結(jié)果

在FaSSIF和水性緩沖液中的溶解度評(píng)估和物理化學(xué)特性。選擇了一組21種上市藥物和30種來(lái)自不同研究項(xiàng)目的羅氏化合物，因?yàn)樗鼈冊(cè)趐H值為6.5的水性緩沖液和FaSSIF介質(zhì)中的溶解度不同。作為標(biāo)準(zhǔn)做法，所有溶解度和表面壓力剖面測(cè)量均在室溫下進(jìn)行，而不是在37°C下進(jìn)行。盡管溫度可能會(huì)影響藥物溶解度、脂質(zhì)聚集體分配和溶解，據(jù)報(bào)道，牛磺膽酸膠束的聚集數(shù)對(duì)溫度變化相對(duì)不敏感。19該化合物組包含不同的化學(xué)性質(zhì)、廣泛的親脂性，并涵蓋不同類型和程度的電荷狀態(tài)，包括中性、酸性、堿性和兩性離子分子。表1列出了主要理化性質(zhì)和溶解度數(shù)據(jù)。

表1。51種化合物的理化性質(zhì)和溶解度數(shù)據(jù)；除非另有說(shuō)明，否則數(shù)據(jù)按實(shí)驗(yàn)部分所述生成

表1。繼續(xù)的

溶解度增強(qiáng)（SE）的范圍從0.6倍到429倍，提供了廣泛的動(dòng)態(tài)觀察范圍。如圖1所示，以及先前工作所預(yù)期的，8在FaSSIF中測(cè)得的藥物溶解度接近或高于在水性緩沖液中獲得的溶解度，導(dǎo)致SE值接近或高于1。此外，對(duì)于水溶性較低的化合物，F(xiàn)aSSIF培養(yǎng)基中的SE通常較高，這一較低端主要由中性和親脂性化合物代表。在水溶性高于100μg/mL的化合物中，觀察到在水和FaSSIF介質(zhì)中的可比溶解度。

圖1。測(cè)定了51種化合物在磷酸鹽和FaSSIF緩沖液中pH值為6.5時(shí)的平衡溶解度?；衔锉粴w類為酸(■),基地(▲),中性（×）和兩性離子(●).線對(duì)應(yīng)于單位線。低于檢測(cè)限的值在檢測(cè)限處繪制。

圖2顯示了SE與在pH 6.5（logD）下測(cè)定或外推的辛醇分配系數(shù)的函數(shù)關(guān)系圖，在logD和溶解度增強(qiáng)對(duì)數(shù)之間觀察到正趨勢(shì)（r2=0.50）。具有l(wèi)ogD的化合物范圍為?3到2顯示沒(méi)有硒，而具有高親脂性（logD>4）的化合物顯示出持續(xù)顯著的硒增加（>10倍）。對(duì)于親脂性值介于2和4之間的化合物，觀察到親脂性與對(duì)數(shù)SE之間的相關(guān)性較差（r2=0.24），這表明僅對(duì)數(shù)D不足以解釋和預(yù)測(cè)該親脂性范圍內(nèi)化合物的SE（圖5B）。

圖2。在pH值為6.5時(shí)，51種化合物的溶解度增強(qiáng)（SE=S_-FaSSIF/S_-水溶液）是辛醇/水分配系數(shù)的函數(shù)?；衔锉粴w類為酸(■),基地(▲),中性（×）和兩性離子(●).高于或低于檢測(cè)限的值在檢測(cè)限處繪制。

表面活性參數(shù)的測(cè)定。表面活性劑的主要參數(shù)由濃度-表面壓力曲線獲得。圖3中描述了代表性化合物的這些參數(shù)，表2中總結(jié)了完整的數(shù)據(jù)集。

圖3。（A）化合物29和（B）尼群地平的表面壓力分布的代表性示例。虛線和方程描述了表面張力參數(shù)的推導(dǎo)過(guò)程。

將表面性質(zhì)與硒的含量進(jìn)行比較（圖4）。在測(cè)量和推導(dǎo)的不同表面性質(zhì)中，臨界膠束濃度（CMC）與SE呈顯著負(fù)相關(guān)（r2=0.79），表明化合物形成膠束的傾向性越高，其在FaSSIF中的增溶程度越高。具有低或無(wú)可測(cè)量CMC的化合物顯示出接近1的一致SE值。其他表面參數(shù)，如界面面積、空氣?與SE相比，水分配系數(shù)和兩親性顯示出趨勢(shì)，但不如CMC顯著。

