1、Pharmaceutical Technology APRIL 2002 :36-58含有明膠處方藥物劑型的溶出性質的變化 對存在問題、實驗方法及解決方法的回顧藥品生產廠家有責任保證他們生產的藥品在藥品標簽中所注明的貯藏條件下符合溶出度的規定，這樣做不僅是出于市場競爭及倫理的觀點，也是為了符合法律。這很有必要，因為溶出度可以度量藥品的吸收和生物利用度。但是很不幸，對于一些藥品，最后的溶出度發生變化是一個很普遍的問題。而配方中在外層含有明膠（軟膠囊或者硬膠囊）或者糖包衣的片劑是其中的典型。這個問題被歸咎于隨時間延長而發生的明膠交聯結合。由于這個趨勢，人們對明膠的使用曾經產生質疑。然而，盡管曾經有

2、很多嘗試用別的材料來取代明膠，明膠目前依然廣泛應用。本文回顧了有關含明膠處方廣泛存在的溶出度降低的文獻和有關體內體外臨界觀察值的文獻。包括對明膠的簡介，以及一些報道的溶出度降低的例子，還有一些報道的解決方法。明膠簡介明膠是膠原水解后得到的水溶性蛋白質的混合物（1）。蛋白質片段幾乎全部以氨基酸形式存在（見表I）這些氨基酸以氨基聯結形成分子量從15，000到25，000的線性聚合物。表I 氨基酸及明膠中氨基酸的成分氨基酸百分含量氨基乙酸25.5脯氨酸18.0羥(基)脯氨酸14.1谷氨酸11.4丙氨酸8.5精氨酸8.5天(門)冬酰胺酶6.6賴氨酸4.1亮氨酸3.2纈氨酸2.5苯基丙氨酸2.2蘇氨酸1

3、.9異亮氨酸1.4甲硫氨酸1.0組氨酸0.8酪氨酸0.5絲氨酸0.4胱氨酸0.1半胱氨酸0.1明膠的類型。 明膠的的兩種類型是以制造方式不同劃分的。A型明膠（pH3.8-6.0；等電點6-8）是用酸水解豬皮得到的，可塑性和彈性較好。B型明膠（pH5.0-7.4；等電點4.7-5.3）是水解骨頭及動物皮膚得到的，硬度較好。盡管有時候單獨使用A型明膠或者或者B型明膠，但是大多數藥用明膠是以上兩種類型明膠的混合物（2）。市場上有不同等級、不同顆粒大小及不同分子量的明膠出售，它們是半透明的薄片或者顆粒狀或者是粉末。明膠通常是以凍力劃分等級的，凍力是以勃魯姆強度（bloom strength）表示的，就

4、是用6.66%（w/w）的明膠水溶液灌入凍容器中，并使用12.7mm直徑的活塞，當形成精確的4mm深的凹槽時的克數。性質 實際上明膠既沒有氣味也沒有味道。它在丙酮、氯仿、乙醇、乙醚、甲醇中不可溶。它可溶于甘油、酸和堿中，盡管強酸和強堿可以使蛋白質變性（precipitation）。在水中蛋白質膨脹，軟化，逐漸吸收5-10倍于自身重量的水分。在熱水中，它的溶解度增大。冷卻至35-40蛋白質形成凝膠或膠凍。大于40時，以溶膠形式存在。與酸性介質相比，在堿性介質中形成的凝膠粘性較大。（3）由于明膠是蛋白質，明膠也表現出蛋白質的化學性質（如明膠可被大多數蛋白質水解系統水解產生氨基酸組分）。明膠可以和酸

5、、堿、乙醛、醛酸、陰離子及陽離子聚合物、電解液、金屬離子、可塑劑、防腐劑和表面活性劑反應。應用 在制藥工業中明膠具有巨大價值，因為很多處方都要用到明膠，它也是軟膠囊和硬膠囊中唯一用于定形的成分。它可廣泛應用于溶液劑、糖漿劑、片劑、糖衣片、吸入劑和牙科用藥、陰道用藥、局部用藥以及注射液的制備。它的其它應用還包括制備糊劑、錠劑、栓劑。此外，它還可以作為非腸道用藥的賦形劑、片劑的粘合劑和包衣片的包衣材料。低分子量明膠因為有提高口服藥物溶出度的作用，而一直被研究。明膠也被用來將藥物制備成微囊，就是將有活性的藥物包封在微小的囊狀物中，最后可能處理成粉末狀物質。在脫水劑（如乙醇或7硫酸鈉）的作用下，當溫度

