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闰年霉素晶体的制备及稳定性研究

2021-08-26王欣明高月麒李晓露

化学与生物工程 2021年8期
关键词:纯度收率结晶

王 月,王欣明,高月麒,张 丽,林 旸,李晓露*

(1.微生物药物国家工程研究中心 河北省工业微生物代谢工程技术研究中心 华北制药集团新药研究开发有限责任公司,河北 石家庄 052165;2.华北制药股份有限公司,河北 石家庄 050015)

一种药物由于晶型和纯度的不同,其物理性质也有很大差异,从而影响药物的安全性和有效性。从药物质量控制角度来看,药物晶型的不同可能会引起生物利用度的差异,不仅会影响到药物的稳定性和后续加工(过滤、干燥、制剂等)过程,而且会影响到药物的临床效果。近年来,药物多晶型控制已成为结晶领域的研究热点[1-4],筛选晶型、粒度和形貌均较佳的药物产品,保障其良好的临床疗效是药物多晶型控制的目的所在[5-6]。

闰年霉素(图1)具有十八元环结构,分子式C51H72Cl2O18,分子量1 044,是微生物发酵产生的一种新型抗生素,属于大环内酯类抗菌药,对革兰氏阳性需氧及厌氧菌,尤其是对艰难梭菌和结核杆菌的抗菌作用良好[7-8]。将闰年霉素与利福霉素联合使用,杀菌效能显著增强,使用剂量减少,毒性变小,而且产生耐药性几率降低[9]。闰年霉素无定形粉对光、热敏感,略有引湿性,室温放置12个月,含量降低1.5%以上。为了获得质量稳定的闰年霉素产品,满足生产和贮存需要,作者对闰年霉素晶体的制备条件(结晶溶剂种类及浓度、料液比、结晶温度等)进行优化,并对闰年霉素晶体与闰年霉素无定形粉的稳定性进行比较,以期为开发质量稳定的闰年霉素晶体提供帮助。

图1 闰年霉素的结构式Fig.1 Structural formula of Lipiarmycin

1 实验

1.1 材料、试剂与仪器

闰年霉素无定形粉,华北制药股份有限公司。

乙腈、甲醇,色谱纯,Merck公司;其它试剂均为分析纯;纯化水,自制。

1001型OptiMax结晶仪,梅特勒-托利多公司;T-1000型电子天平,常熟双杰测试仪器厂;液相色谱仪(LC-20A型泵,SPD-M20A型紫外检测器),日本Shimadzu公司;DZF-6050型真空干燥箱,上海精宏实验设备有限公司;D8 Advance型X-射线衍射仪,德国Bruker公司;Mastersizer 2000型粒度分析仪,Malvern公司。

1.2 闰年霉素晶体的制备

将一定质量的闰年霉素无定形粉置于结晶溶剂中,升温使之溶解,然后缓慢降温使闰年霉素结晶析出,再将结晶液过滤分离、真空干燥,即得闰年霉素结晶粉。

通过单因素实验对闰年霉素结晶过程中结晶溶剂种类、结晶溶剂浓度、料液比及结晶温度进行优化,以得到纯度高、晶型规整、粒度均匀的闰年霉素晶体。

2 结果与讨论

2.1 结晶溶剂种类的选择

称取5份闰年霉素无定形粉,每份5 g,分别置于甲醇、乙醇、异丙醇、乙腈、丙酮等5种结晶溶剂中,于40~50 ℃下加热溶解,再降温结晶,考察结晶溶剂种类对闰年霉素结晶粉纯度与收率的影响,结果见表1。

由表1可知,以甲醇作为结晶溶剂时,不仅用量少且制备的闰年霉素结晶粉的纯度和收率均较高。故,选择甲醇作为结晶溶剂。

2.2 结晶溶剂浓度的选择

为进一步提高纯度和收率,以不同浓度的甲醇作为结晶溶剂制备闰年霉素结晶粉,考察结晶溶剂浓度对闰年霉素结晶粉纯度与收率的影响,结果见表2。

表2 结晶溶剂浓度对闰年霉素结晶粉纯度与收率的影响

由表2可知,以75%甲醇作为结晶溶剂制备的闰年霉素结晶粉的纯度最高,且收率较高。故,选择75%甲醇作为结晶溶剂。

2.3 料液比的选择

称取4份闰年霉素无定形粉,每份5 g,分别置于不同体积的75%甲醇中,于40~50 ℃下加热溶解,再降温结晶,考察料液比对闰年霉素结晶粉纯度与收率的影响,结果见表3。

