2020, Vol. 40 
2. 杭州市食品药品检验研究院, 杭州 310022
2. Hangzhou Institutes for Food and Drug Control, Hangzhou 310022, China
吸入粉雾剂是肺部给药制剂中重要的一类制剂，原理是将微粉化的药物及其辅料以胶囊、泡囊或多剂量储库形式采用特制的干粉吸入装置，由患者直接吸入雾化药物至肺部，可发挥局部或全身作用[1]。与气雾剂相比，因该剂型不含抛射剂，主动吸入，用药方便，剂量准确，效果良好，故受到越来越多的国际著名制药公司的青睐[2]。粉雾剂最初仅用于哮喘的局部治疗，如今已开始应用于流感、糖尿病、疾病预防等全身性治疗[3]。影响吸入粉雾剂吸入效率的因素有很多，其中尤以药物颗粒的空气动力学粒径分布为重要因素，它直接影响药物在呼吸道和肺部的沉积，常用微细粒子剂量（fine particle dose，FPD）、质量中值空气动力学直径（mass median aerodynamic diameter，MMAD）和几何标准偏差（geometric standard deviation，GSD）等参数进行表征。FPD为药物在肺部沉积的质量参数，MMAD被定义为和质量有关的空气动力学直径的质量分布的中位值，是控制颗粒在肺部沉积位置的最重要的变量；GSD表征的是药物颗粒粒度分布曲线的形状，越接近于1，说明粒度分布越窄[4]。
目前评价吸入粉雾剂的粒径和粒度分布的方法有显微镜法、激光衍射气雾粒径测定法、飞行时间空气动力学粒径分布测定法[4]和惯性撞击器法[5]等。其中惯性撞击器法是利用惯性撞击的原理，按粒径大小分离药物颗粒的方法，由于其能对空气动力学直径在不同大小范围内的细颗粒药物予以定量，是目前用于评价吸入制剂的“金标方法”[6-7]。此类装置主要有双级撞击器（twin stage impactor，TSI）、安德森撞击器（Andersen cascade impactor，ACI）和新一代药用撞击器（next generation pharmaceutical impactor，NGI）等[8-9]。
沙美特罗为吸入型长效β2-受体激动剂，丙酸氟替卡松为吸入型糖皮质激素，沙美特罗替卡松（salmeterol-fluticasone propionate）吸入粉雾剂用于治疗哮喘和慢性阻塞性肺疾病，显著改善肺功能[10-11]。本研究以沙美特罗替卡松吸入粉雾剂为模型药物，分别使用TSI、ACI和NGI测定其粉雾空气动力学粒径分布，计算不同方法的测定结果，并对结果进行评价和比较。
1 仪器与材料 1.1 仪器LC-20AT高效液相色谱仪，岛津公司；XP205电子天平，Mettler Toledo公司；TSI、ACI、NGI，Copley Scitific公司；CITDAS软件，版本V3.10；Milli-Q Integral超纯水系统，Millipore公司。
1.2 药品及试剂昔萘酸沙美特罗对照品（含量99.6%，批号100567-201502）、丙酸氟替卡松对照品（含量99.3%，批号510021-201301），中国食品药品检定研究院；沙美特罗替卡松粉吸入剂[批号1001（50 μg沙美特罗/100 μg丙酸氟替卡松），1002（50 μg沙美特罗/250 μg丙酸氟替卡松），1003（50 μg沙美特罗/500 μg丙酸氟替卡松）]，自制；三氟乙酸（批号S6651362328，分析纯），默克公司；乙腈（批号I38583，色谱纯），Fisher Scientific公司；Brij35（批号MKBL3280V，分析纯），西格玛奥德里奇公司。
2 方法 2.1 液相色谱条件采用ACT ACE3 C18 RP（4.6 mm× 100 mm，3 μm）色谱柱，流动相为乙腈-水-三氟乙酸（42：58：0.1），流速1.5 mL·min-1，柱温30 ℃，检测波长为225 nm，进样量50 μL。
2.2 TSI测定方法按照《中华人民共和国药典》（以下简称《中国药典》）2015年版二部通则0951[12]装置1进行空气动力学粒径分布测定。在第1级分布瓶中，加7 mL乙腈-水（55：45）作为吸收液，在第2级分布瓶中加入30 mL乙腈-水（55：45）作为吸收液，连接仪器各部分。旋转吸入装置，释放供试品1个剂量，并将其用适配器与模拟喉部呈水平紧密相接，开启真空泵，调节流量使其达到（60±3）L·min-1，2.8 s后取下吸入器。重复上述操作10次。用乙腈-水（55：45）分别淋洗模拟喉部（包含适配器）、模拟颈部、第1级分布瓶和第2级分布瓶，洗液分别收集于50 mL量瓶中（50 μg沙美特罗/500 μg丙酸氟替卡松规格的第1级各部件收集于100 mL量瓶），超声使溶解，加乙腈-水（55：45）稀释至刻度，摇匀，进样测定，计算每一部件上沙美特罗和丙酸氟替卡松的累积药物量。
