药剂学
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第一章 绪论

章节要点

1.掌握 给药途径与药物剂型。药物剂型的分类。处方药与非处方药。GMP与GLP的内容。

2.熟悉 药剂学的概念与任务。辅料在药物制剂中的应用。药典与药品标准简介。药剂学的沿革和发展。

3.了解 药剂学的分支学科。

第一节 概述

一、药剂学的概念

药剂学(pharmaceutics)是研究药物制剂的基本理论、处方设计、制备工艺、质量控制和合理使用等内容的综合性应用技术科学。

一般来说,用于防病、治病及诊断的药物粉末或结晶是不能直接供病人使用的,必须制成适合于病人应用的给药形式,如注射剂、胶囊剂、片剂、软膏剂、栓剂等。这些为适应治疗或预防的需要而制备的不同给药形式,称为药物剂型,简称剂型(dosage form)。比如糖浆剂是液体剂型,片剂是固体剂型,软膏剂是半固体剂型。同一种剂型可以有不同的药物,如片剂中有阿司匹林片、对乙酰氨基酚片、尼莫地平片等。同一药物也可制成多种剂型,如头孢拉定可制成片剂或胶囊剂供口服给药,也可制成粉针剂用于静脉注射给药。各种剂型中的具体药品称为药物制剂(pharmaceutical preparations),简称制剂,如上述的尼莫地平片、头孢拉定粉针剂等。制剂的研制过程也称制剂(pharmaceutical manufacturing)。研究制剂的理论和制备工艺的科学称为制剂学(pharmaceutical engineering)。

二、药剂学的发展

(一)国外药剂学的发展

埃及与巴比伦王国(今伊拉克地区)是国外药剂学发展最早的地区。《伊伯氏纸草本》(Papyrus Ebers)是大约公元前1552年的著作,记载了散剂、硬膏剂、丸剂、软膏剂等许多剂型,并有药物的处方和制法等。被西方各国奉为药剂学鼻祖的格林(Galen,公元131—201年)是罗马籍希腊人,是一位著名的医药学家,与我国汉代张仲景同一时代,在他的著作中记述了散剂、丸剂、浸膏剂、溶液剂、酒剂、酊剂、醑剂等多种剂型,被人们称为“格林制剂”,至今还在一些国家应用。在格林制剂等基础之上发展起来的现代药剂学已有150余年的历史:1843年Brockedon制备了模印片;1847年Murdock发明了硬胶囊剂;1876年Remington等发明了压片机,使压制片剂得到迅速发展;1886年Limousin发明了安瓿,使注射剂也得到了迅速发展。

20世纪以后,各基础学科迅速发展,学科划分越来越细,药剂学逐渐形成了一门独立的学科。新辅料、新工艺和新设备的不断出现,为药剂学的发展奠定了十分重要的基础。高速压片机的出现,使片剂的生产实现了自动化,大幅度提高了片剂的生产效率和产品质量,同时也对片剂的辅料和制粒方法提出更高要求。经皮给药制剂的发展十分迅速,新型促渗剂的使用,大大提高了药物的经皮吸收效果。使药物按一定规律缓慢或恒速释放,在体内较长时间维持有效药物浓度的缓释、控释制剂,近年来发展非常快。具有给药方便、吸收快,无首过效应,生物利用度高等特点的黏膜给药制剂近年来也得到了高度重视,包括鼻黏膜、眼黏膜、口腔黏膜(舌下、口含)、阴道黏膜、子宫黏膜等。靶向给药制剂也取得了重要成果,静脉乳剂、复合乳剂、微球制剂、纳米粒制剂、脂质体制剂等都有很大发展。

