醌式利福平

喷雾干燥技术制备利福平可吸入干粉制剂结核是一种全球性健康问题，由结核分枝杆菌从感染者通过气溶胶形式传播到健康人肺部，随后发展为主要局限于肺部的坏死性肉芽肿性炎症，同时也影响人体的任何肺外部位。结核主要影响低收入国家，2018 年造成 1000 多万例新发感染和 150 多万人死亡。治疗药物敏感性结核病的推荐方法是口服多药治疗方案，包括异烟肼、利福平、吡嗪酰胺、乙胺丁醇和链霉素作为抗结核分枝杆菌的一线药物。目前的治疗方法面临着挑战，因为治疗方案冗长，药物在位于肺部干酪化病变内的细菌靶点的浓度低，导致细菌杀灭效率低，治疗失败，并出现耐药菌株。通过吸入途径直接给药到肺部局部感染部位可以治疗局部和全身性疾病。抗结核药物肺部给药可以在肺部实现高浓度，从而有效治疗结核病，使用比口服剂量更低的总剂量，同时避免口服途径的全身副作用。利福平是一种非常有效的一线抗结核药物，目前通过口服途径给药，剂量为每日 10mg/kg 体重，推荐的最大剂量为每日 600mg。利福平由于其对结核分枝杆菌的高效杀菌活性，在结核病治疗中发挥着重要作用，多年来一直是抗结核病方案的核心。利福平在人类中的长期使用历史以及有充分记录的安全性和有效性使其成为一种很有前途的肺部给药候选药物，因此，吸入型利福平剂型以前曾被探索用于结核病治疗，涉及：自组装纳米颗粒、脂质体干粉、聚合纳米和微粒到利福平负载胶束等。所有这些制剂都采用喷雾干燥或冷冻干燥来获得可吸入的干粉。这些技术产生的粉末通常是无定型的或含有无定型部分。干粉制剂中的无定型颗粒可以实现难溶性药物的更高溶解度和生物利用度，并且还以其在深肺给药的快速吸收而闻名。在这项研究中，我们报道了使用喷雾干燥技术，改良的溶剂-抗溶剂沉淀结合超声结晶，以制备用于结核病治疗的高剂量利福平无定型和不同晶型干粉可吸入制剂；同时又比较了晶体剂型与非晶形利福平剂型的粉体性能、体外雾化性和雾化稳定性等性质差异。 1实验材料和方法材料：利福平（英国药典，BP 级）、磷酸二氢钠（试剂级）、正磷酸（HPLC 电化学级）、六水硝酸镁、硅油、3 号 HPMC 胶囊、甲醇、乙醇、丙酮、乙腈、制水系统（Millipore miller-q）本实验使用结晶技术和喷雾干燥技术制备了 3 个批次的 4 种不同的可吸入利福平干粉制剂，如表 2。并将获得的粉末制剂收集在螺旋盖玻璃小瓶中，在室温（22±3℃）下存储在干燥器中，然后进行药物含量、粒径、粒径分布、粉末密度和流动性、颗粒形态、颗粒溶解度、XRPD、DSC、TGA 等的粉体表征研究。结晶方法：将利福平添加到玻璃瓶中的结晶溶剂中，并使用磁力搅拌器搅拌 30min，以避免形成团块并使利福平均匀分散。然后将药物悬浮液转移至浴式超声波仪中 30min，温度保持在 25℃ 到 30℃ 之间，使利福平的固态转变来实现结晶。经肉眼观察证实，结晶发生在超声 30min 内。然后，将悬浮液在 25℃ 下以 200rpm 离心 5min 以从溶液（上清液）中分离颗粒（沉淀物）。分离上清液，将沉淀物重新悬浮于去离子水中，涡旋混合 30s，在 25℃ 下以 2000rpm 再次离心 5min。获得的上清液与沉淀物分离，将沉淀物进行干燥得到结晶粉末。喷雾干燥方法采用 BUCHI Mini Spray Dry B-290 以高性能气旋闭合模式连接到 B-295 惰性回路进行工艺研究，具体操作：干燥 90% 乙醇溶液，进口温度 90℃，吸气率为 90%（约35m3/h），进料速率 2.0ml/min，0.7mm 不锈钢喷嘴。出口温度在 67-70℃。▲ BUCHI Mini Spray Dryer B-290 & 295 2结果与讨论工艺回收率和粉体颜色分析：由表 2 可知四种不同工艺制备的粉剂制剂中，每种配方在 3-4g 的批量下，利福平粉末的百分比产率均超过 74.8%，所有配方的百分比产率的标准偏差均＜5.0，表明批次间变化较小。