VCM（真空热熔压缩成形）在克服 PROTAC 分子口服递送壁垒的增溶制剂开发中的应用。

1、服务范围

难溶性药物PROTAC分子增溶

2、技术手段

通过热熔真空压缩成型技术（Vacuum Compression Molding）进行前期微量处方筛选，实现 PROTAC 无定形固体分散体制剂开发，达到增溶的目的。

3、技术优势

速度快、省物料、不用清洗，尤其是适合前期难以合成的新实体化学分子，以及获得量非常少的物料，应用VCM可以以微量的物料（mg级）完成前期的处方筛选，大量节省成本。

4、设备介绍




5、设备应用案例及相关文献
摘要
蛋白降解靶向嵌合体（PROTACs）可靶向传统抑制剂难以作用的 “不可成药” 蛋白，为现代药物研发开辟全新方向。但 PROTAC 分子疏水性强，普遍存在溶解度极低的问题，口服生物利用度难以达标；同时该类化合物尚处于研发阶段，原料药供给量极少，极大限制制剂开发空间。
本研究以典型 PROTAC 模型化合物 ARCC-4 为研究对象，采用微量制剂工艺制备无定形固体分散体（ASDs）与液固制剂，考察两类增溶技术的应用潜力。预饱和溶出试验结果证实：醋酸羟丙甲纤维素琥珀酸酯（HPMCAS L 型）、尤特奇 L 100-55（EL 100-55）两种聚合物可稳定 ARCC-4 过饱和溶液体系。选用两种聚合物，通过真空压模成型（VCM）工艺分别制备载药量 10%、20% 的无定形固体分散体；采用差示扫描量热法（DSC）表征分散体固态性质。
非漏槽溶出试验结果显示：物理混合物无法提升药物溶出度；而所有无定形固体分散体均可在完整溶出周期内维持 ARCC-4 高度过饱和状态，无药物析晶现象。与之相反，液固制剂无法改善 ARCC-4 溶解度。综上，无定形固体分散体是解决 PROTAC 类药物低溶解度问题极具潜力的制剂技术。
关键词：PROTAC；ARCC-4；无定形固体分散体；真空压模成型；溶出度；过饱和；增溶
1 引言
蛋白降解靶向嵌合体（PROTACs）作为新兴技术，有望彻底革新未来药物研发领域 [1]。PROTAC 属于双靶点小分子药物，可将细胞降解系统中的 E3 泛素连接酶与致病靶蛋白拉近；通过拉近二者空间距离，使靶蛋白泛素化，最终经蛋白酶体系统降解。
相较于传统酶抑制剂，PROTAC 可彻底清除细胞内靶蛋白，而非仅抑制蛋白酶活，因此能够作用大量既往被认定 “不可成药” 的蛋白靶点，具备独特优势 [2]。
但 PROTAC 分子分子量普遍偏高，伴随理化性质缺陷，水溶性极差，而水溶性是实现口服药物体内暴露的核心限制因素 [3]。针对这类新型药物，传统药物化学优化策略（降低分子量、减少可旋转键、削减氢键供体数量）依然适用。先导药物 ARV-110 就是典型案例：该分子基于结构紧凑的脑啡肽原结合配体与简化靶蛋白配体构建，理化性质得到显著优化。
与之相对，基于希佩尔 - 林道蛋白（VHL）结合配体设计的 PROTAC，口服生物利用度普遍受限。例如经结构优化的 SMARCA2 降解剂 ACBI2，水溶性与口服吸收仍存在明显短板 [4]。
若要充分释放 PROTAC 在慢性病治疗领域的巨大潜力，口服给药是提升患者用药顺应性的核心目标，目前仍存在巨大研发空白 [5]，因此开发可口服的 PROTAC 制剂具备极高研究价值。
水溶性差是脂溶性口服制剂生物利用度低下的核心诱因，因此亟需开发增溶制剂技术 [6,7]。现阶段针对 PROTAC 口服增溶的研究多聚焦自乳化药物递送体系 [8]。例如 Rathod 等人以 ARV-825 为模型 PROTAC，制备 PROTAC 负载型自纳米乳化前浓缩液（ARV-SNEP），显著提升药物在水相与生物模拟介质中的溶解度 [9]。
