研究背景：肺部给药作为治疗呼吸道疾病的局部用药途径在临床上已有较为广泛的使用。与其它的给药途径相比,肺部给药具有吸收表面积大(约为100m2),吸收部位血流量丰富,药物可迅速吸收进入血液循环,避免肝脏的首过效应等优点,是治疗哮喘、支气管炎和囊胞性纤维症常用给药方式。吸入型糖皮质激素(ICS)是用来治疗各类哮喘的一线用药,既用于单独治疗使用也用于复方联合用药。对于单独使用吸入型糖皮质激素治疗效果不佳的患者,还经常加服一种长效β2受体激动剂(LABA)用于治疗慢性阻塞性肺病。另外吸入型糖皮质激素的使用可以降低单独服用β2受体激动剂患者的死亡率,降低病情加重、入院观察和突发急诊等情况的发生率,从而降低医疗保健成本。虽然长效β2受体激动剂昔萘酸沙美特罗气雾剂(Serevent,50μg)和吸入型糖皮质激素糠酸莫米松干粉吸入剂(Asmanex Twisthaler, 220μg)经常联合使用用于克服上述不良反应,但是在临床使用中依然存在不足之处：(1)目前并没有两药复方制剂的相关研究,即患者需要使用两种吸入装置分别服药,患者依从性较差；(2)吸入装置(尤其是气雾剂装置)操作规范程度大大影响给药效率,在临床实际应用中,难以保证在分别服药情况下两药均以最优剂量递送到体内；(3)难以确保给药后两药以最优剂量比分布在相同的肺部组织中,即达到体内共沉积；(4)昔萘酸沙美特罗和糠酸莫米松的水溶解度均较差,生物利用度较低,尤其是传统工艺生产的糠酸莫米松吸入剂的生物利用度还不足1%。对于吸入型联合用药来说,药物颗粒能否在肺部组织共沉积是十分重要的,因为药物之间的协同作用就发生在细胞／分子水平。因此如何简化患者用药程序,确保药物在肺部共沉积,提高药物的吸收度和改善生物利用度,发挥最佳药物效率同时减少药物的使用量,减少不良反应发生,是研究者需潜心钻研,亟待克服的挑战性难题。共无定形体系是建立在无定形体系基础上的多组分的共无定形状态,与一般的无定形系统一样,共无定形系统拥有很多优势,例如高溶解度、高溶出率及高可塑性等等,用于改善难溶性药物的物理化学性质具有非常可观的应用价值。超速薄膜冻干法(Thin film freezing,简称TFF)是基于冻干技术的一种革新,可以用来制备多药物固体分散剂。该项技术自发明以来,逐步运用到改善难溶性药物的溶解度和生物利用度的领域中来,目前正在着重进行应用该技术制备多种药物的复方制剂固体分散体系的研究。尽管喷雾干燥技术亦可以用来制备固定剂量复方制剂,但是对于一些热不稳定或能量不稳定的药物来说,超速薄膜冻干法更加温和、稳定。研究目的：本研究希望通过采用超速薄膜冻干法构建吸入型共无定形昔萘酸沙美特罗／糠酸莫米松固定剂量复方制剂,在提高两药物各自的溶解度和生物利用度的同时,达到两药物体内共沉积,充分发挥药物的协同作用,提高药物有效性,最终简化患者用药过程,提高患者依从性,为新型吸入型复方制剂的制备和发展提供理论基础。研究方法：本研究由三部分组成：(1)昔萘酸沙美特罗(SX)和糠酸莫米松(MF)的处方前研究。包括建立药物体外高效液相色谱(HPLC)分析法；建立昔萘酸沙美特罗手性结构的体外HPLC分析方法,并对昔萘酸沙美特罗原料药的手性进行分析；采用X射线衍射(XRPD)评价两原料药物的晶型；采用差示扫描量热法(DSC)考察两原料药物的熔点；采用热重分析法(TGA)考察两原料药物的热稳定性；采用建立的HPLC分析法考察两原料药物在不同溶剂中的溶解情况。(2)昔萘酸沙美特罗／糠酸莫米松固定剂量联合剂制备工艺及药剂学特性的研究。