徐娟，宁丽峰

(国家卫生健康委科学技术研究所生殖健康工程技术中心，北京 100081)

近年来，共晶研究成为提高药物溶解度和生物利用度的重要手段[1-6]。已上市的共晶药物包括沙库必曲-缬沙坦共晶(治疗心力衰竭)和伊格列净-L-脯氨酸共晶(治疗2型糖尿病)等[7]。药物共晶是药物活性成分(active pharmaceutical ingredient，API)与共晶形成物(cocrystal former，CCF)通过氢键或其他弱相互作用结合形成的二元或多组分晶体体系。通过选择具有不同性质的CCF，可以在不改变API结构的情况下，在分子水平上改进或设计其理化性质，这对维持API在体内的生物活性非常重要[8-13]。

雌三醇[estriol，雌甾-1，3，5(10)-三烯-3，16α，17β-三醇]是一种甾体雌激素，是雌酮和雌二醇的代谢产物[14]。雌三醇可用于子宫颈炎，尤适用于绝经期综合征、老年性阴道炎；可用于前列腺肥大、前列腺癌等[15-18]。雌三醇是无臭、无味的白色结晶性粉末，在水中不溶。雌三醇具有两种不同的羟基(酚羟基与三级羟基)，可以作为电子受体和给体形成氢键，因此可以与水、醇类、酰胺、酮类、卤代烷、二甲亚砜等形成多种溶剂合物[19]。据此推断，形成共晶可能是提高雌三醇水溶性的可行策略。

本文以雌三醇为研究对象，采用球磨法和混悬法，共制备获得雌三醇-脲共晶、雌三醇-乙酰胺共晶、雌三醇-哌嗪共晶、雌三醇-异烟碱共晶、雌三醇-萘共晶、雌三醇-蒽共晶、雌三醇-菲共晶等7种共晶，采用粉末X-射线衍射(powder X-ray diffraction，PXRD)分析法、热重分析法、差示扫描量热法、傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectrometer，FTIR)法、核磁共振氢谱(1H-nuclear magnetic resonance spectra，1H-NMR)法等晶型结构确证方法对共晶结构进行表征，获得了7种共晶的标准图谱和数据，并进一步检测了这些共晶的稳定性和水溶性。

1 材料与方法

1.1材料与试剂 雌三醇原料药(华润紫竹药业有限公司，批号：20190601，含量：99.90%，图1)，脲、乙酰胺、哌嗪、异烟碱、萘、蒽、菲(上海毕得医药科技股份有限公司，含量均>99%，图2)。实验中使用的其他溶剂均为分析纯。

图1 雌三醇结构图 Fig.1 Structure of estriol

图2 7种共晶形成物结构图 Fig.2 Structures of seven cocrystal formesrs

1.2雌三醇共晶的制备 球磨法：以乙酸乙酯为助溶剂，将雌三醇和共晶配体以1：1摩尔比，使用球磨仪(德国Retsch MM200)在25 Hz球磨30 min，得到白色固体粉末。混悬法：以乙酸乙酯为混悬溶剂，将雌三醇和共晶配体以1：1摩尔比，于室温搅拌反应24 h。过滤，收集白色固体滤渣，滤液于室温挥发溶剂得到无色块状晶体。

1.3仪器及分析方法 PXRD：Bruker D8 PHASER，德国布鲁克分析有限公司。测试条件：常温，光源Cu Ka(1.5418 Å)，电压30 kV，电流10 mA，测试步长0.014°，扫描速度0.1 s/step，扫描范围3～60°(2θ)。

FTIR：Bruker Vertex 70，德国布鲁克分析有限公司。测试条件：扫描范围4000～650 cm-1，分辨率4.000 cm-1，扫描次数128次，衰减全反射技术测定。

同步热分析(thermo gravimetric-differential scanning calorimetry，TG-DSC)：STA 449F3+ASC，德国耐驰仪器制造有限公司。分析条件：铝坩埚，氮气氛围(保护气20 mL·min-1，吹扫气60 mL·min-1)，温度范围为室温～400 ℃，升温速率10 ℃·min-1。

'H-NMR：AVANCE Ⅲ 400MHz，德国布鲁克分析有限公司。测试条件：溶剂d6-DMSO，扫描16次。

稳定性评价：使用药品稳定性实验箱(DAA-1型，上海一恒科学仪器有限公司)。测试条件：将样品分别在高温(60 ℃)、高湿[(90±5)%]、光照[(4500±500) lx]条件下，于药品稳定性实验箱中放置10 d，取样进行PXRD分析。

水溶性研究：使用溶出仪(RC806D，天津天大天发科技有限公司)。实验条件：去离子水(脱气备用)，体积：1000 mL，温度：37 ℃，转速：100 r·min-1，取雌三醇不同共晶研细，分别取细粉20 mg，置溶出仪中，于5，15，30，60，120，240，300和360 min取样10 mL，并补液10 mL，经孔径0.45 μm膜滤过，利用高效液相色谱法测定含量。

2 结果

2.1PXRD 雌三醇7种共晶的PXRD图谱见图3。分析结果表明雌三醇7种共晶在衍射峰数量、衍射峰位置、衍射峰强度、衍射峰几何拓扑等特征方面存在差异(表1)。蒽和菲是同分异构体，它们与雌三醇形成的共晶在图谱上有一定相似度。

表1 雌三醇及7种共晶形成物的PXRD特征峰 Tab.1 PXRD characteristic peaks of estriol and seven cocrystal formers

