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氨基酸在多肽制剂中的应用研究与实践

2026-04-21

多肽药物,可加入糖类辅料改善其溶解性。糖类通过与多肽分子形成氢键,增加多肽在水溶液中的溶解度,防止多肽析出沉淀。

 多肽药物作为生物制药领域的重要分支,凭借靶向性强、疗效显著、毒性较低等优势,已广泛应用于内分泌、肿瘤、自身免疫性疾病、感染性疾病等多个治疗领域。从治疗2型糖尿病的度拉糖肽、艾塞那肽,到防治骨质疏松的特立帕肽,再到治疗慢性乙型肝炎的胸腺法新,多肽药物正逐步改变临床治疗格局。然而,多肽药物的固有理化特性的复杂性,使其制剂处方研究面临诸多挑战,而糖类、缓冲盐、氨基酸作为多肽制剂中最常用的三类辅料,不仅承担着赋形、助溶、缓冲、渗透压调节等基础功能,更成为解决多肽制剂稳定性、生物利用度等关键问题的核心抓手。本文结合已上市多肽药物处方信息及最新研究进展,系统分析三类辅料在多肽制剂中的应用逻辑、方案及研究热点,为多肽制剂研发提供参考。

 

1.多肽药物研究进展概述

近年来,随着多肽合成技术、修饰技术及制剂技术的不断突破,多肽药物研发进入高速发展期。据统计,目前全球已获得批准上市的多肽药物超过80种,超过200种多肽药物正处于临床开发阶段,另有超过600种多肽药物正在进行临床前研究。涵盖糖尿病、肿瘤、心血管疾病、罕见病等多个治疗领域,其中GLP-1受体激动剂、抗肿瘤多肽、抗菌多肽成为研发热点。[1] [2]

 

国内多肽药物研发也呈现快速追赶态势,除了对已上市多肽药物的仿制药研发,原创多肽药物的研发投入逐步增加。成都诺迪康生物制药的冻干重组人脑利钠肽(新活素)、江苏豪森的聚乙二醇洛塞那肽注射液等国产多肽药物,已在临床广泛应用,打破了国外企业的垄断。但相较于国际先进水平,国内多肽制剂研发仍面临辅料选择不合理、制剂稳定性不足、规模化生产技术不成熟等问题,其中辅料的科学应用成为制约多肽制剂质量的关键因素之一。

 

2.多肽药物处方的核心挑战

 

多肽药物的物理化学性质直接决定其制剂处方设计、给药途径选择及储存条件,也是导致其制剂研发困难的核心原因。多肽是由氨基酸通过肽键连接形成的化合物,其理化性质主要由氨基酸组成、序列及空间构象决定,核心特性如下:

一是稳定性差,易降解。多肽药物的肽键易被水解酶降解,同时易发生氧化、聚合、变性等反应,导致药物活性丧失。

 

二是溶解性差异大。多肽的溶解性主要取决于氨基酸组成,含有较多亲水氨基酸的多肽,水溶性较好;而含有较多疏水氨基酸的多肽,水溶性较差,易在水溶液中析出,影响制剂的均一性和稳定性。

6.

三是对pH值、温度敏感。多肽的空间构象对pH值变化极为敏感,不同多肽有其最适稳定pH值范围,偏离该范围会导致多肽变性、活性丧失。多数多肽药物对温度敏感,高温会加速其降解,因此需在冷藏条件下储存。

 

四是生物利用度低。多肽药物分子量较大、亲水性强,难以透过胃肠道黏膜屏障,口服生物利用度极低,目前绝大多数多肽药物采用注射给药,少数多肽药物通过鼻腔、肺部等黏膜给药途径,但其生物利用度仍有待提升。

 

此外,部分多肽药物还存在粘度较高、易吸附等问题,给制剂的生产、储存和使用带来不便。这些理化特性相互影响,共同构成了多肽制剂处方研究的核心挑战。

 

