第二十一章中药制剂的稳定性.ppt
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1、第二十一章 中药制剂的稳定性,第一节 概述 第二节影响中药制剂稳定性的因素及稳定化方法 第三节中药制剂的稳定性考察方法 第四节中药固体制剂的稳定性 第五节包装材料对制剂稳定性的影响,大纲要求,1、掌握:中药制剂稳定性的考察方法及有效期的求解。 2、熟悉:影响化学反应速度及影响中药制剂稳定性的主要因素,常用的稳定化措施,湿度加速实验与光加速实验。 3、了解:研究药剂稳定性的意义,包装材料与药剂稳定性的关系。,第一节 概述,一、中药制剂稳定性研究的意义 1.含义指药物制剂在生产、运输、贮藏、周转、直至临床应用前的一系列过程中质量变化的速度和程度。 2.意义、目的 (1)保证用药安全和疗效可靠; (
2、2)保证质量恒定;掌握质量随时间变化规律,为生产、包装、贮存与有效期确定提供依据; (3)减少经济损失。,二、中药制剂不稳定性的类型(研究范畴)与引起的后果 1.化学不稳定性指药物水解、氧化、聚合等化学反应。后果:含量(或效价)下降,色泽变深,产气或新的物质,导致制剂变质。 2.物理学不稳定性指制剂的物理性能发生变化。后果:挥发油逸散,混悬液微粒粗化、沉淀结块,乳浊液乳析和破裂,浸出制剂浑浊、沉淀,散剂吸湿,片剂崩解时限延长等。,3.生物学不稳定性 内在:活性酶作用,成分酶解。 外部:受微生物污染,引起发霉、腐败和分解。 三、 研究现状80年代初,液体药剂影响因素实验、有效期预测、加速实验与长
3、期稳定性实验;复方制剂稳定性;药物降解机理研究。,第二节 影响中药制剂稳定性的因素 及稳定化方法 一、影响中药制剂稳定性的因素 (一)内在因素-成分化学结构的不稳定性药物的化学降解与结构密切相关。 1.水解 水解反应: 离子型水解:强酸弱碱盐和强碱弱酸盐的水解,不引起分子结构改变。 分子型水解:引起分子结构改变。,(1)酯类药物水解 酯类结构较易水解,其水解难易程度极不一致。结构表达式:R-COOR1 水解H2O RCOOH+HOR1 a.极易水解:低分子量的脂肪酸酯类;如亚硝酸乙酯;氯化乙酰胆碱 b.比较稳定:阿托品,可制成水溶液制剂(如注射剂),盐酸普鲁卡因水解生成对氨基苯甲酸与二乙胺基乙
4、醇。 酯类水解pH下降,故酯类药物灭菌后pH下降,即提示有水解可能。 内酯与酯一样,在碱性条件下易水解开环。如硝酸毛果芸香碱有内酯结构,可以产生水解。,水解难易与R基的大小与空间位阻有关, R大则不易水解 水溶液注意PH值的调节:偏碱性易水解,碱性愈强,水解愈快 如硫酸阿托品:PH2.86,4个月内稳定;PH7,3周降解90% 其最稳定的PH即PHm 3.53.7 穿心莲内酯: PH7时水解极其缓慢,PH近10时,内酯开环,且二萜双环可能发生双健移位、脱水、异构化、树脂化等反应。,(2)酰胺类药物:较酯类难水解,但少数也易水解。多数也在碱中更易水解 结构表达式:R-CONR 1R 2 水解H2
5、O RCOOH+HNR 1R 2 举例:麦角新碱,易水解与氧化 青霉素(-内酰胺)也属此类宜调PH3.04.0且通N2 (3)苷类水解在酶或稀酸的作用下水解生成苷元和糖。如:苦杏仁苷野樱皮苷+glu杏仁腈+gluHCN。(酶解),2.氧化 通常在大气中氧的影响下缓慢进行。 后果:含量降低,颜色加深,沉淀,产生有毒的物质,严重影响制剂的内在和外观质量。在碱中更不稳定。 (1)自氧化反应:不需其它氧化剂的参与,在室温时能自发引起的氧化反应。需少量的氧就可以引起,光和热能加速反应,微量金属离子或过氧化物催化反应。 (2)易氧化类型 a.酚羟基或潜在酚羟基:如吗啡、毒扁豆碱、黄芩苷等。,吗啡:水溶液氧
