近十多年來，隨著組合化學(xué)和高通量篩選技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，人們在短時間內(nèi)即可合成和篩選出大量先導(dǎo)化合物。但是，這些化合物的性質(zhì)卻差強(qiáng)人意，因為在藥物化學(xué)中通常會利用在化合物適當(dāng)?shù)奈恢蒙弦胗H脂性基團(tuán)的方法來改善化合物的體外活性，這就使得大量的候選藥物更加趨向于高分子量、高脂溶性和低水溶性。在藥物開發(fā)過程中，約有40％的候選藥物是因為理化或生物藥劑學(xué)性質(zhì)差而被淘汰的。
藥學(xué)研究者已經(jīng)意識到了這一點，并且改變了研究策略和方法，即在藥物發(fā)現(xiàn)的早期階段，在活性篩選的同時進(jìn)行生物藥劑學(xué)性質(zhì)篩選，還要進(jìn)行必要的動物實驗，這就要求制劑學(xué)的研究任務(wù)和方法也要相應(yīng)地轉(zhuǎn)變，必須對化合物的性質(zhì)以及用于臨床前動物實驗的制劑進(jìn)行高通量的篩選和發(fā)現(xiàn)。國外學(xué)者已在這方面進(jìn)行了卓有成效的工作。盡管目前國內(nèi)這方面的工作開展得很少，但應(yīng)用前景廣闊。
■多晶型的篩選和發(fā)現(xiàn)
固體藥物可以多種固態(tài)形式存在，包括多晶型、溶劑(水)化物、鹽、共結(jié)晶和無定型等，其中多晶型是固體藥物中非常普遍的存在形式。固體藥物在制劑和存放過程中，受溫度、壓力、相對濕度和粉碎程度等影響可能會導(dǎo)致晶型轉(zhuǎn)變，而這種轉(zhuǎn)變會影響藥物的性質(zhì)和效力，影響生物利用度，通常會導(dǎo)致生物不等效，由此給藥物的開發(fā)和保護(hù)等帶來困難。
事實上，雖然鮮有報道，但很多制藥公司都遇到過藥物的多晶型問題。雅培公司開發(fā)的HIV蛋白酯酶抑制劑利托那韋在上市兩年后才發(fā)現(xiàn)在制劑過程中，利托那韋沉淀形成一種新的晶型(晶型II)，晶型II的溶解性比最初的晶型I差，熱力學(xué)上更穩(wěn)定，因而影響制劑的溶出速率和生物利用度，致使這種已經(jīng)上市的制劑不得不撤出市場。
由此可見，在藥物發(fā)現(xiàn)過程中應(yīng)盡早發(fā)現(xiàn)和篩選出這些可能存在的晶型及其性質(zhì)，根據(jù)不同的給藥途徑選擇合適的晶型加以開發(fā)，盡量預(yù)測和避免后期開發(fā)可能出現(xiàn)的問題。目前，國外的一些制藥公司，如TansForm、Symyx和Avantium等，都相繼開發(fā)了各自的高通量結(jié)晶系統(tǒng)，其中應(yīng)用較多的是TansForm制藥公司開發(fā)的自動化結(jié)晶技術(shù)平臺。這種高通量結(jié)晶技術(shù)是以一種組合的方法使藥物在不同的結(jié)晶條件(包括溶劑組成、過飽和度和結(jié)晶方法等)下產(chǎn)生盡可能多的固體形式，監(jiān)測固體的生成；轉(zhuǎn)移結(jié)晶管中生成的固體，干燥后利用改進(jìn)的拉曼光譜和粉末x-射線衍射法進(jìn)行高通量分析并保存數(shù)據(jù)，利用信息學(xué)工具對實驗過程中產(chǎn)生的大量光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分類比較，判定整個實驗過程中共生成了多少種不同的晶型。此外，大多數(shù)的高通量結(jié)晶系統(tǒng)還結(jié)合了多種分析方法，可對生成的固體做進(jìn)一步定性(即所謂的二次分析)，包括熱力學(xué)性質(zhì)測定和光學(xué)顯微鏡檢查等。
另外，藥物或候選藥物的共結(jié)晶可能比溶劑(水)化物更有前景，因為在藥劑學(xué)上可以接受的溶劑有限，而且溶劑化物在制劑過程中經(jīng)常會發(fā)生去溶劑(水)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)變成不穩(wěn)定的無定型或溶解性更差的晶型。如果有協(xié)同作用的固體藥物能夠以化學(xué)計量比形成共結(jié)晶，也將成為藥物開發(fā)中一類很有前景的新型原料。高通量結(jié)晶系統(tǒng)可以實現(xiàn)溶劑組合和組分的多樣性，雖然這種技術(shù)很難控制但是值得期待。
■理化和生物藥劑學(xué)性質(zhì)的篩選
