GastroPlus 软件在预测甲苯磺酸索拉非尼片生物等效性中的应用

GastroPlus 软件在预测甲苯磺酸索拉非尼片生物等效性中的应用

《中国医药工业杂志》2021, 52(11)

孙运栋，王小雷，曾 金，曹 祥，徐翰林

江苏豪森药业集团有限公司

摘要

本研究基于体内环境模拟特征和可及数据，建立了能精准预测生物药剂学分类系统(BCS) Ⅱ类药甲苯磺酸索拉非尼片生物等效性的方法。首先，通过GastroPlus 软件搭建预测模型，根据参比制剂的实测血药浓度验证模型的准确性，并确认影响甲苯磺酸索拉非尼体内吸收的关键因素为原料药粒度和胃肠道中胆酸盐含量。其次，通过控制原料药d(0.5)小于3 μm 制备了片剂，并确定了8 种具有区分力的体外溶出条件，通过比较自制制剂和参比制剂在各介质中的溶出曲线，计算得相似因子(f 2 ) 大于50，提示二者体外溶出行为相似，从而降低生物等效性研究失败的风险。

关键词

甲苯磺酸索拉非尼；片剂；GastroPlus 软件；生物等效性；模拟体内吸收；体外溶出

除临床试验外，生物等效性( bioequivalence，BE) 是评价仿制药物与原研药物治疗效果一致性的替代方法，在我国药物一致性评价工作中发挥了重要作用。然而，在仿制药一致性评价过程中的处方筛选和找出具有体内外相关性的溶出度测定方法至关重要，这一过程要付出大量的研究成本。

基于药物的理化性质和人体胃肠道生理特性的GastroPlus 软件能模拟口服药物在体内的吸收过程，并进行敏感因素分析。近年来，通过计算机模拟，建立能预测固体制剂体内药动学(pharmacokinetics，PK) 等参数的体内外相关性模型，可指导制剂的处方设计和优化[1—2]，对药物研发有事半功倍的作用。

事实上，完全通过体外溶出度方法预测药物处方在体内的行为仍有诸多难题需要解决[3]，基于生物药剂学分类系统(BCS) 理论的体外溶出度试验还远不能替代药物的BE 研究[4]。依据体内环境和可及数据，通过计算机模拟，建立与体内相关的溶出度方法[5—6]，对于BCS Ⅱ类药物( 低溶解性、高渗透性) 的制剂研发有重要指导意义。

甲苯磺酸索拉非尼(sorafenib tosylate，以下简称 1) 是一款多靶点、多激酶抑制剂，能抑制肿瘤细胞的生长。 1片于2005 年12 月获得美国FDA 批准上市，用于晚期肾癌的一线治疗，于2006 年9 月获批进入国内市场，是国内外权威指南规范一致推荐的肝癌、肾癌、甲状腺癌的标准治疗用药。 1是BCS Ⅱ类药物，找到具有区分力的溶出方法成为通过BE 评价的关键。本研究结合计算机模拟技术及有区分力的溶出试验评价，以 1 为模型药进行BE 研究，旨在为BE 预测及研究提供新的思路。

1

仪器与试药

2

方法与结果

2.1 采用GastroPlus 软件进行敏感因素分析

2.1.1 药物理化性质对体内吸收的影响

参考《物理药剂学》要求[7]，考察在37 ℃条件下， 1原料药在不同pH 值介质(pH 1.0 ～ 6.8)、SIF中的平衡溶解度，介质配制方法及溶解度数据参见表1。

美国FDA 公布的 1原料药理化性质和生物学数据见表2。

根据表1 和表2 中的数据，确定采用GastroPlus 软件模拟的初始条件为： 1 剂型为速释片剂、剂量为200 mg，给药时饮水240 ml，默认粒径为25 μm。由软件模拟得到的药物溶解- 吸收曲线见图1，X 轴为药物在人体内的转运时间，Y轴为药物释放或吸收的量。

图1 中3 条吸收曲线重合表明 1 基本无首过效应，且不通过肝门静脉吸收代谢。结合 1原料药的理化性质分析可知：① 1 原料药在pH 1.0 ～ 6.8 时溶解度均较低，导致药物最终吸收量较低；②药物从胃转运到小肠，pH 值升高，溶解度降低，导致药物的体内吸收出现先上升后下降的趋势。