6、化后变色并沉淀,在碱或中性中,室温下很快变质;在酸中相当稳定,其(pH)m为4.0。通入情性气体驱氧,可有效地提高吗啡溶液的稳定性。毒扁豆碱:具有酯类结构,干燥不易氧化,但遇到水分或在水溶液中酯键水解,潜在的酚基暴露,则易氧化,使无色溶液变成红色,在碱性中氧化更迅速。黄芩苷:在一定的温度和湿度下,酶解成苷元。黄芩苷元是5、6、7邻位三羟基结构,呈黄色,在空气中易氧化而变绿。,b.不饱和碳链:油脂、挥发油等,在光线、氧气、水分、金属离子以及微生物等影响下,都能产生氧化反应而变质。如挥发油中所含的成分萜烯、蒎烯,氧化后会产生醛、酮类物质,有特殊臭味,并可聚合生成树脂状物,影响制剂质量。又如Vit
7、C的氧化 c.芳胺类:如对氨基水杨酸,3.其它 (1)聚合:两个或多个分子结合形成复杂分子原白头翁素 双聚合白头翁素。原白头翁素有杀虫、抗菌活性,是威灵仙的主要成分之一,室温下为淡黄色油状液体,加热或久置易发生双聚合,生成白头翁素(针晶或棱晶)。又如:鱼腥草中挥发性有效成分癸酰乙醛(黄色油状液体)在空气中易聚合生成不溶性固体(无抗菌活性)。,(2)异构化:分子结构中有不对称碳原子,如莨菪碱(左旋体)在热、PH影响下生成右旋体,散瞳作用仅为左旋体的0.040.05。其混合物(外消旋体)即阿托品,散瞳作用约为左旋体的12,其他药理作用也减弱。因此药典规定颠茄流浸膏的浓缩温度不得超过60。(3) 脱
8、羧:普鲁卡因水解产物对氨基苯甲酸,可慢慢脱羧生成苯胺,苯胺在光线影响下氧化生成有色物质,这就是盐酸普鲁卡因注射液变黄的原因。 (4)变性:酶类、蛋白质类。,(二)制剂工艺的影响不同剂型,稳定性不同;制备工艺不同,稳定性也有的差异。 1.浸提:1)煎药器:金属离子的影响。2)溶剂:水质硬度较大(钙、镁离子),与银花、大黄等药材中的成分呈色并产生沉淀反应。3)温度:高温提取无效物质较多,稳定性(澄明度)较差。 还可能导致某些成分的分解。如大黄蒽醌苷、柴胡皂苷等 2. 后续工艺:浓缩、干燥等的温度、压力控制不当,也引起有效成分的破坏。,(三)水分水是化学反应的媒介 药物暴露于空气中,吸附水蒸形成液膜
9、,化学反应即在液膜中进行。 故空气相对湿度(RH)与药物的吸湿性(CRH)十分重要d=K0V式中,d为一日的降解量;K0为表观零级速度常数;V是固体药物中水的体积。,有关名词: (1)绝对湿度:每单位重量干空气中的水蒸汽重量。 (2)相对湿度:空气中水蒸汽的相对饱的程度,其定义为:相对湿度%=空气中绝对湿度/同温度下饱和湿度100=空气中水蒸汽分压/同温度下自由水的蒸汽压100 (3)CRH(临界相对湿度):提高相对湿度到某一值时,吸湿量迅速增加时的相对湿度。,(三)空气中的氧分子失电子 称氧化氧化是常见药物降解反应。常在大气中氧的影响下缓慢进行,称自动氧化。常为游离基的链反应,分为3步,如药