2.3 ACI测定方法测定按《中国药典》2015年版二部通则0951[12]装置2的操作方法进行空气动力学粒径分布测定。首先在预分离器中加乙腈-水（55：45）10 mL，然后按装置操作说明安装各级金属叠片[安装前用Brij 35溶液（取Brij35试剂5.0 g，加乙醇20 mL溶解，摇匀。量取1 mL，加甘油5.0 g，摇匀）对8个金属叠片进行涂层处理]，进行气密性检查，气密性良好则连接气流时间控制器和真空泵。将吸入装置用适配器与模拟喉部呈水平紧密相接，开启真空泵，调节流速为（60±3）L·min-1，旋转吸入装置，使供试品1个剂量释放至贮库中，拉动开关1次置于开处，2.8 s后取下吸入器。重复上次操作10次。用乙腈-水（55：45）分别淋洗模拟喉部（包含适配器）、预分离器、收集盘（0~7级）和滤纸，洗液分别置于50 mL量瓶中，用乙腈-水（55：45）定容稀释至刻度，摇匀，进样测定，计算每一层级上沙美特罗和丙酸氟替卡松的累积药物量。
2.4 NGI测定方法测定按照《中国药典》2015年版二部通则0951[12]装置3的测定方法进行空气动力学粒径分布测定。首先用Brij35溶液对8个收集盘进行涂层处理，安装托盘，锁住杯体，进行气密性检查，气密性良好则进行仪器的安装，并在预分离器中加入乙腈-水（55：45）15 mL。将吸入装置用适配器与模拟喉部呈水平紧密相接，开启真空泵，调节流速为（60±3）L·min-1，旋转吸入装置，使供试品1个剂量释放至贮库中，拉动开关1次置于开处，2.8 s后取下吸入器。重复上次操作10次。分别用乙腈-水（55：45）清洗模拟喉部（包含适配器）、预分离器及8个收集盘，洗液分别置于50 mL量瓶中，用乙腈-水（55：45）稀释至刻度，摇匀，进样测定，计算每一层级上沙美特罗和丙酸氟替卡松的累积药物量。
3 结果与讨论 3.1 数据处理方法及结果以累积分布百分率的对数对截断直径的对数作图，累积分布百分率达到50%时的粒径为MMAD。累积分布率分别为84.13%和15.87%时对应的空气动力学直径之比的平方根为GSD[4]。
3.2 TSI测定结果收集各部位沉积的药物，定容后HPLC分析得出递送剂量（delivered dose，DD），即适配器、模拟喉部、模拟颈部、一级分布瓶和二级分布瓶收集的药物总量，药物累积量测定结果见表 1。
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表 1 TSI测定的空气动力学粒径分布（n=3） Tab.1 Aerodynamic particle size distribution by TSI |
在流速为60 L·min-1时，0~7级各收集盘中粒子的截断直径分别为9.0、5.8、4.7、3.3、2.1、1.1、0.7和0.4 μm[12]，药物累积量测定结果见表 2。
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表 2 ACI法测定的空气动力学粒径分布（n=3） Tab.2 Aerodynamic particle size distribution by ACI |
在流速为60 L·min-1时，1~7级各收集盘中粒子的截断直径分别为8.06、4.46、2.82、1.66、0.94、0.55和0.34 μm[13]。收集各部位沉积药物，药物累积量测定结果见表 3。
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表 3 新一代药用多级撞击器测定的空气动力学粒径分布（n=3） Tab.3 Aerodynamic particle size distribution by NGI |
使用CITDAS软件将3种撞击器测定的药物累积量结果代入计算，得到粒径分布直方图、粒径分布与累计百分比关系图（图 1~4）以及3种方法测定结果的空气动力学参数比较（表 4）。由表 4数据可以看出，TSI能区分空气动力学直径小于6.4 μm的活性细颗粒药物，但获得的药物颗粒空气动力学粒径分布结果不够准确，其测得FPD值最小（考虑到TSI的截止粒径最大，相同条件下应获得最大FPD值）。可能是由于该装置各部件之间的密封性较差，在设定的流速下，气流不能连续地通过该装置，从而导致FPD值小于采用ACI和NGI测定FPD值。
