生物药剂学分类系统(BCS)
浅析-BCS分类与制剂联系

浅析BCS分类与制剂的联系BCS (Biopharmaceutical classification system,生物药剂学分类系统)活性成分的分类是根据API的水溶性和肠道渗透性对药物进行的一个科学的框架性系统分类,如果再结合制剂产品的体外溶出特征,那么,溶解性、肠道渗透性和溶出速率这三大条件决定着药物在体内吸收的速度与程度。
BCS I:高溶解性& 高渗透性BCS II:低溶解性& 高渗透性BCS III:高溶解性& 低渗透性BCS IV:低溶解性& 低渗透性1、溶解性与渗透性高低的判断方法根据上面所述,影响药物吸收的三大因素之一的溶出速率更多的取决于制剂产品本身,而溶解性和渗透性则与API有关。
那么,溶解性和渗透性的高低怎么判断呢?1)CFDA判断当单次给药的最高剂量对应的API在体积为250 ml(或更少)、pH值在1.0-6.8内的水溶性介质中完全溶解,则可认为该药物为高溶解性。
其中,这里的“最高剂量”是根据申请生物等效豁免制剂的最高剂量而界定。
当一个口服药物采用质量平衡测定的结果或是相对于静脉注射的参照剂量,显示在体内的吸收程度≥85%以上(并且有证据证明药物在胃肠道稳定性良好),则可说明该药物具有高渗透性。
这里要注意药物在胃肠道中要有良好的稳定性。
2)FDA判断A drug substance is considered highly soluble when the highest strength is soluble in 250 mL or less of aqueous media within the pH range of 1-6.8 at 37±1oC; A drug substance is considered to be highly permeable when the systemic BA or the extent of absorption in humans is determined to be 85 percent or more of an administered dose based on a mass balance determination (along with evidence showing stability of the drug in the GI tract) or in comparison to an intravenous reference dose.FDA于2017年进行了更新,但对高溶解性和高渗透性的定义上没有变化。
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在研项目药物的BCS分类
例1:盐酸****
Solubility:
水:
5.59×10-05 mg/ml ,Dv=536672.6 ml
pH 3~5: 1.6 mg/ml ,
Dv=18.75 ml
pH 1: 0.1 mg/P: 5.57
Bioavailability: 25%
Dn在剂型策略选择中的应用
●地高辛 ●灰黄霉素
生物药剂学分类系统的应用
药品管理机构中的应用 药品开发领域的应用
药品管理机构中的应用
生物学实验豁免
1. 速释型口服固体制剂(按USP溶出方法在0.1mol/L HCl、pH4.5和6.8缓冲液中,30min释放大于85%)
2. 制剂中主药在pH1~7.5范围内具有高溶解性 (D:S<250ml)
D: 扩散系数 r: 初始药物粒子半径 Cs: 药物的溶解度 Tsi: 药物在肠道中滞留时间 Tdiss:药物溶出时间
BCS与上述三个参数的关系
Class Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
Do Low Low/High Low Low/High
Dn High Low High Low
An High High Low Low
乙腈和乙醇 Bioavailability: 80% (rat)
113% (monkey) BCS Class 2
BCS的相关参数
BCS可用三个参数来描述药物吸收特征。
吸收数(absorption number, An) 剂量数(dose number, Do) 溶出数(dissolution number, Dn)
主要内容
BCS相关概念介绍 BCS应用范围 BCS决策树及应用实例
BCS概念的提出
生物药剂学分类系统

FDA对BCS分类加速仿制药研发的建 议
Class
Solubility
Permeability
Biopharm Risk
FDA Requirement
Ⅰ
High
Ⅱ
Low
Ⅲ
High
High High Low
Low Risk In-vitro data
如何定义高渗透性
人体肠道灌流试验
原位动物模型
Caco-2 细胞渗透性试验
高于美托洛尔
人体药物动力学试验
绝对生物利用度>85% (若存在肝脏首过效应,尿中回收药量>85%) 通常,可以通过油水分配系数来大概估计药物的渗透性 (log P>1.72为高渗透性药物),但忽略了主动转运和主 动外排的过程。
Moderate IVIVC Risk Correlation
High Risk Human Data
Ⅳ
Low
Low High Risk Human Data
剂型的选择
Ⅰ型药物 溶解度和渗透性均较大,当该类药物在
0.1 mol/L盐酸中在15 min内溶出达85%以 上,可认为该种类品种无生物利用度问题
Ⅲ&Ⅳ型
Ⅲ型 存在主动转运和特殊载体转运过程,较
难预测。 Ⅳ型
溶解度和渗透性均较低,体内影响药物 吸收因素更加复杂,一般不能预测。
BCS决策树及应用实例 (Wyeth Legacy, Pfizer)
