聚合物辅料对难溶性药物结晶动力学影响机制的研究

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作为一种传统的分离纯化技术,结晶在医药产业、无机盐工业、食品工业等许多行业发挥着重要作用。对于制药行业,同一种药物的不同晶型、晶习、粒径分布会导致体内溶出速率、溶解度、生物利用度等方面存在着显著的差异。因此加强对药物结晶过程及机理的研究十分重要。尤其是对难溶性药物而言,由于其较低的溶解度和溶解速率,以及提高给药量和毒副作用之间的矛盾,极大地限制了其在临床的应用。提高难溶药物溶解度的有效手段之一便是将其制备成无定形状态,但无定形药物在热力学上是亚稳态的,容易发生重结晶。
  为解决该问题,聚合物被引入结晶体系以抑制无定形药物结晶。但目前聚合物抑制结晶的机理仍不清楚,工业界仍通过不断地试错以筛选出合适的聚合物辅料,极大地消耗了人力物力。因此,亟需加强对药物结晶机理的研究,特别是存在聚合物辅料的多元体系。
  针对以上问题,本文选用阿司匹林和美沙拉嗪两种药物作为研究对象,探究其在二元体系以及三元体系中的晶体生长动力学,并采用分子模拟从微观角度解释聚合物抑制药物结晶的内在机制;最后基于非平衡热力学原理进行建模,从理论模型的角度来探究不同因素影响药物结晶的机理,以期能指导筛选合适的聚合物结晶抑制剂。本文的主要内容及研究结果如下:
  1. 探究不同因素对难溶性药物结晶动力学的影响。测定难溶药物在不同实验条件下的等温结晶曲线。研究发现两种模型药物的结晶速率均随着结晶温度的升高、搅拌速率降低、聚合物浓度增加而降低;不同分子量的聚乙二醇对阿司匹林和美沙拉嗪抑制结晶效果不同;聚乙烯吡咯烷酮以及羟丙基甲基纤维素抑制两种药物抑制结晶的效果均远好于聚乙二醇。
  2. 从微观层面解释聚合物抑制药物结晶的机理。基于吸附能模型以及改进吸附能模型的基本原理,采用分子模拟的方法探究了不同聚合物与难溶性药物晶面间的相互作用能,研究发现聚合物与药物晶面的相互作用力越强,其结晶抑制效果越好。
  3. 结合化学势梯度模型和活度系数模型,对两种药物的结晶过程进行建模研究。研究表明,两种药物体系中,UNIQUAC方程与化学势梯度模型结合均可以很好地计算晶体生长动力学过程,且具有很好的预测性。在具有较小晶体生长速率常数以及较低结晶推动力的体系中,药物结晶速率更低。因此,可以从降低晶体生长速率常数和结晶推动力的角度来指导筛选合适的聚合物结晶抑制剂。
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