2.1.2 PK 模块的选择

GastroPlus 软件中加载猴的静脉滴注数据[8]，采用PK Plus 模块进行房室模型拟合，优选合适的模型参数输入到PK 模块中。

输入表1、表2 中的数据，剂型为“Infusion”( 静脉输液)，猴的给药剂量为89.06 mg( 照给药量7.3 mg/kg、体质量12.2 kg 计)，静脉输液时间设为0.672 h，进行模型验证。结果显示，二室模型(R2=0.984) 和三室模型(R2=0.995) 的拟合效果均较好。由于三室模型所得的R2 值更高，导出三室模型数据，并运行软件，绘制血药浓度预测值- 时间曲线，并与实测值进行对比，结果( 图2) 显示，预测值与实测值较接近，计算得到的PK 模型拟合度(Rsp) 为0.98，提示拟合程度较好。

将猴种属外推至人的PK 模型，采用生理药代动力学(PBPK) 模型进行模拟，根据体质量进行清除率换算后，输入志愿者口服参比制剂后所得的实测血药浓度数据( 见表3)，剂型为“IR( 速释制剂)：tablet( 片剂)”，得到药- 时曲线，见图3。

由图3 可见：①软件模拟得到的血药浓度数据远低于实测值，且呈单峰，与图1 中预测的 1 在人体内的溶出趋势基本一致( 红色曲线所示) ；②实测的血药浓度数据呈现双峰现象，提示本品可能存在肝肠循环。

因此，在三室模型中设定“多次给药”模拟肝肠循环，对上述结果进行修正，具体参数设定为：“空腹(0 h)- 进食(14 h)- 空腹(18 h)- 进食(19 h)”模式，空腹给予参比制剂，给药剂量为200 mg，健康志愿者平均体质量为69.14 kg。采用优化后的模型重新评估，所得药- 时曲线见图4。

由图4 可知：①修正模型拟合得到的曲线出现双峰；②给药后14 h 进食，出现肝肠循环，吸收增加；③软件模拟值与实测值仍存在较大差距，提示药物的体内吸收可能与粒径存在一定相关性。

2.1.3 基于粒径搭建PK 模型

自制制剂与参比制剂采用的原料药晶型一致，而粒径是影响难溶性药物体内吸收的关键因素，故基于粒径对自制和参比制剂建模，结合参比制剂的药动学行为，预估自制制剂合适的粒径范围。专利 道 1 原料药d(0.5) 为1 ～ 3 μm[9]，故加载该粒度数据，将剂型设定为“IR: tablet”，量设为200 mg，给药时饮水240 ml，在上述优化的PBPK模型基础上进行拟合，结果见图5。可见，加载粒径因素后，模拟值与实测结果的吻合度大幅提高。

2.1.4 敏感因素分析

以c max 和AUC 为因变量，对有效渗透系数(P eff )、胆酸盐增溶效应( 通过与生物相关的溶解度计算得到，即通过测定药物在模拟胃液、模拟肠液中的溶解度来模拟药物在体内真实的溶解情况)、平均沉淀时间、粒子形状( 采用长短径之比进行量化表征，长短径之比为1 时颗粒为球形)、粒径等因素进行敏感性分析，结果见图6。

由图6 可见，对于c max 和AUC，胆酸盐的增溶效应和粒径都是影响最大的因素，其次是渗透性。 1 原料药d(0.5) 小于3 μm 时，对c max 和AUC 的影响不大，但大于3 μm 时会引起c max 和AUC 快速下降。胃肠道中的胆酸盐越多，c max 和AUC 越大，但由于个体差异，个体内胆酸盐不一致将导致该药物的变异性很大。

由此可以得出结论，根据GastroPlus 软件模拟的结果，影响 1体内吸收的关键因素为胆酸盐浓度和原料药粒径。为保证体内生物等效，需要考虑如下因素：处方工艺可能影响体内暴露量，自制制剂的处方和工艺应尽可能与参比制剂保持一致，尤其是功能性辅料；粒径也会影响体内暴露量，原料药粒径应控制在d(0.5)<3 μm ；胆酸盐浓度对体内暴露量的影响较大，说明本品的溶出是关键因素，应当保证自制制剂与参比制剂在有区分力的介质中溶出行为相似。

2.2 1片的制备

根据上述结论，选择d(0.5)<3 μm 的 1原料药制备 1片( 批量规模为1 万片)。将内加原辅料，即 1原料药(2 740 g)、微晶纤维素PH101(160 g)、交联羧甲纤维素钠SD-711(160 g)、SDS(17 g)和羟丙甲纤维素E5(102 g) 加至湿法制粒机中，100 r/min 搅拌15 min ；然后加入适量纯化水，开动搅拌桨(120 r/min) 和切碎刀(1 200 r/min)，湿法制粒2 min。将所得湿颗粒装入沸腾微丸包衣机内，60 ℃干燥( 水分≤ 2.0％时出料) ；在转速250 ～500 r/min 的条件下整粒后，与外加辅料，即交联羧甲纤维素钠SD-711(204 g) 和硬脂酸镁(25.5 g)，在固定料斗混合机内以15 r/min 混合10 min，压片即得。

