長效注射劑（Long acting injectables，LAI）通常經皮下或肌內注射等途徑給藥，在注射位點形成藥物儲庫發揮長效釋放作用。LAI 能夠在幾天至幾個月內持續釋放藥物，因其可減少給藥頻率、簡化給藥方案、不良反應少、藥動學波動小等優點，被廣泛用于抗精神病、抗病毒和成癮性治療領域。目前已有一系列的材料應用于LAI產品中，大部分為脂類和合成聚合物。最經典的脂類LAI為油溶液，因處方組成簡單、生產工藝便捷，成為最早一波進入市場的LAI產品，已在抗精神病領域被廣泛應用。根據制劑結構劃分，脂基體系的產品分為油溶液、油性懸浮液和特殊制劑，其中特殊制劑又分為脂基原位成型制劑（如油凝膠、流體晶）和脂基納米載體型制劑（如脂質體、乳液）。因介紹脂基納米載體型制劑的研究及綜述性文章較多，本文不再贅述。
1、脂基LAI產品類型
1.1 LAI產品活性成分的選擇
LAI產品基于它給藥方式和長效的特點，活性成分首先要滿足效力高、劑量低和治療窗寬的要求，且藥物的吸收高度依賴于從制劑中的釋放，而藥物釋放的過程是利用了其在組織液和脂性基質中的濃度差、儲庫的緩慢降解，最終使藥物以被動擴散的形式進入到組織液中，實現持續、緩慢的釋放目的。因此藥物的溶解性是重要的考慮因素。
表1列舉了目前已批準的油溶液型的LAI產品，大部分產品使用了高LogP值的原型藥或前藥。酯化是形成親脂性前物的常用方法之一，通常利用藥物分子中的醇基與脂肪酸酯化，達到調整藥物溶解度、分配系數和熔點等理化性質的目的。大多數酯類前藥釋放后，都能在體內被酯酶有效裂解成原型藥，酯酶裂解的過程也進一步增強了藥物緩慢釋放、吸收的效果。因此對于注射前藥的產品，應該同時考慮藥物從基質中的釋放和酶的水解速度等因素。
除了考慮親脂性（LogP）外，藥物在水相中的溶解度和pKa值對其釋放和吸收的速度也很重要。因為對于肌肉注射，藥物的吸收主要以局部組織引流和淋巴吸收為主，而對于親水性化合物，藥物可能會因為生物藥劑學的一些因素而直接擴散到中心循環引起安全性問題。例如，注射后譫妄鎮靜綜合征（PDSS）就是肌注后藥物因入血過快而導致血藥濃度大幅升高，引起明顯的鎮靜和（或）譫妄的問題。FDA就曾對禮來公司的奧氮平長效注射劑Zyprexa Relprevv致死事件展開多次調查，調查結果顯示死亡原因可能和肌肉注射后藥物入血的程度和速度快速提高有關。因此禮來公司后期在產品說明書上專門增加了警告欄，提示醫生和患者注射后防范譫妄鎮靜綜合征。這可能和奧氮平的溶解性有關，該藥是pH依賴性藥物，肌注過程中如果針頭刺穿血管，使血液滲漏到肌肉中，就可能導致組織液局部pH值下降，造成藥物快速溶解甚至突釋。針對奧氮平這種性質，相關研究也嘗試了分子修飾策略，如使用氨基甲氨酸進行酯化，以減小藥物在組織液和血漿中的溶解度差異。
表1 已批準的油基LAI產品信息
1.2脂基LAI產品分類
1.2.1 油溶液
該類型藥物通常由API、載體油和助溶劑（可無）組成，藥物直接溶解在載體油當中。其中芝麻油是肌注中使用最廣泛的載體油之一，具有較高的粘度和良好的體內耐受性。載體油在體內的清除率與其注射體積和粘度有關。據報道，當注射量超過300μl時，注射油的血漿半衰期與其粘度呈正相關性，當注射體積＜50μl時，這種相關性可以忽略不計。一般可以向配方中加入苯甲醇來調整/降低配方的粘度。
1.2.2 油混懸液
藥物在油中混懸是開發脂基LAI的另一種思路。大多數LAI混懸液是水基體系，一般在注射前需要重構混懸。目前關于油性混懸藥已有專利報道，但無上市產品。主要原因可能是和水基體系相比，油基混懸液注射更困難，患者注射過程的不適感更強。
