新药分子的研发是一个成本高昂且耗时的过程[1]。目前估计,从最初发现阶段到最终获得监管批准大约需要10年时间,费用超过1.3亿美元[2]。此外,溶解度和生物利用度方面仍存在挑战。在药物研发项目中,新发现的化学实体中有很大比例(约90%)以及约40%的上市活性药物成分(APIs)具有较低的水溶性及有限的生物利用度,被归类为生物制药分类系统(BCS)中的II类和IV类药物[3, 4]。因此,这些药物在胃肠道(GIT)中的吸收受到限制,从而影响了其临床效果。因此,优化药物固体的物理化学性质对于提高药物疗效和确保其有效应用至关重要。科学家们已经开发并持续探索多种方法,包括形成复合物、使用固体分散体、开发纳米颗粒、减小颗粒尺寸、自乳化药物递送系统、制备纳米乳液和悬浮液以及形成共晶体,以改善药物的溶解度和生物利用度[5, 6, 7]。在选择技术时,必须考虑药物的特性、所使用的辅料性质、研发方法以及剂型等因素。然而,在保持药物药理特性的同时,如何在溶解度提升与化学稳定性之间达到完美平衡,使得共结晶成为提高难溶性药物溶解度的更好方法[8]。另一个优势是,由于已有相关药品数据,这些新型晶体更容易获得专利批准。
与单一组分(纯药物/多晶型)不同,共晶本质上是多组分系统,由两种或更多不同的固体组分组成,通常是活性药物成分(API)和共晶剂,以明确的化学计量比结合成单一晶体晶格。根据欧洲药品管理局(EMA)和美国食品药品监督管理局(USFDA)的规定,这些系统的监管框架因不同的非离子和非共价相互作用(主要是氢键)而有所不同[9]。
在多组分系统中,共晶可以分为不同类型,如药物-共晶剂共晶、药物盐-共晶剂共晶、药物-药物共晶[10, 11]以及包含三种组分的三元系统[12]。共晶可以通过多种方法制备,例如固态法或溶液法[13],如图1所示。同时,还采用了多种先进的分析技术对其进行表征,如热分析(差示扫描量热法、热台显微镜)、光谱学(红外光谱、拉曼光谱/固态核磁共振光谱)和晶体学(粉末X射线衍射法/单晶)。在所有方法中,粉末X射线衍射(PXRD)在确认共结晶方面比其他方法更为可靠。表1总结了共晶研究中使用的各种分析技术及其在筛选、表征和评估共晶体系中的具体应用。
共晶剂通常是高水溶性的非挥发性化合物,在晶体晶格中与APIs发生非离子相互作用。选择合适的共晶剂是开发多组分药物共晶的关键挑战,主要取决于分子互补性、氢键形成能力、ΔpKa值以及与药物分子的物理化学相容性。此外,共晶剂应具备GRAS(普遍认为安全) status,以确保安全性、生物相容性和监管认可度[16]。近年来,基于营养保健品的共晶剂在药物晶体工程中成为一种有前景且快速发展的趋势,因为它们既可作为晶体形成剂,又具有生物活性,从而同时改善物理化学性质和治疗效果[17]。
本文综述了水溶性维生素作为共晶剂在改善API物理化学性质和药物性能方面的作用,并系统探讨了如何利用其独特的结构特性来设计高性能药物共晶。研究通过结合Google Scholar、Science Direct和PubMed Central数据库中的相关关键词,筛选了过去五年内尤其是Scopus索引的、结构完整的英文文献(2020-2024年间发表的论文)。