《全球癌症报告2014》中,全面描述与分析了全球180多个国家的28种癌症的总体情况和流行趋势,报告预测全球癌症病例将呈现迅猛增长态势,由2012年的1400万人,逐年递增至2025年的1900万人,到2035年将达到2400万人;其中,中国新增307万癌症患者并造成约220万人死亡,分别占全球总量的21.9%和26.8%;在肝、食道、胃和肺等4种恶性肿瘤中,中国新增病例和死亡人数均居世界首位[1,3]。这一数字已与死于急性心血管病的人数非常接近,并带动了全世界抗肿瘤药物市场的急速增长。卡培他滨(Capecitabine)是已上市的第一个口服氟代嘧啶氨基甲酸酯类抗肿瘤药物,在体内转变成5-FU,抑制细胞分裂和干扰RNA和蛋白质合成,适用于紫杉醇和包括蒽环类抗生素化疗方案治疗无效的晚期原发性或转移性乳腺癌的进一步治疗,晚期原发性或转移性直肠癌、结肠癌和胃癌的治疗[6]。卡培他滨最早在1998年由美国罗氏公司开发上市,商品名希罗达,经CFDA批准2000年10月进入中国上市销售,规格为0.5g.0.15g。其临床应用剂型为口服片剂,肿瘤组织内药物浓度高于血液,具有高度选择性、细胞靶向性、生物利用度高、优异的抗癌广谱性、毒副反应少,耐受性好,口服方便且剂量调整灵活,顺应患者用药方式,从而推动了市场增长。2014年希罗达全球销售达100多亿美元,为“重磅炸弹”级药物产品。近几年,鉴于我国目前的医药产业状况,国家出台了很多行业政策,以鼓励已上市药物大品种的技术改造,尤其是对已经上市“重磅炸弹”药物的进行产业化研究;为了满足临床的需求,建立拥有自主知识产权的合成技术和制备工艺,使国产化的产品达到国际质量标准,从而替代进口,减轻患者家庭和国家医疗费用的负担,以“国家十二五重大新药创制专项”为依托,本课题进行了卡培他滨及其片剂的产业化研究。根据国家最新的药品技术及产品质量一致性评价要求,对产品杂质、体内外释放行为一致性的要求越来越严格,提出“杂质谱分析”、“一致性评价”的概念,对于杂质含量在0.1%以上的杂质进行结构鉴定及毒性评价,因此杂质控制及产品质量一致性成为制约产品产业化的关键因素。为实现产业化,需要解决下面两个问题:1.原料:产品纯度,杂质谱分析,杂质控制;2.制剂:产品稳定性,体内外释放行为的一致性。在现有合成技术中,卡培他滨原料存在工业化生产规模较小,环境污染,成本高,纯度低,含有杂质数量较多的缺点(其中美国FDA标准是含有9个已知结构杂质和未知杂质,其杂质总含量为1.5%)。本品结构中酯键及糖部分不稳定,遇水或碱性中易分解,弱酸中较稳定,本品有糖基,含水量高时长期存放更易粘结成块,致产品的稳定性较差溶出度下降,长期保存时产品品质下降。卡培他滨制剂规格较大(0.5g),主成分在处方中占比高,且原料粘度大,制剂在高温高湿条件下容易发生降解,杂质增加,因此制剂在大规模工业化生产中对物料、生产工艺、生产环境要求条件苛刻。为解决上述问题,使大规模工业化生产出质量达到国际标准的制剂产品,首先需要优化原料的合成工艺,制备高纯度的原料药;其次对制剂处方工艺进行优化,生产出质量稳定、可靠的产品。通过体内外一致性质量评价,制剂产品质量达到国际标准。本课题采用QbD的理念与方法,确定了 30kg/批规模的中试生产放大工业化生产工艺以及符合GMP条件的工业化生产设备的选型、工艺流程设计,生产出高纯度、高质量的卡培他滨原料药;确定了 10万片/批规模的中试生产放大卡培他滨片的处方及工业化生产工艺及符合GMP条件的工业化生产设备的选型、工艺流程设计,制备出了稳定性良好的卡培他滨片;首次建立了卡培他滨片体内外相关性的分析方法,通过体内外实验评价了卡培他滨片的质量稳定性、均一性、一致性;建立了一套符合国际GMP标准的质量管理体系,使生产的产品质量达到国际水平。