密称量处方量的碳酸氢钠，加入去离子水溶解，过0.45μm滤膜滤去不溶性物质；精密称量处方量阿奇霉素，加入10％冰乙酸溶液(v/v)溶解，过0.45μm滤膜滤去不溶性物质并以1％氨水(v/v)调节溶液pH至8.0；分别将碳酸氢钠溶液和阿奇霉素溶液滴加入酸源溶液中，继续搅拌10min，迅速进行喷雾干燥，得到阿奇霉素泡腾粉雾剂颗粒。
实施例2
Figure BDA0002504419920000041
制备工艺：精密称量处方量的2,5-二酮-3,6-二(4-富马酰基-氨基丁基)哌嗪、柠檬酸，加入去离子水溶解并以1％氨水(v/v)调节溶液pH至8.0，过0.45μm滤膜滤去不溶性物质，作为酸源溶液，封口；精密称量处方量碳酸氢钠，加入去离子水溶解，过0.45μm滤膜滤去不溶性物质；精密称量处方量阿奇霉素，加入10％冰乙酸溶液(v/v)溶解，过0.45μm滤膜滤去不溶性物质并以1％氨水(v/v)调节溶液pH至8.0；分别将碳酸氢钠溶液和阿奇霉素溶液滴加入酸源溶液中，继续搅拌10min，迅速进行喷雾干燥，得到阿奇霉素泡腾粉雾剂颗粒。
实施例3
处方：2,5-二酮-3,6-二(4-富马酰基-氨基丁基)哌嗪 12.64g
碳酸氢钠 2.36g
阿奇霉素 10.00g
制备工艺：精密称量处方量的2,5-二酮-3,6-二(4-富马酰基-氨基丁基)哌嗪，加入去离子水溶解并以1％氨水(v/v)调节溶液pH至8.0，过0.45μm滤膜滤去不溶性物质，作为酸源溶液，封口；精密称量处方量碳酸氢钠，加入去离子水溶解，过0.45μm滤膜滤去不溶性物质；精密称量处方量阿奇霉素，加入10％冰乙酸溶液(v/v)溶解，过0.45μm滤膜滤去不溶性物质并以1％氨水(v/v)调节溶液pH至8.0；分别将碳酸氢钠溶液和阿奇霉素溶液滴加入酸源溶液中，继续搅拌10min，迅速进行喷雾干燥，得到阿奇霉素泡腾粉雾剂颗粒。
实施例4
处方：2,5-二酮-3,6-二(4-富马酰基-氨基丁基)哌嗪 13.06g
碳酸氢钠 1.94g
阿奇霉素 10.00g
制备工艺：精密称量处方量的2,5-二酮-3,6-二(4-富马酰基-氨基丁基)哌嗪，加入去离子水溶解并以1％氨水(v/v)调节溶液pH至8.0，过0.45μm滤膜滤去不溶性物质，作为酸源溶液，封口；精密称量处方量碳酸氢钠，加入去离子水溶解，过0.45μm滤膜滤去不溶性物质；精密称量处方量阿奇霉素，加入10％冰乙酸溶液(v/v)溶解，过0.45μm滤膜滤去不溶性物质并以1％氨水(v/v)调节溶液pH至8.0；分别将碳酸氢钠溶液和阿奇霉素溶液滴加入酸源溶液中，继续搅拌10min，迅速进行喷雾干燥，得到阿奇霉素泡腾粉雾剂颗粒。
实施例5
处方：2,5-二酮-3,6-二(4-富马酰基-氨基丁基)哌嗪 12.08g
碳酸氢钠 2.92g
阿奇霉素 10.00g
制备工艺：精密称量处方量的2,5-二酮-3,6-二(4-富马酰基-氨基丁基)哌嗪，加入去离子水溶解并以1％氨水(v/v)调节溶液pH至8.0，过0.45μm滤膜滤去不溶性物质，作为酸源溶液，封口；精密称量处方量碳酸氢钠，加入去离子水溶解，过0.45μm滤膜滤去不溶性物质；精密称量处方量阿奇霉素，加入10％冰乙酸溶液(v/v)溶解，过0.45μm滤膜滤去不溶性物质并以1％氨水(v/v)调节溶液pH至8.0；分别将碳酸氢钠溶液和阿奇霉素溶液滴加入酸源溶液中，继续搅拌10min，迅速进行喷雾干燥，得到阿奇霉素泡腾粉雾剂颗粒。
