药物剂型有多种分类方式，是药物的传送系统，其为适应诊断、治疗或预防疾病需要而制备的不同给药形式，包括口服制剂、注射剂、胶囊剂等。药物递送系统的发展历程如图1所示：

1950s，现代药物递送技术是随着Spansule®缓释胶囊技术的出现开始发展，该技术可以实现在口服给药后，缓慢释放药物，药物释放时间长达12小时。

1970s，药物-聚合物复合物概念出现，1974年上市的InFed®（铁-葡聚糖复合物注射液），此后有2000年上市的Mylotarg™（抗体-药物偶联物吉妥珠单抗）以及2005年的Abraxane®（紫杉醇-白蛋白复合物）。

1980s，出现了为小分子提供长达24小时治疗持续时间的口服和透皮制剂，该剂型一经问世便主导了药物输送领域。1989年Lupron Depot®的推出了长效注射剂和植入式药物，将药物输送时间从几天延长到几个月，甚至几年。虽然该技术仅限于静脉给药，药物类型也大多是多肽和蛋白类药物，但又一次刷新了药物持续作用时间。

1990s，推出的第一个聚乙二醇化蛋白Adagen®标志着聚乙二醇化新时代的到来，于1995年上市的Doxil®（多柔比星聚乙二醇化脂质体），2014年上市的Movantik®（聚乙二醇化纳洛酮-纳洛昔醇），以及2018年上市的Onpattro®（Patisiran-siRNA聚乙二醇化脂质纳米颗粒）。

2000s以后，随着纳米技术在医学方面的广泛引用，以及聚乙二醇化技术的发展，2020年开发了用于 COVID-19 疫苗递送的脂质纳米颗粒制剂。

基于不同的药物递送系统，其生物分析策略也会有一定差异，本文旨在探讨PK相关部分的生物分析策略。

图1

常规剂型

常规剂型主要包括了胶囊剂、片剂、口服溶液、吸入剂等，这些也是目前应用非常广泛的药物剂型。在小分子药物样品浓度检测方面，一般我们只需检测其原型或者代谢产物即可，根据其灵敏度要求不同，采用不同的前处理方法，如图2所示，包含了蛋白沉淀、液液萃取和固相萃取。此外，如果制剂中添加了新型辅料，可能需要对其进行相关研究。对于这一类型药物的PK检测，我们主要关注的是基质中样品稳定性的问题。

光敏感

对于光不稳定的药物常见于具有不饱和碳碳双键结构的分子和一些含有杂环双键的分子，比如氟喹诺酮类的药物，一般使用遮光采血管或者在黄光/红光下进行样品采集，在样品前处理阶段也需要考虑光照对于化合物的影响；

热不稳定

一般此类药物随着温度的升高，其降解速度也会有一定的提升，主要解决方式是采用低温操作，比如样品采集过程中采血管预冷，采集后放置在冰浴中，采集完立即分装，缩短操作时间。在样品前处理阶段，也需要低温操作，比如加样板放置在冰浴中，使用到相关溶液提前预冷。样品储存阶段，可以将样品储存于-70℃以下冰箱。

pH不稳定

由于某些化学反应需要在特定的pH条件下才能被催化，因此这一类型化合物需要重点关注样品中的pH值。典型受pH影响的不稳定化合物包括易形成酰基葡萄糖醛酸的代谢产物、酯类、酰胺类、内酯类、内酰胺类的酸性化合物。比如喜树碱类药物内酯环水解，在高pH会加快开环速度，控制pH在4-5，直接可以维持内酯形态，如果在低pH条件下，开环结构还会再次转化为内酯结构。

易被氧化

一般这一类型的药物含有不稳定基团，比如巯基、羟基、双键等结构。一般这一类型的药物在样品储存和检测过程中需要引入抗氧化剂，比如水溶性抗氧化剂维生素C，脂溶性抗氧化剂二丁基羟基甲苯(BHT)等。

酶催化

酯酶是导致化合物不稳定最普遍的酶。酯酶可以分为胆碱酯酶、羧酸酯酶、丝氨酸酯酶和芳基酯酶。加入酶抑制剂是解决这一问题最好的办法，我们常用的羧酸酯酶和胆碱酯酶抑制剂主要是氟化钠和苯甲基磺酰氟。

脂质纳米粒、白蛋白复合物、胆固醇复合物

这几种递送系统可以提高药物的靶向性，增加难容药物的溶解度，延长作用时间提高不稳定药物的稳定性等。非常典型的药物就是紫杉醇，如图3所示，目前上市的主要有紫杉醇注射液、紫杉醇脂质体注射液、注射用白蛋白结合型紫杉醇，以及在研的紫杉醇胆固醇复合物。紫杉醇的水溶性差，目前用于临床的紫杉醇注射液采用无水乙醇和聚氧乙烯蓖麻油（1:1）作为混合溶媒使用，而聚氧乙烯蓖麻油在体内会发生严重的过敏反应，临床上需要预先服用抗组胺剂和糖皮脂激素以防止其过敏性，此外该剂型药物摄取还有一定影响，从而影响治疗效果；紫杉醇脂质体注射液通过将紫杉醇包封在磷脂双分子层中来增加紫杉醇疏水性分子的溶解度，降低了传统紫杉醇注射液溶剂聚氧乙烯蓖麻油带来的过敏反应，但是紫杉醇脂质体存在稳定性差，生产成本高，价格相对昂贵等问题；注射用白蛋白结合型紫杉醇是紫杉醇与白蛋白结合形成的平均直径为130纳米的纳米颗粒，可以利用白蛋白天然的独特转运机制使紫杉醇更多的分布于肿瘤组织，达到更高的肿瘤组织内浓度，从而保障该药的安全性和有效性，但是价格十分昂贵。目前还有在研的以紫杉醇胆固醇复合物为中间载体的亚微乳剂是紫杉醇的新剂型在降低聚氧乙烯蓖麻油过敏反应的同时稳定性好价格实惠。