6、大于40時明膠可以形成單凝聚層。Peter et al.研究了復凝聚法形成過程中明膠的性質（4）。明膠膠囊還可以被包衣用于某些用途（5）。明膠軟膠囊還可以包薄膜衣和糖衣。在膠囊烘干前后的明膠交聯作用可以使藥物延緩釋放（8）。甲醛也用來將軟膠囊和硬膠囊包腸溶衣（2，9，10）。也有報道在甲醛和明膠相互作用的膠囊上鉆孔以控制藥物的釋放（11）。有人觀察過通過這種方式制成的維拉帕米膠囊的藥物達到零級（zero-order）釋放。也有一些報道描述明膠的微球配方及與微球戊二醛交聯作用后可以達到控制藥物釋放的目的（12）。交聯作用后明膠凝膠因為具有生物附著性以及延緩藥物的釋放可以用于活體組織中（15）。以

7、鹽誘導通過明膠的復雜凝聚過程可制成DNA-明膠乳酸納米粒，在此基礎上用于基因傳遞的新系統和質粒DNA已經得到了開發。它由200700nm的 球形微粒組成，其中含有2530（w/w）的DNA。這些微粒可以通過明膠的交聯作用變得穩定。（16）在醫療方面，明膠可以作為血漿的代用品，及傷口上的敷料。明膠制成的膠囊中裝入放射性標記的藥物進行過放射性追蹤研究（17）。明膠還廣泛應用于食品工業和照相用的乳液中。一般說來，在口服藥處方中，明膠被認為是一種無毒性，沒有刺激性的材料。然而，少數文章報道明膠膠囊可以在食道內粘著，而這可以引起局部疼痛。也有文章報道在非口服應用明膠材料后出現了包括過敏反應在內的超敏反應

8、（21）。官方狀態（Offical status） 明膠被收錄于FDA的非活性成分目錄之中。在英國它可以作為合法藥物使用，在各國藥典中也都對明膠有所描述。明膠交聯作用及溶出度變化的問題 以明膠為主的處方出現一個最主要的問題就是在很長時間之后溶出度會有明顯的下降，這個問題被歸咎于明膠的交聯作用。交聯作用可以使整個處方變成膨脹的、薄的堅韌而有彈性的水溶性膜，也可以稱作薄膜。薄膜作為一層屏障，限制了藥物的釋放。而且在輕微攪拌下，薄膜也不容易破裂，溶出度值常常會降低到零點（rejection point）。有些文獻報道了對明膠溶出度發生變化的各種研究。本部分討論一下各種不同處方的實例。糖衣片（SCTs

9、） 在糖衣片中，明膠的作用主要是粘合劑、膜賦形劑及包衣材料，它可以用于片劑的打底。在打底過程中，應在片芯上交替使用包衣液和粉衣層（dusting powder），并作適當干燥。這樣的程序會形成粘合劑與粉末層層交錯的層積式結構或薄三明治結構。通過對原本凹凸不平的片芯的包衣，可以使片劑表面光滑，以方便最后著色劑的包衣。Khalil et al.的研究中很早就強調了糖衣片溶出度降低的問題。他們制成由蔗糖、葡萄糖、果糖、碳酸鈣組成的明膠薄膜（cast gelatin film） 所構成的糖衣片打底系統。將薄膜分別在70，80，90，110溫度下儲藏不同時間，從中發現在儲藏溫度與薄膜的溶解度值間存在重要

10、的相關性。隨著儲藏溫度的提高，明膠的崩解和溶出能力下降了。后來Barrett和Fell報道了老化對保泰松糖衣片溶出度的影響（24）。保泰松糖衣片分別被保存在20、37、50溫度下。最終明膠的崩解及溶出度的下降與片芯外明膠底層包衣層的粘附有關。存放時間較長的片劑（5年時間）其溶出度及崩解的降低與在37存放的片劑情況相似。而在20和37保存的糖衣片其分解時間幾乎沒有受到影響，僅僅是在37保存14周后的片劑其分解時間受到了影響。據Warren和Rowe報道環噻嗪和利血平的糖衣片在不同溫度下保存一年其溶出時間延長（25）。同樣也發現溴化普洛盤舍啉的糖衣片其溶出度降到很低（26）。El-fattah和K

11、halil檢測了14批鹽酸氯丙嗪的溶出度，結果發現所有批次在0.1N鹽酸中的分解試驗均符合美國藥典的規定，卻沒有一個批次溶出度符合不低于80的規定（27）。Ondari et al.觀察了市售氯丙嗪糖衣片在等溫條件下（30）及循環條件（30下12小時，室溫12小時，30及濕度90下12小時）下保存4周之后其溶出時間的延長（28）。在另一項研究中，將八種市售品牌的布洛芬片劑在37和濕度75條件下保存四周對它們的溶出度進行了研究（29）。在接近四周的時候發現糖衣片的溶出度有明顯的下降，而薄膜衣片卻沒有受到影響。糖衣片溶出度的降低會造成臨床藥效的下降。在對核黃素的研究中，將兩個品牌十批的核黃素保存在