BCS Class 1药物处方决策树
BCS Ⅰ
DV(Dose Volume)=Dose/Solubility
Ⅲ型药物
BCS在药剂设计和研究中的作用与意义

BCS在药物制剂设计和研究中的应用与意义1142111 管泓湦生物药剂学分类系统(BCS)是药物制剂在口服吸收药分类方面的一个重要概念。
围绕体外溶解性和体内渗透性这两个核心特征,将口服类药物分成四个类别加以区分。
即Ⅰ类:高溶解性,高渗透性;Ⅱ类:低溶解性,高渗透性;Ⅲ类:高溶解性,低渗透性;Ⅳ类:低溶解性,低渗透性。
本文将以BCS对药剂设计和研究中的四个制剂策略以及两个重要意义展开论述。
一、BCS对口服药剂的设计思路及剂型改良的应用从BCS对口服药物的基本分类上,我们可以看出,针对不同的溶解和渗透性药物,我们应选择不同的改进方案,使其能自原有药物基础上,尽可能提高生物利用度和病人对药物的顺应性。
(一)Ⅰ类药物的制剂设计:高溶高渗的特点注定了此类药物的基础生物利用度,对于此类药物,我们在辅料的选择上应该尽可能的减少对药物溶解和渗透的影响。
其限速步骤通常存在于胃的排空速率以及药物自身在胃酸环境下的稳定性。
对于易于在胃酸环境中分解的药物,选择进一步包衣和定位控释的技术,可以有效提高药物在体内发挥作用的程度。
(二)Ⅱ类药物的制剂设计:对于这一类低溶高渗的药物,BCS可以给我们提供一个基本的制剂策略,我们应进一步注意此类药物在肠内的溶出速率,将改良的重点放在改善制剂的崩解与溶出。
当我们提高了药物在肠道环境中的溶解问题,生物利用度将得到较大提升。
常用的改进策略:1.制成可溶性盐类:我们可以通过将难溶弱酸性药物制成碱金属盐、弱碱性药物制成强酸盐的方法,提高溶解度和吸收率。
2.筛选晶型和溶媒化物:不同晶型的晶胞内分子空间构型、构想和排列不同,使药物的溶解性存在较大差异,导致制剂在体内有不同的溶出速率,直接影响药物的生物利用度,造成临床药效的显著差异。
而对于药物来说,这种多晶型现象非常普遍,例如38种巴比妥类药物中有63%存在多晶型,48种甾体化合物中67%有多晶型。
对于这种晶型的差异,我们在制剂的选择中,通常选择溶出度大,溶出速度快的晶型。
生物药剂名解

生物药剂学(biopharmaceutics):是研究药物及其剂型在体内的吸收、分布、代谢与排泄过程,阐明药物的剂型因素,机体生物因素和药物疗效之间相互关系的科学。
吸收(Absorption):药物从用药部位进入体循环的过程。
分布(Distribution):药物进入体循环后向各组织、器官或者体液转运的过程。
代谢(Motabolism):药物在吸收过程或进入体循环后,受肠道菌丛或体内酶系统的作用结构发生转变的过程。
排泄(Excretion):药物或其代谢产物排出体外的过程。
转运(transport):药物的吸收、分布和排泄过程统称为转运。
处置(disposition):分布、代谢和排泄过程称为处置。
消除(elimination):代谢与排泄过程药物被清除,合称为消除。
药物跨膜转运Drug Membrane T ransport(膜转运):药物通过生物膜(或细胞膜)的现象。
被动扩散Passive diffusion:存在于膜两侧的药物服从浓度梯度,即从高浓度一侧向低浓度一侧扩散的过程,分为单纯扩散和膜孔转运两种形式。
膜孔转运(membrane pore transport):在胃肠道上皮细胞膜上有0.4-0.8nm大小的微孔,这些贯穿细胞膜且充满水的微孔是水溶性小分子药物的吸收途径。
易化扩散(facilitated diffusion):某些物质在细胞膜载体的帮助下,由膜高浓度侧向低浓度侧扩散的过程。
又称促进扩散。
主动转运(active transport):借助载体或酶促系统的作用,药物从较低浓度向高浓度侧的转运。
胃排空(gastric emptying):胃内容物从胃幽门排入十二指肠的过程称为胃排空。
表观分布容积V(apparent volume of distribution):用来描述药物在体内分布状况的重要参数,是将血浆中的药物浓度与体内药量联系起来的比例常数。
蓄积(accumulation):当长期连续用药时,在机体的某些组织中的药物浓度有逐渐升高的趋势。
生物药分类系统

【No.2——生物药剂学分类系统与溶出度试验的关系】生物药剂学(BCS)分类系统是根据药物的(水)溶解性和渗透性,将药物划分成以下四类:第一类药物:高溶解性高渗透性第二类药物:低溶解性高渗透性第三类药物:高溶解性低渗透性第四类药物:低溶解性低渗透性高溶解性药物:最高剂量规格的制剂能在pH值1.0~8.0的250ml或更少体积的水溶液中溶解的药物。
高渗透性药物:是指绝对生物利用度超过85%的药物。
当根据质量平衡测定方法或者与静脉对照剂量相比,药物的人体吸收程度为85%或更高时,这样的活性药物成分被认为具有高渗透性。
BCS指南最初建议将吸收值≥90%作为高渗透性药物分类的判定条件。
然而,后来的科学研究和论文建议将高渗透性活性药物成分的吸收值判断标准放宽到85%。
一个可接受的测定活性药物成分渗透性的替代方法是进行人体内肠灌注试验(i)。
当该方法用于渗透性研究时,应证明方法的适用性,包括相对于已经证明剂量的吸收比例至少达85%的参比物物质的相对渗透性的测定,以及阴性对照药品的测定。
并可通过下列补充试验方法提供支持性的数据:(ii)采用用动物模型进行体内或原位肠灌注试验;或(iii)采用渗透性已知的活性药物成分及经过验证的方法,在培养的上皮细胞单层(例如,Caco-2)进行体外渗透性研究。
需指出的是:方法(ii)或方法(iii)的测定结果不能被单独考虑。
综上所述,以高渗透性或吸收比例已知的药物活性成分为参照,通过以上各项实验,可对药物的渗透性进行一个综合评价。
采用Caco-2细胞膜模型时,其透过性应大于酒石酸美托洛尔。
