药物制剂的稳定性幻灯片.ppt
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1、药物制剂的稳定性药物制剂的稳定性第1页,共70页,编辑于2022年,星期二内容提要l药物制剂的稳定性包括化学稳定性、物理稳定性、生物活性稳定性、疗效稳定药物制剂的稳定性包括化学稳定性、物理稳定性、生物活性稳定性、疗效稳定性、毒性稳定性五种稳定性。性、毒性稳定性五种稳定性。l本章只限药物的化学稳定性,尤其对易水解、易氧化、易互变、易聚合的药物本章只限药物的化学稳定性,尤其对易水解、易氧化、易互变、易聚合的药物进行重点讨论。包括化学降解途径、化学动力学基础、影响降解的因素与稳定进行重点讨论。包括化学降解途径、化学动力学基础、影响降解的因素与稳定化措施、预测稳定性的方法,为药物制剂的稳定性研究奠定理
2、论基础。化措施、预测稳定性的方法,为药物制剂的稳定性研究奠定理论基础。l药物的化学动力学理论只作衔接性的复习,详细参看物理化学教材。药物的化学动力学理论只作衔接性的复习,详细参看物理化学教材。第2页,共70页,编辑于2022年,星期二第一节第一节 概概 述述 一、研究药物制剂稳定性的意义一、研究药物制剂稳定性的意义l药药物物制制剂剂的的基基本本要要求求是是安安全全、有有效效、稳稳定定。稳稳定定系系指指药药物物在体外的稳定性。在体外的稳定性。l产品因不稳定而变质,在经济上可造成巨大损失。产品因不稳定而变质,在经济上可造成巨大损失。l抗抗生生素素、生生化化类类、蛋蛋白白多多肽肽类类、维维生生素素及
3、及某某些些液液体体制制剂的稳定性问题甚为突出。剂的稳定性问题甚为突出。l我我国国已已经经规规定定,新新药药申申请请必必须须呈呈报报有有关关稳稳定定性性资资料料。为为了了合合理理地地进进行行剂剂型型设设计计,提提高高制制剂剂质质量量,保保证证药药品品疗疗效效与与安安全全,提提高高经经济济效效益益,必必须须重重视视药药物物制制剂剂稳稳定定性的研究。性的研究。第3页,共70页,编辑于2022年,星期二二、研究药物制剂稳定性的任务二、研究药物制剂稳定性的任务 l化化学学稳稳定定性性是是指指药药物物由由于于水水解解、氧氧化化等等化化学学降降解解反反应应,使使药药物含量物含量(或效价)、色泽产生变化。或效
4、价)、色泽产生变化。l物物理理稳稳定定性性主主要要指指制制剂剂的的物物理理性性能能发发生生变变化化,如如混混悬悬剂剂中中药药物物颗颗粒粒结结块块、结结晶晶生生长长,乳乳剂剂的的分分层层、破破裂裂,胶胶体体制制剂剂的的老老化化,片剂崩解度、溶出速度的改变等。片剂崩解度、溶出速度的改变等。第4页,共70页,编辑于2022年,星期二l生生物物学学稳稳定定性性一一般般指指药药物物制制剂剂由由于于受受微微生生物物的的污污染染,而而使使产产品品变变质质、腐败。腐败。l研研究究药药物物制制剂剂稳稳定定性性的的任任务务:是是探探讨讨影影响响药药物物制制剂剂稳稳定定性性的的因因素素与与提提高高制制剂剂稳稳定定化
5、化的的措措施施,同同时时研研究究药药物物制制剂剂稳稳定定性性的的试试验验方方法法,制制订订药药物物产产品品的的有有效效期期,保保证证药药物物产产品品的的质质量量,为为新新产产品品提供稳定性依据。提供稳定性依据。第5页,共70页,编辑于2022年,星期二第二节第二节 药物稳定性的化学动力学基础药物稳定性的化学动力学基础 药物的降解速度与浓度的关系:药物的降解速度与浓度的关系:零级反应:零级反应:一级反应:一级反应:半衰期(半衰期(t1/2):):C=C0-k0tlgC=kt/2.303+lgCo或或C=Coe-kt十分之一衰期即有效期(十分之一衰期即有效期(t0.9):):第6页,共70页,编辑
