药物制剂稳定性幻灯片.ppt
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1、药物制剂稳定性第1页,共64页,编辑于2022年,星期二本章主要内容:本章主要内容:一、概述一、概述二、药物稳定性的化学动力学基础二、药物稳定性的化学动力学基础三、制剂中药物的化学降解途径三、制剂中药物的化学降解途径四、影响药物制剂降解的因素及稳定化方法四、影响药物制剂降解的因素及稳定化方法五、固体药物制剂稳定性的特点及降解动力学五、固体药物制剂稳定性的特点及降解动力学六、六、药物与药品稳定性试验方法药物与药品稳定性试验方法七、新药开发过程中药物的稳定性研究七、新药开发过程中药物的稳定性研究第2页,共64页,编辑于2022年,星期二 第一节第一节 概述概述 药物制剂的稳定性是指药物制剂从制备到
2、使用期间药物制剂的稳定性是指药物制剂从制备到使用期间保持稳定的程度。包括保持稳定的程度。包括化学稳定性化学稳定性、物理稳定性、生、物理稳定性、生物稳定性、疗效稳定性、毒性稳定性。物稳定性、疗效稳定性、毒性稳定性。第3页,共64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 药物降解速度与浓度关系用下式表示:药物降解速度与浓度关系用下式表示:-dC/dt=kCn k反应速度常数;反应速度常数;Ct时反应物的浓度;时反应物的浓度;n反应级数反应级数.零级反应:零级反应:-dC/dt=k0 积分得积分得C=C0k0t 半衰期半衰期 t1/2=C0/2
3、kt0.9=C0/10k 一级反应:一级反应:-dC/dt=kC 积分得积分得C=C0kt/2.303 半衰期半衰期t1/2=0.693/k t0.9=0.1054/k 二级反应:二级反应:-dC/dt=kC2 积分得积分得1/C=1/C0kt 半衰期半衰期t1/2=1/(C0k)t0.9=1/(9C0k)伪一级反应伪一级反应:当二级反应中一种反应物的浓度大大超过另一种反应物的浓度时或一种反:当二级反应中一种反应物的浓度大大超过另一种反应物的浓度时或一种反应物浓度不变时,与一级反应的特征一致。应物浓度不变时,与一级反应的特征一致。第4页,共64页,编辑于2022年,星期二 第三节第三节 药物的
4、化学降解途径药物的化学降解途径 水解水解反应反应 酯酯类药物如盐酸普鲁卡因类药物如盐酸普鲁卡因 主要途径主要途径 内酯如硝酸毛果芸香碱内酯如硝酸毛果芸香碱 酰胺酰胺类药物如氯霉素、青霉素类药物如氯霉素、青霉素 氧化氧化反应反应 酚酚类药物如肾上腺素类药物如肾上腺素 稀醇稀醇类药物如维生素类药物如维生素C 含含碳碳双键碳碳双键的药物如维生素的药物如维生素A,D 此外还有此外还有异构化异构化,聚合聚合,脱羧脱羧等反应等反应.第5页,共64页,编辑于2022年,星期二第四节第四节 影响药物制剂稳定性的因素及稳定化方法影响药物制剂稳定性的因素及稳定化方法一、处方因素的影响及解决方法一、处方因素的影响及
5、解决方法1.pH值的影响值的影响1)pH值对药物水解的影响值对药物水解的影响 药物受药物受H+或或OH-催化称为专属酸碱催化催化称为专属酸碱催化K=K0+KH+H+KOH-OH-KW=H+OH-其中其中K速度常数;速度常数;K0参与反应的水分子的催化速度常数;参与反应的水分子的催化速度常数;KH+氢离子催化速度常数;氢离子催化速度常数;KOH-氢氧根离子催化速度常数;氢氧根离子催化速度常数;KW水的离子积水的离子积 浓度;浓度;第6页,共64页,编辑于2022年,星期二酸催化:酸催化:k=kH+-pH 碱催化:碱催化:k=kOH-+kw+pH 以以k对对pH作图得一直线,称其为作图得一直线,称
