消失的多晶型|利托那韦重新上市的晶型研究策略

晶型研究策略

药事纵横

2021/07/14

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前言：“利托那韦（Ritonavir）”事件是“消失多晶型”的典型案例，“消失的晶型Form I”导致其上市不到2年而被迫撤市，这让原研雅培公司一度限于舆论危机，导致经济损失超过2.5亿美元。虽然利托那韦事件是“臭名昭著”的负性事件，但科学家在一年内解决上述问题，将药物重新推向市场，其系统的研究策略值得我们借鉴。

1 消失的多晶型事件回顾

1995年12月，利托那韦NDA新药申请；

1996年01月，雅培（Abbott）开始商业批生产；

1996年03月，FDA批准上市，用于治疗艾滋（AIDS获得性免疫缺陷综合征）；

1998年初，部分制剂生产工厂出现API“溶解问题”，溶解性变差是由于生产的API晶型变成了利托那韦的另一种更稳定的晶型Form II。随后几乎所有的生产工厂及实验室，均无法得到满足溶解性要求Form I晶型，直接导致制剂“无米下锅”，药物产品无法继续上市供应，利托那韦被迫撤市。

2 Form II 哪来的？

“知来处，方知归处”！知道Form II哪来的？才能有的放矢的对付他。雅培的科学家们做了大量的统计分析工作，考察任何可能导致Form II产生因素（总杂、单杂、未知杂质、PH、无定形的含量、洗涤条件等），但失败了！科学家们未找到任何导致稳定晶型Form II产生的确切原因。

由于利托那韦以固体形式给药，几乎没有生物利用度，因此之前上市药物产品的两种剂型中（半固体软胶囊和液体制剂），API均是溶解成溶液状态。公知常识，只要固体溶解，化合物的性质将不受晶型的影响。从这个角度上来讲，只要制剂工艺能保证利托那韦API的完全溶解，利托那韦的两种晶型（Form I和Form II）理论上均可以用于制剂开发。无法找到产生Form II的原因，外加Form II是更稳定的晶型，无转晶的风险，似乎开发Form II晶型的制剂重回市场更有利（如盐酸雷尼替丁放大研究中Form I消失后，后续直接开发更稳定的Form II上市）。

3 谨慎对待：“双保险”策略

遭遇突发撤市事件的雅培，谨慎的选择了“双保险”的研究策略，两种方案同时展开研究：

方案一：选择更稳定的晶型Form II作为制剂晶型开发上市，需要解决的问题是：a. 重新开发制剂工艺，即开发新制剂处方确保FormII的完全溶解。b. 生产制备Form II。

方案二：继续选择亚稳晶型Form I作为制剂晶型上市，另一部分研究者集中解决的问题：重新开发API结晶工艺，即保证能生产出高纯度的FormI晶型；然后接着按以前的制剂处方溶解API后上市。

介稳晶型Form I和稳定晶型Form II 在制剂“溶解基乙醇-水”中的溶解度如下表1所列，改变乙醇/水配比以及增加溶解基均能增加Form II的溶解量。液体制剂开发新制剂处方没有太高的技术壁垒。因此方案一和方案二技术问题本质上均落在了原料端，即“目标晶型制备”。

在当时的情形下，Form I在制剂中转晶风险非常高，只要有1 ppm的Form II晶种，Form I就会很快消失。很显然Form II更易得。方案一选择更稳定的Form II晶型似乎是重回市场最理想的“路”。

4 依然选择“介稳晶型”重回市场

但很快，实践的数据给出了答案：“科学研究没有捷径”。重结晶制备Form II的过程中，有高达50%的失败率，失败的原因不是晶型问题，而是溶剂残留和杂质超标问题。通过在碱液洗涤步骤和延长烘料时间（增加时间成本），可以解决溶剂残留和大部分杂质超标问题。但有一个前体杂质（氨基甲酸酯杂质）是起始物料中带来的杂质，大量实验结果表明，该前体杂质总是跟随Form II一起析出，导致成品中该杂质超标。唯有在起始物料中控制前体杂质的带入量，才能得到合格的Form II原料药。

与此同时，放案二（消失的介稳晶型FormI制备）的研究团队经过大量试验，得到几条“利好”的结论：（1）Form II经过超声溶解后，重结晶制备得到Form I，证明了溶液中的Form II没有“记忆功能”，找回消失的“晶型I”技术可行；（2）总“阴魂不散”伴随着Form II 析出的前体杂质不会随着Form I析出，而是留在母液中（当时还不清楚是什么原因）。（3）利托那韦从开发直至上市，仅存在一种晶型（Form I），原料药的Form I的长期化学稳定性及晶型稳定性均满足制剂要求；（4）Form I 是介稳晶型，在制剂溶剂基中溶解速度快，相比Form II显著缩短制剂工艺时间。

选择哪种晶型用于制剂开发，绝不是简单粗暴的铁律“最稳定的晶型用于制剂开发”。需要结合制剂工艺、给药途径、工艺可行性、成本等综合评估。虽然“利托那韦制剂”对晶型没有特殊要求，公司也开发出了符合稳定晶型Form II的制剂配方。但Abbort从“原料生产和制剂生产”的角度考虑，仍然选择了“介稳的Form I”作为API的晶型重回市场。

5 “反滴法”制备介稳晶型成为“经典方法”

雅培科学家在制备Form I过程中，从介稳晶型制备的常识出发，确定方向是“高过饱和度条件下加大量的介稳晶型的晶种”，初期开发的方法中，Form I晶种量高达50%，高晶种量最大的问题就是批收率直接降低50%。后期优化结晶工艺时，创造性的开发了“反滴法”并成功放大生产。“反滴法”即少量的晶种（0.5%）加入到一定量的反溶剂中悬浮，API的溶液缓慢滴加至“有晶种悬浮的反溶剂中”，因为滴加的溶液量很少，析晶时达到了“高晶种量”的效果。

虽然Ritonavir在1999年重回市场，但晶型的研究依然在深入，研究者通过单晶数据得到利托那韦Form I和Form II是构象多晶型，并且通过计算和实验方法证明，Form I是动力学优势“构象”，总是会优先析出。Form II的出现是由于某种“杂质”和Form II有相同的构象，充当了Form II的“异源构象晶种”，这也可能是Form II重结晶中总有前体杂质（与Form II具有相同的构象）伴随析出的原因。对于构象多晶型，优势的构象（Form I）结晶也许不需要采用“高过饱和度+极大量的晶种”的方法，但雅培开发的“反滴法”方法却已深入人心，成为制备介稳晶型的经典。

结束语：这是雅培公司对利托那韦晶型事件的总结，翻译传达不够精确，直接上原文：“Dealing with Polymorphsis Potentially Precarious Practice and the Properway to Play this game is with Patience and Perseverance.”

参考文献：

[1] Chemburkar S R ,Bauer J , Deming K , et al. Dealing with the Impact of Ritonavir Polymorphs onthe Late Stages of Bulk Drug Process Development[J]. Org.proc.res.dev, 2000,4(5):413-417.

[2] Dejan‐Krešimir Bučar, Lancaster RW , Bernstein J . Disappearing Polymorphs Revisited[J]. Angewandte ChemieInternational Edition, 2014.

[3] J. Bauer, S. Spanton, R. Henry, J.Quick, W. Dziki, W. Porter, J.Morris, Pharm. Res. 2001, 18, 859–866。