第一章 绪论
1.掌握:药剂学相关概念;药剂学的学科任务与研究内容;药物剂型的重要性;药品标准。
2.熟悉:药物剂型的分类;药物传递系统;药物辅料的分类、功能及其一般质量要求。
3.了解:药剂学的发展及药剂学分支学科。
第一节 药剂学的概念与学科任务
一、药剂学的概念与常用术语
药剂学(pharmaceutics)是研究药物制剂的基本理论、处方设计、制备工艺、质量控制和合理应用的综合性应用技术科学。药剂学的研究对象是药物制剂,研究内容涵盖了从药物制剂的基本理论到药物制剂的生产及临床合理应用全过程,研究目标是生产出适宜的药物制剂,学科性质是综合性应用技术科学。
原料药物不能直接应用于人体,必须根据原料药物的物理化学性质、药理学和药代动力学特性及临床适应证等,制备成适合人体方便使用的给药形式,即药物剂型(dosage form),如片剂、胶囊剂、注射剂、溶液剂、乳剂、混悬剂、滴眼剂、栓剂、滴丸剂和贴剂等。同一种原料药物可以制成不同的剂型,如罗红霉素片、罗红霉素胶囊、罗红霉素颗粒等。同一剂型的生产工艺相同或相似。为了便于区别不同的药物及其剂型,将药物剂型中具体的药物品种称为药物制剂(pharmaceutical preparation),如维生素C片、地塞米松磷酸钠注射液、氯霉素滴眼液和复方丹参滴丸等。
经典的药剂学包括制剂学和调剂学两部分内容。制剂学(pharmaceutical engineering)是指根据制剂理论与制剂技术,设计和制备安全、有效、稳定、质量可控的药物制剂的学科。调剂学(dispensing pharmaceutics)是研究方剂(按医师处方专为某一患者调制的,并明确规定用法用量的药剂)的调制技术、理论和应用的学科。
二、药剂学的学科任务与主要研究内容
药剂学的核心任务是规模生产出安全、有效、稳定、质量可控、方便使用、经济的药物制剂。围绕药剂学的核心任务,药剂学的主要研究内容包括以下几个方面。
1.药剂学的基本理论研究 药剂学的基本理论包括物料及制剂的粉体学和流变学理论,药物的溶解、增溶和溶液的形成理论,微粒分散系理论,药物的稳定性理论,以及表面活性剂的性质等。药剂学基本理论的研究,对剂型设计、制剂生产工艺改进,新剂型、新制剂和新型给药系统的开发及制剂质量的提高都有重要的指导意义。
2.新剂型与新技术研究 药物的治疗作用不仅与药物本身的药理作用有关,通过剂型改进也可提高药物疗效、降低药物的毒副作用、改善患者的顺应性(compliance)。例如,缓释、控释制剂可使血药浓度平稳,减少患者服药次数,降低药物的不良反应,提高患者的顺应性。靶向制剂不仅可提高药物疗效,而且还能降低药物的毒副作用。新剂型的开发离不开新技术的发展和应用。目前应用于制剂生产的新技术包括球晶制粒技术、包衣技术、固体分散技术、包合技术、脂质体技术、纳米技术、微球和微囊化技术、靶向递药技术等,这些新技术在提高药物稳定性、改善药物溶解度、掩盖药物不良气味、减少药物刺激性、延缓或加速药物释放、增加药物靶向性、降低药物毒副作用等方面发挥着重要的作用。
3.新型药用辅料研究 药用辅料(pharmaceutic adjuvant)是药物制剂的重要组成部分,在制剂生产中起着重要作用,可以说“没有药用辅料就没有药物制剂”。药用辅料不仅赋予药物一定的剂型,而且还影响药物制剂的崩解、溶出、生物利用度,甚至影响药物的治疗作用与毒副作用。新型药用辅料的开发,为新剂型的研究提供了物质基础,促进了新剂型的发展。例如,乙基纤维素(ethyl cellulose,EC)、羟丙甲纤维素(HPMC)、丙烯酸树脂(Eudragit RS100、Eudragit RL100等)、乙交酯丙交酯共聚物(PLGA)等药用高分子辅料的出现促进了缓释和控释制剂的发展,使释放时间达3个月的PLGA缓释注射微球得以上市。新型药用辅料的研发与应用已成为现代药物制剂研发过程中的重要一环,不仅可推动新剂型的研发,还可提高传统制剂的质量。