6、其为pH速度图。速度图。pH速度图速度图曲线上的最低点对曲线上的最低点对应的横坐标即为最稳定的应的横坐标即为最稳定的pH值,用值,用pHm表示。即药物在此表示。即药物在此pH值下最稳定,而水解速度常数值下最稳定,而水解速度常数最小。最小。PHm也可不用画图而用公式计算:当酸碱催化的速度常数相等时的也可不用画图而用公式计算:当酸碱催化的速度常数相等时的pH就是就是pHm。pHm=1/2pkW-1/2lg(k OH-/kH+)第7页,共64页,编辑于2022年,星期二lgk图图12-2pH速度图速度图第8页,共64页,编辑于2022年,星期二 某些药物的某些药物的pH-速度图呈速度图呈S型,如乙酰
7、水杨酸水解型,如乙酰水杨酸水解pH-速度图,盐酸普鲁卡因速度图,盐酸普鲁卡因pH速度图有一速度图有一部分呈部分呈S型(如图型(如图11-2)。这是因为)。这是因为pH不同,普鲁卡因以不同的形式(即质子型和游离碱型)不同,普鲁卡因以不同的形式(即质子型和游离碱型)存在。存在。图图12-337 C普鲁卡因普鲁卡因pH-速度图速度图第9页,共64页,编辑于2022年,星期二 令令R COOR代表普鲁卡因游离碱,代表普鲁卡因游离碱,R COORH+代表质子型普鲁卡因,则水解反应式可写成:代表质子型普鲁卡因,则水解反应式可写成:第10页,共64页,编辑于2022年,星期二故动力学速度方程为:故动力学速度
8、方程为:速度速度=kH+R COORH+H+k R COORH+kOH-R COORH+OH-+k OH-R COOROH-式中,式中,kH+,kOH-质子型普鲁卡因专属酸催化质子型普鲁卡因专属酸催化 和碱催化二级速度常数;和碱催化二级速度常数;k 质子型普鲁卡因一级速度常数;质子型普鲁卡因一级速度常数;k OH-普鲁卡因游离碱专属碱催化二级普鲁卡因游离碱专属碱催化二级 速度常数。速度常数。第11页,共64页,编辑于2022年,星期二 根根据据上上述述速速度度方方程程,在在pH2.5以以下下主主要要为为质质子子型型普普鲁鲁卡卡因因的的专专属属酸酸催催化化,而而在在pH5.58.5时时,是是质质
9、子子型型的的碱碱催催化化。曲曲线线S型型部部分分是是由由普普鲁鲁卡卡因因去去质质子子作作用用而而形形成成游游离离碱碱的的结结果果。在在pH12以以上上是是游游离离碱碱的的专专属属碱碱催催化化。如如果果在在pH4,则则上上述述动动力力方方程可简化为程可简化为 速度速度=k R COORH+可按一级反应处理。在其它可按一级反应处理。在其它pH范围,若用缓冲液控制其范围,若用缓冲液控制其pH,也符合一级反应(伪,也符合一级反应(伪一级反应)。这样对整个曲线作出合理的解释。一级反应)。这样对整个曲线作出合理的解释。第12页,共64页,编辑于2022年,星期二盐酸普鲁卡因最稳定的盐酸普鲁卡因最稳定的pH
10、为为3.5左右,据研究本品水溶液左右,据研究本品水溶液t0.9与与pH的关系如下表。由此的关系如下表。由此可见,可见,pH对本品稳定性影响极大。盐酸普鲁卡因注射液对本品稳定性影响极大。盐酸普鲁卡因注射液中国药典中国药典(2005年版)规定年版)规定pH为为3.55.0,实际生产一般控制在,实际生产一般控制在4.04.5。若。若pH=8,则,则37 C时的时的t1/2仅为仅为66.5小时。小时。pH值5.05.56.06.57.0t0.9/d28009002809028第13页,共64页,编辑于2022年,星期二2)pH对药物氧化的影响:对药物氧化的影响:一般药物的氧化作用,也受一般药物的氧化作