RIF C2、RIF C3 的工艺成品率显著高于 RIF A，说明结晶法的活性原料损耗量低于喷雾干燥法， RIF C1 的工艺成品率高于 RIF A，但差异不显著。干燥的粉末有其特有的颜色，其中 RIF C1 和 RIF C2 在目测上似乎相似，如图 1 所示。干粉颗粒尺寸分布和药物含量分析：表3中列出了不同配方在工艺条件下获得的粒径和药物回收率。喷雾干燥法和结晶法制备的粉末粒径D50都小于5 μm。粉末制备后，立即通过HPLC法分析利福平的平均药物含量值，所有配方中平均药物含量值在99.5%至100.7%之间，完全满足药典规定要求。粉体粒子形态分析：如图2所示，与喷雾干燥的颗粒在形状上呈褶皱，类似于文献中报道的非晶形喷雾干燥利福平颗粒的形态。在喷雾干燥过程中，来自喷嘴尖端的液滴在其表面含有高浓度的溶质，这增加了局部粘度，并有助于形成一定厚度的壳层，溶剂通过该壳层快速蒸发，导致中空颗粒坍塌，最终形成褶皱颗粒。结晶法制备的颗粒 SEM 图像显示出与喷雾干燥颗粒不同的形貌。在结晶法制备的颗粒中，RIF C1 和 RIF C2 呈长方体形状，具有结晶性。通过对两种配方的 SEM 图像的进一步比较，RIF C2 颗粒被拉长，而 RIF C2 颗粒被拓宽。然而，两种制剂中的粒子均呈立方体形状。在另一种通过结晶制备的粉末制剂 RIF C3 的情况下，观察到颗粒呈片状，类似于 Son 和 McConville 在其研究中报道的利福平二水合物结晶颗粒。粉体密度和流动性：通过喷雾干燥和结晶后获得的粉末配方，堆密度和振实密度与供应商的利福平相比显著降低，见表 4。对于相同尺寸的颗粒，较高的流动性可能对应较好的气溶胶性能。因此，在制备粉末制剂中，具有最低振实密度的 RIF A 有望显示出最佳的雾化性能。粉体溶解性：溶解性是可吸入粉末的一个重要特性，可调节吸入后药物的溶出度，肺内停留时间和生物利用度，因此也被用于不同剂型的比较。因此，评估可吸入药物粉末的水溶性是很重要的。在制备的利福平制剂中，与无定型利福平制剂 RIF A 相比，RIF C1 和 RIF C2 在水中的溶解度较低，如表 5 所示。这符合理论概念，即与结晶形式相比，无定型形式以更高的自由能状态存在，因此是一种具有更高水分的亚稳定形式，溶解度比结晶形式更稳定。利福平干粉体外沉积或气溶胶雾化分析：通过喷雾干燥和结晶制备的利福平粉剂在 NGI 不同阶段的体外沉积模式研究如下图 Fig. 7A，计算得到的体外雾化参数如图 Fig. 7B 所示。与结晶粉末相比，无定型粉末在吸入器装置中的滞留较高，这导致结晶粉末与无定型配方相比具有显著较高的发射剂量。无定型与晶形粉末配方之间发射剂量的这些差异支持无定型粒子往往具有较低的发射剂量，这是由于这些粒子中较高的表面静电荷增加了粉末的聚集性和内聚性。然而，一旦颗粒从吸入器装置中释放出来，我们发现无定型颗粒在 NGI 阶段 1 中的滞留量较低，而结晶粉末在阶段 1 中的沉积量较高。所有制剂的细颗粒部分-直径≤5 μm差异无统计学意义。但 RIF A 的 MMAD 值显著低于 RIF C1、RIF C2 和 RIF C3，表明通过喷雾干燥制备的利福平无定型剂型的体外雾化能力总体优于结晶剂型。 3结论在这项研究中，来自新西兰奥塔哥大学的科学家们使用喷雾干燥和结晶技术制备了可吸入的利福平粉末制剂，以分别获得无定型和结晶剂型的利福平，用于大剂量输送到肺部。本研究制备的利福平粉剂有希望用于进一步的体外和体内研究，以研究它们的溶出性能；与肺细胞系的相互作用；以及吸入后的安全性和药代动力学。