2023, Vol. 37引用本文 |
| 添加剂和超声对阿哌沙班晶体形貌的影响 |  [PDF全文] |
2. 山东建筑大学 材料科学与工程学院, 山东 济南 250101
2. School of Material Science and Engineering, Shandong Jianzhu University, Jinan 250101, China
阿哌沙班(Apixaban)化学名称为1-(4-甲氧基苯基)-7-氧代-6[4-(2-氧代哌啶-1-基)苯基]-4, 5, 6, 7-四氢-1H-吡唑[3, 4-c]吡啶-3-甲酰胺, CAS号: 503612-47-3[1-2], 其化学结构如图 1所示。阿哌沙班是一种新型口服Xa因子抑制剂[3-4], 已被批准可以作为固定剂量用于预防[5]非瓣膜性房颤患者的全身栓塞和中风[6-7], 还用于髋关节或膝关节择期置换术的成年患者, 预防静脉血栓栓塞事件(VTE)[8-11]。
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| 图 1 阿哌沙班的化学结构 |
阿哌沙班原研为无水N-1晶型, 另外已报道有H2-2、H3、DMF-5、FA-2、α、β、无定型、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ等多种晶型, 上述多晶型中包括水合物、溶剂化物。阿哌沙班共晶的研究较多, 文献与专利中主要涉及了阿哌沙班/丙二酸共晶、阿哌沙班/D-苹果酸共晶、阿哌沙班/马来酸共晶、阿哌沙班/L-脯氨酸共晶、阿哌沙班/L-酒石酸共晶[12], 阿哌沙班/槲皮素共晶[13], 阿哌沙班-对苯二酚共晶(鲁南)[14], 阿哌沙班/草酸、阿哌沙班/异烟碱、阿哌沙班/3氨基吡啶、阿哌沙班/尿素、阿哌沙班烟酸一水合物共晶[15]。
在常温(288.15~328.15 K)、大气压(101.3 kPa)条件下, 将阿哌沙班在甲醇、乙醇、环己烷、丙酮、水的纯溶剂和混合溶剂中的溶解度进行评价。在纯溶剂中, 摩尔溶解度最大的是1, 4-二氧六环, 其在328.15 K条件下的摩尔溶解度为3.648×10-3 mol/L。甲醇次之, 为1.967×10-3 mol/L, 然后是丙酮(7.885×10-4 mol/L)、乙醇(6.049×10-4 mol/L)、异丙醇(3.806×10-4 mol/L)、乙酸乙酯(2.266×10-4 mol/L)、正己烷(1.883×10-4 mol/L), 水的摩尔溶解度是最小的, 为3.989×10-5 mol/L[16]。
由于阿哌沙班的N-1晶型有水中溶解性低、溶解慢且生物利用率低等缺点, 对此药物的吸收有不可忽略的影响, 由此研究开发阿哌沙班新形式有很重要的价值和意义。目前与阿哌沙班相关的内容大多数是专利, 有关期刊文献很少, 而对于阿哌沙班晶体形态研究的文献少之又少, 所以本研究主要针对阿哌沙班的结晶过程展开。
1 实验材料与方法 1.1 实验仪器精密分析天平(ME104, 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司); 匀速程控恒温槽(XOYS-2010N, 南京先欧仪器制造有限公司); 夹套式结晶器(250 mL, 天津易普佳有限公司); 真空干燥箱(DZ-1BCⅡ, 上海一恒科学仪器有限公司); 蠕动泵(BT100-2J, 保定兰格恒流泵有限公司); 偏光显微镜(BX53M, Olympus Corporation); X射线粉末衍射仪(EMPYREAN, 荷兰帕纳科公司)。
1.2 实验材料甲醇、乙醇(国药集团化学试剂有限公司), N, N-二甲基甲酰胺(DMF)(天津市富宇精细化工有限公司), 羟丙基甲基纤维素、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠、盐酸二甲双胍(上海阿拉丁布隆化工科技有限公司), 醋酸纤维素、木质素磺酸钠、聚丙烯酸、聚乙烯醇、柠檬酸(上海麦克林生化有限公司), 没食子酸、反式肉桂酸、月桂酸(天津市科密欧化学试剂有限公司)。
1.3 预实验实验方法3 g阿哌沙班溶解在97 g DMF中, 25 ℃恒温, 搅拌速度160 r/min, 向溶液中滴加超纯水(共100 g), 溶析剂滴加速度为2 g/min左右。通过改变结晶参数, 观察结晶产物形貌。
1.4 添加剂对形貌影响实验方法1.5 g阿哌沙班溶解在50 g DMF中, 25 ℃恒温, 搅拌速度200 r/min, 向溶液中滴加超纯水(共50 g), 水中加入添加剂5.0×10-4, 溶析剂滴加速度为1 g/min左右。
1.5 超声对形貌的影响实验方法1.5 g阿哌沙班溶解在50 g DMF中, 25 ℃恒温, 搅拌速度200 r/min, 向溶液中滴加超纯水(共50 g), 溶析剂滴加速度为1 g/min左右, 结晶器置于超声清洗机中, 在开始滴加溶析剂的同时开启超声。