1.2.3 油凝膠
油凝膠是通過物理或化學作用在連續相中形成一個網絡結構達到固化的目的，它是由有機溶劑做連續相（如液態油）、凝膠劑等組成的半固態材料。由于它能在不使用飽和脂肪油的情況下，保留其固態質構的特點而又不改變液態油的化學組成及營養價值，因此油凝膠被廣泛用于食品和藥品領域。而用于藥品中的油凝膠多是由物理作用形成的凝膠網絡，即非共價鍵作用力，如h鍵、范德華力和π-π疊加作用等。
報道中用于給藥的油凝膠，大多是通過皮下注射形成LAI藥物儲庫，該類制劑通常由載體油、凝膠劑、共溶劑和API組成。膠凝劑在油相和共溶劑相中的溶解度對膠凝質量有顯著影響。當共溶劑從油基質中擴散出后，凝膠劑在載體油中的溶解度下降繼而在油中快速結晶或沉淀，油和凝膠劑之間的弱相互作用形成了均勻分散的網絡結構，這種網絡結構減緩了藥物從油相向體液中的擴散。圖1從結構上描述了油凝膠與油溶液、油混懸液的區別。
圖1 油溶液、油混懸液、油凝膠結構圖（來源于參考文獻1）
體外制備油凝膠一般采用加熱-冷卻法，即凝膠劑在高溫且低濃度下（通常為≤15wt%）被共溶劑或載體油熔化或溶解，直到形成透明溶液。冷卻后，凝膠劑的溶解度降低，凝膠劑分子結晶或自組裝成纖維狀聚集體。
油凝膠在注射時一般為液體，注射后在組織中形成原位凝膠，文獻報道的油凝膠注射方法一般有兩種：（1）直接使用載體油、凝膠劑和API的配方，不添加共溶劑，在注射前將制劑加熱，使凝膠劑融化并溶解到油相中完成注射。據報道為了防止注射部位的組織壞死，該藥物遞送系統的理想膠凝溫度應控制在37℃和50℃之間，但在臨床實踐中，多不采用這種熱注射的方法，因為注射部位不適感增加、組織局部血液供應改變、需增加額外加熱設備等因素限制了其使用；（2）在配方中加入共溶劑，形成室溫下可注射的液體，待注射后共溶劑擴散至體液，制劑再凝膠化。這種共溶劑也叫凝膠抑制劑，目前使用較多的是N-甲基吡咯烷酮（NMP），它是一種生物相容性強的水溶性有機溶劑，由于其水溶性，NMP在注射后很快擴散到周圍組織，制劑形成原位凝膠。有體外研究報道，NMP的加入還能降低藥物從凝膠中的突釋作用。
1.2.4 脂基流體晶
脂基流體晶和溶致流體晶在長效制劑領域屬于一種新的研發方向，流體晶屬于流體的中間相，它可由流體晶形成系統（LCFS）在基質流體中自發形成，藥物被包裹在中間相中，且通過中間相中彎曲的納米通道網實現緩慢擴散的效果。中間相的排列方式通常有三種：片形、六方形和立方體形。這種排列方式可以根據使用的脂類輔料的臨界堆積參數（Cpp）來預測，并在偏光顯微鏡下通過“扇狀織構”、“十字消光”和雙折射進行鑒定。據報道，包括蛋白質、多肽和核酸在內的小分子和大分子藥物都是使用流體晶體系的反六方相和反立方相來傳遞的。圖2是流體晶的形成過程示例。目前市場上Buvidal是一款可每7天和每30天給藥一次的丁丙諾啡皮下長效注射劑，它是由Camurus公司開發，利用其流體晶（FluidCrystal）技術平臺，開發成藥物儲庫型長效注射液。該藥是一種脂基液體，丁丙諾啡溶解在其中，當注射液與組織液接觸后，注射液體會轉變為凝膠態結晶，形成藥物儲庫，發揮持久釋放作用。
圖2 流體晶形成過程示例（來源于參考文獻1）
2、脂基LAI產品常用輔料
2.1 載體油
油特別適合易水解型原料藥，且載體油在注射后具有較高的生物相容性，特別是應用超精煉油可以減少水溶性化合物的氧化和水解。對于油溶液型LAI產品，其配方、制造和殺菌簡單，長期穩定性好。表1總結了已批準的油溶型產品最常用的載體油種類。