(二)国内药剂学的发展

我国历史悠久,对世界文明包括医药做出了巨大的贡献。早在夏禹时代就制成了至今仍常用的剂型——药酒。据历史记载,公元前1766年已有汤剂出现,是应用最早的中药剂型之一。在《黄帝内经》中已有汤剂、丸剂、散剂、膏剂及药酒等剂型的记载;东汉张仲景(约公元142—219年)的《伤寒论》和《金匮要略》中又增加了栓剂、洗剂、软膏剂、糖浆剂等剂型,并记载了可以用动物胶、炼制的蜂蜜和淀粉糊为黏合剂制成丸剂。公元15世纪,我国医药学家李时珍编著了《本草纲目》,其中收载了药物1892种,剂型40余种,这都充分说明了中华民族在药剂学的漫长发展过程中曾经做出了重大的贡献。

从19世纪初到1949年之前,国外医药技术对我国药剂学的发展产生了一定影响,如引进了一些技术并建立了一些药厂(主要将进口原料加工成注射剂、片剂等制剂),但规模较小、水平较低、产品质量较差。

建国后,我国的医药事业有了飞速发展。尤其是改革开放以来,在药用辅料的研究方面,开发了若干新材料。例如,已先后开发出稀释剂微晶纤维素、可压性淀粉,黏合剂聚维酮,崩解剂羧甲基淀粉钠、低取代羟丙基纤维素,薄膜包衣材料丙烯酸树脂系列产品,优良的表面活性剂泊洛沙姆、蔗糖脂肪酸酯,栓剂基质半合成脂肪酸酯等。在生产技术和设备方面的进步也很大。例如,已研制成功微孔滤膜及与之配套的聚碳酸酯过滤器用于控制注射剂中的微粒性异物,显著提高了注射液的质量;设计制造了多效蒸馏水生产设备,节约能源并提高了注射用水的质量;生产并应用了更先进的灭菌设备和技术,使灭菌效果更为可靠。在口服固体制剂的生产中,广泛地推广应用新辅料、新技术,采用微粉化技术及其他提高药物溶出度的新技术,提高了产品质量;在片剂等生产中采用了流化喷雾制粒和高速搅拌制粒技术,使产品的数量和质量都得以提高;采用薄膜包衣技术,既节省工时、材料,又提高了产品质量。新剂型方面也有进一步发展,如缓释控释制剂、透皮吸收制剂已有一些品种上市;靶向、定位给药系统的研究如脂质体、微球、纳米粒等也取得很大进展;多肽类、蛋白质等生物技术制剂不同给药剂型的研究也在深入发展。

三、药剂学的主要内容与任务

药剂学的宗旨是制备安全、有效、稳定、使用方便的药物制剂。综合科研、生产、临床三个方面,药剂学的主要内容与任务可以归纳如下。

1.药剂学基本理论的研究 为了提高制剂的生产水平和技术含量,制成安全、有效、稳定的制剂,必须对药剂学的基本理论进行不断的研究。更加深入地研究药剂学的基本理论将成为药剂学的重要任务之一。

例1-1 药剂学基本理论的研究

用化学动力学理论预测药物制剂的有效期,对提高药物制剂的安全性具有重要意义;用流变学的基本方法,作为混悬剂、乳剂、软膏等剂型质量控制的客观指标,可以优化制剂的质量;以表面活性剂形成胶束的理论来增加药物溶解度,在药剂学中有着广泛的应用;关于片剂的成型理论与粉体学理论,对于片剂的生产和质量控制有重要的指导意义;分散系物理化学理论、生物药剂学和药物动力学理论等,都显著地促进了药剂学的不断发展。

2.新剂型的研究与开发 剂型是药物应用的具体形式,除了药物本身的性质和药理作用外,某个药物的具体剂型也直接影响着该药的临床效果。常用的片剂、丸剂、胶囊、溶液剂、注射剂等普通制剂,很难完全满足高效、速效、低毒、控制药物释放和发挥定向给药作用等多方面的实际要求。因此,积极研究与开发新的剂型是药剂学的一项重要任务。

例1-2 新剂型的研究与开发

阿霉素对肿瘤细胞的杀伤力很强,但它对心肌细胞的毒性也很大,若制成阿霉素脂质体新剂型,可增加阿霉素对肿瘤细胞的靶向作用、避免其心肌毒性,从而达到提高疗效、降低毒性的双重作用。