对于难溶性药物口服给药，无定形固体分散体（ASDs）是成熟经典的制剂技术：将药物以无定形态嵌合于高分子载体基质中 [10-13]。绝大多数原料药为结晶态，无定形分子内能更高，必须依靠高分子基质稳定，防止加工、储存过程中重结晶 [14,15]。
成型后的无定形分散体若不存在熔融吸热峰、仅出现单一玻璃化转变温度（Tg），证明体系为均一单相无定形体系，无结晶残留 [16]。
已有大量研究证实，无定形固体分散体不仅适用于结晶型难溶药，对本身无定形态的低溶解度药物同样具备增溶效果 [17,18]。该体系可在溶出过程中形成药物过饱和水溶液并长时间维持该状态，从而提升体内生物利用度 [15,19-22]。
过饱和溶液的生成与稳定依赖药物与高分子间的分子相互作用，因此针对不同原料药，需合理筛选适配的成分散高分子 [23-26]。
液固制剂是另一种难溶性药物增溶技术 [27,28]，制备工艺简单，原料药与辅料用量极低。该技术将药物溶解或分散于非挥发性溶剂中，再吸附至适宜载体，液态体系转化为自由流动固体粉末。药物溶解后被包裹于辅料孔道内部，最终得到固体粉末。介孔二氧化硅孔容大、比表面积高，是液固制剂最优载体辅料之一 [29-31]。
尽管两类技术均已被证实具备增溶潜力，但目前尚无研究系统评估无定形固体分散体、液固制剂对全新 PROTAC 化合物的增溶适用性。本研究选取 Arvina 药物研发管线中一款基于 VHL 配体的 PROTAC 分子 ARCC-4 作为模型化合物，用于制备无定形固体分散体与液固制剂。
ARCC-4 靶向雄激素受体（AR），脂溶性极强（logP=7.16，分子量 1024 g/mol）[32]；在药物吸收部位生理 pH 区间内呈电中性，水中溶解度极低（c log S=-10.4）。
若本研究证实两类制剂有效，可为口服生物利用度合格的 PROTAC 开发提供新思路，同时在药物发现、临床前研发阶段大幅降低体内试验的原料药消耗。
由于该化合物尚处于研发阶段，原料药供给量极少，热熔融挤出（HME）、喷雾干燥（SD）等传统无定形分散体制备工艺均无法开展。因此本研究先通过微量预试验筛选适配高分子，仅采用筛选出的优势高分子，结合真空压模成型（VCM）制备无定形分散体。VCM 设备可在加热、真空条件下制备小型圆盘状无定形分散体，原料无损耗。
为验证无定形分散体、液固制剂能否提升 ARCC-4 溶解度，为低溶解 PROTAC 口服制剂提供可行方案，本研究在模拟肠道吸收 pH 的 0.05 mol/L 磷酸盐缓冲液（pH 6.8）中开展非漏槽溶出试验。
2 材料与方法
2.1 实验材料
PROTAC 模型化合物 ARCC-4 为本实验室自主合成。基于本课题组前期雄激素受体靶向 PROTAC 开发经验，设计全新合成路线，实现 ARCC-4 克级合成（详细实验步骤见补充材料）[32-34]，合成产物全部用于本研究后续试验。
高分子材料：
HPMCAS L 型：日本信越化学（东京）
尤特奇 L 100-55（EL 100-55）：德国赢创（达姆施塔特）
共聚维酮：德国巴斯夫（路德维希港）
HPMC HME 15 LV：杜邦医药营养事业部（瑞士卢塞恩）
HPC-SSL：日本曹达株式会社（东京）馈赠
辅料与溶剂：
Silsol 6035 介孔二氧化硅：德国格雷斯（沃尔姆斯）
碳酸丙烯酯（PC）：德国 Carl Roth（卡尔斯鲁厄）
N - 甲基吡咯烷酮（NMP）：法国 VWR 国际（罗尼苏布瓦）
二甲基亚砜（DMSO，纯度≥99.9%）：比利时赛默飞世尔（海尔）
二水合磷酸氢二钠、一水合磷酸二氢钠：德国 Th. Geyer（伦宁根）
2.2 平衡溶解度测定
采用摇瓶法，在模拟肠道 pH 的 0.05 mol/L 磷酸盐缓冲液（pH 6.8）中测定 ARCC-4 平衡溶解度。