12、不同的密封容器內，容器內的溫度從18到28，容器外的溫度為45。結果發現，底層衣中含有明膠的那個牌子與另一個牌子相比其溶出度明顯下降（30）。Dahl et al.經研究發現明膠包衣的撲熱息痛片在室溫條件下保存7個月或不到7個月后其體外的溶出度沒有變化（31）。而把這些藥品在高濕度下分別保存3.5和7個月后，發現其藥物溶出均有明顯下降，而且在任意時間點均可看到標準偏差。Shah和Parsons比較了丙戊酸的薄膜衣片、糖衣片及未包衣片在加速保存后的體外溶出行為（32）。在40、75濕度下加速保存至少3個月后，未包衣片和薄膜衣片的溶出度沒有下降。在加速一個月后，糖衣片中丙戊酸的溶出百分量沒有明顯變

13、化。然而在加速兩個月，三個月后，丙戊酸在第一個小時的溶出量明顯下降了。溶出度的下降被歸咎于糖衣層的崩解出了問題，然而事實上在溶出度試驗的最后階段片芯依然是干燥的，這表明片劑的密封衣層或是底衣層發生了粘附。在最近的一項研究中，Singh et al.將磷酸氯喹糖衣片分別在2560濕度、4075濕度、2560濕度有光照以及4075濕度有光照四種條件下保存，然后對藥物釋放量進行研究（33）。在2560濕度有光照條件下保存16天后，溶出度明顯減少。在4075濕度有光照條件下保存8天溶出效果更差。明膠硬膠囊 硬膠囊的囊皮一般含有1316的水分，在40到60濕度下硬膠囊可以保存而不影響質量。水分在13到1

14、6變化不會削弱囊皮的完整性。當囊皮含有少于12水分時，囊皮會變脆而易斷裂；當囊皮所含的水分大于18時囊皮變潮、軟、發生變形，而且如果膠囊內容物有吸濕性的話，囊皮具有將其中的水分轉移到內容物中去的傾向（34）。受貯存環境影響的囊皮水分含量主要影響硬膠囊的溶出穩定性。膠囊的明膠囊皮中水分可作為增塑劑使硬膠囊有韌性。在不同貯藏條件下引起的不同的囊皮水分含量會造成硬膠囊發生糟糕的物理變化，如變脆，膠囊粘著。內容物中的水分可轉移至囊皮，這將引起潛在的軟化和粘著問題。例如，內容物中含有風化性成分就會出現這種問題。相反，當內容物中含有溶解性和吸濕性成分時囊皮中的水分也可轉移進入膠囊內容物。在40、50以及4

15、075濕度條件下保存時水分在囊皮和內容物之間發生轉移可能是明膠性質改變的原因之一。（35）Langenbucher 觀察了處方中含有乳糖的膠囊在1167的濕度條件下保存28周后溶出度的下降。Khalil et al.研究了老化對四種品牌的氯霉素硬膠囊的崩解性和溶出度的影響（23）。所有這些藥品在25不同濕度條件下在敞口的容器中保存32周。在49和66濕度條件下保存的樣品其溶出度沒有發生變化。而保存在80濕度條件下的膠囊在第一個小時內沒有藥物溶出。在另一項研究中，將四環素和氯霉素的市售膠囊在30和75濕度條件下在敞口容器中保存1個月，其體外藥物溶出比保存前有明顯減慢。在實驗條件下囊皮并不崩解（3

16、7）。Mohamad et al.在將鹽酸四環素膠囊保存48個月之后也發現明膠囊皮具有局部不溶解性（38）。Georgarakis et al.研究了保存在不同濕度條件下（5090）三水芐青霉素膠囊其儲藏條件對藥效的影響，并且發現膠囊的溶出有明顯的減慢（39）。這被歸咎于水分從囊皮轉移進入內容物而引起的內容物凝聚并且稍后結塊。Murthy et al.用三種藥品作為模型系統評估了加速貯藏條件對硬膠囊溶出性質的影響（40，41）。在這項研究中，所使用的硬膠囊了含有不同色素如FD&C3號紅、40號紅、5號黃、28號紅、1號藍。使膠囊的囊體和囊帽中均含有著色劑以及在雙色膠囊的囊帽中含有著色劑

17、，對光、濕度以及二者共同的因素所造成的影響進行了評價。在熒光、80濕度條件下保存2天后，FD&C5號黃、3號紅、1號藍的膠囊釋放藥物完全。在環境光和80濕度條件下保存2周或在紫外光和80濕度條件下保存2天后發現藥物的全部釋放量有明顯下降。而將同樣藥物裝入透明膠囊后在高強度熒光80濕度條件或環境光80濕度條件下保存4周后，發現膠囊的溶出及分解性質沒有變化。因此可以推斷膠囊所發生的變化是由色素引起的，而光線和高濕度則加速了這種變化。這項研究強調了在貯藏囊皮含FD&C色素的膠囊時避免高濕度及使用避光容器的必要性。Dey et al.指出沒有外包裝包裝或用PVC或PVC聚三氟氯乙烯包裝

