溶出曲线研究过程中不可忽视的因素—滤膜吸附性验证
时间:2017-09-19

背景

口服固体制剂在溶出度和溶出曲线取样过程中需使用到滤膜对样品进行过滤处理,以避免二次溶出,方便后续分析。在含量和有关物质等测定过程中也需对样品进行过滤,防止微小颗粒堵塞色谱系统。使用前,需对所用滤膜进行考察,明确是否对待测成分有吸附作用而影响检测结果。本文将阐述滤膜吸附性验证的一般方法和影响因素。

常用微孔滤膜种类

实验室常用滤膜种类、特点和适用范围如下表:

常用滤膜的一般过滤原理为机械截留,即截留比它孔径大或孔径相当的微粒等杂质。因此,滤膜的孔径直接决定了选择性,常用滤膜的孔径从0.1μm到10μm不等。溶出、紫外、液相等分析检测常用滤膜的孔径通常为0.22μm、0.45μm和0.8μm,不同孔径滤膜的适用范围如下表。

滤膜吸附性验证方法

曾有文献[1]考察了吸附作用相对较小的混合纤维素微孔滤膜对12种口服药物溶出度测定的干扰,结果表明,0.45μm孔径滤膜对检查品种的1/2的吸附作用超出了限度2%,对多个品种的吸附作用超过5%。因此,涉及到微孔滤膜过滤的样品,对滤膜的吸附作用进行验证是极其必要的。

针对不同的分析检测项目,滤膜吸附验证的方法略有不同,大致如下:

①溶出度测定

由于无法保证溶出样品在过滤过程中不存在二次溶出,因此一般以原料药溶液及原料药+辅料溶液代替考察,大致步骤如下:

Step 1 样品制备:

S1 原料药溶液:按溶出浓度,以溶出介质,配制原料药溶液

S2 原料药+辅料溶液:按溶出API浓度,加入相应处方量的辅料,以溶出介质,配制原料药+辅料溶液

Step 2 滤膜过滤处理:

M1 取高速离心处理样品,取上清

M2 按过滤方法,分别弃去不同体积的初滤液,取续滤液

Step 3 样品检测:

分别对M1和M2进行检测,按下述公式计算回收率或吸附率

回收率Recovery% = A(过滤) / A(离心) ×100%

吸附率= 100%-Recovery%

其中:A为UV吸光度或HPLC峰面积值。

按Step 2和Step 3分别对S1和S2进行考察。

Step 4 结果判定与分析:

一般认为回收率在98%~102%之间,即吸附率及引入的干扰不超过2%,滤膜吸附作用可忽略不计(依据出自《中国药品检验标准操作规范》[2]),采用紫外检测可适当放宽标准,如回收率不低于95%,空白介质吸光度不超过0.05(参考文献[3])。

Kevin Kiehm等[3]考察了USP中pH 1.2人工胃液SGFsp、pH 6.8人工肠液SIFsp和pH 4.5醋酸盐缓冲液对多种滤膜的浸出作用,下图数据是过滤后空白介质在243nm和270nm下的紫外吸收值。

在UV 243nm下,多种滤膜多种介质的浸出物吸光度超过0.05,部分甚至超过0.10。研究表明,滤膜浸出物的紫外最大吸收接近末端吸收,随着波长增加,其吸收逐渐减弱。进一步,作者采用光子相关光谱法对过滤后空白介质进行了研究,未发现不溶性微粒,因此认为是滤膜浸出物的影响。

案例分析:

考察某公司替米沙坦片在溶出方法下的滤膜吸附作用:

该滤膜对API吸附作用可忽略不计,然而加入辅料后,滤膜对API的吸附作用显著增加且超过可接受范围,进一步分析,发现该公司替米沙坦片中含有氢氧化钠、葡甲胺等碱性辅料,改变了溶出介质的pH值,使得滤膜与API间的电荷吸附作用发生改变,从而增加了对API的吸附,当弃去初滤液体积达10ml时,吸附作用达到饱和。

《日本药典》中部分品种溶出度检测的标准中需弃去大体积的初滤液后取续滤液进行检测,也是基于滤膜吸附考察的结果而制定的。但不同的滤膜、不同的处方工艺生产的产品,其吸附作用不尽相同,应通过实验得出正确结论。如JP中头孢克肟细粒剂溶出度检测需弃去至少10ml初滤液[4],然而,笔者实验室的滤膜对本公司相同品种几乎无吸附作用,仅需弃去2ml初滤液即可。

对于具有明显吸附作用的品种,应在企业内控标准中注明所使用的微孔滤膜材质、品牌、规格,以及需要弃去初滤液的体积,以保证质量标准的可操作性,确保检测结果准确可靠。

②溶出曲线测定

对于溶出曲线检测的滤膜吸附验证,方法与溶出度基本一致,但由于滤膜可能对不同浓度的样品的吸附作用不相同(详见下述),因此建议至少对2~3个浓度水平的样品进行考察,设计浓度水平应覆盖溶出量的最高值与最低值。值得注意的是,不同浓度的API+辅料溶液均应按100%处方量加入辅料,如某颗粒剂含API 100mg,辅料总量为1.0g,溶出介质体积为900ml,最低溶出量和最高溶出量分别约为50%和90%。现对40%和100%浓度样品进行滤膜吸附性考察,设计如下:

