微球制剂是指药物容解或分散于聚合物材料中所形成的微小球体或类球体，粒径一般在1-250μm范围内[1]。微球制剂可以提升患者用药的方便性、依从性，具体临床优势为：①控制药物的释放速度以达到长效缓释目的；②增加药物的靶向性，其被动靶向作用体现在粒径上；③减少药物刺激，降低毒副作用，提高疗效；所以基于以上优点，微球制剂在临床上已突显优势，是一种极具潜力的剂型。由于微球制剂属于特殊注射剂的一种，其质量及其活性成分的体内行为受处方和工艺的影响较大，也可能会进一步影响制剂在体内的安全性和有效性。所以对于微球制剂进行质量控制并科学地评价其安全性和有效性尤为重要。本文将对微球制剂的主要质量控制参数和方法进行简要讲解。
1、 国内微球制剂研发进展
微球制剂近年来发展非常迅速，最早进入我国的微球产品就是武田公司的注射用醋酸亮丙瑞林微球，随后还有辉凌的曲普瑞林和诺华的奥曲肽微球，随后国产的仿制产品陆续上市。2010年中国药典上也收录了《微球、微囊和脂质体指导原则》。那随着微球技术的不断完善，微球技术也是进入了一个加速发展期，国内的厂家正在相继研发长效微球产品（表1）。
表1 中国已上市的微球制剂产品，2019
2、微球制剂制备工艺
微球制剂的典型制备方法有3种: 乳化挥发法、喷雾干燥法及相分离法。这3种方法都有相似的初始工艺步骤(图1)，首先将药物的水相溶液加入到有机溶剂和聚合物形成的油相溶液中，经过乳化形成油包水( W1/O) 初乳。然后将第一步形成的W1/O 型乳液分别按乳化法、喷雾干燥法和相分离法，得到不同类型的微球[2]。最后将得到的微球进行清洗、干燥，得到最终产品。
乳化挥发法是应用最广泛的微球制备方法[1]，首先将第一步的W1/O型初乳加入到含乳化剂的外水相中，在高速搅拌下形成W1/O/W2型复乳，同步使用二氯甲烷作有机溶剂。然后在复乳中加入大量的水，使二氯甲烷扩散至水中并挥发，得到固化微球。或者在外水相中加入乙醇、甲醇等溶剂对第一步使用的二氯甲烷进行萃取。乳化挥发法影响微球质量属性的因素较多，例如药物的性质和溶解度；聚合物材料的用量和组成；载药量；选用的有机溶剂；乳化剂的性质和用量；乳化温度；混合速率；水相和油相的黏度和比例等。关键质量参数太多，造成工艺放大难度大，研发成本高。乳化挥发法也是醋酸亮丙瑞林（抑那通）微球的制备方法。
相分离法是向第一步形成的W1/O型乳液中加入相分离试剂，通常为有机非溶剂，高聚物的容解度随着相分离试剂的加入而降低，使两相在某个特定的点，使溶剂与高聚物发生相分离，形成非常软的载药液滴，然后再转移至大量的有机固化试剂中（如硅油），使微球固化，经过搅拌、离心、冻干得到所需微球。相分离法的实质是萃取技术，属于物理化学现象，许多因素会影响产品的性质，比如高分子材料的分子间相互作用、制备过程中每一步的速率和持续时间等，与微球的质量属性密切相关。相分离法制备微球的优点是不需要昂贵的设备，易于分批次处理，且对水溶性药物的成球性较好。缺点是相分离法微球容易聚集成团难以分散，有机溶剂的残留偏高，且无菌度难以保证[3]。此外，药物跟聚合物混合的程度与溶剂的挥发时间会直接影响到微球最终的形态。
喷雾干燥法是将第一步形成的W1/O型乳液喷入温度逐渐升高的干燥的惰性气流中，有机溶剂迅速蒸发，从而固化成球。喷雾干燥法的优点：适用于多种药物，特别是具有生物活性的蛋白和多肽类药物，在制备过程中，通过对设备的控制，活性损失小；制备过程中不使用外水相，减少药物损失，包封率较高；制备热温度敏感多肽药物时，可通过调节干燥气体的种类或温度来实现。喷雾干燥法的缺点：混合溶液经喷头喷出，会有大量未干燥彻底的原辅料黏附在喷雾干燥仪的内壁，造成物料损失；干燥温度对微球有显著影响，温度过高容易使微球变形、聚集，而温度过低则溶剂残留偏高，对微球粒径的控制较差。