討論

低溶解度常常限制口服藥物的吸收。隨著藥物研究項(xiàng)目逐漸向更大、更親油性的化合物轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)化為溶解度更低的實(shí)體，這種效應(yīng)變得越來(lái)越重要。20使用腸道生物相關(guān)介質(zhì)（如FeSSIF和FaSSIF）中的溶解度數(shù)據(jù)以及基于生理學(xué)的建模方法，可以更好地預(yù)測(cè)吸收程度。3眾所周知，這些介質(zhì)有助于增強(qiáng)化合物的增溶作用；然而，這種增強(qiáng)溶解度的分子驅(qū)動(dòng)因素仍然知之甚少。

考慮到腸道生物相關(guān)介質(zhì)易于形成超分子排列，如脂質(zhì)體和膠束，6這導(dǎo)致我們假設(shè)化合物的表面活性劑性質(zhì)可能與其在此類環(huán)境中的溶解能力有關(guān)。研究了生物相關(guān)培養(yǎng)基的表面性質(zhì)；21然而，很少關(guān)注增溶化合物的固有表面活性劑性質(zhì)。事實(shí)上，在膠束體系中的增溶作用可能是通過(guò)化合物與介質(zhì)中的膠束結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，化合物形成膠束的趨勢(shì)可以作為確定增溶程度的相關(guān)屬性。

根據(jù)這一工作假設(shè)，我們對(duì)一組不同的公共和專利化合物的表面活性劑性質(zhì)進(jìn)行了表征，目的是將這些表面活性參數(shù)與FaSSIF中相對(duì)于水介質(zhì)的溶解度增強(qiáng)程度相關(guān)聯(lián)。根據(jù)經(jīng)典的吉布斯空氣熱力學(xué)理論，通過(guò)測(cè)量表面活性劑的主要性質(zhì)對(duì)化合物進(jìn)行了表征?水界面。結(jié)果表明，臨界膠束濃度（CMC）是影響最大的參數(shù)，與FaSSIF中觀察到的溶解度增強(qiáng)（SE）密切相關(guān)。其他表面活性劑性質(zhì)，如界面面積（as）、空氣?水分配系數(shù)（Kaw）和兩親性（ΔΔGam）與SE相比也顯示出一些趨勢(shì)；然而，觀察到的相關(guān)性不如CMC那么清楚。此外，由于as、Kaw和ΔΔGam部分依賴于CMC，因此觀察到的將其與SE關(guān)聯(lián)的趨勢(shì)可能與CMC的影響有關(guān)。

這些結(jié)果表明，具有高傾向于自身形成膠束系統(tǒng)（低CMC）的化合物通過(guò)結(jié)合FaSSIF膠體排列表現(xiàn)出良好的溶解能力。相反，具有高或無(wú)可觀察CMC（即不形成膠束）的化合物顯示出可忽略的SE。這表明，將化合物整合到FaSSIF膠束結(jié)構(gòu)中是增溶的先決條件，并且僅用logD表達(dá)的與非極性膠束/囊泡結(jié)構(gòu)域的疏水相互作用不能解釋SE。后一點(diǎn)的例子可以是化合物22（logd2.9；se0.6；CMC>10000μM）或甲芬那酸（logd3.0；se2.4；CMC>10000）；盡管具有很高的親脂性，但沒(méi)有或限制硒的化合物，可能與它們不能在膠束中締合有關(guān)。

以前曾使用一組參考化合物觀察到，電離酸性化合物的硒通常低于電離堿。結(jié)果表明，由于與帶負(fù)電荷的FaSSIF介質(zhì)組分之間的靜電排斥作用，離子酸在FaSSIF中的溶解度沒(méi)有增加。8在目前的研究中，對(duì)于幾個(gè)涵蓋更廣泛化學(xué)空間的專利化合物，我們沒(méi)有發(fā)現(xiàn)離子化酸或堿之間硒的任何顯著溶解度差異，這表明靜電相互作用可能被其他因素掩蓋或覆蓋，如化合物的構(gòu)象和親油性。