影响药物透膜性的主要因素有分子质量、亲脂性和分子中的氢键。
根据“rule of 5”规则,若药物分子(转运载体底物除外)满足下列任两个条件,往往预示该药物具有较差的透膜性,这对新药设计和合成及早期筛选具有非常重要的意义:①含5个以上氢键供体(-OH 或-NH);②分子质量超过500;③logP>5【P 为正辛醇/水(在pH7.4中测定结果)分配系数】;④含10 个以上氢键受体(N 或O)。
兽用药物生物药剂学分类系统(BCS)的研究进展

doi:10.11751/ISSN.1002-1280.2018.06.12兽用药物生物药剂学分类系统(BCS)的研究进展李振霞,罗万和,李超,周凯翔,潘源虎,陶燕飞,谢书宇∗(华中农业大学国家兽药残留基准实验室(HZAU)/国家兽药安全评价实验室/农业部畜禽产品质量安全风险评估实验室,武汉430070)[收稿日期]2017-12-15㊀[文献标识码]A㊀[文章编号]1002-1280(2018)06-0072-08㊀[中图分类号]S851.66[摘㊀要]㊀生物药剂学分类系统(Biopharmaceuticsclassificationsystem,BCS)是根据药物的溶解性与渗透性进行分类的一种科学框架,已被欧洲药品管理局(EMEA)㊁美国食品药品管理局(FDA)㊁世界卫生组织(WHO)等认可并用作仿制药物生物等效性豁免的判断依据㊂随着人药BCS的发展,一些研究人员尝试将BCS引入到兽药领域,以指导兽用仿制药的开发和管理㊂针对BCS分类标准和概念㊁BCS在人药研发和管理中的应用㊁兽药BCS发展现状及其面临的挑战进行了总结,以期为兽药BCS分类系统的发展提供有益的借鉴和指导,为新兽药的开发和老药的改造提供参考㊂[关键词]㊀生物药剂学分类系统(BCS);分类标准;研究现状;策略基金项目:国家重点研发计划专项 畜禽重要病原耐药性检测与控制技术研究 (2016YFD0501309)作者简介:李振霞,硕士生,从事生物药剂学系统研究㊂通讯作者:谢书宇㊂E-mail:snxsy1@126.comResearchProgressonVeterinaryDrugBiopharmaceuticsClassificationSystem(BCS)LIZhen-xia,LUOWan-he,LIChao,ZHOUKai-xiang,PANYuan-hu,TAOYan-fei,XIEShu-yu∗(NationalReferenceLaboratoryofVeterinaryDrugResidues(HZAU)HuazhongAgriculturalUniversity,MOAKeyLaboratoryfortheDetectionofVeterinaryDrugResiduesHuazhongAgriculturalUniversity,MOALaboratoryforRiskAssessmentofQualityandSafetyofLivestockandPoultryProduce,Wuhan430070,China)㊀㊀Correspondingauthor:XIEShu-yu,E-mail:snxsy1@126.comAbstract:Biopharmaceuticsclassificationsystem(BCS)basedonthesolubilityandpermeabilityofdrugisascientificframe.IthasbeenappliedtojudgethebioequivalenceexemptionofgenericdrugbyEuropeanMedicinesAgency(EMEA),FoodandDrugAdministration(FDA)andtheWorldHealthOrganization(WHO),WiththedevelopmentofBCS,someresearchersattempttointroduceitintothefieldofveterinarydrugtoguidethedevelopmentandmanagementofgenerics.ThisreviewmainlysummarizesthestandardandconceptofBCSclassification,theapplicationofBCSintheresearchandadministrationofhumandrug,theBCSdevelopmentstatusandchallengesofveterinarydrugBCS,andthenprovidingsomeusefulreferencesandstrategiesforthedevelopmentofveterinarydrugBCS.Keywords:biopharmaceuticalclassificationsystem(bcs);classificationcriteria;currentresearches;strategies㊀㊀21世纪以来,创新药的研发愈加困难,仿制品的开发成为新药创制的热点㊂仿制药上市前需进行生物等效性研究,实验繁琐且耗资巨大,加大了产品开发的周期和成本㊂生物药剂学分类系统(BiopharmaceuticsClassificationSystem,BCS)是根据溶解度和渗透性对药物进行分类的一种科学体系[1],用于预测药物在体内的吸收及其影响因素,指导原研药和仿制药的开发㊂经过多年的发展,BCS已经作为仿制药开发过程中申请生物等效性豁免的理论基础,引起了研究人员和不同国家药品管理部门的关注,成为世界药品管理中一个越来越重要的工具㊂欧洲药品管理局(EMEA)㊁美国食品药品管理局(FDA)㊁世界卫生组织(WHO)分别规定了满足BCS分类系统的某一类或几类药物可用体外溶出度试验代替生物等效性试验的条件,从而为仿制药的开发节约了大量的时间和资金㊂相关数据显示,FDA在2004-2008年间在BCS分类系统的指导下年均豁免了约600项生物等效性试验,节约了上亿美元的研发经费开支㊂另外,BCS也被用于预测药物体内过程指导新药早期研发及其剂型设计㊂随着人药BCS的发展,兽医药研究人员正在推动将BCS引入到兽药领域,用于指导兽用仿制药的开发和管理,降低兽药的开发成本,促进兽药业的发展㊂我国在2016年立项的国家十三五重点研发计划 