3、 微球制剂关键质量控制参数
3.1 粒径及粒径分布
粒径分布是影响微球制剂药物释放的关键因素，微球粒径大小与微球药物的溶出相关性显著，通常粒径增大后释放会减慢。理想微球的微观形态应为圆整球型或椭圆形实体，形态饱满，颗粒的大小应尽可能均匀，微球之间无粘连。通常粒径在1-250μm的称微球，而粒径在0.1-1μm的称亚微球，粒径在10-100nm的称纳米球[1]。醋酸亮丙瑞林（抑那通）微球的平均粒径为20μm[4]。
3.2 pH值和渗透压
微球制剂给药时一般采用皮下注射，注射后，微球不会直接进入血液中，而是滞留在注射部位，包封的药物缓慢释放，通过注射部位的毛细血管或毛细淋巴管等进入全身循环，发挥治疗作用。由于药品注射后在患者皮下停留时间较长，所以注射液的pH和渗透压应与体液值接近，这样可以减少患者注射部位的不良反应。pH和渗透压的测定方法通常是将微球粉末与所附溶剂混合均匀成混悬溶液后测定。研究显示醋酸亮丙瑞林（抑那通）微球的pH为6.6，渗透压比1月剂型为1.2，3月剂型为1.4[5]。
3.3 溶剂残留
微球制剂在制备的过程中一般除了必要的辅料之外还可能会使用二氯甲烷、正庚烷、乙醇或乙酸乙酯等有机溶剂，这些有机溶剂是对人体有害的，依据国际人用药品注册技术协调会（ICH）指导原则分类，二氯甲烷属于第二类残留溶剂，而正庚烷、乙醇和乙酸乙酯为第三类残留溶剂，因此必需对其限度进行控制。根据目前的研究来看，制备工艺的不同，同一种残留溶剂去除水平还存在很大的差异[1]。
3.4 体外释放度及突释率的测定
微球制剂在体内的释药方式有两种，微球注射进入人体之后，不会直接进入血液中，而是滞留在注射部位，微球表面的药物会通过扩散作用而快速释放，称为突释效应；微球内部的药物则通过溶剂经微球表面的微孔进入微球中，使药物溶解，释放，随着时间的延长，载体材料会缓慢降解和溶蚀，包封的药物也会缓慢释放，并通过注射部位的毛细血管或毛细淋巴管等进入全身循环，发挥治疗作用（图2）。突释效应可能导致人体内药物浓度在短时间内迅速升高，并使得药物效期缩短，是限制微球广泛应用的关键问题，因此在质量控制过程中必须重点关注突释率这一指标。2015版中国药典规定，微球在开始0.5 h内的释放量不得超过40%。不同的制备方式对药物的释放度也不同。研究显示醋酸亮丙瑞林（抑那通）微球的突释率＜20%[4]。
图2. 亮丙瑞林微球1-4周的形态学变化
3.5 载药量和包封率
载药量和包封率是反映微球制剂中药物含量的重要指标，载药量的批间稳定性也是工艺成熟的重要标志，不同载药量药物的释放速度也不同。包封率与制备工艺以及药物和载体材料的相容性有关，提高载体材料的比例可以包容更多的药物，因此包封率会增加，但是载体材料增加了，实际的载药量就会下降，从而会增加辅料的消耗量，增加成本。因此，在实际制备过程中适当降低包封率而得到较高的载药量也是必要的。中国药典规定包封率一般不得低于80%。醋酸亮丙瑞林（抑那通）微球的载药量为11%，包封率可达到95%[4]。
3.6 载体辅料特性
微球制剂的缓释功能是通过载体辅料实现的，这些载体辅料通常无毒、可降解并具有良好生物相容性。常用的微球制剂载体辅料包括天然材料(如壳聚糖、淀粉、白蛋白[6]) ，和合成材料例如聚乳酸（PLA）、聚乙醇酸（PGA）、聚己内酯（PCL）和聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）等，其中PLA和PLGA以其良好的生物相容性和生物可降解性被广泛应用在缓控释注射给药系统。此外，在微球生产过程还需要加入乳化剂、润湿剂以及表面活性剂等辅料。载体辅料的分子量及分布范围、组成单体的比例、以及玻璃转化温度( glass transition temperature，Tg) 都会影响微球的释放周期、释放速度，因此微球制剂的载体辅料特性的检测也是必要的。醋酸亮丙瑞林（抑那通）微球1月剂型的载体辅料为PLGA，3月剂型为PLA[4]。
