司維拉姆是一種非吸收性的磷酸鹽結(jié)合劑，是丙烯胺化合物的交聯(lián)聚合體，含多個胺根，各通過一個碳原子連接到聚合體主鏈上。口服后在胃腸道內(nèi)水合膨脹成數(shù)倍于原體積的凝膠，胺根以質(zhì)子化的形式存在，通過離子鍵和氫鍵與磷酸分子相互作用結(jié)合消化道中的磷酸根，降低血清中的磷酸根濃度，被聚合物結(jié)合的磷酸鹽不能吸收入體內(nèi)，以糞便方式排出。臨床上用于控制正在接受透析治療的慢性腎病成人患者的高磷血癥[1]。
早期臨床使用的磷酸鹽結(jié)合劑主要為鋁劑或鈣劑，包括氫氧化鋁、碳酸鋁、碳酸鈣和醋酸鈣。由于鈣劑和鋁劑在體內(nèi)均能吸收，在降血磷的同時會引起并發(fā)癥和不良反應(yīng)，如長期使用鋁劑導(dǎo)致鋁在全身蓄積，損傷中樞神經(jīng)系統(tǒng)、骨骼等，出現(xiàn)鋁相關(guān)性骨病、癡呆和甲狀旁腺功能低下等癥狀；使用鈣劑可致長期鈣超載，發(fā)生高鈣血癥、軟組織和血管鈣化、甲狀旁腺功能過度抑制、無力性腎性骨營養(yǎng)不良等[2]。
司維拉姆不含鋁、鈣和其他金屬，全身無吸收，安全性較高。Genzyme 公司原研研發(fā)的鹽酸司維拉姆于1998 年首次在美國獲批上市，由于其鹽酸基團易引起代謝性酸中毒及血碳酸氫鹽水平的下降，目前臨床已較少使用[3]。其后又研發(fā)了碳酸司維拉姆片，采用碳酸根替代氯離子作為平衡離子，已于 2007 年在美國獲得批準(zhǔn)上市，商品名為 Renvela，目前已在 50 多個國家和地區(qū)批準(zhǔn)上市，于 2013 年獲準(zhǔn)進口我國。在國家藥品監(jiān)督管理局第 22 批參比制劑目錄中，Genzyme 公司原研進口的碳酸司維拉姆片被列為參比制劑。國外已有多個碳酸司維拉姆仿制制劑上市，劑型有片劑和口服干混懸劑。
美國食品藥品監(jiān)督管理局（U. S. Food and Drug Administration ，F(xiàn)DA）在 2015 年 9 月發(fā)布了碳酸司維拉姆個藥指南[4]，為碳酸司維拉姆仿制藥研發(fā)提供了建議。該指南主要包括兩部分，分別為活性成分（ActivePharmaceutical Ingredients, API）等同性研究建議以及生物等效性研究建議。本研究基于 FDA 發(fā)布的碳酸司維拉姆個藥指南以及相關(guān)文獻和審評經(jīng)驗提出了一些思考，旨在為國內(nèi)碳酸司維拉姆仿制藥的藥學(xué)研發(fā)提供參考。
一、碳酸司維拉姆原料藥藥學(xué)研發(fā)探討
碳酸司維拉姆是一個高度交聯(lián)的聚合物，屬化學(xué)藥物范疇，不是單一分子，其分子式由一定比例范圍的結(jié)構(gòu)單元表示，見圖 1。其沒有明確的相對分子質(zhì)量，目前被定義為非生物復(fù)雜藥[5]。司維拉姆全身無吸收，通常以體外磷結(jié)合試驗替代人體生物等效性研究。由于其胃腸道局部作用的特性，以及本身聚合物的復(fù)雜性，仿制藥研發(fā)中保證物質(zhì)基礎(chǔ)一致，即自研 API 與參比 API 的等同性至關(guān)重要。FDA 碳酸司維拉姆個藥指南建議從合成工藝和理化性質(zhì)表征兩方面來進行 API 等同性研究。
a，b – 伯胺基團數(shù) a+b=9；
c – 交聯(lián)基團數(shù) c=1；
m – 很大的數(shù)目，以表示延伸的聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
1.1 合成路線研究
FDA 鼓勵申請人采用與參比 API 相同的合成路線，即聚丙烯胺鹽酸鹽與環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)來生產(chǎn)碳酸司維拉姆，應(yīng)該向監(jiān)管機構(gòu)提供生產(chǎn)工藝和工藝過程控制信息。若采用不同的合成路線，則需要聯(lián)系仿制藥辦公室取得同意，并且可能需要指南以外的特性研究來證明 API 的等同性。可以看出，F(xiàn)DA 指南旨在建議仿制藥申請人通過工藝路線的一致性使 API 的等同性從源頭得到保證。盡管 FDA 提供了碳酸司維拉姆的簡要合成工藝路線，但在實際研發(fā)和生產(chǎn)中，需要進行更為詳細(xì)的研究和工藝過程控制。