畜禽重大疫病防控与高效安全养殖综合技术研发 重点专项, 畜禽重要病原耐药性检测与控制技术研究 项目中设置了 动物常用药物的生物药剂学分类(BCS)技术及应用研究 课题,拟开展畜禽常用内服兽药在猪㊁鸡㊁鸭㊁牛和犬等动物的BCS分类系统研究,建立相关的分类标准体系以指导我国兽用仿制药的开发㊂本文拟通过对BCS发展历程㊁兽药BCS研究现状㊁面临的难题和发展策略进行简要总结和分析,为我国兽药BCS分类系统的研究提供有益的借鉴㊂1㊀生物药剂学分类系统(BCS)的概念BCS概念自1995年由Amidon等首次提出后,逐渐被药物研究人员和国际组织所认可[1]㊂BCS根据药物的溶解性以及渗透性的高低将药物分为4类,即第Ⅰ类:高溶解度㊁高渗透性的药物;第Ⅱ类:低溶解度㊁高渗透性药物;第Ⅲ类:高溶解度㊁低渗透性药物;第Ⅳ类:低溶解度㊁低渗透性药物[2-3]㊂美国FDA对于高溶解性标准定义为:当药物的给药剂量能在37ħ,pH1 7.5范围内,在不大于250mL(该数值是从典型的生物等效性试验方案中,给空腹健康志愿者服药时喝一杯水的体积衍生而来)的缓冲溶液中完全溶解,即具有高溶解性㊂溶解性的测定方法有平衡法和动力学法,平衡法常常采用药典规定的经典摇瓶法,而Lipinski最早使用动力学法研究药物的溶解性[4]㊂高渗透性是指在没有证据表明药物在胃肠道不稳定的情况下,药物口服后吸收程度ȡ90%[5-6]㊂渗透性的测定方法有质量平衡法,绝对生物利用度,小肠灌流,动物模型以及细胞单层模型等方法,其中细胞单层模型使用较广泛㊂2㊀BCS在人药研发和管理中的应用BCS的最初应用是结合药物的溶解性和渗透性,预测药物在体内的吸收及其影响因素,判定药物在体内吸收的限速步骤,从而判断是否可以用体外溶出度试验代替原研药和仿制药在体内生物等效性试验,用于指导仿制药的生物等效性豁免[7]㊂该分类系统陆续被FDA㊁EMEA和WHO等组织所采纳,作为口服仿制药申请豁免生物等效性试验的理论依据㊂WHO㊁FDA和EMEA分别于1999㊁2000和2001年引入BCS分类系统,用于豁免含有高溶解性和高渗透性活性成分(ActivePharmaceuticalIngredient,APIs)的普通口服制剂[2,8]的生物等效试验㊂WHO基本药物目录(EssentialMedicineList,EML)收录的325种药物和260种制剂(含123种口服速释剂)进行了BCS分类[9]㊂按照BCS分类标准,WHOEML中的61种口服药物能被明确分类,其中21种属于BCSⅠ类,10种属于BCSⅡ类,24种属于BCSⅢ类,6种属于BCSⅣ类[10]㊂2006年,WHO在技术文件附件8中明确BCS的概念,将收录入EML的口服药物进行了BCS分类[11]㊂第14版EML中的132个口服药物中的81个药物进行了明确的分类,BCS分类Ⅰ39个,Ⅱ类13个,Ⅲ类26个,Ⅳ类3个㊂36个药物不能进行明确的分类,其中31个药物由于渗透性不充分不能被确切分类,22个药物由于溶解性不充分不能进行明确的分类[2]㊂㊂FDA于2000年提出了BCS的分类概念,同时发布指导原则用于指导普通口服制剂生物等效性试验的豁免,规定将普通口服固体制剂放大生产及上市后变更的测定介质的pH由1 8调整为1 7.5,同时包括pH=pKa和pH=pKaʃ1[12]㊂根据FDA的分类标准,美国上市的200种药物中,BCS分类Ⅰ类占约35%,Ⅱ类占30%,Ⅲ类占25%,Ⅳ类占10%[13]㊂目前FDA,EMEA和WHO均提出关于BCSⅠ类药物速释制剂的生物豁免方案㊂对于BCSⅢ类药物,WHO和EMEA均规定15min溶出ȡ85%的制剂可以进行生物豁免,FDA未规定BCSⅢ类药物可进行生物等效性试验豁免㊂WHO还规定BCSⅡ类的弱酸性药物也可以进行生物等效性豁免,㊂近几年,BCSⅢ类药物的生物豁免是一个研究热点[14]㊂随着BCS的不断研究发展,有研究人员提议将BCS分类系统中高溶解性规定的pH7.5的上限降为6.8,将高渗透性的界限规定的90%改为85%,并对生物等效性豁免在第Ⅱ㊁Ⅲ类药物拓展应用的可能性进行论述[15]㊂EMEA和WHO将高溶解性的pH值标准范围分别定为1.0 6.8㊁1.2 6.8,并将渗透性的标准放宽至药物口服吸收程度ȡ85%[11,16]㊂这就导致部分药物的分类与FDA分类不一致㊂例如FDA分为BCSⅢ类的药物对乙酰氨基酚㊁阿司匹林㊁别嘌呤醇㊁异丙嗪和拉米夫定被WHO定为BCSⅠ类㊂上述机构的渗透性分类标准也存在一定的差异,因吸收程度不易获得,通常使用实验疏水常数(LogP)和疏水常数CLogP表示,当二者结果不一致时会导致渗透性分类发生变化,如普伐他丁钠,地高辛和苯磺酸氨氯地平等[2-3]㊂鉴于此,EMEA在2001年的生物等效性指南中明确指出使用生物利用度衡量渗透性,规定只接受人体绝对生物利用度和质量守恒数据用作BCS分类的标准,而不再使用渗透系数数据[16]㊂刘维等指出BCS最成功的应用在于解释了药物的溶出度和胃肠道渗透性是影响药物吸收程度和速度的基本参数,阐明可以通过体外数据预测药物体内的生物利用度[17],也是FDA用于进行体内外相关性预测的重要手段之一㊂随着BCS研究的不断深入,应用范围不断扩展,从仿制药注册申请㊁生产工艺放大和变更方面的应用逐渐渗透到新药研发㊁口服制剂设计㊁上市