摘 要： 微球屬于復雜的長效緩控釋注射劑， 目前國內外均無針對微球藥學研究的技術指南。分析國內外微球上市及申報現狀發現，無論是新藥還是仿制藥，國內微球藥學研究仍有待完善。本文結合藥品審評工作，從釋放機制、處方工藝、質量控制等方面，提出微球藥學評價的特殊關注點。
微球（microspheres）屬于長效注射劑的一種劑型，《中國藥典》2020 版四部通則 9014《微粒制劑指導原則》將其定義為藥物溶解或分散在載體輔料中形成的微小球狀實體，粒徑通常為幾微米到幾百微米[1]。 微球經肌肉或皮下等途徑注射后,在注射部位形成藥物儲庫，通過聚合物輔料的溶蝕、擴散、降解等機制緩慢釋放藥物[2]，可降低給藥頻率，多開發用于需要長期用藥以及順應性較差 （如精神病患者）的患者。
微球制劑技術壁壘高，處方工藝復雜，實現緩釋作用的關鍵輔料種類少，產業化難度大，微球生產的廠房、設備以及無菌控制等要求高，使得藥物研發較為困難。 因此作為仿制藥開發的微球產品面臨與原研制劑保持質量和療效一致性的巨大挑戰。鑒于微球釋放周期長， 體內吸收和釋放行為復雜，且關鍵輔料存在某些壟斷、質量差異及批間穩定性不確定等問題， 加之專利保護等均增加了仿制難度。 目前 FDA 尚無微球類長效注射劑的仿制藥上市；歐洲有部分微球仿制藥上市，如注射用醋酸奧曲肽微球；國內僅有北京博恩特藥業有限公司和上海麗珠制藥有限公司注射用醋酸亮丙瑞林微球（規格 3.75 mg）以及山東綠葉制藥有限公司的注射用利培酮微球（Ⅱ）上市。
微球制劑具有減少患者用藥次數、 減輕醫療負擔的巨大優勢，市場發展空間巨大，而我國微球制劑剛剛起步， 因此微球制劑的開發與研究意義重大。 2021 年 12 月 22 日工業和信息化部聯合 9部門印發《“十四五”醫藥工業發展規劃》（工信部聯規〔2021〕217 號），要求加快產品創新和產業化技術突破， 明確提出要強化對微球等復雜長效緩控釋制劑的關鍵核心技術攻關[3]。 但現階段，國內外監管機構及行業協會均未發布微球制劑相關指導原則，對該類制劑的研發評價也缺少國際共識。本文結合已上市微球的審評實踐，從釋放機制、處方工藝、關鍵輔料、質量控制等方面進行介紹，旨在為微球藥學評價提供參考。
一、 釋放機制
微球通過可生物降解的聚合物輔料實現緩釋作用，其釋放機制包括：①聚合物表面溶蝕釋放出被物理包裹的藥物；②聚合物-藥物化學鍵斷裂，經擴散釋放藥物； ③藥物隨聚合物生物降解擴散釋放[4]。微球體內釋放行為復雜，通常為多種釋放機制共同作用。 微球在體內存在早期突釋，后續穩態釋放，有些藥物還存在釋放停滯期，微球釋放行為的復雜性與體內微環境以及自身復雜的釋放機制相關。 一般認為水擴散進入微球，微球表面以及表層藥物迅速溶解釋放，造成微球突釋；之后，聚合物上孔隙通道不斷打開和關閉，加之藥物與聚合物之間的相互作用，共同決定了藥物后續釋放行為[5]。
自 1989 年 FDA 批準首個注射用醋酸亮丙瑞林微球（商品名 Lupron Depot?）以來，全球共計有 10個微球類長效注射劑上市，其中 Nutropin Depot?已退市，詳見表 1。 這些微球制劑作為初始劑型開發的品種很少，目前上市的微球制劑均基于已上市的普通制劑（如片劑、膠囊劑、口服溶液、注射劑），通過改變劑型和給藥途徑的方式獲批上市。
二、處方和工藝
應圍繞擬定適應癥、用藥周期、用藥途徑、血藥濃度范圍等進行微球制劑的開發， 優選高包封率、低突釋、載藥量適當的微球。 應特別關注微球突釋帶來高血藥濃度的可接受性。 除理化指標的評價外， 積累微球在動物和人體藥代動力學研究數據，能夠加深對產品的理解，有助于指導處方和工藝開發，并建立微球理化指標和體內行為的相關性。
2.1 處方
