晶型干貨 | 巴洛沙韋酯的新晶型篩選研究

引言

在藥物研發(fā)領域，藥物的晶型是決定其性能的關鍵因素之一，對藥物的質量、安全性和有效性有著深遠的影響。晶型研究是藥物開發(fā)過程中不可或缺的一環(huán)，其重要性不言而喻。晶型對藥物的影響主要體現在兩個方面：溶解性質（溶解度和溶出速率），以及晶型的穩(wěn)定性。由于大多數藥物的水溶性較差，不同晶型在溶解度和溶出速率上的差異可能影響藥物的生物利用度。如果每種晶型的溶解度都足夠大，不影響溶出和藥物吸收，固體制劑可以不控制晶型。另一點是晶型的穩(wěn)定性，在生產和儲存過程中發(fā)生的晶型轉變可能會改變藥物的溶出、顆粒粒徑分布和穩(wěn)定性。

本文將以巴洛沙韋酯為例，與各位分享晶型篩選的策略與流程，通過案例解析關鍵要點。

巴洛沙韋酯晶型篩選

01、背景

巴洛沙韋酯(Baloxavir Marboxil，或稱瑪巴洛沙韋)，其化學名為(((R)-12-((S)-7,8-二氟-6 ,11-二氫二苯并[b,e]硫雜卓-11-基)-6,8-二氧-3,4,6,8,12,12a-六氫-1H-[1,4]惡嗪并[3,4-c]吡啶并[2,1-f][1,2,4]三嗪-7-基)氧代)甲基碳酸甲酯，化學式為C27H23F2N3O7S，相對分子質量571.55，化學結構如下所示：

2018年2月，由日本鹽野義制藥（Shionogi）研發(fā)并與瑞士羅氏共同研究的新型抗流感藥物巴洛沙韋酯（商品名：Xofluza）在日本獲得了加速批準并獲批上市。巴洛沙韋酯作為一種創(chuàng)新的cap依賴型核酸內切酶抑制劑，是少數能夠抑制流感病毒增殖的新藥之一。

2018年6月，美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）接受了巴洛沙韋酯的新藥上市申請，并授予其優(yōu)先審評資格，標志著近20年來FDA批準的第一個具有新型作用機制的抗流感新藥。巴洛沙韋酯作為一種小分子前體藥物，其獨特的作用機制在于選擇性抑制cap依賴型核酸內切酶，從而阻止聚合酶功能和流感病毒mRNA復制。

02、晶型專利調研

在項目啟動之初，我們首先進行了晶型專利的全面調研。原研專利WO2018030463A1（同族專利日本專利JP6249434B1）中報道的巴洛沙韋酯的三種晶型Form I、Form II、Form III，其中Form II和Form III 不穩(wěn)定，易轉變?yōu)镕orm I，同時，Form I受到晶習的影響，在干燥過程容易包裹溶劑和結塊。已報道的晶型研究為我們提供了寶貴的信息，也為我們的新晶型篩選工作奠定了基礎。

03、全面的表征

首先對巴洛沙韋酯樣品進行固態(tài)性質表征，包括PXRD、Raman、DSC、TGA、DVS、PLM、HPLC等。這些技術能夠幫助我們深入了解樣品的物理狀態(tài)和化學特性，為后續(xù)的晶型篩選和優(yōu)化提供基礎數據。

04、溶解性表征

測量巴洛沙韋酯的溶解度，以設計篩選方法。溶解度的測量不僅包括室溫，還涵蓋高溫條件（50~70℃），以確保數據的全面性。這一步驟對于確定良溶劑和不良溶劑至關重要，直接影響到后續(xù)結晶方法的選擇。

05、多晶型篩選研究

我們探索了晶型轉變的規(guī)律，并確認了獲取新晶型的結晶方式。藥物分子在結晶過程中受到多種因素的影響，包括藥物分子之間的相互作用力或結合方式的改變，這些改變可能導致構成晶體的分子或原子在晶格中的空間排列不同，從而形成不同的晶體結構。因此，我們根據溶解度數據定制了個性化的篩選方案，確保實驗的針對性和有效性。常規(guī)的多晶型篩選方法包括溶劑輔助法、熱處理法、機械化學法、固相轉變法等。其中，溶劑輔助法是最常用、也是最容易發(fā)現新晶型的方法，包括蒸發(fā)結晶、冷卻結晶、溶劑-反溶劑、懸浮攪拌等。溶劑體系、溫度、結晶方式等因素均可能對結晶試驗的結果產生影響，在設置實驗時應考慮不同因素。通常情況下，速率慢的結晶方式有利于發(fā)現熱力學更穩(wěn)定的晶型，而速率快的結晶方式易發(fā)現亞穩(wěn)晶型。

結合巴洛沙韋酯的溶解度特性，我們采用了多種晶型篩選方法，包括蒸發(fā)結晶、冷卻結晶、溶析結晶、反應結晶、懸浮轉晶（打漿），熱轉變、脫溶劑或者脫水和機械研磨。通過這些方法，我們成功制備了巴洛沙韋酯的新晶型，這些新晶型在粉末X射線衍射圖譜中顯示出獨特的特征峰。

06、晶型轉化關系評估

對于篩選獲得的新晶型，通過溶劑介導、溫度介導、壓力等方式考察它們之間的轉化關系

對于篩選獲得的新晶型，我們通過溶劑介導、溫度介導、壓力等方式考察它們之間的轉化關系。篩選實驗完成后，我們首先使用偏光顯微鏡（PLM）和XRD對樣品進行初步分類。我們的技術核心在于對XRD圖譜的深入分析，通過峰的位置和形狀進行分類，確保晶型的準確識別。進一步，我們使用DSC、TGA和ssNMR等技術，對樣品進行深入分析，判斷是否為無水晶型、水合物或者溶劑化合物。無水晶型和水合物是我們關注的重點，溶劑化合物一般不用。水合物和溶劑化合物脫溶劑后往往也會得到無水晶型，這是必須要考察的，通過DSC加熱就可以得到，或者熱載臺也可以。多晶型轉化評估對于揭示、預測、判斷多晶型藥物開發(fā)、生產、貯藏期間的物理化學性質、穩(wěn)定性等具有十分重要的研究價值。

07、優(yōu)勢晶型的確定及穩(wěn)定性研究

根據2020版《中國藥典》9015 藥品晶型研究及晶型質量控制指導原則，穩(wěn)定性試驗項下的影響因素試驗方法和條件，須考察晶型物質狀態(tài)對高溫、高濕、光照條件的穩(wěn)定性；采用壓力方法考察晶型物質狀態(tài)對壓力的穩(wěn)定性，觀察晶型物質狀態(tài)是否發(fā)生轉晶現象

對于相對穩(wěn)定的待考察的晶型（1~3種）考察其在高溫（60℃）、高濕（92.5%RH）、強光（4500 lx）及加速（40℃、75%RH）等條件下30天（分別在1、3、5、7、15、30天取樣）內的晶型穩(wěn)定性等（采用PXRD、DSC、Raman、TGA表征），評估出具有穩(wěn)定性的優(yōu)勢晶型。對具有晶型穩(wěn)定性的優(yōu)勢晶型進行室溫下常規(guī)溶劑中的溶解度測試，進行不同pH條件緩沖鹽中的溶出速率測試。

08、巴洛沙韋酯晶型篩選的專利成果

通過晶型篩選，我們成功開發(fā)了巴洛沙韋酯的新晶型。新晶型的溶出速度較快，利于在人體胃腸道內的吸收，提高藥物的生物利用度。