后药品评价等多个领域[18]㊂3㊀兽药BCS研究进展当前,国内外新兽药的创制进入到瓶颈期,上市的产品大多为仿制药㊂如果将BCS分类系统合理应用到兽药领域,那将会为兽用仿制药的研发节约大量的时间和资金,加快兽药的研发㊂由于人的生理特点㊁胃肠道环境与动物的存在差异,导致药物分子在人与动物的胃肠道吸收情况不同㊂Win等通过比较43种药物内服后在狗与人的吸收情况,发现21种药物不具有一致性,相关性远低于早期报道的64种药物在大鼠与人口服吸收的相关性[19]㊂这些口服吸收的差异表明人药的BCS分类标准并不能直接适用于兽药[20-22]㊂Mark等通过比较45种药物口服后在犬和人的绝对生物利用度,发现BCS分类系统需要进行大量的调整才能运用到犬[23]㊂因此,对于兽药BCS的研究需要在参考人药BCS的基础上根据动物胃肠生理特点建立新的BCS分类体系和标准,从而为兽用仿制药的研发提供有力的理论支持以及技术指导㊂与人用药物BCS研究相比,兽药BCS的研究报道相对缺乏且研究尚不够深入㊂动物种属㊁胃肠道结构㊁胃肠pH值㊁胃内液体体积㊁采食和饮水习性㊁给药方式的差异等导致药物溶解性和渗透性的分类标准存在较大差异[24],因此,兽药BCS标准的建立需要利用不同的模式动物分别研究㊂大鼠是广泛用于药物研究的实验动物模型[25],但因体积过小,并不适合口服给药剂型的研究[26];猫的口服药物较少,因此,猫作为实验动物模型相对较少;马作为大型动物模型的情况亦相对少见,而且许多用于马的口服药物通常是糊状或者颗粒状;牛作为大型动物模型,临床较常见,其最常见的给药方式一般是注射给药,或混饲以及混饮给药[24];犬尤其是比格犬,目前被许多研究人员作为动物模型[25]㊂Martinez等在文章中指出将BCS外推至犬口服药物对于兽药而言将是一极具有价值的贡献[24]㊂目前,国际上多以犬作为单胃动物BCS分类标准研究的动物模型,而牛作为反刍动物BCS分类标准的动物模型㊂因而,当前对于兽药BCS分类系统的研究报道主要集中在犬和牛㊂3.1㊀兽药BCS溶解性㊀针对兽药BCS溶解性标准的建立,Mark等根据比格犬的胃液量,以及参考人饮一杯水的量约为250mL,将犬内服药物的溶解性测定体积分别规定为6mL与35mL[27]㊂据悉国内郝智慧课题组利用核磁共振技术(MRI)方法确定了禁食犬的胃容积为24.02ʃ0.59mL,与之前报道的6或35mL有较大差异㊂牛有瘤胃㊁网胃㊁瓣胃和真胃四个胃,消化机理与其他动物略不同,胃容积较大,作为建立反刍动物以及大型动物的BCS分类标准的模式动物,其胃内液体体积也是必须考虑的一大重要问题,根据1985年Estell等的报告,平均瘤胃液体积为50L[28],但这也只是一个保守体积值㊂上述动物的胃液数据为兽药BCS溶解性标准的研究提供了重要的参考信息与指导意义㊂综合来看,兽药BCS溶解性测定处于探索阶段,尚无统一标准,没有建立相应的溶解性标准㊂3.2㊀兽药BCS渗透性㊀渗透性作为BCS的重要组成部分之一,针对不同动物口服药物的渗透性分类标准鲜有报道㊂渗透性的研究方法主要包括体外法和在体法两部分,其中体外法主要采用细胞单层模型㊂根据BCS的建议[12,29],Caco-2细胞是人用口服药物渗透性测定和口服吸收研究应用最广泛的细胞模型[30],但该细胞模型只能作为单侧筛选,适用于高渗透性的药物㊂同时,TC-7细胞是来自于Caco-2细胞的一种亚克隆细胞,其和Caco-2细胞上测得药物被动吸收的渗透性值与人体药物吸收程度有很好的相关[31],但此细胞模型采用较少㊂考虑到猪肠道结构与人的巨大差异性,华中农业大学谢书宇课题组利用猪的空肠上皮细胞IPEC-J2细胞单层模型,测定32种猪常用药物的渗透系数,用于判断猪用药物的渗透性㊂为确保渗透性测定的准确性,一般采用两种测定方法相互验证,一种是细胞单层模型,另一种常用在体肠灌流法㊂灌流法主要有单向灌流㊁循环灌流㊁三组单向灌流和闭环法等,其中单向灌流法是采用最多的方法,主要参数是有效渗透系数(Papp)㊂目前,大鼠或家兔等啮齿类通常被用作在体肠灌流法动物模型以研究药物渗透性㊂例如,何承华等利用大鼠在体小肠灌流实验模型研究芹菜素在大鼠各肠道的渗透性,最终判定芹菜素为高渗透性药物[32],但目前此种方法在研究畜禽渗透性应用极少㊂近期,南京农大王丽平课题组采用鸡的在体小肠灌流法测定了克林霉素㊁阿莫西林㊁多西环素㊁环丙沙星㊁伊维菌素等5种药物的渗透性㊂4㊀兽药BCS面临的挑战由于不同动物以及同一动物在不同生长阶段胃肠道生理结构以及生活习性存在差异,使得兽用药物BCS分类不具备通用性㊂同一药物在不同动物体内的溶解性和渗透性可能会有很大的差异,这就为兽药BCS分类标准的建立带来了巨大的挑战㊂这也是当前兽药BCS的研究相对较少的主要原因,亟需寻找相应的研究思路和策略加以解决㊂4.1㊀动物生理学参数数据库缺乏㊀相对于人的生理学参数数据库,动物生理学数据库相对匮乏㊂动物涉及品种多,比格犬,猪,牛,兔,大鼠,小鼠等作为常用的模型动物,其某些生理参数研究相对较多,而其他非常见动物的生理学参数相对缺乏㊂通过大量的文献查阅的同一动物的生理参数也存在巨大的差异,缺乏相对统一的标准,这给兽药BCS标准的研究带来极大地困难㊂不同动物间㊁同一动物的不同品种,不同生长阶段的胃肠道生理学特点和采食习性的差异性主要体现如下几个方面:①胃肠排空时间:动物与人或动物间胃肠排空时间存在巨大差异,影响药物的溶解与口服吸收度[33-34],进而影响药物的生物利用度㊂据报道比格犬胃和小肠转运时间分别约为1h和2 3h,而人的胃和小肠转运时间分别约为2 6h和3 4h[34-38]㊂例如,苄青霉素㊁灰黄霉素㊁阿司匹林等药物在比格犬㊁兔子以及人胃肠转运存在显著差异性[39-40]㊂②胃肠道pH的差异:动物间(包括人)胃肠道pH存在一定差异㊂禁食状态下,人的胃肠pH与比格犬相似,一般均认为1.5 