11、用,也受H+或或OH-的催化,这是因为一些反应的氧化的催化,这是因为一些反应的氧化-还原电位还原电位依赖于依赖于pH值,对此可用醌与氢醌的例子说明值,对此可用醌与氢醌的例子说明.根据根据Nernst方程方程 E=E0+第14页,共64页,编辑于2022年,星期二3)pH的调节:的调节:pHm是一个重要参数,调是一个重要参数,调pHm值要兼顾值要兼顾稳定性稳定性、溶解度溶解度、药效药效等几等几个方面。尽量不加入其它离子,尽量用与药物同离子的酸、碱。个方面。尽量不加入其它离子,尽量用与药物同离子的酸、碱。第15页,共64页,编辑于2022年,星期二表表11-3一些药物的最稳定一些药物的最稳定pH药
12、物药物最稳定最稳定pH药物药物最稳定最稳定pH盐酸丁卡因盐酸丁卡因盐酸可卡因盐酸可卡因溴本辛溴本辛溴化内胺太林溴化内胺太林三磷酸腺苷三磷酸腺苷对羟基苯甲酸甲酯对羟基苯甲酸甲酯对羟基苯甲酸乙酯对羟基苯甲酸乙酯对羟基苯甲酸丙酯对羟基苯甲酸丙酯乙酰水杨酸乙酰水杨酸头孢噻吩钠头孢噻吩钠甲氧苯青霉素甲氧苯青霉素3.83.54.03.383.39.04.04.05.04.05.02.53.08.06.57.0苯氧乙基青霉素苯氧乙基青霉素毛果芸香碱毛果芸香碱氯氮氯氮氯洁霉素氯洁霉素地西泮地西泮氢氯噻嗪氢氯噻嗪维生素维生素B1吗啡吗啡维生素维生素C对乙酰氨基酚对乙酰氨基酚(扑热息痛)(扑热息痛)65.122.
13、03.54.05.02.52.04.06.06.55.07.0第16页,共64页,编辑于2022年,星期二2.广义酸碱催化广义酸碱催化 广义酸:给出质子的物质;广义酸:给出质子的物质;广义碱:接受质子的物质。广义碱:接受质子的物质。常用的缓冲剂如醋酸盐、磷酸盐、枸橼酸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。盐、硼酸盐均为广义的酸碱。应该尽量使用低浓度的缓冲液以降低此种应该尽量使用低浓度的缓冲液以降低此种催化作用或用没有催化作用的缓冲系统。催化作用或用没有催化作用的缓冲系统。第17页,共64页,编辑于2022年,星期二3.溶剂溶剂 溶剂极性对药物水解速度常数的影响用下式表示
14、:溶剂极性对药物水解速度常数的影响用下式表示:k=kkZAZB/k反应速度常数反应速度常数 k溶剂溶剂趋向于趋向于时的速度常数时的速度常数 k 对给定体系温度一定时为常数对给定体系温度一定时为常数 ZA、ZB为离子或药物所带电荷为离子或药物所带电荷 溶剂介电常数溶剂介电常数.若离子若离子A、B荷电相同:荷电相同:降低,则降低,则k降低;降低;若离子若离子A、B荷电相反:荷电相反:降低,则降低,则k升高升高解决办法:选择极性适当的溶剂。解决办法:选择极性适当的溶剂。第18页,共64页,编辑于2022年,星期二4.离子强度离子强度 速度常数与离子强度的关系为:速度常数与离子强度的关系为:k=k0+
15、1.02ZAZB1/2 k0溶液无限稀释(溶液无限稀释(=0)时的速度常数;)时的速度常数;离子强度;离子强度;ZA、ZB为药物和离子所带电荷为药物和离子所带电荷若离子若离子A、B荷电相同:荷电相同:升高,则升高,则K升高;升高;若离子若离子A、B荷电相反:荷电相反:升高,则升高,则K降低降低解决办法:控制离子强度。解决办法:控制离子强度。第19页,共64页,编辑于2022年,星期二lgk离子强度对反应速度的影响离子强度对反应速度的影响 根据根据上上式,相同电荷离子之间的反应,如药物离子带负电,并受式,相同电荷离子之间的反应,如药物离子带负电,并受OH-催化,加入盐使溶液离子强催化,加入盐使溶