6、于2022年,星期二 反应级数反应级数l反应级数反应级数是用来阐明反应物浓度与反应速率之间的关系。是用来阐明反应物浓度与反应速率之间的关系。l反应级数有反应级数有零级、一级、伪一级及二级、分数级反应零级、一级、伪一级及二级、分数级反应。l多数药物及其制剂可按零级、一级、伪一级反应处理。多数药物及其制剂可按零级、一级、伪一级反应处理。l如果反应速率与两种反应物浓度的乘积成正比的反应如果反应速率与两种反应物浓度的乘积成正比的反应,称为称为二级反应二级反应。l若其中一种反应物的浓度大大超过另一种反应物,或保持其中一种反应物若其中一种反应物的浓度大大超过另一种反应物,或保持其中一种反应物浓度恒定不变的
7、情况下,则此反应表现出一级反应的特征,故称为浓度恒定不变的情况下,则此反应表现出一级反应的特征,故称为伪一级伪一级反应反应。例如酯的水解,在酸或碱的催化下,可用伪一级反应处理。例如酯的水解,在酸或碱的催化下,可用伪一级反应处理。第7页,共70页,编辑于2022年,星期二一、水解一、水解(一)酯类药物的水解(一)酯类药物的水解l含含有有酯酯键键药药物物的的水水溶溶液液,在在H H+或或OHOH-或或广广义义酸酸碱碱的的催催化化下下,水水解解反反应应加加速速。如如盐盐酸酸普普鲁鲁卡卡因因水水解解生生成成对对氨氨基基苯苯甲甲酸酸与与二二乙乙胺胺基基乙乙醇醇,此分解产物无明显的麻醉作用此分解产物无明显
8、的麻醉作用。第三节第三节 制剂中药物化学降解途径制剂中药物化学降解途径第8页,共70页,编辑于2022年,星期二(二)酰胺类药物的水解(二)酰胺类药物的水解l酰酰胺胺类类药药物物水水解解以以后后生生成成酸酸与与胺胺。如如氯氯霉霉素素在在水水中中发发生生酰酰胺胺水水解解,生生成成氨氨基基物物与与二二氯氯乙乙酸酸。还还有有青青霉霉素素类类、头头孢孢菌菌素素类类、巴巴比妥类也易属于此类水解。比妥类也易属于此类水解。第9页,共70页,编辑于2022年,星期二(三)其它药物的水解(三)其它药物的水解l如阿糖胞苷、维生素如阿糖胞苷、维生素B B、地西泮、碘苷等药物的降解,、地西泮、碘苷等药物的降解,主要也
9、是水解作用主要也是水解作用第10页,共70页,编辑于2022年,星期二二、氧化二、氧化 氧化也是药物变质最常见的反应。药物氧化分氧化也是药物变质最常见的反应。药物氧化分解常是自动氧化,即在大气中氧的影响下进行缓解常是自动氧化,即在大气中氧的影响下进行缓慢的氧化过程。慢的氧化过程。药物氧化后,效价损失,还可能药物氧化后,效价损失,还可能产生颜色或沉淀或不良气味,严重影响药品的质产生颜色或沉淀或不良气味,严重影响药品的质量,甚至成为废品。量,甚至成为废品。第11页,共70页,编辑于2022年,星期二氧化氧化l l(一)酚类药物(一)酚类药物l l 如肾上腺素、左旋多巴、吗啡、去水吗啡、水杨酸钠等。
10、如肾上腺素、左旋多巴、吗啡、去水吗啡、水杨酸钠等。如肾上腺素、左旋多巴、吗啡、去水吗啡、水杨酸钠等。如肾上腺素、左旋多巴、吗啡、去水吗啡、水杨酸钠等。l l(二)烯醇类药物(二)烯醇类药物(二)烯醇类药物(二)烯醇类药物l l 维生素维生素维生素维生素C C是这类药物的代表,分子中含有烯醇基,极是这类药物的代表,分子中含有烯醇基,极是这类药物的代表,分子中含有烯醇基,极是这类药物的代表,分子中含有烯醇基,极易氧化,氧化过程较为复杂。易氧化,氧化过程较为复杂。易氧化,氧化过程较为复杂。易氧化,氧化过程较为复杂。第12页,共70页,编辑于2022年,星期二氧化氧化l l(三)其它类药物(三)其它类