18、的etodolac膠囊（200或300mg）在加速條件下（4075濕度）保存后，30min的溶出度均不符合80的規定，而用高密度聚乙烯（HDPE）的瓶子做外包裝的膠囊在同樣條件下保存溶出度卻符合規定（42）。在另一項研究中對布洛芬硬膠囊保存在高溫高濕及有光和無光條件下的溶出度進行了研究。結果發現在有光及高溫高濕的條件下藥物的溶出度明顯減少。明膠軟膠囊 軟膠囊的溶出度問題也是一個普遍存在的問題，盡管有關這方面的文獻并不是很多。藥物在軟膠囊中以溶液或分散液形式存在。軟膠囊的囊皮中含有增塑劑（主要是甘油或山梨醇）、聚乙二醇（PEG）、聚乙烯糖醚（ethers of polyethylenated g

19、lycosides）和明膠、水。高濕度可以使膠囊變軟、粘、膨脹并可能引起囊皮中水分進入內容物中。這種水分的轉移潛在的影響藥物化學和溶出的穩定性（4345）。由于軟膠囊中明膠使用量更大，軟膠囊和硬膠囊的囊皮厚度經常不同。經研究Chafetz et al.發現吉非羅齊軟膠囊的溶出度明顯下降（47）。這些膠囊分別在37、3780濕度和45，并在保存1、2、3個月后進行測定。所有含有吐溫80的膠囊在3780濕度保存1個月后膠囊表面形成一層膜。Bottom et al對兩個批次的硝苯吡啶軟膠囊進行溶出度試驗，結果均不合格（48）。在最近的一項研究中，將市售的nimcsulide軟膠囊在40、75濕度有光

20、照條件下保存不同時間，對其溶出度進行試驗。結果表明溶出度變化明顯，而在第8天和8天后取出的樣品根本不溶出。以明膠作為粘合劑的片劑 目前對以明膠為粘合劑的片劑存在不同的報道。Asker et al.進行的一項研究中，對以明膠作為粘合劑的可的松片劑分別在5083%濕度和7096濕度條件下保存7周（49）。兩種條件下保存的片劑分解和溶出時間均延長。但是最近對氯奎片劑（同樣含有明膠作為粘合劑）進行的一項研究中，卻沒有顯示出這樣的結果。將所有的片劑在4075濕度、光下保存3周，與外層含明膠的藥物不同的是，這些片劑分解完全，溶出時間也是幾乎沒有延緩。交聯作用的明膠處方的生物利用度及胃腸道酶的作用Johns

21、on et al.對地高辛的軟膠囊進行了生物利用度的研究，將其在37下保存10個月（50）。盡管溶出率下降了，但是吸收程度卻沒有下降。同樣，Chafetz et al.也沒有發現體內體外的結果存在相關性。他們的結果表明吉菲羅齊膠囊當外面已經形成一層膜時生物利用度與易溶出的藥物等同。然而Martin et al.發現苯妥英膠囊暴露在高濕下會破壞它的臨床藥效（51）。后來，Mohamad et al.也報道了對四環素膠囊保存42個月后，盡管體外溶出度下降了，但是體內的生物利用度沒有發生變化（38，52）。胃腸道酶的作用 由于在體外溶出度下降的配方在體內并不引起溶出下降，可以得出結論是體內的胃腸道酶

22、消化了變性的明膠。也許是這個原因，在60年代以前當使用模擬胃液和腸液作為溶出介質驗證胃腸道酶的作用時，幾乎沒有關于含明膠處方藥物在貯存后溶出度下降的報道。Rather指出胃液中的蛋白酶加速了溶出緩慢膠囊的溶解。因此Murthy et al.進行了一項更大規模的研究以確證溶出介質中的酶對加速條件下儲存的兩種處方藥物其藥物釋放的特性的影響。他們的研究表明濕度、光照加速條件所造成的溶出度的下降程度會被含酶的溶出介質所降低。Dahl et al.進行了同樣的實驗，表明對乙酰氨基酚的明膠包衣片在濕度箱中保存7個月后，以1的胰酶水溶液作為溶出介質，其溶出度與新制得的對乙酰氨基酚的明膠包衣片相同（31）。同

23、樣，Dey et al.證明了加速保存的（4075濕度）含有200或300 mg etodolac明膠硬膠囊在體外以磷酸鹽緩沖液（pH7.5）為溶出介質時測定的溶出度下降，而以含有1w/v胰酶的磷酸鹽緩沖液為溶出介質時（pH7.5）測定的溶出度卻符合規定（30分種內溶出度不低于80）。此外，加速保存的200或300 mg 依托度酸膠囊在狗體內的吸收程度與室溫保存的而且體外溶出度合格的膠囊等同。同樣，加速的300mg膠囊溶出度不符合規定而在一項24例成人人體的研究中其生物利用度卻與控制膠囊（新包裝的）等同。最新研究 在最近的一項研究中，將兩批的硝苯地平明膠軟膠囊在1020ppm和80ppm甲醛環

