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纤维素醚: 药用辅料市场大有可为
2018年13期 发行日期:2018-07-02
作者:■ 北方世纪纤维素技术开发有限公司 赵明

    药用辅料是生产药品和调配处方时所用的赋形剂和附加剂,是药物制剂的重要组成部分。纤维素醚作为天然高分子衍生材料,具有生物可降解、无毒、价廉等特点,诸如羧甲基纤维素钠、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基纤维素和乙基纤维素等在内的纤维素醚在药用辅料中具有重要的应用价值。目前国内大部分纤维素醚企业的产品主要应用于产业的中低端领域,附加值不高,产业亟需转型升级、提高产品的高端应用。
  
药用辅料市场潜力巨大

    
    药用辅料在制剂成型的发展和生产中起着很重要的作用。例如,在缓释制剂中,纤维素醚等高分子材料作为药用辅料在缓释小丸、各种骨架缓释制剂、包衣缓释制剂、缓释胶囊、缓释药膜、树脂药缓释制剂和液体缓释制剂等得到了广泛的应用。在此体系中,纤维素醚等高分子一般作为药物的载体,控制药物在人体内的释放速率,即要求在一定的时间范围内按设定的速率在体内缓慢释放,以达到有效治疗的目的。
    根据智研咨询研究部统计数据显示,我国已上市的辅料约为500种,但同美国(超过1500种)、欧盟(超过3000种)相比,相差悬殊,种类仍然偏少,我国药用辅料市场的发展潜力巨大。据了解,我国市场规模前十大药用辅料分别为药用明胶胶囊、蔗糖、淀粉、薄膜包衣粉、1,2-丙二醇、PVP、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、微晶纤维素、HPC、乳糖。