目前上市的 9 種微球有 5 種為多肽類藥物，4種為小分子化學藥物。 微球的活性藥物成分（activepharmaceutical ingredient，API） 通常具有較高的生物活性，如折算每日用藥量甚至為微克級，從而確保少量藥物即可實現長效釋放。 這主要是皮下（2 mL）或者肌肉注射（5 mL）給藥量有限。 微球制劑通常開發多種規格，以滿足不同適應癥、給藥周期以及給藥劑量調整的需求。 不同規格開發并不是簡單的處方等比例變化，甚至可能選擇不同的緩控釋輔料。
微球制劑處方中最主要的緩控釋功能性輔料為聚合物。 通過分析已上市品種發現，9 個微球品種共計 21 種規格， 其中使用乙交酯丙交酯共聚物[poly（lactide-co-glycolide），PLGA]作為緩控釋輔料的有 19 種，使用乳酸聚合物（polylactic acid，PLA）的有 2 種。 不同類型的聚合物在體內降解和釋放速度不同，且均可生物降解、安全性高，非常適合作為微球的緩控釋輔料。
為保證藥物釋放行為一致，絕大部分微球需配套專用溶劑，按要求制備微球混懸液后給藥。 其輔料除水外，還使用甘露醇、氯化鈉等作為滲透壓調節劑，羧甲基纖維素鈉（carboxymethyl cellulose-Na，CMC-Na） 作為助懸劑， 以及非離子型表面活性劑（如吐溫、泊洛沙姆）。 需針對適應癥、給藥途徑、用藥劑量等，結合體內外研究數據，對微球及專用溶劑的處方合理性進行評估。 部分微球的混懸操作復雜，而且也存在給藥劑量準確性的問題，建議在產品開發中對上述問題予以關注。為提高使用便利性，部分產品改進為雙腔室的預充針或者開發為其他類型聚合物藥液直接給藥，減少了復雜的配伍操作。
2.2 生產工藝
目前，有多種工業化方法制備微球，主要根據藥物性質選擇適當的制備方法，包括噴霧干燥法、熱熔擠出法、相分離法和乳化法等[6]。 建議參照 ICH Q8評價各個工序對于關鍵質量屬性的影響，確認關鍵物料屬性、關鍵工藝參數及控制范圍。 通常將微球的包封率、載藥量、微球形態以及釋放度等關鍵質量屬性作為工藝研究的考察指標， 并根據不同生產工藝對可能影響微球質量的指標進行針對性研究，如固化步驟對殘留溶劑的控制等。
2.2.1 噴霧干燥法
該方法將含有藥物和聚合物的溶液、混懸液或者乳劑通過噴霧進入熱空氣的技術。 隨著溶劑快速蒸發，霧化液滴轉化為固體顆粒。已上市的曲安奈德微球（商品名 Zilretta?）采用該工藝生產。 噴霧干燥通常包括霧化、液滴與氣體混合、溶劑揮發以及產品分離 4 個步驟。 其中霧化的工藝條件和參數對液滴粒徑分布起決定性作用，進而影響微球形態，關鍵工藝參數包括噴嘴壓力、進料和空氣流量等[7]。
2.2.2 熱熔擠出法
該方法工藝簡單， 僅需將 API和聚合物混合后熱熔擠出、 粉碎。 已上市的微球Trelstar?和植入劑 Ozurdex?均采用此法制備[8]。熱熔擠出可實現連續生產，但是對熱敏感的原輔料在熱熔擠出過程中可能會降解。 該技術無需使用有機溶劑，不存在去除溶劑固化的過程，因而微球孔隙較少，產品具有較高的包封率[9]。 建議關注熱熔擠出前物料混合的均勻性。 螺桿送料、攪拌、捏合、高溫熔融等工序影響物料混合均勻性，冷卻、粉碎的工藝參數控制與微球形態相關。 存在多晶型的藥物，需考慮進行晶型控制的考察。
2.2.3 乳化法
該方法是目前微球最常見的生產工藝。已上市產品 Lupron Depot?和 Risperdal Consta?等均采用乳化法制備。 根據 API 的親脂性不同，乳化法可選擇單乳法（O/W 法）或復乳法（初乳 W/O法，復乳 W/O/W 法）。 乳化法過程復雜，通常需制備水相、藥物-聚合物均勻分散的有機溶劑相，將有機溶劑相緩慢加入水相中制備均一乳劑，之后通過溶劑替換/揮發等方法去除有機溶劑固化微球，隨即洗球，最終干燥制得成品。 乳化是形成微球形態的第一步； 固化和干燥過程中隨著溶劑不斷萃取和揮發，溶解在有機溶劑中的聚合物會凝結固化，形成多孔結構的微球[10]。 兩相溶劑的選擇、乳化、固化、洗球、干燥等工藝參數的差異，可能影響微球的載藥量、形態等關鍵質量屬性，進而影響藥物體內行為。
2.2.4 相分離法