本研究中报告的用于生产利福平粉末的喷雾干燥技术和结晶方法是新颖和有前景的，为利福平口服制剂的开发提供一些思路。综上，使用瑞士步琦喷雾干燥技术，可以轻松获得 5μm 粒径以内的可吸入粉体，同时步琦具有高功率、强制冷、全回收、平台式的有机溶剂处理惰性循环装置系统，确保安全性，同时具有出口温度和样品温度双重监控设计，保护您的珍贵样品，如需喷雾干燥设备，请联系我们！ 4文献来源A study on polymorphic forms of rifampicin for inhaled high dose delivery in tuberculosis treatment

美国研究人员9月1日宣布，他们开发出一种快速诊断法，可在两小时内以高精确率诊断出一个人是否感染结核杆菌，以及体内病菌是否对常用抗结核药物具有耐受性。 　　新的诊断法由美国加利福尼亚州Cepheid公司开发。研究人员对秘鲁、阿塞拜疆、南非和印度的1730名结核病疑似患者进行的测试显示，这一方法能够甄别出98%的确诊病例、98%对结核病一线药物利福平具有耐受性的病例、近四分之三在显微镜测试中被错误宣布为阴性的结核病病例。与此同时，它还能同时诊断是否伴有艾滋病病毒感染。 　　传统的检测方法不能同时检测这两种感染，也不能检测病菌耐药性，而且需要费时数周。这一研究成果9月1日发表在美国《新英格兰医学杂志》上。 　　资助这一研究的比尔和梅琳达盖茨基金会1日表示，世界卫生组织今后几天将与研究人员接洽，评估研究成果。 　　目前，Cepheid公司正在申请将这一诊断法在美上市。公司首席执行官约翰毕晓普表示，这一诊断法的每次诊断成本约为63美元，该公司愿意在相对贫困的国家以低于成本价半价的价格提供这一诊断法。 　　结核病属于慢性传染病，由结核杆菌引起，其中肺结核病最为常见。世界卫生组织的数据显示，自2004年以来，结核病发病率和死亡率均逐步下降，但目前全球仍有三分之一的结核病患者得不到及时、准确地诊断和治疗，每年近200万人因此死亡。此外，在一些发展中国家和地区，结核病和艾滋病双重感染的比例非常高。

1882年3月24日是著名德国科学家罗伯特科赫在柏林宣读发现结核菌的日子。在1982年纪念科赫发现结核菌100周年时，世界卫生组织(WHO)和国际防痨和肺病联合会(IUATLD)共同倡议将3月24日作为“世界防治结核病日”，以提醒公众加深对结核病的认识。2021年3月24日是第26个世界防治结核病日，今年我国的宣传主题是：“终结结核流行，自由健康呼吸” 结核病(Tuberculosis，TB)是常见并可致命的一种传染病，由结核分枝杆菌感染引起，主要通过空气传播。结核病困扰人类已经有成千上万年的历史。科学家们在9000年前的以色列人遗骸和2000年前的埃及木乃伊上都发现了肺结核感染的痕迹。如今，这种病每年仍导致大概150万人死亡，多于其他任何一种传染病，是目前全球面临的重大公共卫生问题之一。 2020年10月14日，世界卫生组织（WHO）正式发布了最新的全球结核病年度报告。报告估计过去一年全球新发结核病患者仍有1000万，其中32%为女性，12%为15岁以下儿童，全球因结核死亡患者约141万。大多数结核病病例集中在东南亚（44%）、非洲（25%）和西太平洋（18%），而东地中海（8.2%）、美洲（2.9%）和欧洲（2.5%）占比较小；三分之二的结核患者来自8个国家：印度（26%）、印度尼西亚（8.5%）、中国（8.4%）、菲律宾（6.0%）、巴基斯坦（5.7%）、尼日利亚（4.4%）、孟加拉国（3.6%）和南非（3.6%）。中国新发患者数约83.3万，居全球第三位，仅次于印度和印度尼西亚。防治肺结核的工作依旧严峻。 