在以前的研究中，增溶程度與該化合物的親脂性有關(guān)。7,22尤其是，Mithani7表明存在膽鹽時(shí)的增溶率直接取決于親脂性。盡管Mithani使用的術(shù)語(yǔ)增溶率并不完全對(duì)應(yīng)于本研究中使用的術(shù)語(yǔ)SE，但兩者都直接相關(guān)，并且預(yù)計(jì)取決于親脂性。有趣的是，Mithani的研究報(bào)告稱，在禁食條件下，膽汁鹽水平低于CMC時(shí)，溶解度的增加非常有限，隨后在喂食條件下，溶解度顯著增加，尤其是對(duì)于親脂化合物。類似地，F(xiàn)agerberg等人22顯示，隨著化合物親脂性的增加，增溶率增加。在我們的工作中，覆蓋了更大的化合物范圍，logD與溶解度增強(qiáng)呈正相關(guān)。然而，我們的研究表明，CMC與SE的相關(guān)性好于logD（圖5和圖6）。特別是在檢查藥物中經(jīng)常遇到的親脂性范圍內(nèi)的化合物時(shí)（logD介于2和4之間），很明顯logD不能正確預(yù)測(cè)SE，因此不能用作SE優(yōu)化目的的穩(wěn)健預(yù)測(cè)因子，而此親脂性范圍內(nèi)的CMC提供了SE的良好描述（圖5）。值得注意的是，CMC和logD似乎正相關(guān)（圖6），表明SE和logD之間觀察到的相關(guān)性可能反映了logD如何影響化合物的CMC。

圖5。根據(jù)對(duì)數(shù)CMC（μM，A）和pH 6.5下的辛醇分配系數(shù)（logD6.5；B）繪制溶解度增強(qiáng)曲線。數(shù)據(jù)集僅限于顯示logD6的化合物。5個(gè)在2到4之間。圖B中的開(kāi)放圓對(duì)應(yīng)于從文獻(xiàn)檢索、預(yù)測(cè)或從pH值為7.4的logD推斷的logD值。高于或低于檢測(cè)限的值在檢測(cè)限處繪制。

圖6。對(duì)于分類為酸的完整化合物組（A），根據(jù)pH 6.5（logD6.5）下的辛醇分配系數(shù)繪制對(duì)數(shù)CMC（μM）(■),基地(▲),中性離子（x）和兩性離子（?），以及l(fā)ogd2和logd4（B）范圍內(nèi)的化合物。圖B中的開(kāi)放圓對(duì)應(yīng)于從文獻(xiàn)檢索、預(yù)測(cè)或從pH值為7.4的logD推斷的logD值。高于或低于檢測(cè)限的值在檢測(cè)限處繪制。

在藥物研究項(xiàng)目中的化合物優(yōu)化過(guò)程中，不同的化合物屬性被調(diào)整，以確定提供最佳臨床PK/PD和最佳安全性的可能性最高的分子。其中，溶解度是常規(guī)監(jiān)測(cè)和優(yōu)化的參數(shù)之一。通常，增加溶解度的選擇受到生物活性所需的結(jié)構(gòu)和性能要求的限制。在水溶性受到強(qiáng)烈限制的情況下，早期了解可提高模擬腸液中溶解度的分子特征有助于設(shè)計(jì)具有改進(jìn)溶解度的分子。盡管提高SE的最直接方法是在溶解度分析（包括生物相關(guān)介質(zhì)）中測(cè)試化合物，但確定或預(yù)測(cè)CMC以檢驗(yàn)假設(shè)并指導(dǎo)藥物化學(xué)的合成工作可能非常有用。此外，CMC（測(cè)量或預(yù)測(cè)）可能是一個(gè)有價(jià)值的描述符，用于建立新的硅模型，用于預(yù)測(cè)生物相關(guān)介質(zhì)中的溶解度增強(qiáng)。