16、液离子强度增加,则分解反应速度增加;度增加,则分解反应速度增加;如果药物离子带负电,而受如果药物离子带负电,而受H+催化,则离子强度增加,分解反应催化,则离子强度增加,分解反应速度低;如果药物是中性分子,因速度低;如果药物是中性分子,因ZAZB=0,故离子强度增加对分解速度没有影响。,故离子强度增加对分解速度没有影响。第20页,共64页,编辑于2022年,星期二5.表面活性剂表面活性剂 大部分情况下,表面活性剂可使一些容易水解的药物稳定化,但也有大部分情况下,表面活性剂可使一些容易水解的药物稳定化,但也有例外。例外。需通过实验,正确选用表面活性剂。需通过实验,正确选用表面活性剂。第21页,共6
17、4页,编辑于2022年,星期二6.处方中基质或赋形剂处方中基质或赋形剂 半固体制剂的基质、固体制剂中的辅料(如填充剂、润滑剂、崩解剂半固体制剂的基质、固体制剂中的辅料(如填充剂、润滑剂、崩解剂等)对药物稳定性影响很大。也是处方设计时应考查的一个方面。等)对药物稳定性影响很大。也是处方设计时应考查的一个方面。应根据具体的问题选择相应的解决办法。应根据具体的问题选择相应的解决办法。第22页,共64页,编辑于2022年,星期二润滑剂润滑剂pH每小时产生的水杨酸每小时产生的水杨酸mg数数硬脂酸硬脂酸滑石粉滑石粉硬脂酸钙硬脂酸钙硬脂酸镁硬脂酸镁2.622.713.754.140.1330.1330.98
18、61.31430 C时一些润滑剂对乙酰水杨酸水解的影响时一些润滑剂对乙酰水杨酸水解的影响第23页,共64页,编辑于2022年,星期二 二、外界因素的影响及解决办法二、外界因素的影响及解决办法 1.温度温度 Arrhenius方程:方程:k=AeE/RT 是测定药物稳定性、预测药物有效期的理论依据。是测定药物稳定性、预测药物有效期的理论依据。一般来说,一般来说,温度升高,反应速度加快温度升高,反应速度加快.措施:要制订合理的工艺条件。措施:要制订合理的工艺条件。第24页,共64页,编辑于2022年,星期二 2.光线光线 光可以激发氧化,加速分解。光可以激发氧化,加速分解。措施:对光敏感药物(如酚
19、类、含双键药物)在制备、贮存甚至措施:对光敏感药物(如酚类、含双键药物)在制备、贮存甚至使用过程中应注意使用过程中应注意避光避光,采用,采用特殊包装特殊包装.第25页,共64页,编辑于2022年,星期二3.空气中的氧空气中的氧 大气中的氧是引起药物制剂氧化的重要因素大气中的氧是引起药物制剂氧化的重要因素 措施:固体可采取措施:固体可采取真空包装真空包装,溶液中或容器中,溶液中或容器中通惰性气体通惰性气体(如(如CO2、N2)及)及加抗氧剂加抗氧剂等措施延缓降解等措施延缓降解。第26页,共64页,编辑于2022年,星期二3.空气中的氧空气中的氧常用抗氧剂:常用抗氧剂:水溶性抗氧剂:水溶性抗氧剂:
20、焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠(偏焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠(偏 酸);亚硫酸钠(偏碱)酸);亚硫酸钠(偏碱);硫代硫酸钠(碱性);氨基酸抗氧剂(近年来新颖的抗氧剂);硫代硫酸钠(碱性);氨基酸抗氧剂(近年来新颖的抗氧剂);Vc等;等;油溶性抗氧剂油溶性抗氧剂:叔丁基对羟基茴香醚叔丁基对羟基茴香醚BHA、丁甲苯酚、丁甲苯酚BHT、维生素、维生素E、卵磷脂、卵磷脂(油脂天然抗氧剂)等;(油脂天然抗氧剂)等;抗氧辅助剂抗氧辅助剂(协同剂协同剂):显著增加抗氧效果。如枸橼酸、酒石酸、磷酸等。显著增加抗氧效果。如枸橼酸、酒石酸、磷酸等。第27页,共64页,编辑于2022年,星期二4.金属离子金属离子 微量金属离子