11、药物l l 芳胺类如磺胺嘧啶钠,吡唑酮类如氨基比林、安乃近,芳胺类如磺胺嘧啶钠,吡唑酮类如氨基比林、安乃近,芳胺类如磺胺嘧啶钠,吡唑酮类如氨基比林、安乃近,芳胺类如磺胺嘧啶钠,吡唑酮类如氨基比林、安乃近,噻嗪类如盐酸氯丙嗪、盐酸异丙嗪等。易氧化药物要特噻嗪类如盐酸氯丙嗪、盐酸异丙嗪等。易氧化药物要特噻嗪类如盐酸氯丙嗪、盐酸异丙嗪等。易氧化药物要特噻嗪类如盐酸氯丙嗪、盐酸异丙嗪等。易氧化药物要特别注意光、氧、金属离子对其的影响,以保证产品质量。别注意光、氧、金属离子对其的影响,以保证产品质量。别注意光、氧、金属离子对其的影响,以保证产品质量。别注意光、氧、金属离子对其的影响,以保证产品质量。第1
12、3页,共70页,编辑于2022年,星期二三、其它反应三、其它反应(一)异构化(一)异构化l光光 学学 异异 构构 化化(optical optical isomerization)isomerization):外外 消消 旋旋 化化 作作 用用(racemization)racemization)和差向异构和差向异构(epimerization)epimerization)。l几何异构几何异构(geometric isomerization)geometric isomerization):顺式与反式异构体。:顺式与反式异构体。(二)聚合(二)聚合l聚合聚合(polymerization)po
13、lymerization)是两个或多个分子结合在一起形成的复杂分子。是两个或多个分子结合在一起形成的复杂分子。(三)脱羧(三)脱羧第14页,共70页,编辑于2022年,星期二第四节第四节 影响药物制剂降解的因素及稳定化方法影响药物制剂降解的因素及稳定化方法l一、处方因素:l一)pH值的影响l二)广义酸碱催化的影响l三)溶剂的影响l四)离子强度的影响l五)表面活性剂的影响l六)处方中基质或赋形剂的影响第15页,共70页,编辑于2022年,星期二(一)一)pHpH的影响的影响l许许多多酯酯类类、酰酰胺胺类类药药物物受受H H+或或OHOH-催催化化水水解解、这这种种催催化化作作用用也也叫叫专专属属
14、酸酸碱碱催催化化(specific specific acid-acid-base base catalysis)catalysis)或或特特殊殊酸酸碱碱催催化化,此此类类药药物物的的水水解解速速度度,主主要要由由pHpH决决定定。pHpH对对速速度度常常数数K K的的影影响响可可用下式表示:用下式表示:l k=kk=k0 0+k+kH H+H H+k+kOHOH-OH OH-pHpH很低时,主要是酸催化:很低时,主要是酸催化:lgk=lgklgk=lgkH H+pH pHpHpHpHpH较高时,较高时,较高时,较高时,主要是酸催化:主要是酸催化:lgk=lgklgk=lgklgk=lgklg
15、k=lgkOHOHOHOH-+lgK+lgK+lgK+lgKw w w w+pH+pH+pH+pH第16页,共70页,编辑于2022年,星期二lgkV V型型 pH-pH-速度图速度图lgkS S型型 pH-pH-速度图速度图l根根据据上上述述动动力力学学方方程程可可以以得得到到反反应应速速度度常常数数与与pHpH关关系系的的图图形形,称称pH-pH-速速度度图图。在此图上最低点所对应的横座标,即为最稳定在此图上最低点所对应的横座标,即为最稳定pHpH,以,以pHpHm m表示。表示。第17页,共70页,编辑于2022年,星期二 确定最稳定的确定最稳定的pHpH是溶液型制剂处方研究首先要解决的