3.7 有关物质和杂质分析
对于微球制剂来说，其相关杂质主要包括载体的降解时产生的杂质、制备过程中产生的杂质等等。降解杂质包括药物在生产、储存过程中发生水解、氧化反应而生成的产物。工艺杂质中得到最广泛关注的是乙酰化杂质，这类杂质是由药物多肽中的氨基、羟基与PLGA的羧基末端经过化学反应生成的[7]，这种杂质目前在PLGA微球中广泛存在。相关杂质可能对人体有害或者影响药物释放和疗效，所以微球制备的过程中需要关注。
3.8 细菌内毒素
微球制剂制备过程以及储存过程都需要在严格的无菌条件下进行。微球的粒径远大于真菌和细菌，因此表面及内部均存在污染可能。如有细菌或细菌内毒素等存在，会对人体造成严重的不良反应。醋酸亮丙瑞林（抑那通）微球在生产过程中，所有的程序都在良好控制的无菌条件下进行，所有材料在微胶囊化之前都通过过滤进行灭菌，而不是对最终产品进行γ-射线辐射灭菌，因为γ-射线辐射会导致药物和聚合物明显降解，降解产物的毒性和生物活性还未知，所以所有的生产流程都是在无菌条件下进行，这也是微球制备的一个难点所在[4]。
4、微球制剂质量控制研究展望
微球制剂具有长效缓释或靶向作用，可以大大提升患者用药的方便性、依从性，在临床上已突显优势。但是微球制剂属于特殊制剂，其生产过程中的质量控制尤为重要，尽管现在已经有很多产品上市，但是对于微球制剂的质量控制仍有待完善。
审批号：VV-MEDMAT-56245
获批时间：2021年11月
仅供医疗卫生专业人士参考
[1]. 郭宁子，辛中帅，杨华新. 微球制剂质量控制研究进展[J].中国新药杂志,2015,24(18),2115-2121.
[2]. JAIN RA. The manufacturing techniques of various drug loaded biodegradable poly(lactide-co-glycolide) ( PLGA) devices[J]．Biomaterials,2000,21(23) : 2475-2490
[3]. HU L，ZHANG H，SONG W．An overview of preparation and evaluation sustained-release injectable microspheres[J]．J Microencapsul,2012,30(4) : 369-382．
[4]. HIROAKI Okada. One- and three-month release injectable microspheres of the LH-RH superagonist leuprorelin acetate[J]. Advanced Drug Delivery Reviews. 1997, 28,43-70。
[5]. 孙悦，唐素芳，王卫等.注射用醋酸亮丙瑞林缓释微球质量回顾与分析[J].药物分析杂志.2020.40(06),964-970.
[6]. 任海霞，朱家壁，汤玥．微球制剂的应用研究进展[J]．药学进展,2007, 31(2) : 59-63．
[7]. LUCKE A, KIERMAIER J, G PFERICH A．Peptide acylation by poly( alpha-hydroxy esters) [J]．Pharm Res, 2002, 19( 2) :175-181．
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