藥物的理化性質(zhì)和生物藥劑學(xué)性質(zhì)是決定藥物制劑開發(fā)成敗的重要因素，很多與藥物吸收、分布、代謝和排泄相關(guān)的性質(zhì)都可以通過一系列的體內(nèi)和體外模型進(jìn)行篩選和評價。但是在藥物發(fā)現(xiàn)階段，利用制劑學(xué)手段來解決這些與溶解和吸收有關(guān)的問題，無疑會延長制劑開發(fā)時間，增加開發(fā)成本。因此，采用高通量實驗技術(shù)對藥物的溶解性和膜通透性進(jìn)行篩選和測定對整個研發(fā)過程有重要意義。
國外學(xué)者在這方面進(jìn)行了大量工作。以對溶解度的篩選為例，近年來開發(fā)的幾種高通量溶解度測定法大多是先將藥物溶于二甲基亞砜（DMSO）溶液中，再用水性介質(zhì)(或磷酸鹽緩沖液)進(jìn)行一系列的稀釋測定濁度溶解度。
如Lipinski等提出的濁度法，將化合物溶于DMSO中制成10微克/微升(或20微克/微升)的貯備液，每隔1分鐘在裝有2.5毫升pH7磷酸鹽緩沖溶液(PBS)的試管中加入DMSO貯備液1微升(或0.5微升)，直到化合物達(dá)到最大溶解度而析出沉淀，由于沉淀發(fā)生光散射會使紫外線吸收增加，通過紫外線檢測器在600～820納米測定溶液濁度(因為大多數(shù)藥物的紫外吸收在此范圍以下)來計算溶解度，共加入14次DMSO溶液，溶解度范圍在5～65微克/微升。
■制劑和劑型的篩選及發(fā)現(xiàn)
在藥物發(fā)現(xiàn)階段，制劑學(xué)研究的任務(wù)通常是為動物實驗提供一種簡單、安全和穩(wěn)定的制劑，并對化合物的藥劑學(xué)性質(zhì)作出初步預(yù)測。液體制劑作為一種簡單的遞送載體，只要使化合物能有效溶解，很容易實現(xiàn)高通量，尤其是靜脈注射劑，可以給出重要的藥代動力學(xué)參數(shù)，如絕對生物利用度等。輝瑞公司發(fā)現(xiàn)在300多個化合物中有近80％可以通過pH調(diào)節(jié)和潛溶劑或兩種方法的組合使化合物溶解，在此基礎(chǔ)上提出一套系統(tǒng)的靜脈制劑決策方案，為臨床前動物試驗篩選出可供靜脈注射的制劑。
此外，還可以選擇其他手段合理設(shè)計和篩選靜脈注射劑，如環(huán)糊精、表面活性劑、混合膠束、脂質(zhì)乳劑、納米和微米混懸劑等，最重要的是選擇的載體不干擾化合物在體內(nèi)的代謝行為或藥代動力學(xué)性質(zhì)。通常對于可解離的化合物，在生理條件下的pH調(diào)節(jié)是首選，其次是潛溶劑和環(huán)糊精，如果能保證化合物可定量而快速地溶出，還可以考慮納米和微米混懸劑。建議盡量不要使用表面活性劑、脂質(zhì)乳劑和混合膠束，盡管相對于上述方法，可以避免化合物在血液中析出沉淀，但是很可能會改變藥物在體內(nèi)的代謝和分布過程。
TansForm制藥公司開發(fā)了一套制劑技術(shù)平臺，利用不同組合的增溶劑和穩(wěn)定劑的混合物來篩選和發(fā)現(xiàn)可以靜脈和口服遞送的穩(wěn)定的液體制劑，用于早期的動物藥代動力學(xué)研究、臨床試驗或最終開發(fā)成上市產(chǎn)品。整個過程包括合理的實驗設(shè)計和自動化的固體處理技術(shù)，在96孔板(或384孔板)中產(chǎn)生不同濃度的輔料和輔料組合，密封或加熱，在一定的溫度條件下振搖一定時間，利用各種分光和光學(xué)技術(shù)分析溶解度和穩(wěn)定性，制劑平臺每天可以篩選大約2500個制劑。利用這種高通量技術(shù)還可以改善藥物劑型設(shè)計的速度和效率。
透皮給藥作為一種新型的系統(tǒng)給藥方法傾注了科研工作者大量的心血，然而近40年的大量研究，成果卻寥寥無幾，其主要的技術(shù)難題在于皮膚的天然屏障使很多化合物尤其是大分子藥物難以透過，而且化學(xué)促滲劑在達(dá)到促滲效果所需的濃度時又難以避免潛在的皮膚刺激性。雖然近年來不斷開發(fā)出了一些新型的促滲劑，但仍然很難兼顧高效促滲和低刺激性。Karande等利用高通量技術(shù)篩選和發(fā)現(xiàn)了不同種類的促滲劑組合，為透皮制劑的開發(fā)提供了很多新的機(jī)會。這種組合不同于傳統(tǒng)的經(jīng)驗組合，是具有協(xié)同效應(yīng)的促滲劑組合(SCOPE)，選擇32個不同種類的促滲劑隨機(jī)配對，每一對產(chǎn)生44種不同的化學(xué)組成，結(jié)果得到一個25000個候選的協(xié)同促滲劑組合庫。
綜上所述，雖然高通量技術(shù)應(yīng)用于藥劑學(xué)的研究在我國沒有展開，但由于其獨(dú)特的優(yōu)勢，應(yīng)用前景十分廣闊。
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