【阿霉素脂质体的制法】 由卵磷脂∶胆固醇(4∶1摩尔比)组成,总脂浓度为100μmol/mL。精密称取以上2种脂质体后加入到2mL(V(氯仿)∶V(甲醇)=2∶1)溶液中,振荡充分,使其溶解(注意防止溶液挥发),转移1mL至一梨形瓶,使溶液刚好铺满底部。CO2真空泵抽吸,吹干溶剂,使其均匀形成一层薄膜。加入0.1mol/LPBS配制的3mmol/L的阿霉素溶液1mL水化,充分振荡30min,在CSF1A型探头式超声仪上超声粉碎20次,每次40s,直至形成均匀的上清液。9000g离心10min,上清即为脂质体微球。

3.新辅料的研究与开发 辅料是药物制剂中不可缺少的重要组成部分。在淀粉、蔗糖、糊精等常规辅料被广泛应用的过程中,各种新型的药用辅料也不断出现,对辅料种类和性能的要求也越来越高,常规辅料已经不能满足新剂型的需要和制剂工业的迅速发展。缓释、控释制剂及靶向制剂的不断涌现,几乎完全依赖于性能优良的新辅料的支持。因此,研究与开发新辅料对提高制剂整体水平、开发新剂型具有重要意义。

4.制剂新技术的研究与应用 药剂学发展已经证明,制剂新技术的应用已大大促进了药剂学的发展,如微囊化技术、固体分散技术、包合技术、脂质体技术、纳米技术等,使制剂的质量显著提高,制剂的品种和数量也不断增加。因此,制剂新技术的研究与应用也是今后药剂学的重要任务之一。

5.新型制剂设备的研究与开发 任何药物制剂,都是由适当的制剂设备生产出来的,研制适合于我国实际情况的新型制剂设备,对于提高我国的制剂生产效率、保证制剂质量、使制剂产品进入国际市场具有重要意义。

例1-3 新型制剂设备的研究与开发

例如,高速渗透泵激光打孔机的研制成功,使我国的渗透泵式控释片剂实现了工业化生产,缩小了我国缓释、控释制剂技术与国际先进水平的差距。

一步制粒机是一种集混合、制粒、干燥于一体的复合设备,因其具备干燥速度快、省工、省时、减轻劳动强度、占地面积小、产量大的特点而被广泛应用于制药行业的固体制剂生产。

【问题】 固体制剂车间还有哪些新型制剂设备?试举例。

6.中药新剂型的研究与开发 中医药是中华民族的宝贵遗产,在继承、整理、发展和提高中医药理论和中药传统剂型的同时,运用现代科学技术和方法,研制开发现代化的中药新剂型,是中医药走向世界的必由之路。目前,我国已研制开发了中药注射剂、中药片剂、中药胶囊剂、中药滴丸剂、中药栓剂、中药巴布剂、中药气雾剂等多种新的中药剂型,丰富和发展了中药的剂型和品种,提高了中药的疗效。目前,中药新剂型的研究与开发仍然是我国药剂学的一项长期而艰巨的重要任务。

7.生物技术药物制剂的研究与开发 生物技术是当今世界科学技术活动中最活跃、最具有前途的新技术。从中派生出来的医药生物技术,为新药的研制开创了一条崭新的道路,如预防乙肝的基因重组疫苗、治疗严重贫血症的红细胞生长素、治疗糖尿病的人胰岛素、治疗侏儒症的人生长激素、治疗血友病的凝血因子等特效药都是现代生物技术医药新产品(生物技术药物),它们正在改变医药科技界的面貌,为人类解决疑难病症提供了最有希望的途径。这些生物技术药物的出现,为药剂学提出了新的课题:因为生物技术药物本身普遍具有活性强、剂量小的优点和性质不稳定的缺点,要将它们用于临床治疗,必须将其制成安全稳定的制剂和使用方便的新剂型,这是摆在药剂学工作者面前的一项新的任务。