2 结果与讨论 2.1 预实验结果分析首先预实验中对阿哌沙班的溶解性进行了验证, 结果发现阿哌沙班在大部分有机溶剂中溶解度很低, 在水中几乎不溶。因此, 在结晶研究中选取冷却结晶的方式并不合适。本研究中选取了DMF为良溶剂, 水为溶析剂进行研究。通过改变结晶参数, 发现结晶产物均为细丝状的晶体, 产物过滤洗涤困难。阿哌沙班原料形貌及溶析结晶产物形貌如图 2所示。
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| 图 2 阿哌沙班原料与溶析结晶产物显微镜照片 |
2.2 添加剂对形貌的影响
由于在甲醇、乙醇、丙酮、DMF冷却结晶或在以上四种溶剂与水的混合体系中进行溶剂结晶时, 无论采用怎样的参数, 都难以得到长径比较小的晶体, 之后的实验主要围绕添加剂作用下的阿哌沙班结晶过程进行研究。共选用十二种添加剂(主要包括羟丙基甲基纤维素、醋酸纤维素、木质素磺酸盐、聚丙烯酸、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯醇、没食子酸、柠檬酸、盐酸二甲双胍、反式肉桂酸、月桂酸等)进行实验, 其中得到的大部分形貌都与溶析结晶产物相似, 为丝状晶体, 且有团聚, 产物抽滤洗涤以及烘干困难, 如图 3所示。只有羟丙基甲基纤维素、醋酸纤维素、木质素磺酸钠和聚丙烯酸四种添加剂得到棒状晶体, 其显微镜图片见图 4。
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| 图 3 不同添加剂作用下阿哌沙班晶体形貌显微镜图片(与溶析结晶产物相似) |
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| 图 4 不同添加剂作用下阿哌沙班晶体形貌显微镜图片(与溶析结晶产物不相似) |
通过图 4可以发现, 在纤维素类化合物和高分子聚合物作为添加剂的体系中结晶时, 晶体形貌变化较为明显。如: 在羟丙基甲基纤维素(纤维素类)中结晶时产物团聚现象较为严重。在醋酸纤维素(纤维素类)作为添加剂的体系中结晶时, 产物为长棒状晶体。在木质素磺酸钠(高分子聚合物类)为添加剂的体系中结晶时, 产物为短棒状晶体。聚丙烯酸(高分子聚合物类)为添加剂的体系中结晶时, 产物为颗粒与丝状晶体的混合晶体。其中醋酸纤维素和木质素磺酸钠对阿哌沙班结晶形貌影响较大, 且以上两种添加剂均属于天然高分子, 常用于医药辅料中, 是药物结晶过程中良好的添加剂。
对不同添加剂作用下的阿哌沙班晶体产物进行了XRD分析, 结果(如图 5所示)发现, 在少量添加剂的作用下, 阿哌沙班晶体产物的形貌虽然发生了变化, 但是其晶型均未发生变化。此外, 本实验还探索了阿哌沙班与其他物质的共晶行为, 主要包括氯化胆碱、甜菜碱、硫脲、丙三醇等, 但是XRD结果显示, 均未得到新的共晶产物。
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| 图 5 不同添加剂寂静体系中阿哌沙班晶体XRD图谱 |
2.3 晶型对比
本实验对阿哌沙班晶体的X-射线衍射图谱进行比对, 经文献检阅, 发现其与CN110862389A[17]专利中的N-1晶型相似, 图谱重合度高。对两者的特征峰进行比较, 如表 1所示。两者特征峰出峰时间基本一致, 说明本实验中的阿哌沙班晶体为N-1晶型。
| 表 1 N-1晶型与本实验阿哌沙班晶型XRD对比 |
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2.4 超声对形貌的影响
探究超声对晶体形貌影响, 结果如图 6所示, 在超声场中溶析结晶得到的产物为棒状晶体, 且粒径较小, 无明显团聚现象。超声得到的产物与溶析结晶产物晶型有差别, 说明超声对阿哌沙班的形貌有一定的影响。
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| 图 6 反溶析结晶中阿哌沙班晶体形貌显微镜图片 |
3 结论
通过显微镜观察晶型分析加入不同的添加剂和超声对阿哌沙班晶体形貌的影响。结果发现, DMF+水体系为阿哌沙班重结晶的良好体系, 其中DMF作为良溶剂, 仅通过调整结晶过程参数得到的阿哌沙班晶体均为丝状晶体, 少量添加剂的加入可以有效改变阿哌沙班晶体的形貌, 并与原料晶型保持一致。在纤维素类化合物和高分子聚合物作为添加剂的体系中结晶时, 晶体形貌变化较为明显, 其中醋酸纤维素(纤维素类)和木质素磺酸钠(高分子聚合物类)为阿哌沙班结晶过程优选的添加剂。超声后得到的产物晶型与加入醋酸纤维素和木质素磺酸钠后的晶型类似, 均为棒状晶体, 且粒径较小, 无明显团聚现象, 由此超声也是优选。与文献中的阿哌沙班晶型进行比对, 得到本实验的阿哌沙班晶型为N-1晶型。
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