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AbMole經(jīng)驗(yàn)分享篇:化解抑制劑在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中的溶解難題

抑制劑/激動(dòng)劑在動(dòng)物體內(nèi)的實(shí)驗(yàn)以其實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)、投入高、影響因素多、實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明性強(qiáng),而受到極大的重視。而抑制劑/激動(dòng)劑的溶解作為整個(gè)實(shí)驗(yàn)的起始步驟,直接影響化合物在動(dòng)物體內(nèi)的吸收及效用的發(fā)揮。接下來(lái),默默分別從4個(gè)方面與您分享如何獲得動(dòng)物實(shí)驗(yàn)可用的抑制劑/激動(dòng)劑溶解體系,助大家發(fā)表高檔次的文章。


在進(jìn)行抑制劑/激動(dòng)劑溶液配置之前,我們先了解一下常用的抑制劑/激動(dòng)劑助溶物。


1. 水溶液

水溶液與動(dòng)物的生理環(huán)境更為接近,動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中所給抑制劑/激動(dòng)劑的溶媒最好以水相為主,但考慮到藥理活性,往往不會(huì)有很多水溶性特別好的化合物作為先導(dǎo)化合物,所以大部分化合物在水相中的溶解度滿足不了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的給藥需求。

常用的水溶液包括:水、生理鹽水、5%的葡萄糖水 (D5W)、pH 2-9的緩沖溶液 (buffer)。


2. 環(huán)糊精

環(huán)糊精屬于抑制劑/激動(dòng)劑包合劑,是一種具有親水表面和一個(gè)疏水空腔的環(huán)狀低聚糖,因而它能夠提供一個(gè)疏水的結(jié)合部位,包絡(luò)適當(dāng)?shù)目腕w化合物,如脂溶性化合物、水溶性不好的化合物,與抑制劑/激動(dòng)劑形成水溶性更好的抑制劑/激動(dòng)劑-環(huán)糊精包合體來(lái)提高抑制劑/激動(dòng)劑的水溶性。

常用的環(huán)糊精:羥丙基-β-環(huán)糊精 (HP-β-CD) 和磺丁基-β-環(huán)糊精 (SBE-β-CD),相對(duì)于β-環(huán)糊精,其衍生物的溶血作用較弱,安全性更好,是目前被FDA批準(zhǔn)的僅有的兩種可注射型環(huán)糊精輔料,其中SBE-β-CD (Captisol,M4837) 的助溶效果優(yōu)于HP-β-CD。


3.助溶劑

由于大部分抑制劑/激動(dòng)劑不會(huì)具有特別好的水溶性,助溶劑能幫助一些水不溶的化合物在水中溶解。

常用的助溶劑:二甲基亞砜 (DMSO)、甲基-2-吡咯烷酮 (NMP)、二甲基乙酰胺 (DMA)、乙醇、聚乙二醇 (PEG300,M9292)、丙二醇 (PG)、異丙醇等。


4. 表面活性劑

表面活性劑除了加強(qiáng)抑制劑/激動(dòng)劑溶解以外,還能使其顆粒濕潤(rùn)、分散,減少抑制劑/激動(dòng)劑在體內(nèi)體外稀釋時(shí)的析出沉淀。

傳統(tǒng)的表面活性劑有:吐溫80、聚氧乙烯蓖麻油 (Cremophor EL,M9294) 等;

新型的表面活性劑有:甘油酯44/14、聚乙二醇硬脂酸酯15 (Solutol HS-15)。

新型比傳統(tǒng)表面活性劑,助溶效果、生物相容性及安全性更好,所以現(xiàn)在常用Solutol HS-15替代吐溫80。


5. 脂類

脂類可以有效的幫助脂溶性強(qiáng)的化合物溶解,常用的有玉米油(Corn oil,M9109)、辛酸/癸酸甘油三酯等。


在了解過(guò)常用的抑制劑/激動(dòng)劑溶解助溶物后,接下來(lái)需要考慮的是如何選擇合適的助溶物配合輔助抑制劑/激動(dòng)劑溶解。一般我們可以從需要溶解的化合物結(jié)構(gòu)和給藥方式兩方面考慮。




1. 抑制劑/激動(dòng)劑結(jié)構(gòu)