7.5[38,41-42],据调研,猪不同阶段的胃肠道pH变化较大,育肥猪的pH范围一般为2.0 7.5㊂进食状态下,胃pH一般均会提高,如比格犬的胃pH为2.1,人则为5.0左右,猪则高于4.0㊂同时,动物不同生长阶段的胃肠pH也存在差异性,如育成猪具有相对低的胃液pH值2.0 3.0,仔猪的胃液pH值相对较高5.0 6.0㊂这些胃肠生理学参数的差异会显著影响药物的溶解性从而导致BCS溶解性测定体系科学合理的建立㊂同时,pH影响药物的油水分配系数logP,进而影响药物渗透性和生物利用度㊂Aoyagi等已证明肠道pH值不同导致消炎药茚甲新[40]和桂利嗪等药物在人和犬生物利用度不同㊂③不同的内服给药方式:畜禽内服剂型多为预混剂㊁颗粒剂㊁粉剂㊁可溶性粉和溶液剂,采用拌料或混饮的方式给药,而猫犬等小动物的内服药物多为片剂,牛羊反刍动物多为饮水和胃飘浮剂㊂这些不同的剂型和给药方式均给溶解性的分类也带来了巨大的挑战㊂④采食饮水习性的差异:不同生长阶段的动物采食饮水量不同,药物的最大使用剂量不同,动物内服给药一般采用混饲或混饮,饮水时间㊁频率㊁体积等无法准确地掌握㊂有时为使药物尽快被动物所饮用或食用会采取断水或断饲几小时,这样就容易引起动物因长时间缺乏饮水或采食而一次性饮用或食用过多,相比于正常饮水或采食的情况,这就导致实验有一定的误差㊂同时动物个体的食欲不同,也会导致动物间饮水量的差异,从而导致每次给药时胃液体积都可能存在较大的差异㊂这就给药物溶解性分类体系标准的建立带来了困难㊂4.2㊀溶解性分类标准缺乏㊀BCS溶解性分类标准的建立,胃液体积是决定性因素之一㊂空腹时胃内溶液体积是必须考虑的一个因素,人空腹时胃内溶液体积为20 30mL[18],而在药代动力学研究中,液体体积通常在200 250mL是所允许的拟定协议最佳量[43],因而,人药BCS溶解性高低的判定标准则以一杯水250mL的体积为准,是通过对一些志愿者进行实验而得出的标准,目前被研究者们广泛运用,且FDA,EMEA,WHO等管理机构均采用此标准进行药物BCS的研究,具有广泛的国际认可度㊂对于动物而言,不同的给药方式导致溶解性的测定体积具有显著差异㊂以比格犬为例,其禁食时胃内溶液体积约10 50mL或5mL㊂Martinez等提出将6mL(相当于禁食犬胃内残留量)或35mL(相当于人的一杯水250mL按照体重比进行折算)进行犬内服药物BCS溶解性标准的研究[26],但无论是6mL还是35mL,其准确性有待进一步验证㊂4.3㊀渗透性测定方法和分类标准缺乏㊀不同动物胃肠道解剖学的多样性是药物渗透性测定困难的主要因素之一㊂例如,犬为食肉动物,日常饮食中纤维素含量较少,蛋白质和脂肪含量较高,因而具有相对简单的胃而非常发达的小肠㊂牛为食草动物,就拥有一个相当复杂的复胃系统以便消化纤维素㊂Baggot和Brown注意到食草动物和非食草动物解剖学上的显著差异导致了口服药物在吸收速度和程度上本质的差别[44]㊂与单胃动物不同,反刍动物的瘤胃是一个潜在的离子肼,pH会维持在一个较窄的范围里浮动,并具有比较大的吸收面积和更容易吸收弱酸物质㊂对于那些不易被瘤胃吸收的药物来说,在反刍动物中的吸收速度会很慢㊂而在FDA指南中,采用吸收程度作为渗透性的分类标准,在此值得注意的是,渗透性(cm/s)是速率参数,而吸收(%)是程度参数,因此,两者在本质上并不一样㊂此外,虽然FDA 声明 是采用渗透性来定义BCS药物的分类,但是,在实际应用中几乎完全在使用吸收程度来进行[17]㊂考虑到溶解度对药物生物利用度的影响,同时由于肠壁㊁肝代谢效应以及物种与品种影响在膜转运和外排转运蛋白活性的差异,绝对生物利用度并不适合作为一个渗透性指标㊂因此,如何选用适当的测定方法是当前兽药渗透性的研究亟待突破的关键科学难题㊂5㊀兽药BCS发展策略由于不同动物胃肠道生理学参数和临床给药方式,最大使用剂量的巨大差异,在开展兽药BCS研究时,必须考虑药物的种属和品种间的差异,按不同的动物种类㊁品种和生长阶段以及给药方式分别进行研究,以便寻找兽药BCS分类系统研究的一般规律和特殊性㊂在研究之初,可考虑针对不同种属的某一品种的具体生长阶段,分别建立BCS分类标准,然后利用相关的数学模型进行比较研究和种属内和间的外推,实现以点带面㊂在建立溶解性分类标准时,动物品种繁多,种属间差异过大,内服给药方式的差异,导致测定体积无法确定㊂根据药物临床使用方式(拌料和混饮),通过合适的方法和途径(胃液残留量㊁饮水量㊁饮水和采食之间的关系)确定合理的溶质体积㊂渗透性研究的首要前提是确定渗透性高低判断指标和标准㊂建议利用在体㊁离体或细胞单层的方法(例如细胞单层模型㊁在体小肠灌流实验等)进行研究,并进行体内外不同测定方法的相关性研究,以便寻找合适的体内和细胞单层的模式进行兽药BCS渗透性的研究㊂大动物的在体小肠灌流实验技术尚不成熟,相关报道最多的是大鼠的在体小肠灌流[32,45-46],其他动物暂无相关报道㊂据悉有研究人员尝试利用鸡的在体小肠灌流试验研究鸡的渗透性,但实验技术尚处在探索阶段㊂通过文献调研和技术改进完善和优化此方法将为渗透性的测定提供了可能性和可行性㊂另外,由于动物胃肠道结构不同,如何根据研究对象的生理特性寻找并利用分子生物技术建立能模拟不同动物胃肠道壁结构的细胞单层模型也是另一种有效的方法㊂随着兽药BCS溶解性和渗透性标准的逐渐建立,将促进兽药BCS研究的不断发展和成熟,可极大程度地推动兽药仿制药和药物制剂的研发进展,相应地也减少药物开发过程中的资金投入,缩短药物的研究周期,从而促进兽药产业的发展㊂随着基于兽药BCS分类体系的建立和生物等效性豁免指导原则的提出,将成为申请人和监管机构评判是否可以豁免生物等效性研究的一种重要工具[47]㊂参考文献:[1]㊀AmidonGL,LennemasH,ShahVP,etal.Atheoreticalbasisforabiopharmaceuticdrugclassification:thecorrelationofinvitrodrugproductdissolutionandinvivobioavailability[J].Phar⁃maceuticalResearch,1995,12(3):413-420.