图2

对于此类药物，在样品检测方面除了评估上述提及的稳定性以外，待测物检测的形式也需要重点关注。药物进入人体后，主要形式包括游离型药物，结合型药物（制剂包裹和蛋白结合的药物），因此一般需要检测游离药物浓度和总药物浓度。检测总药物浓度的方法主要是蛋白质沉淀，将药物从基质中提取出来，游离药物浓度一般可以使用超滤法、固相萃取法、平衡透析法以及凝胶过滤法等。如图4所示，是一个白蛋白结合型药物的前处理方法，总药的测定采用蛋白沉淀的方式，游离药物使用超滤法处理。对于选择使用超滤法，需要注意以下几点：

1.样品需轻柔混匀，否则会破坏药物的结合游离状态导致检测结果异常；

2.化合物的脂溶性，一般适用于水溶性化合物，在方法开发阶段需选择合适的超滤管，否则因膜透过性影响实验结果；

3.非特异性吸附，需要关注超滤液中化合物非特异性吸附的问题，一般可以使用基质包被超滤液承装管来降低这一影响；

4.样品孵育，在使用前可以在一定条件下孵育一段时间后使化合物跟白蛋白达到动态平衡；

5.离心力和离心时间，在方法开发阶段，需摸索合适的离心条件以保证结果的重现性和准确性。

图3

偶联药物系统

偶联药物系统主要包括抗体偶联药物（ADC）、多肽偶联药物（PDC）以及抗体核酸偶联药物（AOC）等。偶联药物系统其结构由抗体，连接子和毒性小分子药物（小核酸药物）三部分组成。

以ADC为例，它是目前研究最为火热的药物类型，被称为魔法子弹。ADC独特而复杂的结构特征需要特殊的生物分析策略。如图5所示，ADC生物分析的内容包括未偶联的毒性小分子药物和代谢产物（如有），ADC和总抗体。游离小分子毒物和代谢产物通常使用LC-MS/MS检测，大分子部分可以使用ELISA或LC-MS/MS。毒性小分子药物检测主要需要考量小分子药物和连接子的稳定性，ADC检测则需要考虑不同DAR值对方法选择性的影响。对于LC-MS/MS检测大分子部分的内容在既往的公众号中有比较详细的阐述。

PDC和AOC检测内容与ADC基本一致，但从分析难点出发，AOC相较其他两个类型药物要复杂很多。游离小核酸药物的检测，需要重点考虑小核酸药物的稳定性，分析方法的重现性以及检测灵敏度。使用ELISA检测总抗和AOC，则需要筛选特异性试剂，来提高检测结果的准确性。

图4

红细胞载药系统

红细胞作为人体循环系统内数目最多的细胞，具有生物安全性高、免疫源性低、柔韧性强、系统循环长、药物负载量高等特点，可解决当前传统药物输送体系面临的许多挑战性问题，故而被广泛研究。目前红细胞修饰作为药物递送载体已形成了多种成熟、可行的方法，主要可分为：基因修饰的红细胞载体、非基因修饰的红细胞载体和红细胞膜修饰纳米颗粒。如图6所示主要有两种形态，一种是红细胞偶联药物，另一种是药物封装于红细胞内。在生物分析中主要检测游离血浆中的药物和全血中的总药物。检测这一类型药物需要重点关注红细胞的状态，红细胞破裂会导致样品浓度异常，实验数据产生很大影响。根据偶联药物的类型选择合适的检测手段。

总结

不同递送系统其生物分析策略，难易程度大不一样。熙宁质谱平台拥有丰富的生物分析经验，特别在复杂剂型，创新剂型方面积累了大量的实战经验，目前正在进行多个新药临床生物分析项目，包含ADC、脂质体药物、红细胞偶联药物、寡核苷酸药物等，能够满足客户不同的检测需求，助力新药研发。

参考文献

[1] Haesun Park , Andrew Otte , Kinam Park. Evolution of drug delivery systems: From 1950 to 2020 and beyond. J Control Release. 2022 Feb;342:53-65.

[2] Ying Du, Baoan Chen. Combination of drugs and carriers in drug delivery technology and its development. Drug Des Devel Ther. 2019 Apr 30;13: 1401-1408.

[3] Chao Chen, Lingzi Feng, Jia Li, Hongyi Bao, Donglin Xia. Advances in Reformed Erythrocytes as Drug Deliver System. Hans Journal of Nanotechnology. 2021,11(3), 36-42.