低場核磁共振技術(shù)在固體藥物多晶型的定性與定量研究的應(yīng)用(二)

藥物多晶型中的一種情況是溶劑化物（solvates），在小分子藥中以水合物（hydrates）的形式最為常見。據(jù)報(bào)導(dǎo)，至少三分之一的藥物化合物會(huì)形成水合物。在藥物生產(chǎn)中，溶液結(jié)晶、溶劑蒸發(fā)、干燥過程都會(huì)形成水合物，同時(shí)又極易受環(huán)境溫度和濕度的影響。

因此，水合物的形成在多晶型篩選中至關(guān)重要。通道性水合物（channel hydrates），因其具有非化學(xué)計(jì)量性質(zhì)（non-stoichiometric）常出現(xiàn)非整數(shù)的藥物水分子比例，其藥物生產(chǎn)和儲存相比其他水合物更復(fù)雜。[1]
 

通道型水合物：茶堿，圖片來源：參考資料[2]
 

水合物的專利現(xiàn)狀

水合物的選擇一直是藥物研發(fā)機(jī)構(gòu)在專利布局競爭中的重要內(nèi)容。日本田邊三菱制藥株式會(huì)社的替格列汀就是一種通道型水合物。作為DPP-4抑制劑，與先前介紹的GLP-1受體激動(dòng)劑一樣，都是針對2型糖尿病的藥物。

由于各國法律不同，對待水合物晶型的判定也不同。上述藥物晶型專利要求保護(hù)“1.0-2.0水合物的晶體”[3]，2018年在中國被宣布無效，但在日本依然享受了5年專利期限補(bǔ)償，可保護(hù)至2031年2月。
 

通道型水合物的表征

在新藥選擇中，科學(xué)家面對通道型水合物時(shí)遇到了挑戰(zhàn)。例如氫溴酸替格列汀在吸附和脫附水分后，DVS曲線幾乎沒有變化；在使用XRPD比較茶堿的水合狀態(tài)時(shí)，水合物和無水物在X射線散射下沒有差異。這樣就出現(xiàn)了看似正確卻又無奈的晶型選擇：早早避開了通道型水合物，甚至跳過水合物直接選擇無水物晶型。

為了避免晶型遺漏，建議嘗試低場核磁技術(shù)對通道型水合物定量分析。
 

通道型水合物的定量實(shí)驗(yàn)

為了印證技術(shù)的有效性，選擇了兩種典型的通道型水合物：咖啡因和茶堿。

低場核磁測量水分最常用的序列就是CPMG序列，但這種類型的T2測試在固體中并沒有足夠的氫質(zhì)子靈敏度，于是經(jīng)過預(yù)先驗(yàn)證，我們最終選擇了兩個(gè)序列：T2（SE）用于茶堿和T1（IR）用于咖啡因。

分別把茶堿、咖啡因的水合物和無水物按照重量比例0/100、25/75、50/50、75/25和100/0（%w/w）進(jìn)行混合，然后選擇對應(yīng)序列進(jìn)行測試，得到信號強(qiáng)度和時(shí)間，將不同混合度的結(jié)果進(jìn)行線性擬合，顯示了非常好的線性度（茶堿R2=0.998，咖啡因R2=1）。[4]

總結(jié)

低場核磁技術(shù)在藥物可用性有限的早期開發(fā)中分析樣品有重要意義。可通過玻璃瓶直接測量，對于確定環(huán)境相對濕度條件上也有優(yōu)勢。另外可作為PAT（過程監(jiān)控技術(shù)）方法也具有很大的前景。

參考文獻(xiàn)：

[1] 晶型藥物研發(fā)理論與應(yīng)用（張建軍，錢帥，高緣），化學(xué)工業(yè)出版社

[2] Fang Tian, Haiyan Qu, Anne Zimmermann, Tommy Munk, Anna C Jørgensen, Jukka Rantanen, Factors affecting crystallization of hydrates, Journal of Pharmacy and Pharmacology, Volume 62, Issue 11, November 2010, Pages 1534–1546. 

[3] CN 200680004865.9田邊三菱制藥公司氫溴酸替格列汀晶型專利，脯氨酸衍生物的鹽,其溶劑合物,及其生產(chǎn)方法

[4] Stefanie Ulrike Schumacher, Benno Rothenhäusler, Alf Willmann, Jürgen Thun, Regina Moog, Martin Kuentz,Time domain NMR as a new process monitoring method for characterization of pharmaceutical hydrates,Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis,Volume 137,2017,Pages 96-103,ISSN 0731-7085