16、问题。是溶液型制剂处方研究首先要解决的问题。pHpHm m可以通过下式计算可以通过下式计算:pHpHm m=pK=pKw w lglg 一般是通过实验求得,方法如下:保持处方中其它成分不变,配一般是通过实验求得,方法如下:保持处方中其它成分不变,配制一系列不同制一系列不同pHpH的溶液,在较高温度(恒温,例如的溶液,在较高温度(恒温,例如6060 C C)下进行加速)下进行加速实验。求出各种实验。求出各种pHpH溶液的速度常数溶液的速度常数(k)k),然后以,然后以lgklgk对对pHpH作图,就作图,就可求出最稳定的可求出最稳定的pHpH。在较高恒温下所得到的。在较高恒温下所得到的pHpHm
17、 m一般可适用于室一般可适用于室温,不致产生很大误差。温,不致产生很大误差。第18页,共70页,编辑于2022年,星期二l一般药物的氧化作用,也受一般药物的氧化作用,也受H H+或或OHOH-的催化,因为一些反应的氧化的催化,因为一些反应的氧化-还原电位依赖于还原电位依赖于pHpH值。如吗啡(醌与氢醌)在值。如吗啡(醌与氢醌)在pH4pH4以下较为稳定,以下较为稳定,在在pH5.5-7.0pH5.5-7.0之间反应速度迅速增加。之间反应速度迅速增加。l为了研究药物的降解,需查阅资料或通过实践找出其最稳定为了研究药物的降解,需查阅资料或通过实践找出其最稳定的的pHpH范围,并调节范围,并调节pH
18、pH。第19页,共70页,编辑于2022年,星期二lpHpH调节剂常用的是盐酸与氢氧化钠。为了不再引入其它离子调节剂常用的是盐酸与氢氧化钠。为了不再引入其它离子而影响药液的澄明度等原因,生产上常用与药物本身相同的而影响药液的澄明度等原因,生产上常用与药物本身相同的酸和碱,如氨茶碱用乙二胺,马来酸麦角新碱用马来酸,硫酸和碱,如氨茶碱用乙二胺,马来酸麦角新碱用马来酸,硫酸卡那霉素用硫酸调节酸卡那霉素用硫酸调节pHpH值。值。l为了保持药液的为了保持药液的pHpH不变,常用磷酸、枸橼酸、醋酸及其盐不变,常用磷酸、枸橼酸、醋酸及其盐类组成的缓冲系统来调节,但使用时要注意广义酸碱催类组成的缓冲系统来调节
19、,但使用时要注意广义酸碱催化的影响。化的影响。lpHpH调节要同时考虑稳定性、溶解度和疗效三个方面。调节要同时考虑稳定性、溶解度和疗效三个方面。第20页,共70页,编辑于2022年,星期二(二)广义酸碱催化的影响(二)广义酸碱催化的影响l根据根据Bronsted-LowryBronsted-Lowry酸碱理论,给出质子的物质叫广义的酸,接受酸碱理论,给出质子的物质叫广义的酸,接受质子的物质叫广义的碱。有些药物也可被广义的酸碱催化水解称广质子的物质叫广义的碱。有些药物也可被广义的酸碱催化水解称广义的酸碱催化义的酸碱催化(General acid-base catalysis)General ac
20、id-base catalysis)或一般酸碱催化。常或一般酸碱催化。常用的缓冲剂如醋酸盐、磷酸盐、枸橼酸盐、硼酸盐均为广义的酸碱。用的缓冲剂如醋酸盐、磷酸盐、枸橼酸盐、硼酸盐均为广义的酸碱。l观察药物在缓冲溶液中的分解情况,确定该缓冲剂是否对药物有广义的酸观察药物在缓冲溶液中的分解情况,确定该缓冲剂是否对药物有广义的酸碱催化作用。为了减少这种催化作用的影响,在实际生产处方中,缓冲剂碱催化作用。为了减少这种催化作用的影响,在实际生产处方中,缓冲剂应用尽可能低的浓度或选用没有催化的缓冲系统。应用尽可能低的浓度或选用没有催化的缓冲系统。第21页,共70页,编辑于2022年,星期二(三)溶剂的影响(
