一种耐吸潮SFD干粉吸入剂配方的开发介绍

喷雾冷冻干燥（SFD）技术是一种制备多孔、低密度干粉的微粉化技术。颗粒的形态特征决定颗粒具备较好吸入特性。SFD粉体相对于传统的喷雾干燥、研磨等微粉化技术，SFD颗粒比表面积大大提高。所获得的样品具有多孔、溶解性好、分散性高、凝聚性低的优点。

但这也利于SFD粉末吸潮，甚至样品会在瞬间吸潮，不利于SFD粉体的制备的应用。

作者通过疏水性氨基酸物料添加开发了一种耐吸潮型SFD干粉吸入剂配方Chem. Pharm. Bull. 64, 239–245（title：Development of Spray-Freeze-Dried Powders for Inhalation with High Inhalation    Performance and Antihygroscopic Property）。该配方中添加了数种疏水性氨基酸辅料，使用荧光素钠作为API替代物和吸入特性评价标记物。考察了L-丙氨酸（Ala）、甘氨酸（Gly）、L-异亮氨酸（Ile）、L-亮氨酸（Leu）、L-苯丙氨酸（Phe）、L-色氨酸（Trp）、L-缬氨酸（Val）7种氨基酸不同组合配方。

制备过程：

（1）将配方分散液雾化喷入液氮中（双流式喷嘴/喷嘴吐液孔直径0.41 mm PF-1650-SS），喷嘴底部距离液氮液位高度15 cm，瞬间冻结住雾化液滴；喷雾压力为0.15 MPa,送料速度为5mL/min（使用EYELA SFD-1100喷雾冷冻造粒机）。（2）使用EYELA DRC-1100+FDU-2110冻干机程序冻干冻结颗粒制备SFD粉体，冻干程序为：（2.1）控制隔板温度为-40度进行冻干除去样品中残余液氮；（2.2）控制隔板温度为10度进行24小时冷冻干燥，真空度为2 Pa。冻干完成后得到干粉。收集SFD干粉保存在玻璃瓶中并储存在干燥环境中。分别称取L-丙氨酸（Ala）、甘氨酸（Gly）、L-异亮氨酸（Ile）、L-亮氨酸（Leu）、L-苯丙氨酸（Phe）、L-色氨酸（Trp）或L-缬氨酸（Val）99 mg。将称取的每一种氨基酸各放入7.5 mL水中再加入1 mg荧光素钠，制备成7中不同配方。通过上述方法制备SFD干粉。通过SEM扫描电镜在5 μm和100 μm标尺下表征SFD干粉形态（Fig 1）。SEM 5 μm标尺下表征制备的SFD颗粒是一种球形、多孔的结构。SEM 100 μm标尺下表征制备的SFD颗粒没有明显聚集，颗粒之间保持较好的分散。激光粒度表征SFD颗粒粒径分布（Fig 2），颗粒中位径为5-10 μm。

SFD颗粒吸入性质的体外评价通过联合使用胶囊储药器、吸入器（单、双、反向）、双级液体冲击器、流量计（高峰气流速率15 至 120 L/min）和计算机控制系统（气流流速-时间积分面积AUC值2.5 L、气流流速加速度大于100 L/min/s），使用荧光酶标仪检测含荧光素钠（激发波长490 nm，发射波长 510 nm）SFD颗粒数量定量分析双级液体冲击器中粉体量和在冲击器深部层粉体含量。得到吸入器的吐出效率OE值和粉体肺深部到达效率FPF值。

Fig. 3. Inhalation Performance of SFD Powders of Hydrophobic Amino Acids Examined with TSLI (Inhaler: Reverse)

图3反向吸入器、高峰气流速率15 L/min下甘氨酸（Gly）SFD颗粒OE值明显小于其他6种氨基酸SFD颗粒。L-丙氨酸（Ala）SFD颗粒FPF值小于L-异亮氨酸（Ile）、L-亮氨酸（Leu）、L-苯丙氨酸（Phe）SFD颗粒。甘氨酸（Gly）SFD颗粒FPF值明显小于L-异亮氨酸（Ile）、L-亮氨酸（Leu）、L-苯丙氨酸（Phe）、L-色氨酸（Trp）、L-缬氨酸（Val）SFD颗粒。L-苯丙氨酸（Phe）SFD颗粒FPF值明显大于L-色氨酸（Trp）、L-缬氨酸（Val）SFD颗粒。

Fig. 4. Influence of PFR on Inhalation Performance of SFD Powders of Hydrophobic Amino Acids (Inhaler: Single)：(a) PFR 30 L/min (low flow rate), (b) PFR 60 L/min (middle flow rate), (c) PFR 120 L/min (high flow rate). The AUC and FIR were fixed at 2.5 L and >100 L/min/s, respectively. ■: Ile, : Leu, and □: Phe. Cap, Dev, Thr, St1, and St2 stand for Capsule, Device, Throat, Stage 1, and Stage 2, respectively. Each value represents the mean±S.D. (n=3). No significant differences were observed among Ile, Leu, and Phe.

尽管图4表明使用吸入器（single）各配方氨基酸SFD颗粒具备良好的吸入特性。但对于肺功能受损患者更适用吸入器（reverse）评价各配方SFD颗粒。L-异亮氨酸（Ile）、L-亮氨酸（Leu）、L-苯丙氨酸（Phe）SFD颗粒更适用。

Fig. 5. Comparison of the (a) OE and (b) FPF Values of SFD Powders before and after Humidification at 75%RH (Inhaler: Reverse)

将L-异亮氨酸（Ile）、L-亮氨酸（Leu）、L-苯丙氨酸（Phe）SFD颗粒置于湿度75%室温环境下放置1、4周后评价该SFD颗粒吸入特性如图5。一周、四周后L-异亮氨酸（Ile）、L-亮氨酸（Leu）、L-苯丙氨酸（Phe）SFD颗粒仍然保持较高吸入特性。

Fig. 6. Morphological Analysis of the Particle Shape before (a, c, e, g) and after (b, d, f, h) Humidification for a Week Except for Man-Leu (b), 1 d (a), (b): Man-Leu, (c), (d): Ile, (e), (f): Leu, (g), (h): Phe.

Fig. 7. XRPD Pattern of Bulk and SFD Powders of Hydrophobic Amino Acids

将配方改为94%甘露醇、5% L-亮氨酸（Leu）和1%荧光素钠制备得到SFD颗粒，75%湿度环境下放置一周颗粒形态崩解如图6（b）。图6d、f、h分别是加湿处理后L-异亮氨酸（Ile）、L-亮氨酸（Leu）、L-苯丙氨酸（Phe）SFD颗粒形态，依然保持较好结构。高含量的L-异亮氨酸（Ile）、L-亮氨酸（Leu）、L-苯丙氨酸（Phe）是制备抗吸潮性SFD颗粒的一种方法。L-异亮氨酸（Ile）、L-亮氨酸（Leu）、L-苯丙氨酸（Phe）SFD颗粒加湿处理1周后的XRD图像表明该颗粒具备特有的晶型，加湿处理后晶型与未加湿的颗粒晶型一致。L-异亮氨酸（Ile）、L-亮氨酸（Leu）、L-苯丙氨酸（Phe）SFD颗粒抗吸湿性能和吸入性能较好。