在合成工艺及片剂的稳定性上均获得了重大突破。课题具体研究内容包括:1.基于QbD理念的卡培他滨生产工艺改进及质量控制目的:确定卡培他滨的合成工艺路线和工业化生产工艺,建立卡培他滨原料药的质量控制方法和限度。方法:在卡培他滨原料药合成工艺路线研究开发过程中,应用QbD的思路来设计合成路线和生产工艺,首先界定目标产品的质量概况(QTPP),确定其关键质量属性(CQAs);对每一个单元操作,进行风险评估,利用实验设计(DOE)方法对识别出的高风险变量进行研究,以确定关键物料属性(CMAs)和关键工艺参数(CPPs)。综合考虑原料药合成工艺路线的反应条件、环保情况、产品精制与纯化的可行性,并进行了 30kg/批规模的中试生产放大以及符合GMP条件的工业化生产设备的选型、工艺流程设计。以杂质含量(杂质含量达到国际标准)、成品收率(60-75%)、工艺路线适合于产业化生产为评价指标。结果:以5-脱氧-1,2,3-三-O-乙酰基-β-D-呋喃核糖和硅醚化的5-氟胞嘧啶为起始原料,经缩合、酯化、乙酰解三步反应制备卡培他滨,其中缩合反应中采用三甲基硅烷基三氟甲磺酸酯(TMSOTF)替代重金属试剂四氯化锡作为糖苷化反应的缩合剂,反应量为1:1.0～1.5,优选1:1.2;反应温度优选室温20～25℃,反应条件温和,TLC监测反应进行完全后(约反应15-16h),以饱和碳酸氢钠溶液淬灭反应,可以减少副反应的发生,以异丙醇对所得油状粗产品进行一次重结晶,即可得到白色中间体Ⅰ,HPLC检测纯度99%以上,收率83%～86%。酯化反应中采用中间体Ⅰ与氯甲酸正戊酯发生N4位上的酯化反应,反应量1:1.4～1.8,优选1:1.4;采用无机碱K2C03代替有机碱吡啶作为缚酸剂,反应量为1:1.0～1.3,优选1:1.0;二甲氨基吡啶作为催化剂加速反应历程,优选反应量1:0.1～0.2;反应温度冰浴(0～5℃)下,TLC监测反应进行完全后(约反应45～60min),以0.1mol/L稀盐酸洗涤,以乙酸乙酯和正已烷的混合溶剂进行一次精制,即可得到白色中间体Ⅱ,HPLC检测纯度99%以上,收率85%～90%。乙酰解反应中,中间体Ⅱ在氢氧化钾/15β-羟基介芬胺(5:1)体系中脱乙酰基,反应量为1:2.0～2.5,优选1:2.0,反应温度为5～15℃,反应时间约45～60min,以二氯甲烷萃取,用饱和碳酸氢钠水溶液、水洗涤,用乙酸乙酯重结晶得到卡培他滨,HPLC检测纯度为99.8%,收率为85%～90%。结论:确定卡培他滨的合成工艺路线和工业化生产工艺,建立了一套符合国际GMP标准的质量管理要求,以及起始原料和中间体杂质检测方法,可实现过程控制,确保产品质量。建立卡培他滨原料药的质量控制方法和限度。制备的卡培他滨纯度高达99.8%,总收率69.6%,杂质含量小,除USP39版中已知杂质A、B、C外均未检出其它杂质,其杂质含量远小于USP中本品质量标准中的杂质含量与数量(9个已知杂质)。2.基于QbD理念的卡培他滨片生产工艺改进及质量控制目的:确定卡培他滨片的处方组成和工业化生产工艺,建立卡培他滨片的质量控制方法和限度。方法:应用QbD的思路来研发处方工艺,确保产品安全、有效、质量可控。根据原料在组方中含量较高、原料粘性大流动性不好,考虑到生产成本,采用传统湿法制粒工艺进行压片,根据原料的稳定性,容易发生水解降解反应,采用传统湿法制粒工艺,粘合剂采用50%的药用乙醇,控制片中的水分,从而控制降解杂质的产生,对工艺参数进行筛选,提高产品的稳定性,保证释放行为均一性。