[2]㊀张宁,平其能.生物药剂分类系统(BCS)及应用进展介绍[J].中国新药杂志,2008,17(19):1655-1658.㊀ZhangN,PingQN.IntroductionofBiopharmaceuticsClassificationSystem(BCS)anditsapplicationprogress[J].ChineseJournalofNewDrugs,2008,17(19):1655-1658.[3]㊀许鸣镝,王琳,王铁松,等.生物药剂学分类系统差异比较及应用探讨[J].中国药学杂志,2016,51(10):777-779.㊀XuMD,WangL,WangTS,etal.ComparisonofdifferentBio⁃pharmaceuticsClassificationSystems(BCS)anddiscussionofitsapplication[J].ChinesePharmaceuticalJournal,2016,51(10):777-779.[4]㊀LipinskiCA,LombardoF,DominyBW,etal.Experimentalandcomputationalapproachestoestimatesolubilityandpermea⁃bilityindurgdiscoveryanddevelopmentsettings[J].AdvDrugDelRev,1997,23(1/3):3.[5]㊀斯陆勤,黄建耿,李高.生物药剂学分类系统及其应用(下)[J].中国药师,2008,11(2):163-166.㊀SiLQ,HuangJG,LiG.Biopharmacologyclassificationsystemanditsapplication(Part2)[J].ChinaPharmacist,2008,11(2):163-166.[6]㊀叶雯,王永禄,李学明.生物药剂学分类系统在难溶性药物处方设计中的应用[J].中国医院药学杂志,2013,33(7):568-570.㊀YeW,WangYL,LiXM.ApplicationofBiopharmacologyclas⁃sificationsysteminthedesignofrefractorydrugprescriptions[J].ChineseJournalofHospitalPharmacy,2013,33(7):568-570.[7]㊀张宁,平其能.口服仿制药生物等效豁免体系构建探讨[J].中国临床药理学杂志,2009,25(6):543-546.㊀ZhangN,PingQN.Discussionabouttheconstructionofbiowaiversystemfororalgenerics[J].TheChineseJournalofClinicalPharmacology,2009,25(6):543-546.[8]㊀王玲,陈泽.浅谈世界卫生组织的药品生物等效性豁免[J].药学与临床研究,2012,20(6):560-562.㊀WangL,ChenZ.BriefdiscussiononmedicinebiowaiverofWorldHealthOrganization[J].PharmaceuticalandClinicalResearch,2012,20(6):560-562.[9]㊀KasimNA,WhitehouseM,RamachandranC,etal.MolecularpropertiesofWHOessentialdrugsandprovisionalbiopharmaceu⁃ticalclassification[J].MolecularPharmaceutics,2004,1(1):85-96.[10]LindenbergM,KoppS,DressmanJL.ClassificationoforallyadministereddrugsontheworIdHealthOrganizationModellistofEssentialMedidnesaccordingtothebiopharmaceuticsclassi⁃fieationsystem[J].EurJPharmBiopharm,2004,58(2):265-278.[11]WHO.TechnicalReportSeriesNo.937;Annex7:Multisource(generic)pharmaceuticalproducts:guidelinesonregistrationrequirementstoestablishinterchangeability;Annex8:ProposaltowaiveinvivobioequivalencerequirementsforWHOModelListofEssentialMedicinesimmediate-release,solidoraldosageforms[S].[12]FDA.WaiverofInVivoBioavailabilityandBioequivalenceStud⁃iesforImmediateReleaseSolidOralDosageFormsBasedonaBiopharmaceuticsClassificationSystem[S].