4.常规剂型的生产工艺研究 尽管药物新剂型发展很快,但是临床使用的药物制剂仍以片剂、胶囊剂、注射剂等常规剂型为主。此外,新型递药系统仍需要利用常规剂型作为给药形式。目前,常规剂型还存在一些不足,如仿制制剂的质量和疗效一致性问题。因此,应充分应用现代制剂设备和新型药用辅料,对常规剂型的处方设计、制备方法和质量控制进行改进,解决常规制剂生产工艺中存在的不足,并对仿制制剂的质量与疗效一致性等问题进行深入研究。上述研究工作可满足临床用药需求、保障制剂生产、提高制剂质量。
知识拓展1-1
仿制药一致性评价
仿制药在原料、处方、生产工艺、生产场所等方面可能与原研药有所不同。仿制药一致性评价是指通过体内或体外研究,证明仿制药与认定的原研药的质量和疗效是一致的。仿制药一致性评价原则上应采用体内生物等效性试验(BE)的方法。符合豁免生物等效性试验原则的品种,允许采取体外溶出度试验的方法。通过一致性评价,淘汰产品质量和临床疗效达不到原研制剂同等水平的仿制药,保障药物安全性和有效性,促进我国医药产业升级和结构调整,进一步增强我国医药产业的国际竞争力。国家食品药品监督管理总局(CFDA)要求化学药品新注册分类实施前批准上市的化学仿制药,凡未按照与原研药品质量和疗效一致原则审批的,均须开展一致性评价。国家基本药物目录(2012年版)中2007年10月1日前批准上市的化学仿制药口服固体制剂,应在2018年底前完成一致性评价,其中需开展临床有效性试验和存在特殊情形的品种,应在2021年底前完成一致性评价,逾期未完成的,不予再注册。
5.生物技术药物制剂研究 生物技术药物包括蛋白质、多肽、基因、单克隆抗体、反义核苷酸、疫苗、细胞因子等。这些药物活性强、剂量小,对某些疑难疾病具有特异的预防和治疗作用。但大多数生物技术药物存在分子量大、性质不稳定、体内难吸收、半衰期短、生物利用度低等问题。研究适合于生物技术药物的新制剂对于推动生物技术药物的临床转化应用具有重要意义。
6.中药新剂型研究 中药制剂的传统剂型有汤剂、散剂、膏剂和丸剂等,随着制剂技术的不断发展,中药剂型有了很大改进,出现了注射剂、颗粒剂、片剂、胶囊剂、滴丸剂、栓剂、软膏剂、气雾剂等剂型,提高了中药制剂的药效和顺应性。然而大部分中药制剂的有效成分及其体内过程还没有完全阐明,如何科学地控制中药制剂质量有待进一步深入研究。此外,中药注射剂的潜在安全性风险也不容忽视。
7.制剂机械和设备研究 药物制剂大规模生产离不开制剂机械和设备,同时制剂机械和设备对制剂质量具有重要影响。新剂型的生产对制剂机械和设备提出了新的要求,促进了制药设备的不断发展和更新。为了提高制剂质量和保障制剂的安全性,制剂生产逐渐向封闭、高效、多功能、连续化、自动化和机械化的方向发展。为顺应制剂生产的发展趋势,大量自动化、一体化的制剂机械和设备相继问世,如流化床制粒机可一次性完成固体物料混合、制粒、干燥,甚至包衣的操作,显著缩短了工艺流程,减少了物料与人接触的机会。
三、药剂学的学科特点
药剂学研究内容涉及化学、生物、生理、病理、物理、物理化学及数学等多门基础学科,同时与药理学、临床药物治疗学、药物化学、药用高分子材料学、药物分析、制药设备、制药工程等药学专业学科联系紧密。药物制剂生产具有环节多、要求高,知识面涉及广,法规性、专业性和实践性要求强等特点。因此药剂学是一门综合性应用技术科学。同时,药剂学也是一门药学桥梁学科。一方面,药剂学将药物化学、天然药物、生物技术等领域的研究成果转化成可供临床应用的药物制剂,实现药物从实验室研究到制剂工业化生产及临床应用的转变;另一方面,根据制剂工艺特点,直接向制剂工业化大生产提出要求,设计更加合理的制剂工业化生产的机械和设备。因此,药剂学是药物基础研究和制剂工业化生产之间的联系人和指导者,起到承上启下的作用,是药学各专业的核心主干课程之一。