对处方中原料的粒度、粘合剂、稀释剂、崩解剂、润滑剂的用量及种类进行筛选,采用质量评价指标颗粒流动性、休止角、崩解时限、可压性、含量均匀性、杂质、溶出行为与原研产品一致性等进行评价控制。制定商业化生产工艺(保证工艺受控)及生产的控制策略。并进行了 10万片/批规模的中试生产放大以及符合GMP条件的工业化生产设备的选型、工艺流程设计。工艺路线适合于产业化生产。结果:制剂选用50%的药用乙醇为粘合剂采用湿法制粒工艺,选用无水乳糖和微晶纤维素作为主要稀释剂,利用正交设计法优选处方,最后选定的处方大大降低了三个降解产物的量,更好地保证了药品的稳定性,体外溶出试验表明,溶出曲线与参比制剂相似,f2达70%以上,为体内的生物等效提供了良好的基础保证。配方如下:卡培他滨0.5g、乳糖54mg、微晶纤维素28mg、交联羧甲基纤维素钠20mg.2%羟丙甲纤维素乙醇溶液20ml、二氧化硅6mg、硬脂酸镁3mg、欧巴代包衣粉3%。结论:确定卡培他滨片的工业化生产工艺,提升了产品的稳定性,减少了降解杂质的产生;建立了中间体检测方法,实现了过程控制,确保了产品的质量;建立卡培他滨片的质量控制方法和限度;建立了一套符合国际GMP标准的质量管理要求;终产品杂质含量小于参比制剂,体外释放行为与参比制剂一致(f2因子>70),产品质量达到国际质量标准要求。3.卡培他滨片的稳定性研究目的:考察卡培他滨片的稳定性情况,确定产品工艺的可行性,制定上市后的贮存条件及有效期。方法:根据现行的《原料药与药物制剂稳定性试验指导原则》,进行影响因素试验、加速试验和长期试验的稳定性考察,考察项目为性状、溶出度、有关物质和含量。结果:在光照、高湿RH92.5%及高温60℃条件放置10天后,本品性状、溶出度、有关物质及含量均未发生明显变化,本品经加速试验6个月和长期试验18个月考察可知,与0月相比较,各项考察指标均未发生显著变化,各项指标均符合本品质量标准要求。结论:表明本品对光照、高湿RH92.5%及高温60℃相对稳定。说明本品在该包装条件下稳定性较好。长期试验继续进行,以确定本品的最终有效期及贮藏条件。有效期暂定为24个月,贮存条件为密闭保存。4.卡培他滨片体内外相关性研究目的:研究卡培他滨片(自制品)与卡培他滨片(Xeloda(?))(参比品)在比格犬体内药动学参数,计算卡培他滨片的相对生物利用度及卡培他滨片体外释放与体内吸收的相关性,为工艺优化提供依据。方法:健康比格犬12只,分别给予自制品和参比品各1片(规格0.5g),给药后0～360min内静脉取血。用高效液相色谱法测定血浆中卡培他滨浓度,房室模型计算其主要的药动学参数,用Wanger-Nelson法对卡培他滨片在犬体内外相关性进行评价。结果:自制品与参比品的半衰期(t1/2)分别为(1.06±0.52)和(1.08±0.54) h,达峰时间(tmax)分别为(1.0±0.52)和(1.0±0.41) h,峰浓度(Cmax)分别为(4.01±0.11)和(3.89±0.09)μg·L-1,浓度-时间曲线下面积(AUC0-t)分别为(9.04±1.36)和(9.12±1.26)μg·L-1·h,AUC0-∞ 分别为(9.89±1.35)和(9.96±2.01)μg·L-1·h。AUC0-6h 可信限在0.80～1.25等效范围内。体内吸收分数fa与体外水中释放速率ft的关系式为:Y= 1.242X-39.27(r = 0. 966, p<0.01)。结论:HPLC法测定血中卡培他滨浓度,杂质无干扰,重复性好,准确度高。在犬体内吸收度与参比品相当、生物等效;体内外相关性良好,可根据卡培他滨片体外溶出度结果来判断和预测药物在体内的吸收规律,提示体外溶出度实验可以应用于卡培他滨片处方的筛选与优化。