21、对自动氧化反应有显著的催化作用。微量金属离子对自动氧化反应有显著的催化作用。措施:应该选用措施:应该选用纯度高纯度高的原料与辅料、在制备过程中的原料与辅料、在制备过程中避免使用金属容器避免使用金属容器用具、用具、同时可同时可加入螯合剂加入螯合剂如依地酸盐或枸橼酸、酒石酸、磷酸等附加剂。如依地酸盐或枸橼酸、酒石酸、磷酸等附加剂。第28页,共64页,编辑于2022年,星期二5.湿气和水分湿气和水分 湿度与水分对固体药物制剂的稳定性的影响特别重要,水是化学反应的媒介。湿度与水分对固体药物制剂的稳定性的影响特别重要,水是化学反应的媒介。药物是否易吸湿,取决于其临界相对湿度药物是否易吸湿,取决于其临界相
22、对湿度(CRH)的大小,的大小,CRH越高药物越不易吸湿。越高药物越不易吸湿。措施:对于易吸湿的药物制剂可采取措施:对于易吸湿的药物制剂可采取控制控制环境空气的环境空气的相对湿度相对湿度、物料干燥物料干燥的程度和的程度和防潮包装防潮包装提高产品包装的密封性、提高产品包装的密封性、加入吸湿剂加入吸湿剂等措施。等措施。第29页,共64页,编辑于2022年,星期二6.包装材料包装材料 在制剂制备过程中要进行在制剂制备过程中要进行“装样试验装样试验”,认真选择包装材料。玻璃(释放碱,认真选择包装材料。玻璃(释放碱性物质,脱落不溶性玻璃碎片)、塑料(透气性、透湿性、吸附性)、橡胶(吸性物质,脱落不溶性玻
23、璃碎片)、塑料(透气性、透湿性、吸附性)、橡胶(吸附性)、金属(催化反应)。附性)、金属(催化反应)。第30页,共64页,编辑于2022年,星期二材料材料平均密度平均密度水蒸气穿透性水蒸气穿透性气体穿透性气体穿透性(O2)与产品潜在的反应性与产品潜在的反应性聚乙烯(低密度)聚乙烯(低密度)0.92高高低低低低聚乙烯(高密度)聚乙烯(高密度)0.96低低低低低低聚丙烯聚丙烯0.90中等中等低低低低聚氯乙烯(软的)聚氯乙烯(软的)1.20高高低低中等中等聚氯乙烯(硬的)聚氯乙烯(硬的)1.40高高低低低低聚碳酸酯聚碳酸酯1.2高高低低低低聚酰胺(尼龙)聚酰胺(尼龙)1.1高高低低高高第31页,共6
24、4页,编辑于2022年,星期二聚苯乙烯聚苯乙烯1.05高高高高中等中等聚四氟乙烯聚四氟乙烯2.25低低低低无无钠钙玻璃钠钙玻璃2.48不不不不高高硼硅酸盐玻璃硼硅酸盐玻璃2.23不不不不低低丁基橡胶丁基橡胶1.30低低中等中等中等中等天然橡胶天然橡胶1.50中等中等中等中等高高氯丁橡胶氯丁橡胶1.40中等中等中等中等高高聚异戊二烯橡胶聚异戊二烯橡胶1.30中等中等中等中等中等中等硅酮橡胶硅酮橡胶1.40很高很高很高很高低低第32页,共64页,编辑于2022年,星期二三、药物制剂稳定化的其它方法三、药物制剂稳定化的其它方法1.制成固体制剂制成固体制剂2.制成微囊或包合物制成微囊或包合物3.采用粉
25、末直接压片或包衣工艺采用粉末直接压片或包衣工艺4.制成难溶性盐制成难溶性盐5.制成复合物制成复合物6.制成前体药物制成前体药物第33页,共64页,编辑于2022年,星期二 第五节第五节 固体药物制剂的稳定性固体药物制剂的稳定性1.固体药物制剂的稳定性一般特点:固体药物制剂的稳定性一般特点:1)降解速度缓慢;降解速度缓慢;2)系统不均匀性,表里变化不一致,重现性差;系统不均匀性,表里变化不一致,重现性差;3)复杂性。复杂性。第34页,共64页,编辑于2022年,星期二2.固体药物晶型与稳定性的关系:固体药物晶型与稳定性的关系:不同晶型的药物,其理化性质如溶解度、熔点、密度、蒸气压、光学不同晶型的
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