24、境中保存（48）。在保存1.5年后第一批膠囊與新膠囊生物等效，而第二批在保存1年后即生物不等效。在另一項研究中，將維生素的明膠軟膠囊在40、75濕度條件下保存6個月，25、60濕度條件下保存1年，然后研究其崩解時間（54）。在缺酶的崩解介質中該藥物結果不合格，而在含有酶的介質中結果符合規定。尿檢結果顯示兩種條件保存的藥品體內崩解率都正常。Brown et al. 使用微克閃爍掃描法比較了未處理及適度處理的撲熱息痛硬膠囊（用甲醛處理）的崩解行為。結果兩組膠囊崩解性質均沒有發生變化。Digenis et al進行了相同而且更深層次的研究，他用微克閃爍掃描法研究了經甲醛處理的阿莫西林硬膠囊在體內的破

25、裂和GI轉移，同時該膠囊進行了6例（six-way）單劑量的生物等效性研究（55）。研究表明發生嚴重交聯作用的明膠膠囊在體內的分解時間延遲，接著又導致膠囊的吸收和Tmax延遲。然而，AUC（0-）或Cmax卻沒有發生變化。在更新的一項研究中用甲醛對對乙酰氨基酚軟膠囊和硬膠囊進行不同程度的交聯作用，發現Cmax和Tmax均增大。盡管嚴重交聯和適度交聯的膠囊AUC（0-）相同，但是從Cmax上看，兩者不具有生物等效性。美國藥典關于含酶的雙級溶出實驗由于在溶出液中添加胃腸酶（胃蛋白酶或胰液酶）后溶出效果好，因此建議在美國藥典中對特定檢測含明膠藥品的溶出介質中增加酶（22）。這項建議是以酶可以消除高度

26、交聯的明膠膠囊外壁對藥物分子所形成的阻礙屏障為基礎的，溶出液加酶后會降低實驗時間和實驗成本。因此，1993年7月美國藥典溶出度及生物利用度分委員會（DBA）建議制定第二實驗方法，對按照第一實驗方法不符合規定的老化膠囊使用含有酶的介質。同時此項建議也聲明膠囊的生物利用度不能因此變化而降低這一條件。1994年年初這項建議被提交到美國藥典論壇。幾乎同時，FDA的工業明膠膠囊生產組成立，美國藥典委員會也是其中參與者之一。因此DBA決定推遲這一建議的正式化，直至生產組完成他們關于生物利用度生物等效性問題的研究。1997年初，美國藥典論壇對按照正式實驗方法不合格的硬膠囊推出了雙級（two-tier）實驗。

27、最初曾建議在每個藥物的各論中增加第二實驗方法的使用條件。而在1997年九十月間出版的美國藥典中，第二溶出實驗介質被寫入總論<711>“溶出度”中，這一雙溶出液實驗方法最終出現在美國藥典25版上（57）雙級實驗（The two-tier test）雙級實驗包括藥物的各論中規定的最初溶出液中不含酶的方法。第二溶出試驗是在含有酶的介質中進行的。在不同pH條件下，推薦使用兩種酶。各論中規定的水或介質pH6.8時推薦使用純胃蛋白酶，它可以引起750000單位1000ml的活性；而介質pH6.8時，在介質中不應加入超過0.05g/1000mL的胰酶。將本實驗擴大到可溶性藥物中 最近人們試圖使含

28、可溶性藥物的處方其溶出度測定也可以使USP雙級實驗。為了得到應用目的，人們考慮使用非離子表面活性劑配合胃蛋白酶（58）。造成問題的化學過程（The chemistry of the problem）Digenis et al.的一篇極好的綜述中描述了相關制藥環境所造成的明膠交聯作用的合理機制（mechanistic rationalizations）。因此本文并沒有詳細討論這種機制。假定的化學過程 下面三種化學過程被假定涉及相互交聯作用。l 明膠與三氨基酸賴氨酸的反應性增高。彼此鄰近的賴氨酸殘基氧化脫氨產生最終的乙醛集團。一部分乙醛集團被相鄰的賴氨酸的自由氨基集團攻擊產生亞胺，隨后經過醛醇濃縮