2.3 1 片的溶出度评价

采用HPLC 法测定溶出介质中的 1。色谱条件：色谱柱 Waters Symmetry C18 柱(4.6 mm×100 mm，3.5 μm) ；流动相 磷酸盐缓冲液( 取二水合磷酸二氢钾1.0 g，加水溶解并稀释至1 000 ml，用磷酸调至pH 2.5) ∶乙腈(50 ∶ 50) ；检测波长 266 nm ；柱温 40 ℃ ；进样量 5 μl。

选择进口药品注册标准中的溶出介质。取本品，照《中华人民共和国药典》2020 年版(ChP 2020)四部0931( 第二法)，以含1％ SDS 的0.1 mol/L 盐酸900 ml 为溶出介质，转速为100 r/min，依法操作，于5、10、15、30、45 min 时取溶出液10 ml( 及时补充同温等量介质)，过滤，取续滤液作为供试品溶液。另精密称取1 对照品适量，用溶出介质溶解并稀释制成每1 ml 中约含索拉非尼0.22 mg 的溶液，作为对照品溶液。按外标法以各自峰面积计算每片的溶出率，结果见图7。

可见，自制制剂与参比制剂在上述介质中，10 min 时均达到溶出终点，可见该溶出介质不具有区分性。

2.3.2 有区分力介质的筛选

谢沐风认为对于难溶性口服固体制剂，有区分力的介质应满足“尽可能采用低转速和低浓度表面活性剂，并且以45 ～ 120 min 溶出率达85％的条件确定具有分辨力的溶出行为” [10]。

本试验选择低转速及高浓度表面活性剂或高转速及低表面活性剂来筛选溶出条件。为充分模拟胆酸盐对体内暴露量的影响，采用禁食状态的模拟胃肠液进行研究。分别在含1％ SDS 的pH 1.0 盐酸(50 r/min)、含1％ SDS 的pH 4.0 乙酸盐缓冲液(50 r/min)、1％ SDS 的水溶液(50 r/min)、含0.1％SDS 的pH 1.0 盐酸(75 r/min)、含0.2％ SDS 的pH 4.0 乙酸盐缓冲液(75 r/min)、含3％ SDS 的pH6.8 磷酸盐缓冲液(75 r/min)、0.5％ SDS 的水溶液(75 r/min)、模拟胃肠液( 阶段1 为FaSSGF，持续15 min ；阶段2 更换为FaSSIF，直至300 min) 等8种溶出介质中进行溶出试验。试验方法同“2.3.1”项，结果见图8。

结果表明：①在低转速、高浓度表面活性剂或高转速、低浓度表面活性剂的溶出介质中，自制制剂与参比制剂的溶出曲线均比较平缓，可认为上述介质均具有一定的区分力，自制制剂与参比制剂在不同条件下体外溶出曲线的相似因子f 2 均大于50，表明各介质中溶出曲线相似，说明体内生物等效的可能性高；②自制制剂与参比制剂在模拟胃肠液中的溶出行为相似，初步评估胆酸盐不影响体内暴露量。

3

讨论

3.1 模型药物的选择

根据美国FDA公布的数据， 1是BCS Ⅱ类药物，具有如下特点：①口服后体内高变异，t max为4.0 h，清除半衰期为25 ～ 48 h ；②具有肝肠循环效应；③加入质子泵抑制剂(PPI) 后，对暴露量没有影响；④高脂食物可导致吸收降低30％。

1片受肠肝循环和食物的影响，体内变异系数大，在BCS Ⅱ类药物仿制制剂的开发中具有一定的代表性，因此本研究以此作为模型药，探寻提高该类药物生物利用度的方法，同时为其他仿制药的一致性评价研究提供思路。

3.2 BE 预测方法

BE 的预测是仿制药一致性评价的难点，本试验提供了一种科学高效的办法，希望尽可能提高BE 研究的成功率。首先，通过GastroPlus 软件搭建预测模型，并通过实测药- 时曲线验证模型的准确性，进而预测影响本品体内吸收的关键是粒度以及胆酸盐增溶效应。其次，通过控制原料药粒度d(0.5) 小于3 μm 制备了 1片，并筛选出有区分力的溶出介质，可用于体外一致性评价，以降低生物不等效的风险。

3.3 胆酸盐的影响

根据GastroPlus 软件基于原料药特性模拟的结果提示，肠道中的胆酸盐浓度对药物体内暴露量的影响较大。通过控制原料药粒度、在制剂处方中添加表面活性剂等，最终可使片剂规避胆酸盐的影响。

参考文献

详见 《中国医药工业杂志》2021, 52(11)

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