2.2 凝膠劑
對于油凝膠來說，除了油，還需要凝膠劑使液體油固化。凝膠劑一般分兩類，低分子量膠凝劑（LMOGs）(<1 kDa)和高分子量聚合物凝膠劑(POGs) (>2 kDa)。目前，大量凝膠劑已經通過不同的方法被用于油的固化中。一般來說，凝膠劑的結構特性（包括鏈長度、疏水基團和分子量）、凝膠劑組成（蠟酯和游離脂肪酸/乙醇）和油相化學特性（TAG組成和微量組分）都在油凝膠化中發揮至關重要的作用，決定了油凝膠產品的理化性質。
脂肪酸。中、長鏈脂肪酸，如硬脂酸、棕櫚酸、肉豆蔻酸和花生酸等由于良好的生物相容性，被廣泛研究并作為藥品和食品油凝膠的凝膠劑。這些油凝膠的制備通常包括加熱和融化油中的脂肪酸，然后冷卻，形成脂肪酸結晶和凝膠網格。
12-羥基硬脂酸（12-HSA）。12-HSA可以在極低濃度(＜1% w/w)下，使用諸如菜籽油、花生油和大豆油作為連續相制備油凝膠。12-HAS的自然態中，由于游離羧基的存在，會引起皮膚刺激，因此一般需要對其進行化學結構改造后再使用。
氨基酸衍生物。氨基酸的脂肪酸衍生物在水環境中可自組裝形成油凝膠，而且良好的生物相容性，使其成為生物醫學領域研究最多的材料。研究表明，用N-硬脂酰- l-丙氨酸甲酯（SAM）制備的油凝膠比水凝膠顯示出更好的藥物截留性能，其釋藥曲線和聚合物微球相當。但SAM形成的凝膠分子間力較弱，凝膠機械性能較差，往往需要提高SAM的濃度來解決。
酪氨酸衍生物，特別是N-苯乙醇基酪氨酸甲酯（BTM），比SAM具有更好的凝膠化能力、流變性能和藥物釋放特性。
多域肽（MDP）。它是一種有自組裝功能的多肽，能明顯改善氨基酸類衍生物形成凝膠的機械性能，且形成油凝膠的濃度在5%（w/v）以下，遠低于SAM形成的凝膠濃度（7.5 ~ 10%，w/v）。
2.3 共溶劑
在LAI產品中，共溶劑多用于原位成型劑型中。共溶劑的加入抑制了凝膠形成，降低了粘度，確保了藥物的可注射性。一旦藥物到達注射部位，共溶劑即向周圍組織擴散，油載體和凝膠劑相互作用形成藥物儲庫。油凝膠和流體晶系統常用的共溶劑是NMP、DMSO、乙醇。
2.4脂基流體晶成型材料
流體晶成型材料大多是脂類輔料，一般通過水合或溶劑化形成一系列熱力學穩定的流體晶，常用的材料有油酸甘油酯（GMO）、雙油酸甘油酯（GDO）、甘油酸油酯（OG）、植物三醇（PT）和山梨醇單油酸酯（SMO）。其中GMO是研究最多的流體晶成型材料，不僅因為其在水溶液中的高溶脹力，還因為其優良的乳化性和生物降解性。
3、理化表征
油溶液相比于油凝膠和和流體晶產品，其配方和理化表征方法簡單。其化學穩定性主要與油和API在效期內的降解有關，物理穩定性主要以不溶物的出現為指標，一般以目測為主。以下重點介紹復雜脂基LAI產品的表征方法。
3.1 形態表征
任何顯微鏡均可用來描述油凝膠的形態。偏光顯微鏡（PLM）、掃描顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）是常用的工具，可以描述油凝膠形態并區分流體晶的類型。熱臺偏光顯微鏡還可以研究油凝膠隨溫度變化的行為和熱可逆性。
3.2 結構表征
廣角/小角X射線散射（WAXS和SAXS）結構分析儀可以提供流體晶和油凝膠的晶體結構和分子排列的重要信息。SAXS是流體晶系統中表征中間相結構類型的基本方法。