1.1.1 起始物料研究 如上所述，可選用聚丙烯胺鹽酸鹽和環(huán)氧氯丙烷作為碳酸司維拉姆的起始物料。聚丙烯胺鹽酸鹽為丙烯胺鹽酸鹽的聚合物，從完善質(zhì)量控制的角度，可將聚丙烯胺鹽酸鹽的合成工藝納入碳酸司維拉姆的注冊工藝中，對聚合反應(yīng)參數(shù)進行詳細(xì)的研究和控制，影響聚合效果的影響因素通常有單體濃度、引發(fā)劑種類、反應(yīng)時間及溫度等[6]；常用的自由基聚合反應(yīng)引發(fā)劑有 2,2’-偶氮二丁基脒二鹽酸鹽、2，2'-偶氮雙[2-甲基-N-（2-羥乙基）丙酰胺][7]、偶氮二異丙基咪唑啉鹽酸鹽[8]等。聚丙烯按鹽酸鹽的聚合度越高，分子量越大，交聯(lián)生成的碳酸司維拉姆骨架越穩(wěn)定；聚合物分子量過小易產(chǎn)生可溶性低聚物雜質(zhì)，影響產(chǎn)品安全性。
1.1.2 生產(chǎn)過程控制 聚丙烯胺鹽酸鹽與環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)后產(chǎn)物為鹽酸司維拉姆，經(jīng)一定的工藝處理后生成碳酸司維拉姆，再經(jīng)干燥、粉碎得到目標(biāo)產(chǎn)品。環(huán)氧氯丙烷的投料量直接決定碳酸司維拉姆的交聯(lián)度。由鹽酸司維拉姆生產(chǎn)碳酸司維拉姆的過程，先采用強堿處理得到游離的司維拉姆堿基，然后水洗除去水溶性雜質(zhì)，可通入二氧化碳?xì)怏w生成碳酸司維拉姆[9]；也可采用碳酸或碳酸鹽經(jīng)離子交換生成碳酸司維拉姆[10]。
根據(jù)碳酸司維拉姆大分子聚合物的特性，建議將影響其關(guān)鍵質(zhì)量屬性（critical quality attributes，CQAs）的交聯(lián)反應(yīng)、成碳酸鹽反應(yīng)（質(zhì)子化）、干燥、粉碎等步驟作為關(guān)鍵工藝步驟。對影響產(chǎn)品交聯(lián)程度的工藝參數(shù)如交聯(lián)反應(yīng)物料投料比、反應(yīng)溫度和時間，影響碳酸鹽含量的工藝參數(shù)質(zhì)子化反應(yīng)程度，影響產(chǎn)品純度的水洗參數(shù)，影響產(chǎn)品粒度分布的粉碎參數(shù)等作為關(guān)鍵工藝參數(shù)進行控制。以上為筆者根據(jù)相關(guān)文獻分析的碳酸司維拉姆工藝控制的一般性考慮，在實際生產(chǎn)研發(fā)中，生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)根據(jù)對工藝的理解和掌握程度進行更為細(xì)致和全面的研究，以確保生產(chǎn)工藝的可行性和穩(wěn)健性。
1.2 理化性質(zhì)表征
與普通的小分子化合物結(jié)構(gòu)確證不同，F(xiàn)DA建議將自研碳酸司維拉姆原料藥與從參比制劑中提取的API進行背對背比較研究，至少采用各三批樣品用以評價 API 的等同性和生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定性。
對比研究推薦的檢測指標(biāo)和手段包括：①交聯(lián)度（即交聯(lián)氨基與總氨基的比例）：建議采用 C13 固態(tài)核磁共振光譜法（13C SSNMR），通過定量峰面積分析 API 的交聯(lián)度；②質(zhì)子化程度（碳酸鹽含量）：建議采用熱重分析法（TGA）；③總可滴定胺：建議采用滴定法；④粒徑分布；⑤元素分析：結(jié)果應(yīng)該包括 C、H、N元素；⑥溶脹指數(shù)：應(yīng)該報告溶脹指數(shù)范圍。同時，鼓勵申請人進行更多的理化性質(zhì)表征研究，包括但不限于傅里葉變換紅外光譜（FTIR）、拉曼光譜、X-射線衍射（XRD）和差示掃描量熱法（DSC）等。通過以上理化性質(zhì)對比研究來證明自制 API 與參比 API 結(jié)構(gòu)式和分子式的一致性。