表3 料液比对闰年霉素结晶粉纯度与收率的影响

由表3可知,当料液比较小即结晶溶剂75%甲醇用量过多时,闰年霉素结晶粉的收率偏低,且溶剂消耗量大,成本较高;而当料液比较大即结晶溶剂75%甲醇用量过少时,闰年霉素结晶粉的纯度偏低;当料液比为1∶20(g∶mL,下同)时,结晶效果最好,闰年霉素结晶粉的收率可达90.1%,纯度达到99.3%。故,选择料液比为1∶20。

2.4 结晶温度的选择

称取5份闰年霉素无定形粉,每份5 g,分别置于100 mL 75%甲醇中,于40~50 ℃下加热溶解,再分别降至-10 ℃、2 ℃、5 ℃、10 ℃、20 ℃结晶,考察结晶温度对闰年霉素结晶粉纯度与收率的影响,结果见表4。

由表4可知,结晶温度偏低时,闰年霉素结晶粉粒度大,晶体呈碎块状,结晶效果较差;结晶温度过高时,闰年霉素结晶粉粒度小;在结晶温度为2~10 ℃之间时,结晶效果较好,闰年霉素结晶粉粒度均匀,晶体呈柱状。故,选择结晶温度为2~10 ℃。

表4 结晶温度对闰年霉素结晶粉纯度与收率的影响

2.5 工艺验证

对优化的制备工艺进行3次验证实验,即以75%甲醇为结晶溶剂,在料液比为1∶20、结晶温度为2~10 ℃的条件下,制备闰年霉素结晶粉,结果见表5。

表5 验证实验(n=3)

由表5可知,3次验证实验均可得到粒度均匀、柱状晶体的闰年霉素结晶粉,且纯度均在99.0%以上,收率超过90.0%,说明优化的制备工艺稳定可行。

2.6 闰年霉素结晶粉的表征

在最优工艺条件下制备闰年霉素结晶粉,对其进行形貌、粒度分布及晶体结构分析,结果如图2所示。

图2 闰年霉素结晶粉的SEM照片(a)、粒度分布(b)及XRD图谱(c)Fig.2 SEM image(a),particle size distribution(b),and XRD pattern(c) of Lipiarmycin crystal powder

由图2可知,闰年霉素结晶粉的晶体呈柱状,粒度分布集中,在2θ为7.6°、8.2°、10.2°、14.6°、15.2°、18.9°、20.0°、20.4°±0.2°处有特征衍射峰。

2.7 闰年霉素结晶粉的稳定性

将等量的闰年霉素结晶粉与无定形粉在相同条件(温度40 ℃、湿度75%)下进行加速稳定性实验,对比2种闰年霉素产品的稳定性,结果见表6。

表6 闰年霉素结晶粉与无定形粉的稳定性对比

由表6可知,在相同加速稳定性条件下,闰年霉素结晶粉较无定形粉具有更好的稳定性。6个月内闰年霉素结晶粉最大单杂依然维持在0.5%以下,纯度大于99.0%;而闰年霉素无定形粉则随着时间的延长,最大单杂含量逐渐增加,纯度快速下降,6个月时最大单杂超过1.0%,纯度低于98.5%,超出质量标准范围。

3 结论

以闰年霉素无定形粉为原料,通过对结晶关键参数的优化,开发了一种制备闰年霉素晶体的方法:以75%甲醇为结晶溶剂,在料液比为1∶20(g∶mL)、结晶温度为2~10 ℃的条件下,可以得到柱状、均匀规整、粒度分布集中、稳定性好的闰年霉素晶体。该方法操作简单、收率高、可行性强、使用溶剂单一、易回收,适于工业化生产,具有非常高的推广价值。

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