实施例6
处方：2,5-二酮-3,6-二(4-富马酰基-氨基丁基)哌嗪 13.43g
碳酸钠 1.57g
阿奇霉素 10.00g
制备工艺：精密称量处方量的2,5-二酮-3,6-二(4-富马酰基-氨基丁基)哌嗪，加入去离子水溶解并以1％氨水(v/v)调节溶液pH至8.0，过0.45μm滤膜滤去不溶性物质，作为酸源溶液，封口；精密称量处方量碳酸钠，加入去离子水溶解，过0.45μm滤膜滤去不溶性物质；精密称量处方量阿奇霉素，加入10％冰乙酸溶液(v/v)溶解，过0.45μm滤膜滤去不溶性物质并以1％氨水(v/v)调节溶液pH至8.0；分别将碳酸钠溶液和阿奇霉素溶液滴加入酸源溶液中，继续搅拌10min，迅速进行喷雾干燥，得到阿奇霉素泡腾粉雾剂颗粒。
实施例7
Figure BDA0002504419920000051
Figure BDA0002504419920000061
制备工艺：精密称量处方量的2,5-二酮-3,6-二(4-富马酰基-氨基丁基)哌嗪、柠檬酸，加入去离子水溶解并以1％氨水(v/v)调节溶液pH至8.0，过0.45μm滤膜滤去不溶性物质，作为酸源溶液，封口；精密称量处方量碳酸钠，加入去离子水溶解，过0.45μm滤膜滤去不溶性物质；精密称量处方量阿奇霉素，加入10％冰乙酸溶液(v/v)溶解，过0.45μm滤膜滤去不溶性物质并以1％氨水(v/v)调节溶液pH至8.0；分别将碳酸钠溶液和阿奇霉素溶液滴加入酸源溶液中，继续搅拌10min，迅速进行喷雾干燥，得到阿奇霉素泡腾粉雾剂颗粒。
比较例1
处方：2,5-二酮-3,6-二(4-富马酰基-氨基丁基)哌嗪 15.00g
阿奇霉素 10.00g
制备工艺：精密称量处方量的2,5-二酮-3,6-二(4-富马酰基-氨基丁基)哌嗪，加入1％氨水(v/v)溶解，过0.45μm滤膜滤去不溶性物质；磁力搅拌下将10％醋酸溶液(v/v)缓慢滴加于FDKP氨水溶液中直至溶液pH4.5，FDKP逐渐析出形成FDKP微球；微球溶液转移至高压均质机中，于140bar的压力下均质8min；精密称取处方量阿奇霉素，加入醋酸铵水溶液溶解，磁力搅拌条件下滴加入高压均质后FDKP微球悬液中，继续搅拌10min，迅速进行喷雾干燥，得到阿奇霉素粉雾剂颗粒。
试验例1
取实施例1-5制得的阿奇霉素泡腾粉雾剂颗粒及测其产率、空气动力学直径及载药量，结果见表2。
表2不同处方阿奇霉素泡腾粉雾颗粒的理化性质(mean±SD,n＝3)
Figure BDA0002504419920000062
由上表可知，各处方产率约为30％-40％，载药量约为40％。泡腾粉雾剂颗粒的空气动力学直径约为4μm。
试验例2
通过粉末粒度仪对实施例3的阿奇霉素泡腾粉雾剂颗粒的粒径进行测定，结果见图1。
通过扫描电镜测定实施例1-5制备的阿奇霉素泡腾粉雾剂颗粒及比较例1制备的阿奇霉素粉雾剂颗粒(AZM@FDKP-MPs)的外观形态进行研究，结果见图2。