早期快速确诊及治疗是控制结核病传播的关键，目前肺结核的诊断主要依靠患者症状、胸部影像学检查及痰涂片抗酸染色和痰MTB培养。然而，肺结核患者症状及影像学检查往往缺乏特异性，痰涂片抗酸染色法检查敏感性和特异性都很低，很多时候会导致漏诊；痰MTB培养耗时长，以上检测手段难以满足早期快速诊断肺结核的要求。随着分子生物学的飞速发展，越来越多的分子诊断方法被应用于结核病临床诊断。2017 年我国颁布的《“十三五”全国结核病防治规划》中明确提出分子生物学检验阳性可以辅助确诊肺结核。 分子生物学诊断 结核病分子生物学诊断方法主要分为：①实时荧光定量PCR 检测②恒温扩增检测③基因探针（基因芯片）检测 实时荧光定量PCR 通过监测荧光信号实时检测结核菌的特异基因及耐药相关基因 单核苷酸多态性（SNP） 位点，可以在 2 小时内检测样本中是否存在结核分枝杆菌以及是否耐药，是目前最快的结核病分子诊断技术之一，并且该方法操作简便、检测准确性高（敏感度 88％，特异度 99％）、污染几率小，不足之处是价格昂贵，并且目前仅能针对利福平耐药相关 rpoB 做出检测，能够检测的耐药相关基因及位点较少。2010年12月WHO批准了利福平耐药实时荧光定量核酸扩增技术( Xpert MTB /RIF)的应用，该技术被WHO誉为结核病诊断中革命性的突破。 恒温扩增 利用链置换型 DNA 聚合酶（Bst DNA polymerase）在恒温条件下对目标基因进行快速扩增反应。该方法可用于涂阴结核病的诊断，检测灵敏度在 50％～80％之间，并且恒温诊断方法对仪器的依赖程度小，试剂成本低，非常适用于基层结核病的检测，代表方法：loop-mediated isothermal amplification (TB-LAMP Eiken Chemical, Tokyo, Japan)。但是该方法容易产生假阳性结果，实验室检测时需要注意分子气溶胶的产生。 基因探针（基因芯片）检测 分为扩增和检测两步，首先对特异的片段进行 PCR 扩增，然后检测扩增后片段是否与结核分枝杆菌（MTB）检测探针或者耐药检测探针结合。其特点是可以区分结核病与非结核病，检测通量高，并且可以在 5～8 小时内检测是否为耐多药结核病（MDR-TB），代表方法： line-probe assays (LPAs GenoType® MTBDRplus and GenoType® MTBDRsl, HAIN Lifescience, Nehren, Germany NTM+MDRTB Detection Kit, NIPRO Corporation, Osaka, Japan)，该方法特异度及灵敏度较高（80％～90％）。其缺点是需要开盖操作，容易产生污染，并且操作繁琐，价格昂贵。 未来展望 过去几十年，为预防和治疗结核病及耐药性结核病，全球进行了大量努力。结核病的基础研究、诊断方法和治疗手段都取得了巨大进步。通过此次新冠疫情我们也认识到分子诊断技术推广的必要性，随着人工智能和实验室自动化技术的快速发展，全面实现肺结核自动化分子诊断将是未来的一大趋势。 参考文献：[1]:World Health Organization 2020.[2]:Dorman Se,et al.Performance of Xpert MTB/RIF Ultra and Xpert MTB/RIF for the Diagnosis of Tuberculosis through Testing of Formalin-fixed Paraffin-embedded Tissues.2019,32,(12).[3]:刘权贤等.TB-LAMP、Xpert MTB/RIF及罗氏固体培养在肺结核诊断中的比较.2018,31.（12）.