10、物分子RH 、链引发:RH 光、热激发 R +H 、链传播: R +O2 ROO (过氧化根)ROO +RH ROOH+R 金属离子催化此过程 、链终止:ROO 无活性产物 :游离基抑制剂,终止链反应 或二个游离基结合为非游离基而终止光、热、氧或金属离子加速游离基生成,(四)温度 Vant Hoff经验规则:温度每升高10反应速度增加24倍。 Arrhenius指数定律定量描述温度与反应速度关系。(实验)(五)pH液体制剂在某一特定的pH范围比较稳定。酸或碱使某些反应的速度增大。专属酸、碱催化反应中,pH影响反应速度常数k而影响制剂稳定性。,以H+或OH-为催化剂的反应,称为专属酸碱催化反应。
11、 其水解速度主要由pH值决定,pH值对速度常数K的影响可用下式表示:KK0+KH+H+ KOH-OH 上式中,K0表示水分子的催化速度常数,KH+和KOH分别表示H+或OH离子的催化速度常数。 在pH很低时,主要是酸性化,上式可表示为 KKH+H+ ,同时取对数:lgKlgKH+-pH (pH=-lg H+ )以lgK对pH作图得一直线,斜率为-1。,(2) 在pH较高时,主要由碱催化,则上式表示为KKOH-OH , 同时取对数:lgK=lgKOH+ lg OH lgK=lgKOH+lgKw+pH以lgK对pH作图得一直线,斜率为1。根据上述动力学方程可以得到反应速度常数的对数与pH关系的图形
12、,称为pH-速度图。pH-速度图有各种形状. 如v形图,pH-速度曲线最低点所对应的横坐标,即为最稳定pH,以pHm表示。,Kw为水的离子积,即Kw=H+OH-,OH- = Kw/H+,pH速度图,lgk,pHm,药物的氧化作用通常也受H+或OH-的催化,这是由于一些反应的氧化-还原电位依赖于pH值可用醌与氢醌的例子说明:根据Nermst方程,式中以Q代表醌,为氧化型;HQ代表氢醌,为还原型;E为实际氧化-还原电位;E0为标准氧化-还原电位;n为氧化型变为还原型获得的电子数目。 由上式可以看出,氢离子浓度增加,还原型不易变为氧化型,故还原型药物在pH较低时(如pH值34)比较稳定。如丹参酮A在
13、水中极易转化为醌式结构,可接受来自水中的氢而还原为氢醒,然后再将氢传递与反应分解产物,而本身又被氧化成醌、分解产物被还原成烷烃类。醌类化合物的氧化-还原电化受H+的直接影响,故推测,控制pH可提高丹参酮A的稳定性。,(六)光线 光可提供发生化学反应所必须的活化能(光化反应):酚类氧化、变色酯类水解、挥发油的聚合。不同波长的光线具不同的辐射能量,单位是光子,与波长成反比。,光照稳定性试验方法: 1普通贮存条件的光照(留样观察) 2. 人工强光源照射的加速试验光源要求:1)光谱能量分布近日光:290450nm2)光照强度大; 3)热效应低。如25盏40W日光灯,照度1104lx;镝(di)灯最理想
14、,照度1105lx。指标:液体制剂测含量变化,或以吸收度的变比反映其变色程度;固体制剂表面变化,可用漫反射光谱法测定反射率的改变。,二、稳定化措施 (一)延缓水解的方法1.调节PH:找出药物最稳定的pHm,然后用酸、碱或适当的缓冲剂调节。实验法求最稳定pHm:(1)保持处方中其他成分不变,配制一系列不同pH值的溶液,在较高温度下(恒温,例如60)下进行加速实验。,(2)测定各个pH下药物在不同时间t的含量C,以logC对t进行线性回归,从斜率求出该pH时的速度常数(k)。(3)用不同pH时的lgK对pH作图,从曲线的最低点(转折点)求出该药物最稳定的pHm。,例:求硫酸阿托品溶液pHm(1)分