29、反應產生了含有吡啶環的交聯作用的產品。l 當雜質中含有乙醛時，賴氨酸的自由氨基集團與乙醛反應。反應產生羥基甲氨酸（hydroxymethylamino）衍生物，然后脫水形成陽離子亞胺。后者與其他羥基甲氨酸（hydroxymethylamino）賴氨酸的殘余物質反應形成乙烯醚（dimethylene ether），并最終重排形成彼此以亞甲基聯接的兩個賴氨酸自由氨基集團，導致隨后的交聯作用。l 明膠交聯作用的第三種形式是自由氨基集團與陽離子亞胺中間體（見前面黑體字）反應產生的氨化形式和乙縮醛的胺形式。這種類型的反應中外界的pH值發揮著很大的作用。l 葡萄糖或藥物配方中常用的其它醛糖會發生與之類似的

30、反應。這些糖類的醛基與游離氨基集團反應，形成亞胺，并且通過重排產生酮糖。隨后酮糖的羰基集團與另一個胺反應，形成交聯明膠。不僅僅有賴氨酸-賴氨酸交聯，賴氨酸-精氨酸交聯和精氨酸-精氨酸交聯也有報道。總而言之，明膠多肽的交聯能夠以以下兩種方式進行：l 同一多肽鏈內部發生架橋（鏈內，分子內交聯）l 兩個相鄰肽鏈上的氨基酸可橋聯（鏈間，分子間交聯），這一過程增加了明膠的分子量（39）。交聯導致在最初分子間排列緊密時形成的粒子間鍵脫去，代之以新鍵形成，最終形成了一種具有不同的多孔性和多孔結構的劑型，因此體外釋放模式也會與原來不同（34）。導致交聯的幾個原因人們發現：一些化學物質，高濕，高溫和光照對于外層

31、含明膠的配方的體外溶出時間延長起到了單獨或協同影響。本節將討論一些已有報道的例子。化學物質：普遍知道的可引起明膠變性的化學物質已列在表II中。在列出的化學物質中，甲醛研究的最為深入（9）。在劑型中，它從增塑劑、防腐劑、脂肪和聚乙烯化合物中釋放出來，如PEG、PEG和脂肪醇或苯酚形成的酯，聚乙烯甘油酯（polyehtylenated glyceride）非離子型表面活性劑（聚山梨酸酯，不飽和脂肪酸酯）以及含六亞甲基四胺為穩定劑的玉米淀粉（9，38，47，52，59）。為了在甲醛濃度和含明膠制劑的溶出度降低程度之間尋找相互關系已經做了大量工作（60-64）。相反，人們已利用明膠與甲醛的交聯反應生產

32、腸溶膠囊（2，9-11，65）。表II 已報道的引起明膠交聯的物質物 質參考文獻醛（糠醛，丙烯醛，甲醛，戊二醛，glycery(乙醛)2，47，48，52，65，81，86亞胺22酮22糖類（葡萄糖和醛糖）2色素（FD&C,3號紅，40號紅和1號藍 2磺酸和對甲基苯磺酸41，86碳二酰亞胺（1-乙烯基-3-（3-二甲胺基-丙基）碳二酸亞胺鹽酸鹽，鹽酸胍）81，86苯86對苯二酰氯8也已知道色素，特別是FD&C 3號紅和FD&C 40號紅在明膠結構特性的變化及導致其溶解性降低方面起到了重要作用（66，67）。色素與明膠通過疏水鍵合或氫鍵鍵合的方式相互作用（9，66）。Mu

33、rthy 等人發現當含有FD&C 3號紅的膠囊在高濕和光照下貯藏時，其溶出度明顯下降。Ray-Johnson and Jachson報道了明膠與碳酸鈣和其它水不溶性化合物如硫酸鈣、碳酸鎂的反應（68）。但是，對于水溶性鹽類（如氯化鈣和氯化鎂）沒有發現有不良作用。因此，推斷在不溶性鈣鹽存在時明膠性質的變化是由于片劑包衣內部的物理變化導致，而不是離子和明膠間的化學反應導致。另外的兩項研究報道了填充在裝有膠囊的高密度聚乙烯瓶口處的人造絲線圈也會對膠囊的溶出度產生負面影響。人造絲產生糠醛，當其以飽和氣體存在時會很快降低膠囊的溶解性（65）。Hartauer等人（89）報道了在2個月和3個月的加

34、速環境條件下貯藏，含人造絲線圈的包裝中裝有的少量膠囊（10個）的溶出度顯著下降。濕度濕度是另一個導致明膠制劑中明膠交聯的主要因素。對下列藥物的研究突出了其有害的影響：氯霉素（23），吉非羅齊（47），苯妥英膠囊（51）以及撲熱息痛明膠包衣片（31）。推測濕度是通過以下途徑起作用的：l 間接地催化形成亞胺所有交聯反應的第一個中間體。l 催化輔料的分解，分解產物可引起明膠交聯。例如：玉米淀粉中偶爾含有微量的穩定劑六亞甲基四胺會在高濕條件下分解成氨和甲醛（38）。l 影響精氨酸-精氨酸交聯速度。l 提供明膠變性的媒介。溫度升高溫度會使明膠交聯的速度加快。Barrett和Fell發現在20和37保存S