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图 1 粒径分布直方图和粒径分布与累计百分比关系图（ACI-丙酸氟替卡松） Fig.1 Histogram of particle size distribution, relation between particle size distribution and accumulated percentage(ACI-fluticasone propionate) |
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图 2 粒径分布直方图和粒径分布与累计百分比关系图（NGI-丙酸氟替卡松） Fig.2 Histogram of particle size distribution, relation between particle size distribution and accumulated percentage(NGI-fluticasone propionate) |
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图 3 粒径分布直方图和粒径分布与累计百分比关系图（ACI-沙美特罗） Fig.3 Histogram of particle size distribution, relation between particle size distribution and accumulated percentage(ACI-salmeterol) |
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图 4 粒径分布直方图和粒径分布与累计百分比关系图（NGI-沙美特罗） Fig.4 Histogram of particle size distribution, relation between particle size distribution and accumulated percentage(NGI-Salmeterol) |
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表 4 3种撞击器测定空气动力学参数比较简表 Tab.4 Comparisons of aerodynamic parameters measured by three kind of impactors |
ACI和NGI均能测定空气动力学直径在不同大小范围内的药物量，获得样品的空气动力学直径分布数值较为全面，能得到更多的雾化特性统计数据，明显优于TSI。ACI和NGI均既能分别测量空气动力学粒径在1个范围内分布的细颗粒药物量，又能测定药物颗粒的MMAD和GSD值，但从实验结果看，ACI测得的累积药物总量、MMAD和GSD均小于NGI测得的值，这是可能是由于药物颗粒在ACI各级间的损耗较大引起的。ACI和NGI仪器精密，内部设置较为复杂，易造成细孔径级板喷射孔的损坏，还需要定期对孔径进行测定，以确定其截断粒径的准确性；密封垫圈也需定期更换；高速的喷射也容易造成粒子的碰撞，涂层选择直接影响检测结果。
4 讨论一般认为粒径0.5~7 μm的药物微粒才能到达肺部发挥药效，因此吸入粉雾剂中药物粒径应控制在上述范围内，其中大多数应在5 μm以下。即便如此，也仅有少量药物能在有效部位沉积而起效，因此吸入粉雾剂的粒径分布测定是很有必要的[14]。在《中国药典》2010年版二部中收载的测定方法仅有TSI，在《中国药典》2015年版新增了ACI和NGI，USP 37和EP 8.0等均收载了ACI和NGI。采用ACI和NGI定量测定FPF或FPD，可用于肺部给药的评估量[15-16]。药物空气动力学粒径分布与人体呼吸道结构关系的研究表明，人的气管和肺已进化成一个对吸入颗粒有选择性的“采样”系统，在此系统中，颗粒经过口、咽喉、气管及支气管通向肺泡，随吸入的气流逐渐变细，大颗粒被除去[17]。
本实验分别采用TSI、ACI和NGI测定了3种不同规格的沙美特罗替卡松粉吸入剂的粒度大小分布，并对3种装置的测定结果进行了评价和比较。综上所述，TSI仪器简单，容易推广使用，但不能获得空气动力学粒径分布数值，有较大的局限性；采用ACI测定，药物颗粒在各级间的损耗较NGI大；NGI能在15~100 L·min-1的流速下操作，药物颗粒在各级间的损耗最小。因此，与TSI和ACI相比，NGI在评价沙美特罗替卡松粉吸入剂的雾化特性时更为完善。本研究中使用不同的级联撞击器测定方法测定吸入粉雾剂的空气动力学粒径分布，为适宜级联撞击器方法的选择，吸入粉雾剂的质量标准的修订和提高，以及评价吸入粉雾剂的体外雾化特性研究提供依据和参考。
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