六大药用辅料纤维素醚
 
    天然纤维素醚是碱纤维素与醚化剂在一定条件下反应生成的一系列纤维素衍生物的总称,是纤维素大分子上羟基被醚基团部分或全部取代的产品。纤维素醚广泛应用于石油、建材、涂料、食品、医药和日化等领域,在各领域中,医药级产品基本处于产业的中高端领域,具有很高的附加值。由于质量要求严格,医药级纤维素醚的生产难度也较大,可以说医药级产品的质量基本可以代表纤维素醚企业的技术实力。纤维素醚通常作为阻滞剂、骨架材料和增粘剂加入,制成缓释骨架片、胃溶性包衣材料、缓释微囊包裹材料、缓释药物膜剂材料等。
    羧甲基纤维素钠
    羧甲基纤维素钠(CMC-Na)是目前国内外产量和用量最大的纤维素醚品种,是由棉、木经碱化,氯乙酸醚化等过程制成的离子型纤维素醚。CMC-Na是一种常用的药用辅料,常用作固体制剂的黏合剂和液体制剂的增黏、增稠及助悬剂,也可作为水溶性基质和成膜材料。其在缓(控)释制剂中常作为缓释药物膜剂材料和缓释骨架片等。
    除了羧甲基纤维素钠作为药用辅料外,交联羧甲基纤维素钠也可作为药用辅料。交联羧甲基纤维素钠(CCMC-Na)是羧甲基纤维素在无机酸催化剂作用下,在一定温度(40~80℃)与交联剂反应并经纯化后的水不溶物。交联剂可以采用丙二醇、丁二酸酐、顺丁烯二酸酐和己二酸酐等。交联羧甲基纤维素钠在口服制剂中用作片剂、胶囊和颗粒剂的崩解剂,依靠毛细管和溶胀作用起到崩解的效果,其可压性好,崩解力强。有研究表明,交联羧甲基纤维素钠在水中溶胀度大于低取代羧甲基纤维素钠和水合微晶纤维素等常见崩解剂。
    甲基纤维素
    甲基纤维素(MC)是由棉、木经碱化,氯甲烷醚化等过程制成的非离子型纤维素单一醚。甲基纤维素具有优良的水溶性,在pH2.0~13.0范围内稳定。其广泛应用于药剂辅料,被用于舌下片、肌内注射剂、眼用制剂、口服胶囊剂、口服混悬液及口服片剂和局部用制剂。此外,在缓释制剂中,MC可作为亲水凝胶骨架缓释制剂、胃溶性包衣材料、缓释微囊包裹材料、缓释药物膜剂材料等。
    羟丙基甲基纤维素
    羟丙基甲基纤维素(HPMC)是由棉、木经碱化,环氧丙烷和氯甲烷醚化等过程制成的非离子型纤维素混合醚 。它无臭、无味、无毒, 在冷水中易溶, 在热水中凝胶化。羟丙基甲基纤维素是国内近15年来产量、用量与质量都在迅速提升的纤维素混合醚品种,也是目前国内外用量最大的药用辅料之一,其作为药用辅料已有近50年的历史。目前,HPMC的应用主要体现在以下五大方面:
    一是作为黏合剂和崩解剂。HPMC作为黏合剂可使药物易于润湿,且其本身吸水后能膨胀数百倍,故能显著提高片剂的溶出度或释放度。HPMC具有较强的黏性,对于质地酥松或脆硬的原料可增强其颗粒黏性,改善其可压性。HPMC低黏度者可作黏合剂和崩解剂,高黏度者仅作为黏合剂。
    二是作为口服制剂的缓控释材料。HPMC为缓释制剂中常用的水凝胶骨架材料。低黏度级别( 5~50mPa·s) 的HPMC可用作黏合剂、增黏剂和助悬剂,高黏度级别(4000~100000mPa·s) 的HPMC可用于制备混合材料骨架缓释片、缓释胶囊、亲水凝胶骨架缓释片的阻滞剂。HPMC可溶于胃肠液中,具有可压性好、流动性好、载药能力强及释药特性不受pH影响等优点,是缓释制剂系统中极重要的亲水载体材料,常用作缓释制剂的亲水凝胶骨架、包衣材料,以及用于胃内漂浮制剂、缓释药物膜剂辅料中。
    三是作为包衣成膜剂。HPMC具有良好的成膜性,它所形成的膜均匀、透明、坚韧,生产时不易黏连,尤其对易吸潮、不稳定的药物,用它作隔离层可大大提高药物的稳定性,防止片子变色。HPMC具有多种黏度规格,如选用得当,包衣片的质量、外观都优于其他材料,其常用浓度为2%~10%。
    四是作为胶囊囊材。近年来,随着全球动物疫情的频繁爆发,与明胶胶囊相比,植物胶囊已经成为医药和食品工业的新宠儿。美国辉瑞公司已经成功地从天然植物中提取出HPMC,并制备出VcapTM植物胶囊。植物胶囊相对于传统的明胶空心胶囊具有适应性广、无交联反应风险和稳定性高的优势,释药速度相对稳定,个体差异较小,在人体内崩解后不被吸收,能随排泄物排出体外。在贮存条件方面,经大量试验,在低湿条件下几乎不脆碎,高湿下囊壳性状依然稳定,对于极端储存条件下植物胶囊各项指标不受影响。随着人们对植物胶囊的了解,以及国内外公众用药理念的转变,植物胶囊的市场需求将迅速增长。
    五是作为助悬剂。混悬型液体制剂是临床上常用的剂型,为难溶性固体药物分散在液体分散介质中的非均相分散体系。该体系的稳定性决定了混悬型液体制剂质量的优劣。HPMC胶体溶液能降低固液界面张力,降低固体微粒表面自由能,使非均相分散体系趋于稳定,是一种优良的助悬剂。HPMC用作滴眼剂的增稠剂,含量为0.45%~1.0%。
    羟丙基纤维素
    羟丙基纤维素(HPC)是由棉、木经碱化,环氧丙烷醚化等过程制成的非离子型纤维素单一醚。HPC通常可溶于40℃以下的水和大量极性溶剂中,其性能与羟丙基的含量及聚合度有关。HPC能与各种药物配伍,具有良好的惰性。
    低取代羟丙基纤维素(L-HPC)主要作片剂崩解剂和黏合剂,其特点是:容易压制成型,适用性较强,特别是不易成型,塑性和脆性大的片子,加入L-HPC能提高片剂的硬度和外观的光亮度,还能使片剂崩解迅速,提高片子内在质量,并提高疗效。
    高取代羟丙基纤维素(H-HPC)在制药领域可以作为片剂、粒剂、细粒料的黏结剂。H-HPC具有优良的成膜性,所得膜坚韧并有弹性,可与增塑剂一比高低。通过与别的抗湿涂膜剂混用,可进一步改善膜的性能,常用作片剂的薄膜包衣材料。H-HPC还可用作骨架材料制备骨架缓释片、缓释小丸和双层缓释片。
    羟乙基纤维素
    羟乙基纤维素(HEC)是由棉、木经碱化,环氧乙烷醚化等过程制成的非离子型纤维素单一醚。HEC在医药领域主要用作增稠剂、胶体保护剂、黏合剂、分散剂、稳定剂、助悬剂、成膜剂以及缓释材料,可应用于局部用药的乳剂、软膏、滴眼剂,口服的液体、固体片剂、胶囊等多种剂型中。羟乙基纤维素已收载于美国药典/美国国家处方集和欧洲药典等。
    乙基纤维素
    乙基纤维素(EC)是应用最广泛的水不溶性纤维素衍生物之一。EC无毒、稳定,不溶于水、酸或碱溶液,能溶于乙醇、甲醇等有机溶剂。常用的溶剂是甲苯/乙醇为4/1(重量)的混合溶剂。EC在药物缓释制剂中有多种用途,广泛用作缓释制剂的载体及微囊、包衣成膜材料等,如:可用作片剂阻滞剂、粘合剂、薄膜包衣材料,用作骨架材料膜制备多种类型的骨架缓释片,用作混合材料制备包衣缓释制剂、缓释微丸,用作包囊辅料制备缓释微囊;还可作为载体材料广泛地用于制备固体分散体;可作为成膜物质和保护涂层而广泛用于制药技术,同时还可以用作黏合剂和填充剂。作为药片的保护涂层,它可以降低药片对湿度的敏感性,防止药品受潮变色变质;还可形成缓释胶层,微囊包封聚合物,使药效持续释放。