35、CTs不會影響其崩解時間，37保存14周除外。但是，50就會發生一個明顯的變化（24）。貯藏5年的片劑其變化的形式與50保存的那些非常相似。Hakata等人報道了SGCs在大于等于40條件下貯藏后，崩解性顯著降低（70-72）。在其它研究中，開發了一種模型系統，主要由含葡萄糖、蔗糖、果糖的明膠薄片和碳酸鈣組成（30，73）。這些系統分別在70，80，90和110保存不同的時間。在這期間，所有明膠薄片的崩解度都顯著下降。光光或UV-可見射線也會影響含明膠處方的溶出特性。Lengyel等人觀察到當明膠暴露在電離幅射中和用作片劑和膠囊的粘合劑時，片劑的穩定性和膠囊的性質就會發生變化（74）。Murt

36、hy等人在一項對于含不同色素的雙氫氯噻嗪和鹽酸苯海拉明膠囊的研究中觀察到UV-可見射線對明膠交聯的影響（41）。他們發現強烈的UV或可見光照射促進膠囊的變化，特別是那些含FD&C3號紅色素的膠囊。結果造成其體外溶出度下降。他們也觀察到當同時存在高濕度時，光線的這種不良影響會加強。近來，Singh等人（33）報道了三種環境因素溫度、濕度和光結合，具有更加顯著的影響。這種更加不良的影響可在所有類型的含明膠制劑：SGCs，HGCs和SCTs的外層見到。用導致明膠交聯的加速法（stress method）來研究聚合作用的特性為了研究聚合作用的特性，需要使制劑中的明膠交聯，使用了一種加速法，即使

37、用甲醛或環境因素如溫度、濕度和光照（單獨或結合使用）。試驗的環境和持續時間列在表III和表IV中。FDA工業膠囊工作組織主要使用甲醛（46，48，56）。將不同濃度的甲醛填充至HGCs和SGCs中，將這些配方在加速條件下（溫度40，濕度75%）放置，時間小于等于六個月（見表III）。表IV顯示了用濕度、溫度和光照單獨或結合使用短期或稍長時期的加速試驗。表III 已報道的含明膠制劑中使用甲醛引起交聯的例子劑型和藥物甲醛含量保存條件和時間溶出度結果參考文獻硬膠囊：阿莫西林乳糖中含18ppm室溫6個月，40和75%RH明顯降低55硬膠囊殼乳糖中分別含0，20，120ppm40和75%RH而后25和5

38、0%RH保存6周明顯降低60軟膠囊：撲熱息痛和硝苯地平0，20，80ppm25和60%RH和40，75%RH208天20ppm或更低的量尚可， 80ppm就明顯降低48撲熱息痛乳糖中含20ppm40，75% RH一天，而后室溫6天明顯降低56表 文獻報道的溫度，濕度和光照對于含明膠處方制劑的溶出的影響劑型和藥物溫度（）相對濕度（%）紫外和可見光照射時間對溶出的影響參考文獻糖衣片：保泰松20,37,502到14周50儲存14周后降低24丙戊酸4540751，2和3個月兩個月和三個月的樣品溶出顯著降低89布洛芬37754周顯著降低29核黃素45顯著降低30撲熱息痛室溫室溫高7個月，3，5和7個月無

39、變化顯著降低31硬膠囊：氯霉素2549668032周無變化無變化直到一小時都未釋放23呋喃妥因40792和10周10周的樣品顯著降低90吉非羅齊373745801，2和3個月一個月后顯著降低47裝入不同顏色膠囊中的疏水藥物808080環境光熒光紫外2周2周2天顯著降低顯著降低顯著降低41裝入透明膠囊中的疏水藥物80環境光熒光4周4周無變化無變化41依托度酸40758到20周全部顯著降低42Triamterene/氫氯噻嗪40854周兩種藥都顯著降低86水不溶性藥物4075正在進行穩定性研究顯著降低58撲熱息痛4025756055天52周顯著降低顯著降低56硬膠囊殼813712到14和21周全部

40、顯著降低60軟膠囊：地高辛5，25和371，3，6和10周10周的樣品顯著降低50中鏈甘油三酯406個月顯著降低71，72撲熱息痛和硝苯地平254060752到26周顯著降低顯著降低48維生素40756到24個月全部顯著降低54撲熱息痛4025756055天52周顯著降低顯著降低56這些試驗方法的一個主要缺點就是在觀察到足夠顯著的不良結果前需要將溫度和濕度加速條件持續很長時間。幾個月的等待時間無疑是漫長的，特別是在開發配方和確定包裝形式時必須要進行重復試驗。因此，一種更好的令人更易接受的方法是持續時間短從而有機會進行重復試驗的方法。一種快速的試驗方法近來，Singh等人（33）提出了一種持續時