該方法通過將聚合物/藥物的混合溶液加入互不相溶的另一種溶劑體系中并不斷攪拌，聚合物隨著溶解度降低而發生相分離，進而固化形成微球[11]。 已上市的注射用醋酸奧曲肽微球（商品名 Sandostatin Lar?）即采用相分離法。 微球固化的溶劑體系、攪拌速度、溫度和時間影響微球成型以及特性，后續干燥過程影響微球殘留的有機溶劑和水分。
2.3 緩控釋輔料 PLGA
PLGA 是目前已上市微球的主要緩釋聚合物輔料。因此其質控對微球質量非常關鍵，可影響藥物體內行為。不同的生產工藝能夠制備分子量不同、端基類型、丙交酯-乙交酯比例（L∶G 比例）和構型各異的PLGA，從而具備不同的理化性質和釋放特性[12]。 因此有必要充分理解 PLGA 生產工藝，如合成路線、合成條件等。 上市許可持有人應強化 PLGA 生產商的審計以保障 PLGA 的連續供應。 另外， 還應確定PLGA 合適的內控標準和方法， 積累多批次輔料研究數據，確保 PLGA 質量穩定可靠。
建議結合生產工藝，重點關注 PLGA 結構表征，如分子量及分布、L∶G 比例及乙醇酸嵌段、 封端結構、鏈型（直鏈、多臂、星型等）等。 PLGA 釋放功能性相關指標包括特性粘度、玻璃化轉變溫度（Tg）或熔融溫度（Tm）、殘留單體等，這些指標是 PLGA 關鍵特性的反映。 其他與產品質量相關的指標包括性狀、熾灼殘渣、殘留溶劑、元素雜質、水分、微生物負荷、細菌內毒素、酸度、堆密度、粒徑、拉伸強度等，建議結合微球質量控制要求合理進行內控。
三、質量控制
除常規的性狀、鑒別、有關物質、元素雜質、含量均勻度、可見異物、細菌內毒素、無菌以及含量等指標外， 微球制劑相關的質控項目還包括載藥量、包封率、釋放度、分子量及分布、微球形態（外觀、粒徑及分布、孔隙率、藥物分布狀態）、殘留溶劑、通針性、混懸性等。
3.1 釋放度
微球通常采用多點法控制溶出，一般包括早期表征突釋的、表征產品性能穩定的以及表征釋放完全的時間點。 為模擬藥物長期緩慢釋放，微球釋放度考察時間較長，需要采用較為溫和的體外溶出方法，除常規藥典收載方法外，還包括透析池法、轉瓶法、搖床法等。 需關注長期使用溶出介質的無菌問題[13]。 釋放度方法應具備一定的區分力，能夠適度區分可能影響微球釋放的關鍵物料屬性（如不同類型和降解程度的聚合物輔料）、 關鍵工藝參數以及微球形態。
3.2 載藥量和包封率
這兩個指標是反映微球制劑中藥物含量的重要指標，與產品釋放密切相關，是評價生產工藝成熟的標志，而且包封率可能影響樣品突釋，建議積累微球包封率和載藥量的研究數據。 《中國藥典》2020 版《微粒制劑指導原則》規定考察上述兩個指標，其中包封率一般不得低于 80%，應根據藥物和聚合物的溶解性， 合理選擇測定方法并進行驗證，如凝膠柱色譜法、離心法或透析法等。
3.3 有關物質
需關注原輔料自身降解以及相互作用雜質的研究與控制。 很多微球的 API 是多肽， 如 LupronDepot?和 Sandostatin Lar?。 研究表明多肽中親核性伯胺（例如 N 端和賴氨酸側鏈）與 PLGA 或其降解產物的羧酸端基相互作用，形成酰化衍生物，可能導致活性降低[14]。 部分微球采用終端工藝滅菌，需關注滅菌工藝下 API 和輔料的降解，如濕熱滅菌下輔料 CMC-Na 可能降解產生小分子醛類雜質。 此外，PLGA 通過水解和自催化降解為乳酸和乙醇酸，降解產生的酸性產物可能形成高酸性的微環境[15]。 建議模擬體內酸性環境，開展微球在酸性條件下的降解研究，用于有關物質方法的開發。
3.4 分子量及分布
由于水解和自催化降解， 聚合物輔料在體內存在不斷降解的趨勢。 因此建議微球考察聚合物的分子量及分布。需關注穩定性末期的分子量，結合穩定性研究以及關鍵臨床若干批數據合理制定分子量及分布限度。 以 PLGA 為例，其分子量分布大，自催化降解速度快，研究中需關注。
3.5 微球形態