摆脱中低端应用,加快转型升级
    
    综上所述,水溶性的羧甲基纤维素钠、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基纤维素和油溶性的乙基纤维素均以各自的产品特性,作为黏合剂、崩解剂、口服制剂的缓控释材料、包衣成膜剂、胶囊囊材和助悬剂等应用于药用辅料中。放眼国际,国外几个跨国公司(日本信越、美国陶氏沃尔富和亚什兰跨龙)意识到医药纤维素未来在中国的巨大市场,或增产,或兼并,都加大了在此领域内的应用投入。陶氏沃尔富宣布将加强对中国药物制剂市场配方、成分及需求的关注,应用研究也努力向市场靠近。陶氏化学沃尔富纤维素事业部与美国卡乐康公司在全球范围建立了缓控释制剂联盟,在9 个城市、15个资产机构和6个GMP的公司拥有超过1200名员工,大量的应用研究专业人员为约160个国家的客户提供服务。亚什兰分别在北京、天津、上海、南京、常州、昆山以及江门拥有生产基地,还在上海和南京两地投资了3家技术研究中心。
    根据中国纤维素协会网站数据统计,2017年国内纤维素醚产量37.3万吨,销量36.0万吨。2017年离子型CMC实际销量为23.4万吨,同比增加18.61%,非离子型销量12.6万吨,同比增加8.2%。非离子型产品除HPMC(建材级)外,HPMC(医药级)、HPMC(食品级)、HEC、HPC、MC、HEMC等均逆势而升、产销量不断增加。国内纤维素醚已经快速增长了十几年,产量也已成为世界第一,但大部分纤维素醚企业的产品主要应用于产业的中低端领域,附加值不高。
    目前国内各纤维素醚企业大多处在转型升级的关键期,应继续加大产品的研发力度,不断丰富产品品种,充分利用好中国这个全球最大市场,并加大力度开拓国外市场,使企业早日完成转型升级,进入产业的中高端领域,实现良性和绿色发展。

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