15、别测定不同pH水解速度常数K表观在pH2.59.0范围内, 配制11个不同pH组的1 硫酸阿托品溶液。分别装于安瓿中在恒温水浴中加速反应,于不同时间分别取出,以冰水浴终止反应,取出溶液,测定含量。数据得回归方程,求出水解反应速度常数。,(2)作图法求(pH)m:分别根据专属酸、碱催化公式以logK表观对pH作图,得二条呈V形的直线,图中二条直线的交点K表观最小,对应的pH即硫酸阿托品溶液最稳定的pH为3.60。( pH )m 3.60。以上为在50进行的加速实验,所得(pH)m与室温条件下得到的( pH )m差异甚小。,pH速度图,各pH下lgk-t图,lgk,药物的pHm随温度变化 可用简便
16、方法求pHm 配制不同pH样品各1份。在高温下加热(95,100)一定 时间,取出,放冷后测定各样品中药物含量,变化最小的pH值即为该药pHm,2.降低温度温度增高,反应速度加快。注意以下环节: 易水解药物灭菌制剂(如注射剂):在保证完全灭菌条件下,降低灭菌温度或缩短时间,以减少水解。 中药制剂加工过程中(例如提取、浓缩、干燥等),对热敏感的药物降低受热温度和时间很有必要。喷雾干燥法,有效成分最为稳定。 成品低温贮存,也是稳定化的重要措施。,3. 改变溶剂 水溶液中很不稳定的药物,可采用乙醇、丙二醇、甘油等极性较小即介电常数较低的溶剂,部分或全部代替水,以减少水解。如穿心莲内酯,95%醇提比水
17、提得率高6倍4. 制成干燥固体 对于极易水解的药物,无法制成稳定的、可长期贮存的水性液体时,应该制成干燥的固体制剂。如灭菌的粉末安额、干糖浆等。 (二) 防止氧化的方法1降低温度 注射液适当降低灭菌温度或缩短灭菌时间。成品贮藏于低温处。,2. 避光 对光敏感的药物,避免日光照射,成品用棕色玻璃容器包装,避光贮藏。环糊精包合、胶囊。 3. 驱氧 驱逐溶液中和容器上部空气中氧。综合措施:1)加热煮沸驱逐氧气,少用。2) 通入惰性气体,N2,CO2 。如:莪术油 4调节pH 药物的氧化与药液的pH值有密切关系,应调节使药液保持在最稳定的pH范围。,5. 添加抗氧剂 驱氧无法彻底除去氧。只要有少量氧存
18、在,就有可能引起自氧化反应,常需加入抗氧剂。类型: (1)强还原剂,它首先被氧化,从而保护主药不被氧化。如NaHSO3, Na2S2O3等。注意酸、碱液中选择。(2)链反应阻断剂,能与游离基结合,使自氧化的链反应中断,抗氧剂本身不被消耗(如油溶性抗氧剂)。(3)协同剂:能增强抗氧剂的效果。枸橼酸、洒石酸、磷酸等6控制微量金属离子 络合剂“依地酸”盐(EDTA-2Na)。常与抗氧剂合用。,(三)制备稳定的衍生物对不稳定成分进行结构改造,如制成盐类、酯类、酰胺类高熔点衍生物,可以提高制剂的稳定性。“前体药物”可提高稳定性。前体药物:是将具有药理活性的母体药物,导入另一种载体基团(或与另一母体药物结
19、合)形成一种新的化合物,这种化合物在人体经过生物转化(酶或其他生物机能的作用),释放出母体药物呈现疗效 。,如:为提高鱼腥草制剂的化学稳定性,可制成癸酰乙酸亚硫酸氢钠加成物(加成鱼腥草素)。此前体药物不会聚合,而保持其原有的抗菌活性,体内经过生物转化,释放出鱼腥草素,发挥疗效。(四)改进制剂工艺与工艺条件1、微型包囊2、环糊精包合3、剂型固体化4、固体制剂包衣5、改进工艺条件:避湿热、干法压片、冷冻干燥,第三节 中药制剂的稳定性考察方法一、化学动力学简介 1反应速度 指单位时间、单位体积中反应物下降的量。-dc/dt=kcn dc/dt:反应速度; k:反应速度常数; c:反应物浓度; n:反
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