对比实施例1-3，随着处方中柠檬酸含量的下降，微球表面逐渐有较光滑向不光滑转变，向着FDKP微球独特的花瓣状结构靠拢；只含有FDKP作为酸源的微球(处方A3-A5)，表面形态并没有显著的变化，微球表面均不光滑，但基本为球形；与非泡腾微球的表面形态对比，泡腾微球表面起伏相对较平缓，表面存在龟裂状裂纹。
试验例3
取实施例1-5制得的阿奇霉素泡腾粉雾剂颗粒及比较例1制备的阿奇霉素粉雾剂颗粒，采用NGI对其体外沉积行为进行考察，结果见图3及图4。
实施例1-5制备的泡腾粉雾剂颗粒与比较例1制备的阿奇霉素粉雾剂颗粒的体外沉积结果进行对比。
实施例1和实施例2沉积情况的分布趋势与比较例1的非泡腾粉雾剂颗粒分布趋势大体一致，均在S2-S4具有较多的沉积，其中S2分布最多，但药物在截止空气动力学直径更小S5分布比比较例1有所提高，显示泡腾组微球更容易沉积于肺深部。实施例3制备的泡腾微球阿奇霉素在S2-S5分布显著高于比较例1，阿奇霉素沉积最多为S4，显示药物可以沉积进入更深部位。
比较例1粉雾剂颗粒在进入NGI撞击器中后，主要沉积在S2-S4，S2沉积量最多，在S4之后下降明显；对比实施例3、实施例4和实施例5，微球沉积更加集中于S3-S5，其中在S4的沉积量最大，过量的酸源和碱源并没有显著地提高微球泡腾裂解的效果，结果显示，羧基和碳酸根的摩尔比为2:1可以提供最佳的沉积效果。
试验例4
取实施例3制得的阿奇霉素泡腾粉雾剂颗粒，在小鼠体内进行药效学评价。以肺炎链球菌为模型菌种，Balb/c小鼠作为模型动物。将感染肺炎链球菌的模型鼠随机分为五组。第一组小鼠通过肺部吹扫空气最为对照组；第二组通过尾静脉注射阿奇霉素注射液；第三组通过肺部吹扫不含泡腾剂的阿奇霉素-二酮哌嗪药物组合物粉末；第四组通过肺部吹扫阿奇霉素-二酮哌嗪泡腾粉末。吸入组小鼠每隔3天给药一次，注射组小鼠每1天给药一次。分别于给药1、2、4、6、8、10天后，安乐死各组6只小鼠，取肺，制备肺组织匀浆，测定肺组织匀浆中菌落数，结果如图5所示。
图5中显示了各组小鼠肺组织匀浆中细菌浓度变化情况。肺部给药组小鼠在第二天肺组织均浆细菌浓度迅速开始下降，与注射组具有显著性差异，显示肺部炎症进程的迅速缓解，且给药频率显著下降；泡腾粉雾剂颗粒组相对于普通粉末组细菌浓度下降更迅速。灌胃组组织均浆中细菌数下降较缓慢，至给药三天后才出现明显的下降趋势，证实口服给药并产生药效存在显著延迟。

Claims (2)

1.一种可吸入泡腾粉雾剂，其特征在于：包括活性剂和泡腾剂，活性剂和泡腾剂的质量比为1:1.2-4；
所述泡腾剂由酸和碱组成，其中：所述酸至少包括二酮哌嗪，可选择包括柠檬酸、苹果酸、富马酸、马来酸、丁二酸或酒石酸中的一种或几种；所述碱选自碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠或碳酸氢钾中的一种或几种；
所述二酮哌嗪为2,5-二酮-3,6-二（4-富马酰基-氨基丁基）哌嗪；
所述活性剂为阿奇霉素；
所述可吸入泡腾粉雾剂的制备方法是将含有活性剂和泡腾剂的混合溶液经喷雾干燥后得到所述可吸入泡腾粉雾剂。
2.权利要求1所述的可吸入泡腾粉雾剂在制备感染性肺炎治疗药物中的应用。
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