[13]BenetLZ,WuC,CustodioJM.Predictingdrugabsorptionandtheeffectsoffoodonoralbioavailability[J].BulletinTechniqueGattefosse,2006,(99):9-16.[14]刘曼,张文萍,张丽娜,等.基于生物药剂学分类系统的口服固体速释制剂生物豁免[J].中国新药杂志,2016,25(5):532-542.㊀LiuM,ZhangWP,ZhangLN,etal.Biowaiverforimmediate-releasesolidoraldosageformsbasedonbiopharmaceuticsclassifi⁃cationsystem[J].ChineseJournalofNewDrugs,2016,25(5):532-542.[15]屠锡德.药剂学[M].第3版.北京:人民卫生出版社,2002:1111-1112.㊀TuXD.Pharmaceutics[M].ThirdEdition.Beijing:People'sMedicalPublishingHouse,2002:1111-1112.[16]EMEA.NoteforGuidanceOnInvestigationOfBioavailabilityAndBioequivalenceCPMP/EWP/QWP/1401/98Rev1,AppendixⅢ[S].[17]刘维,杨丽,闫婷婷,等.基于药物体内处置的生物药剂学分类系统在预测药物体内过程中的应用[J].中国新药杂志,2014,23(16):1924-1930.㊀LiuW,YangL,YanTT,etal.Appicationofbiopharmaceuticsdrugdispositionclassificationsysteminpredictingdispositionofdrugsinvivo[J].ChineseJournalofNewDrugs,2014,23(16):1924-1930.[18]DressmanJB,AmidonGL,ReppasC,etal.DissolutionTestingasaPrognosticToolforOralDrugAbsorption:ImmediateReleaseDosageForms[J].Pharm.Res,1998,15:11-22.[19]ChiouWL,JeongHY,SangMC,etal.Evaluationofusingdogasananimalmodeltostudythefractionoforaldoseabsorbedof43drugsinhumans[J].PharmaceuticalResearch,2000,17(2):135-140.[20]MartinezM,AmidonG,ClarkeL,etal.Applyingthebiopharma⁃ceuticsclassificationsystemtoveterinarypharmaceuticalproducts[J].PartII.Physiologicalconsiderations.AdvDrugDelivRev,2002,54(6):825-850.[21]MartinezMN,PapichMG.Factorsinfluencingthegastricresi⁃denceofdosageformsindogs[J].JPharmSci,2009,98(3):844-860.[22]MartinezM,FahmyR.Establishingsolubilitycriteriaforveterina⁃ryspecies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生物药剂学与药物动力学-名词解释

BCS:是依据药物的渗透性和溶解度,将药物分成四大类,并可根据这两个特征参数预测药物在体内-体外的相关性。
Css(稳态血药浓度/坪浓度):指药物进入体内的速率等于体内消除的速率时的血药浓度。
阿霉素;是一个有效的化疗药物,但由于对心脏的毒性较大,常常使用受到限制。
半衰期:指药物在体内消除一半所用的时间或血浆药物浓度降低一半所需的时间。
特点:一级速率过程的消除半衰期与剂量无关,而消除速率常数成反比因而半衰期为常数。
包合作用:将药物分子包钳与另一种物质分子的空穴结构内的制剂技术崩解:系指固体制剂在检查时限内全部崩解或溶解成碎粒的过程表观分布容:是用来描述药物在体内分布状况的重要参数,时将全血或血浆中的药物浓度与体内药量关联起来的比例常数。
表观分布容积:是血药浓度与体内药物间的一个比值,意指体内药物按血浆中同样浓度分布时所需的液体总容积,并不代表具体生理空间。
反映药物分布的广泛程度或药物与组织成分的结合程度。
波动百分数:系指稳态最大血药浓度与稳态最小血药浓度之差与稳态最大血药浓度值的百分数。
波动度:系指稳态最大血药浓度与稳态最小血药浓度之差与平稳血药浓度的比值。
残数法:是药物动力学中把一条曲线分段分解成若干指数函数的一种常用方法。
肠肝循环:有些药物可有小肠上皮细胞吸收,有些在肝代谢为与葡萄糖醛酸结合的代谢产物,在肠道被菌丛水解成固体药物而被重吸收,这些直接或间接在小肠肝脏血循环处置:分布、代谢和排泄的过程。
促进扩散:是指某些药物在细胞膜载体的帮助下,由膜高浓度一侧向低浓度一侧的转运。
达坪分数fss(n):是指n次给药后的血药浓度Cn与坪浓度Css相比,相当于Css的分数。
代谢:药物在吸收过程或进入人体循环后,受肠道菌丛或体内酶系统的作用,结构发生转变的过程。
又叫生物转化。
单纯转运;是指药物的跨膜转运受膜两侧浓度差限制过程。
单室模型:假设机体给药后,药物立即在全身各部位达到动态平衡,这时把整个机体视为一个房室,称为一室模型或单室模型,单室模型并不意味着所有身体各组织在任何时刻药物浓度都一样,蛋要求机体各组织药物水平能随血浆浓度变化而变化。