面对上述挑战,糖类、缓冲盐、氨基酸作为多肽制剂中最常用的三类辅料,凭借其良好的生物相容性、安全性和多功能性,成为解决多肽制剂研发难题的关键,其合理应用对提升多肽制剂的质量和稳定性具有重要意义。

3.糖类在多肽制剂中的应用方案

 

糖类是多肽制剂中应用最广泛的辅料之一,在多肽制剂中的核心作用是冻干保护、增溶、维持渗透压、稳定多肽构象,其应用方案需结合多肽的理化特性和制剂类型(冻干制剂、注射液、微球等)进行选择。

 

从已上市多肽药物处方来看,甘露醇、蔗糖、海藻糖是最常用的糖类辅料,不同糖类的作用特点和应用场景存在差异,具体应用方案如下:

 

一是冻干保护剂应用。冻干制剂是多肽药物最常用的剂型之一,其目的是通过冷冻干燥去除水分,减少多肽的降解,延长药物有效期。糖类作为冻干保护剂,可在冷冻干燥过程中形成玻璃态,包裹多肽分子,防止多肽因脱水、低温而发生变性、聚合,同时维持多肽的空间构象和生物活性。

 

二是增溶剂应用。对于疏水性较强的

三是渗透压调节剂应用。多肽注射液(尤其是皮下注射、静脉注射制剂)需维持与人体体液相当的渗透压,避免因渗透压过高或过低导致注射部位刺激、溶血等不良反应。糖类(如甘露醇、蔗糖)可作为渗透压调节剂,调节制剂的渗透压,使其符合药用要求。

 

目前已上市的多肽药物中,糖类辅料的使用覆盖率约达 90%,其中甘露醇为最主流选择,蔗糖次之,然后是海藻糖;山梨醇、葡萄糖、乳糖应用占比较低。该数据表明,甘露醇因兼具冻干保护、填充、渗透压调节多重功能,成为多肽制剂的理想糖类辅料,而蔗糖、海藻糖因冻干保护效果优异,常与甘露醇联用或用于对稳定性要求更高的多肽制剂。结合已上市多肽药物处方,具体应用方案如下:

(数据来源:DailyMed&产品说明书)

 

糖类辅料的应用注意事项:需根据多肽的理化特性选择合适的糖类类型和用量,避免过量使用导致制剂粘度增加、储存过程中结晶析出;同时,需注意糖类与其他辅料(如缓冲盐、氨基酸)的相容性,避免发生相互作用影响多肽稳定性。

4.缓冲盐在多肽制剂中的应用方案

 

缓冲盐是多肽制剂中不可或缺的辅料,其核心作用是调节制剂的pH值,维持多肽的稳定构象,抑制多肽的水解和变性,同时减少注射部位刺激。多肽药物的稳定性对pH值极为敏感,不同多肽有其最适稳定pH值范围,缓冲盐通过自身的解离平衡,维持制剂pH值的稳定,为多肽提供适宜的稳定环境。

 

常用的缓冲盐包括醋酸盐缓冲液、磷酸盐缓冲液、柠檬酸盐缓冲液、碳酸盐缓冲液等,少量使用组氨酸缓冲体系(同时具备缓冲和稳定的作用,具体展开见下述氨基酸在多肽制剂中的应用方案),不同缓冲盐的缓冲范围、化学性质不同,应用场景也存在差异。在已上市多肽药物中,缓冲盐的使用量高达约95%,磷酸盐缓冲液应用最广泛,醋酸盐次之,柠檬酸盐和碳酸盐缓冲液仅在少量产品中使用,结合已上市多肽药物处方,具体应用方案如下:


(数据来源:DailyMed&产品说明书)

缓冲盐的应用注意事项:需根据多肽的最适稳定pH值选择合适的缓冲盐类型,确保缓冲范围覆盖多肽的稳定pH值;控制缓冲盐的浓度,浓度过高可能导致制剂渗透压过高,引发注射部位刺激,浓度过低则无法有效维持pH值稳定;同时,需注意缓冲盐与其他辅料的相容性,避免与多肽发生相互作用,影响多肽的活性和稳定性。例如,部分缓冲盐(如磷酸盐)可能与金属离子结合,导致多肽变性,需避免同时使用。

