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脂质体辅料·合成磷脂

时间:2020-7-8 17:10:15  

导读:

之前两篇文章就天然磷脂已做了较为详细的介绍。在脂质体项目开发中目前多采用的还是合成磷脂,相较于天然磷脂,合成磷脂的供应和使用更多还是以进口品牌为主,虽然其生产工艺无非生物合成或化学合成,但似乎在质量控制上,仍有不小挑战。本文将重点介绍合成磷脂的生产工艺及代表产品。

使得脂质体大量选择合成磷脂开发的原因可能是多方面的
首先,并不是所有的磷脂在天然条件下都存在,比如长循环脂质体关键辅料MPEG-DSPE。
其次,脂质体药品多由小公司开发上市,技术可能肇始于生物物理学和膜相关分子生物学的基础研究成果,而这些研究多选择使用结构确定的磷脂,以明确具体的作用关系。
最后,脂质体中的磷脂,对脂质体(靶向)作用的实现非常关键,其质量控制建议应与API相当,这方面,成分复杂的天然磷脂显然不如合成磷脂有优势。
脂质体系统的稳定性受多方面因素的影响,磷脂的选择、磷脂中极性亲水基团的性质/疏水性侧链的长度和不饱和度、磷脂和胆固醇的摩尔比等,都会影响脂质体的刚性和其中药物的释放。
有别于脂肪乳药品均是基于Intralipid的处方而开发、磷脂规格和用量相对非常确定的特点,大量应用合成磷脂的脂质体制剂,在如何选择适合目标API的磷脂分子和确定其用量上,目前还没有比较明确的原则,通常做法是从API特性和之所以设计成脂质体的技术初衷出发,结合国内外临床阶段和已上市药品的处方而确定基础处方,进而试验优化确定
得益于化学合成和生物合成手段的完善,已经在上市药品中使用的合成磷脂,只是磷脂生产商可供应产品中的很小部分。
追本溯源,了解合成磷脂的生产过程,对确定脂质体处方,评估制剂成本和辅料供应风险,相信有一定的参考作用。近期我们查阅了部分生产厂家发表的相关文献和公开资料,整理成文,以资参考。
本篇中讨论的合成磷脂,是指除蛋黄卵磷脂、大豆磷脂之外的磷脂。简而言之,基于起始物料的不同,合成磷脂可通过以下三种途径生产
一、对天然磷脂结构改造

磷脂是甘油酯类衍生物,不同磷脂分子间的差别,主要体现在1)极性磷酸根上连接的基团种类不同;2)与甘油主干结构连接的疏水脂肪酸链不同。后者的不同,包括脂肪酸链有无、脂肪酸链结构(不饱和程度、碳链长短)差异等方面。

因此,对天然磷脂的结构改造,有两个方向:一是对原料进行加氢,降低不饱和度,所得产品如氢化磷脂;二是对磷脂结构进行彻底改造,改变磷脂种类、改变两条脂肪酸链类型和数量,所得产品如蛋黄磷脂酰甘油、溶血磷脂。
常使用的氢化磷脂,主要是氢化大豆磷脂,除成本原因外,还由于它相对于氢化蛋黄卵磷脂而言,组分种类更少,更加“纯净”。药用辅料级HSPC约含有85%的DSPC(二硬脂酰磷脂酰胆碱),和15%的PSPC(1-棕榈酰-2-硬脂酰磷脂酰胆碱)。化妆品行业中使用的氢化大豆磷脂,与上述HSPC相比,原料的PC含量要低一些。
磷脂的结构改造,一种典型方式是酶催化下的酯水解/酯代反应。部分天然磷脂,比如磷脂酰甘油(PG)、溶血磷脂(Lyso-PC)、大豆磷脂酰乙醇胺(Soy PE)、大豆磷脂酰甘油(Soy PG)等,就是由纯化后的PC经酶转化而来。
酶催化反应的优势在于,它的反应条件温和、环境污染少、特异性更好、质量和反应效率高。下图展示了磷脂结构中,不同酶的作用位点。
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二、以天然提取物为起始物料,合成目标磷脂
甘油磷脂酰胆碱(GPC)常用于生产合成磷脂,它可由两种方式可以获得:一是在甘油激酶催化下,甘油磷酸化转化而来;二是天然途径获得。后者经济成本更具优势,故常以大豆来源的GPC为合成磷脂的生产原料。
该途径的生产工艺,可以简述为,纯化后的天然PC经降解得到GPC,在GPC上先后引入2位和1位脂肪酸链,纯化处理得到单一结构的磷脂酰胆碱;经酶转化反应,可进一步得到单一结构的其他种类磷脂(如PG等)。此种方式,可以生产两条脂肪酸链相同的磷脂,也可以生产两条脂肪酸链不同的磷脂(如POPC、POPG,Na)。
应用该方法,可以便捷生产DPPC、DSPC、PEG衍生化磷脂等产品。
三、以甘油衍生物为起始物料,合成目标磷脂
磷脂分子中有手性结构,全合成工艺需要在起始物料阶段,就考虑到分子的手性构型。从经济成本和环境友好性考虑,目前用于生产磷脂的甘油衍生物主要是 (S)-甘油缩丙酮 [ (S)-IPG ],它可以转化为1,2-甘油二酯,后者经磷酸化后可得目标磷脂分子。
DPPE、DPPA、DPPS、DPPG等产品,可经该方法得到。
以甘油缩水衍生物的纯手性异构体为起始物料合成磷脂,主要的劣势是物料成本相对太高。

不同合成磷脂的可行生产工艺,往往不止一种,实际中视不同生产商工艺成熟度和综合经济可行性而定。