利用超速薄膜冻干法(Thin film freezing, TFF)制备可由干粉吸入装置给药的昔萘酸沙美特罗／糠酸莫米松固定剂量复方制剂。采用DSC分析法对两药物固定剂量复方制剂和微粉化物理混合制剂的热学性能进行研究比对,以体系的玻璃化转变温度(Tg)和熔点为评价指标；XRPD用来评价两药物固定剂量复方制剂的晶型状态,考察不同辅料对共无定形体系的形成和稳定性的影响；卡尔-费休水分测定仪和干燥损失分析(LOD)用以考察制剂中的水分及有机试剂残留量；以扫描式电子显微镜(SEM)和比表面积仪(BET)表征体系的物理形态；通过傅里叶红外光谱(FTIR)分析该体系中可能存在的分子间作用力；动态水分吸附分析仪(DVS)考察制剂吸湿性；根据美国药典,采用新型药用撞击器(NGI)考察制剂由不同市售干粉吸入装置处置后体外递送剂量和空气动力学性质的情况；HPLC法及手性色谱柱分离测定制剂中昔萘酸沙美特罗手性对映体含量；室温相对湿度为30%条件下储存6个月后,对制剂稳定性进行初步考察。(3)昔萘酸沙美特罗／糠酸莫米松固定剂量复方制剂大鼠体内药代动力学研究。采用HPLC-MS/MS建立大鼠血浆、肺部组织和支气管肺泡灌洗液中昔萘酸沙美特罗和糠酸莫米松的含量检测分析方法,利用WinNonlin专业2.1软件对体内数据进行最佳房室模型模拟、分析计算并比较肺部给予新型固定剂量复方制剂和传统微粉化混合制剂后血浆和肺部组织中两药物药代动力学参数和生物利用度的差异,评价制剂体内吸收情况。研究结果：(1)建立了稳定的昔萘酸沙美特罗和糠酸莫米松的HPLC体外分析方法,方法学的考察均符合要求；建立了快捷的昔萘酸沙美特罗手性对映体含量的HPLC分析方法,分析结果显示昔萘酸沙美特罗原料药为外消旋体混合物；XRPD结果提示两原料药物均为晶体,且两原料药物的DSC分析结果均与文献报道一致；TGA分析结果表示昔萘酸沙美特罗的降解温度约为120℃,糠酸莫米松的降解温度为210℃左右,即两种药物均在熔点附近开始降解；药物及辅料在乙腈、叔丁醇、1,4二氧六环和水混合溶剂中的溶解度良好。(2)超速薄膜冻干法可用来制备昔萘酸沙美特罗／糠酸莫米松固定剂量复方制剂,其中昔萘酸沙美特罗和糠酸莫米松的质量比为5：22,符合临床实际用药剂量配比(50μg:220μg),药物总量与每种辅料的摩尔比为1：1,溶液总浓度为0.5%(w/v)。DSC和XRPD结果表明,在不添加辅料及分别添加乳糖(Lac)和海藻糖(Tre)的复方制剂中,两药物及辅料可完全转化成为无定形,即形成了完全共无定形体系；在分别添加甘氨酸(Gly)和甘露醇(Man)的复方制剂中,两药物是以共无定形形式存在,而辅料则仍以晶体形式存在。卡尔-费休水分测定法和LOD结果表明复方制剂中的水分和有机溶剂残留均在合格范围内。SEM和BET结果显示经过超速薄膜冻干法制备的固定剂量复方制剂呈现多孔、疏松、易碎结构,与微粉化药物混合制剂相比,比表面积分别提高30-40倍。红外光谱结果显示各制剂中均不存在明显的分子间作用力。DVS结果提示TFF SXMF复方制剂的吸湿能力最差。NGI结果受不同干粉吸入装置和辅料的影响：采用市售吸入装置Miat作用后复方制剂中两药物的细微粒子分数(FPF)、空气动力学粒径(MMAD)及体外粒径分布情况等均明显好于另一种市售吸入装置Handihaler;对于相同干粉吸入装置来说,TFF SXMF和TFFSXMFGly中两药物各项空气动力学特性均优于其他复方制剂。使用Miat装置给药时昔萘酸沙美特罗／糠酸莫米松固定剂量复方制剂与微粉化混合制剂相比空气动力学结果(FPF和MMAD等)更优,且复方制剂中两药物空气动力学参数值更相近,两药物在NGI装置中的沉积部位和沉积比例高度一致,即达到共沉积。