統計分析協助提升藥物分解

大多數人寧願選擇吞藥也不願打針,但是,若有吞嚥困難的人該如何是好呢?

 

雖然速溶錠 (fast-dissolving tablets) 使有吞嚥困難的人也能夠享有口服治療的益處。然而,速溶錠唯有在其主要成分能充分溶解至人體可吸收的程度,才能夠發揮效用。

 

近期尼泊爾的研究團隊展示了一種提升 Domperidone 溶解度的方法,該藥物用於治療嘔吐與噁心,並促使其能以速溶錠劑的形式所使用。

 

有些分子,其中包含 Domperidone,無法自行充分溶解。但是,若將它們與其他分子結合,便能改善其吸收。這些為了改進藥物傳遞而被加入藥品中的成分稱之為賦形劑 (excipients)

 

 

 

挑戰

 

尼泊爾的研究團隊亟欲尋找出哪些賦形劑或是何種賦形劑組合,能夠最有效改善 Domperidone 的分解。他們著重於 Domperidone 的溶解程度及其溶解速度。

 

尼泊爾研究團隊使用 Minitab 統計軟體,並利用統計方法中的實驗設計  (design of experiments, DOE) 來進行研究。實驗設計能讓科學家改變一個以上的因子,然後用統計分析,來同時獲得所有因子具意義的結果。

 

實驗設計分為兩大類。篩選實驗 (screening experiments) 能讓研究者評估大量的因素,並剔除影響性小的因素;另一則是最佳化實驗 (optimization experiments),協助研究者微調製程中的重要因子,以達到最高效率。

 

尼泊爾的研究員建立一個以Plackett-Burman 設計的篩選實驗,來作為開端,使團隊能僅以十二次試驗,測試九種賦形劑的綜合與個別效應。

 

 

Minitab如何協助客戶

 

研究團隊依照 Minitab 功能來建立 Plackett-Burman 實驗設計,以各種賦形劑的配方與組合來製造藥錠。研究員將每個藥錠溶解於酸液中,並檢測其吸收性。接著,研究團隊於 Minitab 中分析數據,而 Minitab 所提供的主效應圖協助團隊,輕鬆的判斷何種賦形劑,對於溶解度與吸收有最大的影響。

 

 溶解度 (dissolution) 的主效應圖顯示出 2-hydroxypropyl ß-Cyclodextrin (HP-β-CD) 對於充分溶解 Domperidone 的影響最大。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

崩解時間(disintegration time) 的主效應圖則顯示出,Sodium Starch Glycolate (SSG) 對於主要成分溶解所需時間具有最大的影響。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

經研究發現 HP-β-CD SSG 各別對溶解量與崩解時間有最大的影響,研究團隊後續利用 Minitab 來設計第二次的實驗,以最佳化這兩種成份的組成配方。他們選擇一個兩因子二水準的中央合成設計 (central composite design, CCD),藉由製作與檢測十三種不同組合的藥錠,以最佳化藥錠配方。

 

  SSG HP-β-CD 對於溶解度的等高線圖中,顯示了 Domperidone 於不同 SSG HP-β-CD 組合下的溶解量。其中,深藍色區域指出該配方水準之下有最好的充分溶解效果。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

而由 SSG HP-β-CD 對於溶解時間的等高線圖中,則顯示出不同 SSG HP-β-CD 的組合對於溶解時間的影響。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

結果

 

使用 Minitab 分析實驗結果後,研究人員發現最理想的 HP-β-CD 濃度為 12 莫耳比 (molar ratio),而最理想的 SSG 濃度為 7% (mass to mass)

 

於此研究的最終階段,研究人員將最佳化的配方與當地藥廠的商業配方樣本進行比較。他們發現實驗配方比當地藥廠的樣本溶解的更迅速、更完全。此項結果顯示出 HP-β-CD SSG 能有效改善 Domperidone 的溶解度。研究團隊的藥物配方不僅溶解的更全面,同時也能成為符合藥典規範的耐久藥錠。

 

此項研究的成功,歸功於使用周延的實驗設計與統計分析。此研究能促使各種難以溶解的藥物,找到更全面與快速溶解的藥錠配方。

 

 

 

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