衰減全反射（ATR）-傅里葉轉移紅外光譜（FTIR）是一種用于闡明材料化學結構和復合材料中分子相互作用的常用工具。ATR-FTIR不僅用于研究流體晶成型材料之間的相互作用，還用于研究藥物-輔料之間的相互作用。
核磁共振（NMR）光譜是一種高效的工具，可以獲取水凝膠、油凝膠和流體晶的分子水平信息以及更大規模的結構信息，這是其他表征方法無法獲得的。
3.3 熱性能表征
差示掃描量熱法（DSC）有助于確定輔料-輔料和藥物-輔料的相互作用對熔解、結晶和中間相轉化的影響規律。通常熔化溫度的降低意味著材料中晶體結構的減少，而熔化溫度的升高則可能使晶體尺寸增加和/或晶體結構的改變。
3.4 機械性能表征
粘彈性是脂基LAI產品最重要的力學性能之一。這是因為它們會直接影響產品的注射性。使用振蕩流變學測量，樣品在確定的時間范圍內被施加已知的機械力，用以分析其粘性和彈性特征。這些特征不僅可以反映制劑的可注射性，還可以預測藥物在體內的突釋以及形變的可能性。
3.5 釋藥性表征
釋放度是LAI 常規質控項目，但目前尚無統一的質控標準。LAI通常對多個取樣時間點制定溶出限度，一般包括能質控制劑突釋、質控制劑性能穩定以及質控釋放完全的點。目前使用藥典中收載的槳法、籃法、往復桶法檢測釋放度的報道較多，當然監管機構也批準了多種LAI 產品使用了非藥典釋放度檢測方法，如轉瓶法、透析池法和搖床法等，這些方法通常需要配合透析袋和透析管使用，尤其是流體晶配方使用的透析袋和透析管還需要根據藥物的分子量來選擇。大多數研究表明，油凝膠的體內外釋放缺乏相關性。體內和體外結果的差異可能歸因于許多因素，如體內生物酶解，體外溶出方法選擇的區分力等。
4、法規政策
2020年5月14日國家局發布《關于開展化學藥品注射劑仿制藥質量和療效一致性評價工作的公告》，同時發布了《化學藥品注射劑仿制藥質量和療效一致性評價技術要求》、《化學藥品注射劑仿制藥質量和療效一致性評價申報資料要求》、《化學藥品注射劑（特殊注射劑）仿制藥質量和療效一致性評價技術要求》3個技術文件。文件指出，建議FDA或EMA已有明確指導原則的注射劑品種，需參照其要求開展與原研制劑的對比研究。2018年2月中檢所就FDA批準的特殊注射劑生物等效性指導原則進行了匯總及翻譯。
對于不同類型的注射劑，其審批的技術要求和標準也存在差異。對于普通注射劑品種，僅要求藥學研究一致即可，不需進行BE研究。但對于某些復雜的特殊注射劑品種，則需要進行BE研究。值得提到的是，有兩種油溶液型的LAI， FDA并沒要求進行BE研究，這可能是基于該類型的制劑處方及工藝簡單的考慮，兩款藥品信息見表2。
表2 FDA豁免BE的油溶液產品信息
5、未來與展望
目前，已進入市場的脂基LAI產品主要以油溶液為主，雖然該類型的LAI制備簡單，但制劑對API的要求較為苛刻，為了拓寬脂基LAI品種，還需開發新的技術類型的產品。經過優化的油凝膠和流體晶配方，在注射后具有快速的溶膠-凝膠相變特點，可以在原位形成藥物儲庫，并有可能將緩釋效果延長至4-6周以上。它們為不同親脂性的化合物制備成LAI提供了可能。但這一領域還需要大量的研究優化處方、豐富原位成型性輔料種類，并且建立與體內相關的體外釋放方法，提高制劑的生物安全性。
參考文獻
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[6] 知乎.特殊注射劑BE怎么做.https://zhuanlan.zhihu.com/p/147786830.
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