常見的親水基團(tuán):—OH、—CHO、—COOH、—NH2等;

常見的疏水基團(tuán):所有的烴基 (—CnH2n+1、—CH=CH2、—C6H5等)、鹵原子 (—X)、硝基 (—NO2) 等;

常見的酸性基團(tuán):-COOH 、–OH、–SO3H等;

常見的堿性基團(tuán):-NR2等;

一般親水基團(tuán)多的化合物水溶性比疏水基團(tuán)多的強(qiáng);堿性基團(tuán)多時(shí),降低pH 可以提高溶解度,酸性反之,但注意不要使用對(duì)動(dòng)物組織有刺激性的極端pH,合適的pH值范圍為2-9。

考慮到助溶劑和表面活性劑等的毒性,首先考慮使用單一溶媒;若單一溶媒不能溶解時(shí),再考慮配方中加入助溶劑和表面活性劑等。極性較大的助溶劑有DMSO、DMA和NMP等,極性稍小的助溶劑有乙醇、PG和PEG等。


2. 給藥方式

常見的給藥方式分為靜脈注射、灌胃、腹腔注射、皮下注射,不同的給藥方式可用劑型也有所不同:

溶液劑:一般是非揮發(fā)性抑制劑/激動(dòng)劑的澄明溶液,大多數(shù)以水為溶劑,少量用到油溶液。

乳劑:指互不相溶的兩相液體,其中一相以小液滴狀態(tài)分散于另一相液體中,形成非均勻分散的液體制劑。

混懸劑:一般指難溶性的固體抑制劑/激動(dòng)劑以微粒的狀態(tài)分散于分散介質(zhì)中形成的非均質(zhì)液體制劑,微粒的粒徑(不是直徑)一般在0.5-10μm之間。

固體制劑:固體制劑的種類繁多,主要包括片劑、顆粒劑等,約占抑制劑/激動(dòng)劑制劑中的70%。

可根據(jù)給藥方式選擇合適的劑型及相應(yīng)的助溶劑進(jìn)行配制。


溶液的配置步驟


1. 如果所用抑制劑/激動(dòng)劑的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)溶解方法有文獻(xiàn)可供參考,須提前準(zhǔn)備好文獻(xiàn)中需用到的各種助溶物,然后先稱取少量化合物參照文獻(xiàn)描述進(jìn)行溶液配制(多數(shù)情況是先將有機(jī)溶劑加入化合物,混勻后再加水相定容到目的體積),可通過(guò)震蕩、超聲、加熱等幫助溶解。如文獻(xiàn)描述的溶解方法不能很好地溶解目的抑制劑/激動(dòng)劑,需另行摸索更為適合的溶解方法。千萬(wàn)不要在未做溶解測(cè)試預(yù)實(shí)驗(yàn)前,將大規(guī)格(數(shù)百毫克甚至克級(jí)別)的抑制劑/激動(dòng)劑一次性全部加入溶液!!!



2. 如果所用抑制劑/激動(dòng)劑的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)溶解方法沒(méi)有文獻(xiàn)可供參照,則需自行摸索適合的溶解方法。如下步驟可供參考:

第一步:嘗試將抑制劑/激動(dòng)劑溶于水或一定pH的緩沖溶液,若其能在給藥體積允許的范圍內(nèi)溶解則直接用于給藥,若不溶解則進(jìn)一步嘗試。

第二步:若上述方法不溶解,嘗試將抑制劑/激動(dòng)劑溶于乙醇、DMSO等有機(jī)溶劑(必要時(shí)調(diào)節(jié)溶液pH),一般情況下,抑制劑/激動(dòng)劑可以溶于此類有機(jī)溶劑,對(duì)于在乙醇、DMSO中難以溶解的抑制劑/激動(dòng)劑,可以進(jìn)一步嘗試玉米油等極性更弱的有機(jī)溶劑。在此之后用水稀釋有機(jī)溶劑,確保制劑中DMSO的體積分?jǐn)?shù)在20%以內(nèi),或乙醇的體積分?jǐn)?shù)在10%以內(nèi),稀釋前可加入適量的吐溫80、Solutol等表面活性劑進(jìn)一步增加抑制劑/激動(dòng)劑在水中的溶解度。若稀釋后抑制劑/激動(dòng)劑未析出則可用于給藥,若抑制劑/激動(dòng)劑析出則進(jìn)行下一步嘗試。