第二节 药物剂型
一、药物剂型的重要性
任何原料药物,在应用于临床时,都必须制成具有一定形状的药物剂型。原料药物制成剂型后,不仅便于确定剂量,而且便于使用与保存,有利于药物的药效稳定和毒副作用的控制。一种原料药物制成何种剂型主要由药物的理化性质、临床需要、给药途径、生产条件、储存与运输条件等因素决定。
(一)剂型对药效的影响
1.剂型可改变药物的作用性质 多数药物剂型改变后作用性质不变,但有些药物改变剂型后作用性质也发生改变。例如,硫酸镁口服制剂可产生泻下作用,而静脉滴注硫酸镁注射液可抑制中枢神经系统,产生镇静、解痉作用。石膏制成汤剂内服具有解热作用,而外用则具有收湿敛疮作用。
2.剂型可改变药物的起效速度和药效持续时间 注射剂、气雾剂、舌下片等剂型药物入血速度快,起效快,常用于急救。普通口服制剂如片剂、胶囊剂,口服后需要崩解、溶出、吸收等过程才能发挥作用,因而起效较慢。而缓释和控释制剂则在体内长时间缓慢释放药物,发挥长效作用。表1-1比较了硝酸甘油不同剂型的作用特点。
表1-1 硝酸甘油不同剂型的作用特点
3.剂型可降低药物的毒副作用 口服氨茶碱对哮喘有很好的治疗作用,但容易引起心率加快的不良反应,将氨茶碱制成栓剂则可消除这种不良反应。缓释和控释制剂在体内能长时间保持血药浓度平稳,避免血药浓度剧烈波动,从而降低药物的不良反应。
4.有些剂型可产生靶向作用 微粒给药系统,如脂质体、纳米粒、微乳、微球、微囊静脉注射后,可被吞噬细胞摄取,使药物浓集于肝、脾等器官,发挥肝、脾的被动靶向作用。
(二)剂型必须与给药途径相适应
人体可利用的给药途径有20多个,如胃肠道、静脉、动脉、肌肉、口腔、舌下、皮内、皮下、皮肤、颊部、直肠、子宫、阴道、尿道、耳道、鼻腔、咽喉、支气管、肺部、眼部等。如表1-1所示,不同给药途径药物的作用特点不同,与之相适应的剂型也不相同。药物剂型的设计必须与给药途径相适应。例如,注射剂在给药前必须是液体,可注射的剂型包括乳剂、混悬剂、溶液剂、无菌粉末等;口服给药可以选择多种剂型,如溶液剂、片剂、胶囊剂、乳剂、混悬剂等;眼部给药一般应选液体、半固体等剂型;直肠给药应选栓剂;皮肤给药多用软膏剂或贴剂等。
二、药物剂型分类
(一)按物质形态分类
按物质形态分类,剂型可分为以下4类。
1.固体剂型 如片剂、胶囊剂、颗粒剂、散剂、丸剂、栓剂、膜剂等。
2.半固体剂型 如软膏剂、糊剂、凝胶剂、贴膏剂等。
3.液体剂型 如注射剂、乳剂、混悬剂、滴眼剂、滴耳剂、滴鼻剂、合剂、洗剂、搽剂、涂剂、含漱液、醑剂、酏剂、灌肠剂、甘油剂、溶液剂、糖浆剂、酊剂等。
4.气体剂型 如气雾剂、喷雾剂等。
(二)按给药途径分类
按给药途径分类,剂型可分为经胃肠道给药剂型和非经胃肠道给药剂型。
1.经胃肠道给药剂型
(1)片剂:包括普通片、包衣片、分散片、咀嚼片、口腔速崩片等。
(2)胶囊剂:包括硬胶囊剂和软胶囊剂。
(3)颗粒剂:包括溶液型颗粒剂、混悬型颗粒剂和泡腾颗粒剂等。
(4)散剂:包括内服散等。
(5)口服液体制剂:包括溶液剂、混悬剂、乳剂等。
2.非经胃肠道给药剂型
(1)注射给药剂型:包括注射剂、输液、粉针剂等。
(2)呼吸道给药剂型:包括吸入气雾剂、粉雾剂、喷雾剂等。
(3)皮肤给药剂型:包括软膏剂、凝胶剂、乳膏剂、硬膏剂、贴剂等。
(4)腔道给药剂型:包括栓剂、滴耳剂等。
(5)黏膜给药剂型:包括舌下片、口腔贴片、滴眼剂、眼膏剂、滴鼻剂等。
(三)按分散系统分
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