室温下真空干燥器(30%RH)中储存6个月后,XRPD结果表明TFF SXMF和TFF SXMFTre仍无晶体峰出现,稳定性高于其他制剂。TFF SXMFLac经过6个月储存以后,体系稳定性差,204.21处有SX特征峰,提示产生重结晶现象。综合上述实验结果,TFF SXMF各项制剂学特性良好,择优进行进一步大鼠体内药代动力学研究。(3)大鼠分别肺部给予两种制剂后,两药物的体内过程均符合二室模型。大鼠肺部给予微粉化混合制剂Micronized SXMF(参比制剂)后,血浆和肺部组织样本中昔萘酸沙美特罗的AUCo-24h值分别为124.656ng·h/mL和6.863μg·h/g;而肺部给予TFF SXMF固定剂量复方制剂(实验制剂)后,昔萘酸沙美特罗的AUCo-24h值分别为288.207μg·h/mL和104.686μg·h/g,显著提高；相似地,糠酸莫米松在血浆和肺部组织样本中的AUC0-24h值也有显著增加。肺部给予TFF SXMF固定剂量复方制剂后,昔萘酸沙美特罗的k1o值从0.353h-1降低至0.187h-1,表明SX在肺部的消除速率减慢,使其在肺部停留时间增加。另外,服用复方制剂后两药物体内显现出良好暴露量一致性,表明两药物体内共沉积效果良好。研究结论：(1)本研究成功地以超速薄膜冻干法制备了昔萘酸沙美特罗／糠酸莫米松固定剂量复方制剂。虽无明显证据显示制剂中存在分子间作用力,但是共无定形体系储藏稳定性好,各项制剂学性质优良。两药物在复方制剂中均以共无定形形态存在,并与市售吸入装置联用时体外空气动力学性质表现良好。体外空气动力学实验表明,固定剂量复方制剂中两种药物在整个处置过程中均保持高度的分布一致性,各项参数值非常相近,提示达到共沉积。(2)与传统微粉化混合制剂不同,通过计算得到固定剂量复方制剂中两药物在肺部组织中的吸收更快、暴露量更高,药物肺部停留时间延长,药物水平显著提高。另外,服用复方制剂后两药物在血浆和肺部组织的吸收量比例相似,接近制剂处方中的配伍比,即实现体内共沉积。研究意义：(1)本课题首次采用超速薄膜冻干法制备吸入型昔萘酸沙美特罗／糠酸莫米松固定剂量复方制剂,在本专业领域中尚无任何相关研究。虽然该两种药物在临床上普遍用于哮喘和慢性阻塞性肺病治疗的联合给药,但目前并无两种药物的联合制剂问世。(2)共无定形体系逐渐成为近年来的研究热点,但是由于对技术手段的选择和应用要求很高,目前全球药-药共无定形制剂的研究屈指可数。本课题首次应用两种药物(昔萘酸沙美特罗和糠酸莫米松)构建吸入型共无定形体系,且药物配比完全遵照临床剂量,少甚至不引入辅料,仅利用药物本身特性组合优化,获得稳定性佳的共无定形制剂,实际应用和可操作性强,开创共定型系统研究新思路。(3)不同于传统的制备工艺,本课题首次选用新型技术制备肺部给药系统实现两药物体内共沉积,即药物进入肺后分布、吸收及暴露量一致性高,有利于药物协同作用的产生,简化了患者服药程序。体内实验表明该新型固定剂量复方制剂中两药物的生物利用度均提高,肺部停留时间延长,结果明显优于以有研究报道,是一种具有巨大研究价值和发展前景的新型肺部给药系统。(4)超速薄膜冻干法(Thin film freezing, TFF)是美国德克萨斯大学奥斯汀分校Dr.Williams的专利技术,已经被成功用于提高口服药物溶解度的研究中,例如伊曲康唑、达那唑、他克莫司和雷帕霉素,本课题首次使用该技术构建吸入型两药物共无定形的固定剂量复方制剂,为日后的相关方面研究奠定了坚实基础。