5.氨基酸在多肽制剂中的应用方案

氨基酸作为多肽的基本组成单位,与多肽具有天然的相容性,是多肽制剂中一类重要的辅料,其核心作用是稳定多肽构象、抑制多肽氧化和聚合、改善多肽溶解性、减少注射部位刺激,部分氨基酸还可作为渗透压调节剂和填充剂。常用的氨基酸辅料包括组氨酸、甘氨酸、L-甲硫氨酸、L-精氨酸、组氨酸等。其中有几款药物使用组氨酸做换缓冲体系。

 

组氨酸是一种两性氨基酸,在 pH 6.0~8.0 范围内具有良好的缓冲能力,是多肽制剂中重要的氨基酸类缓冲体系,可单独或与少量盐酸 / NaOH配合,调节制剂 pH 值至中性/弱碱性范围。与传统无机缓冲盐相比,组氨酸缓冲体系与多肽分子具有天然相容性,不会因离子强度过高导致多肽聚集,同时还能与多肽分子形成氢键,辅助维持多肽构象稳定,抑制聚合反应,因此广泛应用于对稳定性要求高、易聚集的多肽制剂中。

 

甘氨酸和组氨酸因兼具缓冲、稳定、填充多重功能,成为多肽制剂的核心氨基酸辅料,L-甲硫氨酸作为高效抗氧化剂,广泛应用于含二硫键、易氧化的多肽制剂。精氨酸具有增溶稳定的作用。

 

已上市的多肽药物中,氨基酸辅料的使用覆盖率达 85%,其中甘氨酸应用最广泛;组氨酸次之;L-甲硫氨酸和L - 精氨酸使用率较低;其他氨基酸(如丙氨酸、亮氨酸)使用较少。结合已上市多肽药物处方和最新研究进展,具体应用方案如下:

(数据来源:DailyMed&产品说明书)

 

氨基酸辅料的应用注意事项:需根据多肽的理化特性选择合适的氨基酸类型和用量,避免过量使用导致制剂粘度增加、体内代谢负担加重;同时,需注意氨基酸的旋光性,优先选择L-型氨基酸(与人体氨基酸构型一致),避免使用D-型氨基酸(可能影响多肽的活性和安全性)。此外,需警惕随意混合多肽与氨基酸可能带来的安全风险,如未经测试的氨基酸与多肽混合可能产生未知杂质[4]

 

 

6.三类辅料的协同应用及研究热点

 

糖类、缓冲盐、氨基酸作为多肽制剂中最核心的三类辅料,在解决多肽药物稳定性差、溶解性低、生物利用度低等问题中发挥着不可替代的作用。糖类主要承担冻干保护、增溶、渗透压调节等功能,缓冲盐核心用于维持制剂pH值稳定,氨基酸则在稳定多肽构象、抑制氧化、改善溶解性等方面发挥优势,三者的协同应用,是优化多肽制剂处方、提升制剂质量的关键。

 

结合已上市多肽药物处方分析可见,甘露醇、蔗糖、海藻糖,醋酸盐、磷酸盐缓冲液,甘氨酸、L-甲硫氨酸、组氨酸等是目前应用最广泛的辅料,其应用方案已形成较为成熟的体系,但随着长效化、靶向化、非注射给药多肽药物的研发,对辅料的功能提出了更高的要求。

 

未来,随着多肽药物研发的不断深入,辅料的质量控制也成为研究热点。辅料的纯度、杂质含量、内毒素控制等指标,直接影响多肽制剂的质量和安全性,需建立严格的辅料质量标准,确保辅料的安全性和相容性。同时,结合专利技术和临床数据,优化辅料的用量和搭配方案,降低制剂研发成本,加速多肽药物的上市进程。

 

总之,糖类、缓冲盐、氨基酸的科学应用,是多肽制剂研发成功的关键,深入研究其应用机制和协同作用,优化处方设计,将为多肽药物的临床应用提供更有力的支撑,推动多肽制药行业的持续健康发展。