溶解度是药物发现过程中最重要的性质之一,它影响着诸如生物活性、体内药效、毒性测试、药代动力学和剂型等方面的研究。化合物溶解度低对药物发现和开发潜在的不利影响大致如下图。

1、化合物需要多大的溶解度?
化合物需要的溶解度水平决定于渗透性和给药剂量两个因素。如果用一定给药剂量下可被吸收的药物最大剂量,即最大可吸收剂量(MAD)来表示时,其存在以下公式:
MAD=S×Ka×SIWV×SITT
式中,S为溶解度(mg/mL,PH=6.5)。Ka为肠吸收速率常数(min-1,大鼠肠道灌注试验中的渗透性,数值上类似于人体的Ka)。SIWV为小肠水容量(约为250mL)。SITT为小肠转运时间(约为270min)。因此,溶解度和渗透性是实现最大吸收的两个主要因素。

2、溶解度的分类
美国 FDA 生物药剂学分类系统(BCS)指南(FDA 指南,2000)定义了化合物的溶解度:当最高剂量规格在 250 mL或更少的 pH 1.0至7.5水性介质中可溶时,化合物被定义为 “高溶解性”。250 mL这一体积近似于患者空腹口服药物时所饮用的一杯水的体积。由于临床前研究阶段通常未知临床剂量,因此在发现和早期开发阶段只能估算NCE的溶解度类别。
对于渗透性中等的药物,当预测剂量约为1mg/kg时,药物不同溶解度的影响可以粗略估计如下TABLE 4.2。

在药物开发中,广泛使用生物药剂学分类系统(BCS),并根据溶解度和渗透性讲化合物分为4类,其目的在于指出化合物在溶解度和渗透性方面的相似性和差异性。同一BCS类别的化合物有着相似的吸收行为,并可遵循于体外/体内相关实验中相同的法规审批程序。
第1类化合物:易于吸收和口服药物最理想的类别。
第2类化合物:溶出速率和溶解度通常会限制生物利用度,通常利用制剂来改善此类化合物的溶解度。
第3类化合物:在药物发现阶段,通常采用结构修饰或前药策略来提高化合物渗透性。
第4类化合物:口服生物利用度通常很低,开发风险大且费用昂贵。

3、改善溶解度的策略
药物发现阶段,改善溶解度的策略首选是结构修饰。随着候选分子的进一步推进可采用的制剂开发策略包括pH调节、成盐、共溶剂、络合、无定型固体分散体等。

资料来源:类药性:概念、结构设计与方法(原著第二版),(美)邸力,E.H 克恩斯编,白仁仁主译。难溶性药物制剂技术(原著第三版),R.刘主编,刘荣主译。doi:10.1002/0471141755.ph0917s60。
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