與微球形態相關的指標包括外觀、 粒徑及分布、微球孔隙率以及微球中藥物分布狀態等。 微球粒徑及分布對微球的通針性、分散性和釋放行為均有較大影響。 粒徑檢測的技術手段相對比較成熟，除成像技術外，多采用激光散射法測定粒徑。 通針性也是評價微球粒度的一種方法，針頭尺寸小能夠降低患者注射時的疼痛感。 對于乳化法制備的微球而言，有機溶劑從微球內部向外遷移替換的過程中會形成大量孔隙。 遷移過程中 API 可能隨有機溶劑向微球表面遷移。 孔隙率以及藥物分布狀態也可能對藥物早期釋放產生影響。 常見檢測微球形態的技術手段包括光學顯微鏡、電子顯微鏡（透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、聚焦離子束掃描電子顯微鏡）、X 射線顯微鏡、 近紅外和拉曼光譜等。 微球孔隙率和藥物分布狀態的研究發展迅速，有研究采用聚焦離子束掃描電子顯微鏡技術可全面了解微球的狀態，包括粒徑及分布、API 和聚合物分布、孔隙率等；還有研究嘗試建立基于微球形態的圖像定量指標和體外釋放特性的相關性[16]。
3.6 殘留溶劑和水分
控制殘留溶劑不僅出于溶劑本身安全性的考慮， 還因微球內部的殘留溶劑和水分可能與藥物、聚合物輔料相互作用進而影響藥物體內行為。 另外，微球水分與聚合物輔料降解相關，可能影響微球長期放置后的釋放行為。
3.7 無菌和細菌內毒素
聚合物通常不溶于水， 常規方法僅能檢測微球表面是否無菌和有無細菌內毒素，球內無法檢測。已有研究顯示[17]，可采用二甲亞砜為溶劑完全溶解微球后進行球內無菌和細菌內毒素檢查。 應注意所選擇的檢測方法需經適當的方法學確認， 特別關注稀釋溶劑對樣品檢測的干擾。
3.8 與專用溶劑配伍
大部分微球使用前需采用專用溶劑配伍后給藥，不存在按體積給藥的情況。 微球混懸液通常具有一定的粘度，以保證皮下或肌肉注射后能夠迅速形成儲庫。 因此需關注使用相應給藥器具進行給藥的劑量準確性。 另外，應考察藥液配伍后可能影響藥物釋放的混懸性、粘度、pH、滲透壓等理化指標。
四、思考
4.1 關鍵輔料產業發展
乙交酯、丙交酯類聚合物種類繁多，因其安全無毒、相容性良好，廣泛應用于可降解的醫療器械、制劑載體等；蛋白質類、肽類等藥物載體的研發也一直在進行。 我國“十四五”規劃相關要求有助于促進微球產業的發展，但是構建微球等高端制劑產業鏈格局，還需要加強配套關鍵輔料產業化的支持與保障，破除關鍵輔料“卡脖子”的窘境。 國內已有一些企業開展此類聚合物的研究與生產，一些微球制劑企業也已自行生產聚合物輔料以確保穩定供應。此類聚合物生產工藝的控制較為復雜，不同批次間產品質量可能會存在變化。 目前我國申報臨床或者已上市的微球制劑， 仍有大部分選擇進口輔料 PLGA。 高端輔料的發展仍是我國制藥行業的一大短板，如何促進這類使用量小但質量屬性關鍵的輔料發展，也是一項重要的系統工程。 建議一方面統籌各方力量，促進技術的轉化實施，解決質量控制的難點；另一方面，從審評角度明確微球與關鍵輔料評價的技術要求，依托輔料關聯審評逐步建立微球質量與關鍵輔料質控的相關性，促進研發與審評有機結合。
4.2 仿制藥藥學開發
微球注射于體內后會引發體內的系列應激反應，加之微球本身復雜的釋放特性，共同形成了微球仿制藥研發的技術堡壘。 就藥學角度而言，應基于釋放機制加深處方和生產工藝對產品質量影響的理解，努力建立產品特性和藥物釋放之間的關聯性。建議加強對參比制劑藥學物質基礎的研究，如聚合物輔料的表征與控制、微球形態、微球含水量及殘留溶劑等，結合體內外釋放研究，充分了解參比制劑微球的特點。從原輔料、工藝、包材以及微球特性，開展全面的反向工程研究，積極拓展新技術的使用。受限于專利保護， 很多微球類仿制藥較難實現突破。通過改變緩控釋輔料的類型從而改變釋放機制，或開發其他不同劑型的緩控釋制劑也是一種嘗試，如Camcevi?活性成分為亮丙瑞林， 使用輔料 PLA 和N-甲基吡咯烷酮制備粘稠液體供皮下注射使用。