第三步:若抑制劑/激動(dòng)劑析出,可以將有機(jī)溶劑用充分溶脹的CMC-Na,MC等助懸劑的水溶液稀釋,本步驟應(yīng)注意攪拌。稀釋過(guò)程中,抑制劑/激動(dòng)劑會(huì)析出,并在助懸劑的作用下分散形成混懸劑。


重要注意事項(xiàng)



1. 各助溶物的動(dòng)物耐受劑量:雖然助溶劑、表面活性劑等可以有效的提高化合物在水相中的溶解度,但是大部分助溶物都有毒副作用或者可以干擾生物系統(tǒng),其用量應(yīng)控制在可接受的水平。

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中各助溶物的使用安全范圍如下表所示:

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2. 給藥體積根據(jù)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物實(shí)際情況進(jìn)行考慮,下表為為常用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的生理常數(shù)及口服給藥時(shí)對(duì)體積的要求

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注:對(duì)于嚙齒類動(dòng)物。其體重可能隨飼養(yǎng)時(shí)間等因素存在較大差異,比如一般用于藥動(dòng)學(xué)試驗(yàn)的大鼠體重大約在200g-250g之間,但對(duì)于如肥胖癥模型大鼠,其體重可達(dá)800g以上,一概而論的給藥體積可能會(huì)造成偏差,所以給藥體積具體根據(jù)實(shí)時(shí)動(dòng)物體重來(lái)決定。


若給藥體積過(guò)大:考慮對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物造成損傷,也可能影響動(dòng)物對(duì)抑制劑/激動(dòng)劑的吸收過(guò)程,如小鼠灌胃體積一般是0.1-0.8mL,按上表計(jì)算單次最大不能超過(guò)0.9mL,否則會(huì)對(duì)動(dòng)物造成傷害,且數(shù)據(jù)也不準(zhǔn)確;


若給藥體積過(guò)?。?/strong>很可能造成劑量不準(zhǔn)確,影響數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性。如小鼠給藥建議用1mL/kg以上的給藥體積,因?yàn)橐恢恍∈蟠蟾?0g左右,采用1mL/kg的給藥體積,每只小鼠的給藥體積就是20μl左右,體積較小,很容易產(chǎn)生誤差,所以可以通過(guò)降低配藥濃度來(lái)提高給藥體積。


3. 結(jié)合給藥方式的溶劑是否需要等滲:若靜脈注射則需要等滲溶液,所以配藥的水相多用生理鹽水而非水;而灌胃給藥不要求等滲,用水就可以。



4. 配制抑制劑/激動(dòng)劑溶液的穩(wěn)定性:動(dòng)物給藥的溶液如果不進(jìn)行穩(wěn)定性考察,建議現(xiàn)配現(xiàn)用,以防止化合物不穩(wěn)定而降解或者溶液存放冰箱時(shí)低溫析出。有的化合物還需要注意避光、遠(yuǎn)離高溫等。



在具體實(shí)驗(yàn)研究中,我們一般是不斷去摸索。畢竟在動(dòng)物給藥實(shí)驗(yàn)中,我們不僅要考慮抑制劑/激動(dòng)劑是否溶解,還要考慮到各種添加物質(zhì)動(dòng)物體內(nèi)的耐受劑量范圍、結(jié)合給藥方式的溶劑是否需要等滲、抑制劑/激動(dòng)劑是否會(huì)在體內(nèi)析出、配制藥液的穩(wěn)定性等多方面的問(wèn)題。這些都是需要依靠不斷地摸索來(lái)獲取經(jīng)驗(yàn)的。


確實(shí),在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中,動(dòng)物給藥是一個(gè)相對(duì)而言比較繁瑣的步驟。小默在這里也只能給大家一些最基礎(chǔ)的建議,至于你手中的抑制劑/激動(dòng)劑到底應(yīng)該怎樣才能更好地溶解,更好地發(fā)揮藥效,還是建議大家在查閱相關(guān)資料外,自己動(dòng)手配制少量摸索一下。


祝大家的實(shí)驗(yàn)都能順順利利,AbMole永遠(yuǎn)是真誠(chéng)陪伴在你身邊的抑制劑專家~


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