41、間更短的試驗方法，這種方法同時使用三種環境因素溫度、濕度和光，而不是僅用一種或兩種因素（表IV）。將樣品放置在光照培養箱中，溫度40，濕度75%，照度為可見光2,000,000Lux h，紫外光大于200，僅8天就在所有含明膠處方的制劑外層形成了薄膜。與FDA-USP工業膠囊工作組織使用甲醛（46，48，56）不同，這一試驗方法可以模仿產品在其生產、運輸、銷售和貯藏中暴露的環境。這一試驗使用了ICH指南（其中規定了藥物和藥品加速穩定性試驗）中推薦的條件（75）。正如一個最近的研究報告所述，Venugopal和Singh（64）將這項試驗適用范圍擴展至可用于明膠原料的性能評價。這個試驗的目的就是

42、預先確定幾種不同來源的明膠原料中的哪一種在用于生產時導致產品溶出度降低的可能性最小。由不同的原料制成的明膠片放在光照培養箱中，同時也放在不同濃度的甲醛溶液中。這兩種加速法的試驗結果是相同的。基于這些結果，有可能將不同來源的明膠原料按照它們發生交聯的潛在程度的大小進行系統化。就是說，每一種原料都被標明當其用于產品配方中時，能夠發生交聯問題的程度。用于檢測明膠交聯程度和特性的技術沒有幾項技術可用于測定加速試驗后的明膠片和配方或上市配方在其保存期內發生明膠交聯的特性和程度。在本節中將一一描述這些技術。C13 核磁共振（C13 NMR）這一技術可用于研究交聯發生的機理和部位（63，76-78）。這一技

43、術檢測與甲醛反應后賴氨酸-賴氨酸、賴氨酸-精氨酸、精氨酸-精氨酸交聯中的氨基集團。Gold等人使用C13NMR確定了胰酶（一種存在于胃腸道中的蛋白水解酶）可使交聯的明膠去極化（76）。傅立葉變換近紅外光譜（FT-NIR）這一技術非常先進，因為其檢測快速且對樣品無破壞。Gold等人報道怎樣用這一技術來監測甲醛從填充在SEGCs的明膠殼內的PEG中逸出（61，62）。將膠囊中填入含不同濃度甲醛的PEG溶液，室溫放置48小時。然后倒出膠囊內容物，在NIR光譜儀上掃描膠囊殼，發現不同濃度甲醛產生的交聯數量與其NIR光譜存在線性關系。傅立葉變換紅外光譜（FT-IR）Salsa等人報道了使用FT-IR檢測

44、與甲醛反應后的明膠交聯（79）。在甲醛水溶液與明膠反應的不同時間，其色譜圖記錄在溴化鉀的小球中。對檢驗結果的解析涉及到對主要成份的回歸分析。已確定交聯反應的發生以羥甲基賴氨酸的形成開始，隨后形成羥甲基精氨酸鏈，最后產生賴氨酸-精氨酸交聯。紫外和熒光色譜Ofner等人報道了一種化學分析方法，使用2,4,6-三硝基苯磺酸（TNBS）試劑產生一個UV發色團，在346nm處有吸收（14，60，80，81）。TNBS與明膠的主要氨基集團的反應確定了未交聯的氨基集團的量，從而揭示出-氨基集團的損失量，即沉淀于交聯過程中的氨基集團。另一項近期研究報道了使用熒光檢測描述與戊二醛（82）反應的明膠的構型變化。核

45、磁共振成像（MRI）MRI方法用于研究明膠交聯是最近由Rochest Institute of Technology的J.H.Hornak博士領導的一個小組開發的。（紐約，Rochest /people/faculty/hornak/jph-part-2.htm）小組得出結論：此項技術可用于分析交聯后明膠的構型和進入明膠-水骨架內部的離子擴散。監測溶解性和溶出度用于檢測明膠交聯的另外方法就是測定明膠片的溶解性和制劑的溶出度（64，83）。雖然這些測定并不能提供關于反應機理或反應部位的信息，也不能在分子水平上對交聯程度定量，但是它們可以給出一個大略的交聯程度大小的信息，因為溶解性或溶出度的減少與交聯的程度呈線性關系（64）。也在使用一些間接的方法測定處于未溶解狀態的明膠的量（如重量分析，蛋白質含量測定：包括與BCA發生顯色反應，然后在214nm處測UV吸收度。）（60，83）抑制明膠交聯的途徑在保護處方中含明膠的制劑使其在溶出性質上不發生變化方面進行了大量的努力。達到這一目的有許多方法，如使用添加劑和直接使用抑制劑（見表V）和控制濕度和光照（photostabilization）。表 抑制明膠交聯的試劑抑制劑制劑觀察到的結果參考文獻鹽酸半咔唑，鹽酸羥胺，吡啶，哌啶，甘油，對氨基苯甲酸未說明交聯抑