從制劑中提取復(fù)雜的 API 具有一定的難度，水洗、干燥、粉碎等提取操作可能會改變司維拉姆的粒徑分布、溶脹指數(shù)等。因此需要在了解參比制劑處方的基礎(chǔ)上進行充分的提取研究，在去除輔料的同時還需確保 API 結(jié)構(gòu)不被破壞，或采用適當(dāng)?shù)拇胧﹣硐崛〔僮鲗砘再|(zhì)表征的影響。
1.3 原料藥質(zhì)量研究
1.3.1 有關(guān)物質(zhì) 以烯丙基胺作為起始物料，可能引入的雜質(zhì)包括烯丙基氯、二烯丙基胺、三烯丙基胺等，應(yīng)結(jié)合起始物料的制備工藝分析相關(guān)雜質(zhì)殘留對終產(chǎn)品質(zhì)量的潛在影響，對起始物料進行全面的質(zhì)量控制。
不同制備方法引入的工藝雜質(zhì)可能不同，根據(jù)目前通常采用的工藝路線，一般包括起始物料烯丙基胺殘留，交聯(lián)試劑環(huán)氧氯丙烷殘留，聚合反應(yīng)引發(fā)劑殘留，中間體聚丙烯胺鹽酸鹽殘留等。仿制藥研發(fā)中應(yīng)結(jié)合產(chǎn)品的合成路線，以及對生產(chǎn)工藝的理解針對性地進行工藝雜質(zhì)分析和研究。
司維拉姆的降解雜質(zhì)通常包括可溶性低聚物，聚合反應(yīng)引發(fā)劑的降解產(chǎn)物等。可溶性低聚物即為低相對分子質(zhì)量的聚丙烯胺鹽酸鹽，在制備司維拉姆時未完全交聯(lián)產(chǎn)生，也可能為降解雜質(zhì)。
1.3.2 粒徑分布 粒徑分布為考察自研 API 與參比 API 等同性的關(guān)鍵指標(biāo)，同時其對藥品的安全性和有效性均具有重要影響。司維拉姆是一種大小不等的高度交聯(lián)的聚合物，無明確的相對分子質(zhì)量，每個微粒都可視作一個分子。由于相對分子質(zhì)量等于粒子本身的質(zhì)量，其相對分子質(zhì)量分布是粒徑分布的函數(shù)[9]。粒徑過小其可溶性低聚物偏高，對產(chǎn)品的安全性產(chǎn)生影響。若粒徑過大則會對制劑過程產(chǎn)生影響，且粒徑過大比表面積越小會影響司維拉姆結(jié)構(gòu)中氨基與磷酸鹽的結(jié)合能力，進而影響藥品的有效性。
1.3.3 交聯(lián)度 交聯(lián)度是大分子聚合物的關(guān)鍵質(zhì)量屬性，采用 C13 固態(tài)核磁共振光譜法進行分析具有較高的精確度，但由于實驗室檢測能力和成本問題，通常不作為放行質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的日常檢測手段。大分子交聯(lián)聚合物一般難以以分子形式存在于溶劑中，但是能發(fā)生一定程度的溶脹，溶脹度取決于聚合物的交聯(lián)度，因此溶脹指數(shù)可用于交聯(lián)度的間接控制。美國藥典碳酸司維拉姆標(biāo)準(zhǔn)草案以及歐盟公布的碳酸司維拉姆原研品審評報告[9]中，均顯示對溶脹指數(shù)進行了控制。
1.3.4 其他 司維拉姆結(jié)合磷酸根的能力來源于聚合物骨架支鏈上的可離子化胺，因此可滴定胺作為含量檢測質(zhì)量指標(biāo)。其他一般的質(zhì)量研究項目包括性狀、干燥失重、熾灼殘渣、元素雜質(zhì)、無機雜質(zhì)、碳酸鹽含量等。
二、碳酸司維拉姆片藥學(xué)研發(fā)探討
在保證仿制碳酸司維拉姆原料藥與參比制劑原料藥等同的基礎(chǔ)上，進行仿制制劑的藥學(xué)研發(fā)相對更容易成功。
2.1 處方工藝研究