21、三)溶剂的影响l非水溶剂介电常数的对易水解药物的稳定性影响:非水溶剂介电常数的对易水解药物的稳定性影响:lgk=lgklgk=lgk l以以lgklgk对对1/1/作图可得一直线,如果药物离子与攻击的离子的电荷相同,则作图可得一直线,如果药物离子与攻击的离子的电荷相同,则所得直线的斜率将是负的。此时在处方中采用介电常数低的溶剂将降低药所得直线的斜率将是负的。此时在处方中采用介电常数低的溶剂将降低药物分解的速度。物分解的速度。l相反,若药物离子与进攻离子的电荷相反,如专属碱对带正电荷的药相反,若药物离子与进攻离子的电荷相反,如专属碱对带正电荷的药物的催化,那么采取介电常数低的溶剂,就不能达到稳定
22、药物制剂的物的催化,那么采取介电常数低的溶剂,就不能达到稳定药物制剂的目的。目的。l溶剂对稳定性的影响比较复杂,需深入研究。溶剂对稳定性的影响比较复杂,需深入研究。第22页,共70页,编辑于2022年,星期二(四)离子强度的影响(四)离子强度的影响 在在制制剂剂处处方方中中,往往往往加加入入电电解解质质调调节节等等渗渗,或或加加入入盐盐(如如一一些些抗抗氧氧剂剂)防止氧化,加入缓冲剂调接防止氧化,加入缓冲剂调接pHpH。因而存在离子强度对降解速度的影响:。因而存在离子强度对降解速度的影响:lgk=lgko+1.02ZAZBl lg gk k-l lg gk k0 0线:线:相同电荷离子之间的反
23、应,如相同电荷离子之间的反应,如药物离子带负电,并受药物离子带负电,并受OHOH-催化,加入催化,加入盐使溶液离子强度增加,则分解反盐使溶液离子强度增加,则分解反应速度增加;应速度增加;线:线:线:线:如果药物离子带负电,而受如果药物离子带负电,而受如果药物离子带负电,而受如果药物离子带负电,而受H+H+H+H+催化,则离子强度增加,分解反应催化,则离子强度增加,分解反应催化,则离子强度增加,分解反应催化,则离子强度增加,分解反应速度低;速度低;速度低;速度低;线:线:线:线:如果药物是中性分子,因如果药物是中性分子,因如果药物是中性分子,因如果药物是中性分子,因Z Z Z ZA A A AZ
24、 Z Z ZB B B B=0=0=0=0,离子强度增加对分解速度没,离子强度增加对分解速度没,离子强度增加对分解速度没,离子强度增加对分解速度没有影响。有影响。有影响。有影响。第23页,共70页,编辑于2022年,星期二(五)表面活性剂的影响(五)表面活性剂的影响l一一些些溶溶剂剂水水解解的的药药物物,加加入入表表面面活活性性剂剂可可使使稳稳定定性性的的增增加加,这这是是因因为为表表面面活活性性剂剂在在溶溶液液中中形形成成胶胶束束(胶胶团团),形形成成一一层层所所谓谓“屏屏障障”,阻阻止止攻攻击击离离子子进进入入胶胶束束与与药药物物反反应应。但但要要注注意意,表表面面活活性性剂剂有有时时使使
25、某某些些药药物物分分解解速速度度反反而而加加快快,故故须通过实验,正确选用表面活性剂。须通过实验,正确选用表面活性剂。(六)处方中基质或赋形剂的影响(六)处方中基质或赋形剂的影响l一些半固体剂型如软膏、霜剂,药物的稳定性与制剂处方的基质有关。如聚氧一些半固体剂型如软膏、霜剂,药物的稳定性与制剂处方的基质有关。如聚氧乙二醇能促进氢化可的松的分解,有效期仅乙二醇能促进氢化可的松的分解,有效期仅6 6个月。栓剂基质聚氧乙二醇也可使个月。栓剂基质聚氧乙二醇也可使乙酰水杨酸分解,产生水杨酸和乙酰聚乙二醇。乙酰水杨酸分解,产生水杨酸和乙酰聚乙二醇。l维生素维生素U U片采用糖粉和淀粉为赋形剂,则产品变色,
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