③含量和有关物质测定

含量和有关物质检测选用的稀释剂一般能使API完全溶出,因此使用样品溶液进行考察即可。通常,对于含量测定的对照品溶液也应该进行考察。

对于有关物质检测,尤其需要关注滤膜过滤后是否产生新的杂质,有文献[5]对Millipore HA滤膜浸出物进行了定性研究,经鉴定该滤膜浸出物为聚合度4~10的非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚。

也有文献[6]对19种滤膜过滤超纯水后的溶解性有机碳DOC进行了定量研究,如下图。结果发现部分滤膜过滤后的水DOC含量较高,液质联用等对溶剂要求较高的分析检测,应注意滤膜的影响。

影响滤膜吸附的因素

影响滤膜吸附的因素有很多,包括滤膜的直径、孔径、材料、过滤介质的种类、离子强度、pH值、药物本身的性质等。以下通过案例对几个影响因素进行分析。

①滤膜材质与品牌

不同材质的滤膜与被过滤化合物之间的氢键、范德华力、电荷吸附等相互作用力不同,因此对化合物的吸附作用不同,下表是10种不同品牌不同材质的滤膜对泼尼松龙在不同溶出介质中的吸附作用数据[3]。

可见,尼龙、PVDF、PTFE、GHP、RC、GF(玻璃纤维)材质的滤膜对同种介质中泼尼松龙的吸附作用不同,不同品牌的PVDF和PTFE滤膜的吸附作用区别尤为显著,Pall公司PVDF和PTFE滤膜对pH 1.2介质中泼尼松龙吸附均超过10%,而Millipore公司相同材质滤膜几乎不存在吸附。

上表三个不同品牌的尼龙滤膜均对泼尼松龙有较严重的吸附,即使弃去2ml续滤液后吸附作用仍接近10%,因此,不宜选用尼龙滤膜。

滤膜的孔径和直径也会影响吸附作用,如上图不同孔径不同直径的滤膜对苯甲酸的吸附作用不相同[7]。

②不同的介质

不同溶出介质或样品稀释剂也会影响滤膜吸附。一般地,介质的种类、离子强度、pH值等会影响吸附作用。

如上述泼尼松龙,弃去2ml初滤液后,尼龙滤膜对pH 1。2介质中的样品基本不存在吸附,但对pH 4。5和pH 6。8介质中的样品吸附作用仍然较严重。上述苯甲酸吸附研究,不同的流动相组成其吸附作用也不同。

某些药物在水介质中滤膜吸附情况严重,但在缓冲盐介质或离子对试剂中则显著改善,可能原因是缓冲液中离子或离子对试剂的加入减弱了药物分子与滤膜之间的电荷吸附作用,或是pH值不同改变了氢键作用等。

下图为甲醇添加比例对聚醚砜膜吸附8种农药的影响,当向水样中添加40%甲醇时,8种农药的滤膜吸附效应基本被消除[8]。因此,在方法开发过程中,若部分品种的滤膜吸附作用无法消除,采用离心处理又相对麻烦,可从稀释剂组成考虑,寻找合适的滤膜和溶剂。

③药物浓度与性质

药物浓度越高,滤膜越快达到饱和吸附。下图是聚醚砜滤膜对不同浓度的8种农药的吸附作用[8],结果表明,浓度越高,其吸附作用越小。因此,对溶出曲线样品滤膜吸附研究的浓度水平应覆盖溶出量范围。不同农药其吸附作用也不尽相同,这与其本身的化学性质相关,如多酚类化合物易与亲水性滤膜发生氢键作用,因此可能有较强的吸附作用。

影响滤膜吸附的因素很多,对涉及到滤膜过滤的样品进行吸附性研究显得尤为必要,希望本文能够帮助到有需要的研发人员。

参考文献

[1] 单亚. 滤膜吸附对部分口服药物溶出度的干扰试验研究. 安徽医药,2007,11 (2):118-119.

[2] 桑国卫. 中国药品检验标准操作规范. 中国医药科技出版社,2010.

[3] Kiehm K,Dressman J B.Evaluation of Drug Adsorption to Membrane Filters under Biowaiver Test Conditions. Dissolution Technologies,2008,15(4):13-17.

[4] The Japanese pharmacopoeia,sixteenth edition。 Pharmaceutical and Medical device Regulatory science society of Japan,2011。

[5] Otsuki A,Fuwa K。Identification of an organic compound leached from a membrane filter。 Talanta,1977,24(9):584。

[6] Khan E,Subramaniapillai S.Effect of Leaching from Filters on Laboratory Analyses of Collective Organic Constituents. Proceedings of the Water Environment Federation,2006,18 (12):901-918.

[7] Carlson M, Thompson R D.Analyte loss due to membrane filter adsorption as determined byhigh-performance liquid chromatography. Journal of Chromatographic Science,2000,38 (2):77.

[8] 李伟,刘玉灿,段晋明. 微滤膜吸附效应对液相色谱-三重四极杆质谱直接进样检测水样中农药残留的影响. 分析化学,2015 (11):1761-1765.

 

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