化學(xué)藥品仿制藥的研發(fā)，應(yīng)在對參比制劑充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，確定目標(biāo)產(chǎn)品質(zhì)量概況（quality targetproduct profile，QTPP）和 CQAs。根據(jù)碳酸司維拉姆片原研相關(guān)文獻[9]，其處方中包含的輔料有微晶纖維素、硬脂酸鋅、氯化鈉、水和歐巴代（薄膜包衣）。主要生產(chǎn)步驟包括：配料和潤濕、研磨和混合、壓片、包衣、印字。與普通口服固體制劑重點關(guān)注的體外溶出不同，碳酸司維拉姆片劑處方工藝研究中應(yīng)重點考察處方工藝變量對片劑崩解時限和硬度的影響，此外也應(yīng)關(guān)注混合均勻性、脆碎度、有關(guān)物質(zhì)等。文獻表明[11]，在片劑處方中加入一價陰離子源如氯化鈉，可顯著提高貨架期穩(wěn)定性，防止崩解時間隨片劑在正常貯藏條件下隨時間而增加。
2.2 制劑質(zhì)量研究
碳酸司維拉姆全身無吸收，片劑口服后崩解速度是影響產(chǎn)品發(fā)揮作用的關(guān)鍵，因此應(yīng)對崩解時限進行研究和控制，作為常規(guī)檢測項目，并在穩(wěn)定性研究中持續(xù)考察。
碳酸司維拉姆片中潛在的雜質(zhì)包括原料藥引入雜質(zhì)、降解雜質(zhì)可溶性低聚物等，應(yīng)在原料藥全面的質(zhì)量控制基礎(chǔ)上對制劑中潛在的雜質(zhì)進行分析研究，制定合理的控制策略。
可滴定胺在一定程度上可反映出產(chǎn)品與磷酸鹽的結(jié)合能力，作為產(chǎn)品有效性的關(guān)鍵質(zhì)量屬性應(yīng)進行嚴(yán)格控制。此外，應(yīng)建立適宜的檢測方法對磷酸鹽結(jié)合能力進行研究和控制，佐證可滴定胺限度控制的合理性。
2.3 體外研究
碳酸司維拉姆屬于胃腸道局部作用藥物，F(xiàn)DA 發(fā)布的碳酸司維拉姆片個藥指南和歐洲藥品管理局（European Medicines Agency, EMA）發(fā)布的胃腸道局部應(yīng)用、局部作用產(chǎn)品治療等效性論證的等效性研究指南[12]中，均推薦以體外磷結(jié)合研究作為生物等效性評價的替代方法。FDA 指南推薦的體外研究包括平衡結(jié)合研究和動力學(xué)結(jié)合研究。
2.3.1 體外平衡結(jié)合研究 該項研究是評估生物等效性的關(guān)鍵性研究。應(yīng)將自制制劑和參比制劑，在 pH4 和pH7 條件下采用酸預(yù)處理或不處理的方式，于至少 8 種不同濃度的磷酸鹽溶液中進行孵育，每種磷酸鹽溶液中應(yīng)包含 80mmol·L-1 的氯化鈉和 100 mmol·L-1 的 N,N-雙(羥乙基)-2-氨基乙磺酸（BES）。試驗應(yīng)該在37℃條件下進行。每一項結(jié)合試驗應(yīng)重復(fù)至少 12 次。
2.3.2 體外動力學(xué)結(jié)合研究 該項研究用以支持關(guān)鍵性的平衡結(jié)合研究。應(yīng)將自制制劑和參比制劑，在 pH4和 pH7 條件下采用酸預(yù)處理或不處理的方式，于 2 種不同濃度的磷酸鹽溶液中孵育至少 8 個不同的時間長度。磷酸鹽的濃度應(yīng)選擇相應(yīng)平衡研究中的最高和最低濃度。試驗應(yīng)該在 37℃條件下進行。每一項結(jié)合試驗應(yīng)重復(fù)至少 12 次。
三、總結(jié)與討論
碳酸司維拉姆作為新型的磷結(jié)合劑，目前國內(nèi)較少有仿制藥獲準(zhǔn)上市。碳酸司維拉姆是一種高度交聯(lián)的聚合物，其研究思路與普通小分子化合物存在區(qū)別，建議仿制藥與參比 API 采用相同的工藝路線，對工藝參數(shù)和過程控制等進行重點深入的研究，并與參比 API 進行全面的理化性質(zhì)表征對比，以確保物質(zhì)基礎(chǔ)的一致性。對于碳酸司維拉姆片仿制藥的研發(fā)，應(yīng)基于質(zhì)量源于設(shè)計（quality by design，QbD）的理念，以 CQAs為重點考察指標(biāo)對處方工藝進行開發(fā)，結(jié)合碳酸司維拉姆自身特性提出科學(xué)的質(zhì)量控制策略，確保仿制藥工藝穩(wěn)健性和質(zhì)量可控性。