图3 雌三醇及7种共晶形成物的PXRD图谱 Fig.3 PXRD patterns of estriol and seven cocrystal formers

2.2TG-DSC 雌三醇7种共晶的TG-DSC图谱和实验数据见图4和表2、表3。由 TG 图谱可以看出，除雌三醇-乙酰胺共晶外，其他6种雌三醇共晶均存在明显的失重台阶；7种共晶的 DSC 曲线存在明显差异，表现在吸热峰位置、数量、焓值等。

表2 雌三醇及7种共晶形成物的TG 数据 Tab.2 TG results of estriol and seven cocrystal formers

表3 雌三醇及7种共晶形成物的DSC数据 Tab.3 DSC results of estriol and seven cocrystal formers

图4 雌三醇及7种共晶形成物的TG-DSC 图谱 Fig.4 TG-DSC curves of estriol and seven corystal formers

2.3FTIR 雌三醇7种共晶的FTIR图谱和实验数据分别见图5和表4。通过分析可知：7种共晶的FTIR图谱既具有一定的相似性，又存在明显差异，表现在吸收峰位置、吸收峰数量、吸收峰强度等。例如萘、蒽、菲均为稠环化合物，三者与雌三醇形成的共晶具有相近的FTIR图谱。异烟碱、乙酰胺和脲都含有伯酰胺基，3500～3100 cm-1区域存在N-H伸缩峰，1680～1630 cm-1区域存在C=O伸缩峰。

表4 雌三醇及7种共晶形成物的FTIR数据 Tab.4 FTIR results of estriol and seven cocrystal formers

图5 雌三醇及7种共晶形成物的FTIR 图谱 Fig.5 FTIR curves of estriol and seven cocrystal formers

2.41H-NMR 雌三醇7种共晶的1H-NMR图谱和实验数据分别见表5和图6。液态核磁共振氢谱是确定共晶分子间计量比最直观且有效的方法。比较雌三醇与7种共晶的1H-NMR可知，共晶氢谱中的氢峰是雌三醇与共晶试剂氢峰的叠加，7种共晶的API与CCF的摩尔剂量比均为 1：1。

图6 雌三醇及7种共晶形成物的1H-NMR 图谱 Fig.6 1H-NMR spectra of estriol and seven cocrystal formers

表5 雌三醇及7种共晶形成物的1H-NMR数据 Tab.5 1H-NMR results of estriol and seven cocrystal formers

2.5稳定性 通过稳定性实验考察样品在高温、高湿、光照条件下的稳定性和转变规律。雌三醇7种共晶的稳定性实验PXRD图谱见图7，实验结果表明，7种共晶在高温、高湿、光照条件下稳定。

图7 稳定性实验中雌三醇7种共晶形成物的PXRD图谱 Fig.7 PXRD patterns of seven cocrystal formers of estriol in stability evaluation test

2.6水溶性 雌三醇7种共晶在水中的溶解性实验结果(图8)表明，7种共晶表现出不同的溶解性质，且水溶性均大于雌三醇，通过形成共晶可以提高雌三醇的水溶性。其中，雌三醇-萘共晶在溶解过程中存在弹簧效应和降落伞效应，即在溶解过程中雌三醇-萘共晶的溶液浓度先到达一个过饱和的较高值，再析出固体降低浓度，延长亚稳区域、减缓浓度下降过程，使体系能在高浓度维持较长时间；雌三醇-乙酰胺共晶和雌三醇-蒽共晶在水溶性实验观察时间内出现弹簧效应。

图8 雌三醇及其7种共晶形成物在水中的溶解曲线 Fig.8 Solubility curves of estriol and seven cocrystal formers in water

3 讨论

药物的理化性质是影响其在临床应用中的关键因素之一，对药物理化性质的改善研究一直是研究人员关注重点，药物共晶是目前改善原料药物化性能的新方法和手段。雌三醇是甾体激素类药物，水溶性差。本文选用雌三醇作为活性分子，通过与不同配体结合，采用球磨法和混悬法得到雌三醇-脲共晶、雌三醇-乙酰胺共晶、雌三醇-哌嗪共晶、雌三醇-异烟碱共晶、雌三醇-萘共晶、雌三醇-蒽共晶、雌三醇-菲共晶等7种共晶，对得到的共晶结构分别采用PXRD、TG-DSC、FTIR、1H-NMR等晶型结构鉴定分析，提供了不同分析方法的标准图谱，并对共晶进行了稳定性评价和水溶性测试，实验证明上述7种共晶具有良好的稳定性和优于雌三醇的水溶性。

蒽和菲是同分异构体，它们与雌三醇形成的共晶在PXRD图谱上有一定相似度，表现在衍射峰的位置和强度等。7种共晶的同步热分析图谱存在明显差异，表现在失重台阶及吸热峰位置、数量、焓值等。萘、蒽、菲均为稠环化合物，三者与雌三醇形成的共晶具有相近的FTIR图谱。异烟碱、乙酰胺和脲都含有伯酰胺基，3500～3100 cm-1区域存在N-H伸缩峰，1680～1630 cm-1区域存在C=O伸缩峰。1H-NMR图谱表明，7种共晶的API与CCF的摩尔计量比均为 1：1。

雌三醇在临床上应用比较广泛，通过对雌三醇的共晶进行研究，为其共晶药物的选择和深入临床研发提供了基础研究数据。7种CCF中，脲是《中华人民共和国药典》收录的药用辅料，因此雌三醇-脲共晶符合成药性要求，进一步的研究正在进行中。