过量加入 ARCC-4 原料药，37 ℃摇床振荡 48 h；取样后 37 ℃、21000×g 离心 5 min；取 450 μL 上清液，加入 50 μL 乙腈稀释，防止药物析晶。
采用岛津 LC-2030C 3D Plus 高效液相色谱仪定量检测，反相 C18 色谱柱，二极管阵列检测器；流动相乙腈：去离子水 = 80:20（v/v），检测波长 268 nm，进样体积 100 μL。
2.3 过饱和稳定试验
采用微型 USP II 溶出仪开展过饱和试验，评价不同高分子对 ARCC-4 过饱和体系生成与稳定能力 [35]。
试验条件：37 ℃，桨速 75 rpm；各高分子预先溶于 0.05 mol/L pH 6.8 磷酸盐缓冲液，终浓度 1.25 mg/mL；同时设置不含高分子的空白缓冲液对照组，单独考察高分子的作用。
配制 40 mg/mL ARCC-4 DMSO 储备液；取 100 μL 储备液加入 20 mL 高分子水溶液，理论药物终浓度 0.2 mg/mL。
该药物浓度（0.2 mg/mL）与高分子浓度（1.25 mg/mL）对应理论载药量 14%；本研究计划制备 10%、20% 两种载药量分散体，因此该高分子浓度为折中选择，可同时覆盖两种载药比例的药载比。
采用安捷伦 8453 紫外 - 可见分光光度计在线测定浓度，校正光散射干扰；前 30 min 每分钟采集一次数据，30~180 min 每 5 min 采集一次，总试验时长 180 min。
2.4 ARCC-4 - 高分子物理混合物（PM）制备
将 ARCC-4 原料药与对应高分子投入 Retsch MM400 行星式球磨机，30 Hz 研磨，循环 3 次、每次 5 min，制备全部物理混合物。
2.5 真空压模成型（VCM）制备无定形固体分散体（ASDs）
各分散体配方如表 1 所示，采用奥地利格拉茨 MeltPrep 公司 VCM 设备制备。
取约 500 mg ARCC-4 与高分子混合粉末，装入直径 20 mm 圆盘模具，真空条件下加热成型。
ARCC-4:HPMCAS 体系：170 ℃热处理 10 min；
EL 100-55 热分解温度为 176 ℃[36]，因此热处理温度下调至 160 ℃；但 EL 100-55 熔体黏度高 [24,36]，延长热处理时间至 15 min。
成型圆盘经 MM400 球磨机 30 Hz 粉碎，过 355 μm 筛去除粗颗粒；采用 HPLC 确认 ARCC-4 回收率，验证加工过程中药物与高分子无化学反应、无降解产物生成。
表 1 无定形固体分散体配方及加工工艺参数
表格
配方组成 药载比例 热处理温度与时间
ARCC-4:HPMCAS 10:90 170 ℃，10 min
ARCC-4:HPMCAS 20:80 170 ℃，10 min
ARCC-4:EL 100-55 10:90 160 ℃，15 min
ARCC-4:EL 100-55 20:80 160 ℃，15 min
2.6 X 射线粉末衍射（XRPD）
采用帕纳科 X’Pert MRD Pro X 射线衍射仪检测，铜靶 Kα1 射线、镍滤光片，电压 45 kV，电流 40 mA，X’Celerator 探测器；反射模式扫描，2θ 范围 5~45°，步长 0.017°。
2.7 热稳定性测试（热重分析 TGA）
采用铂金埃尔默 TGA 7 热重分析仪测定 ARCC-4 分解温度。称取约 5 mg 样品置于铂金坩埚，氮气吹扫流量 20 mL/min，升温速率 10 ℃/min，温度区间 25~350 ℃，记录质量损失随温度变化曲线。
2.8 差示扫描量热法（DSC）
梅特勒 DSC 2 差示扫描量热仪，配套氮气冷却系统，氮气吹扫。称取 7~15 mg 样品置于扎孔铝坩埚；纯 ARCC-4 采用常规程序：25~170 ℃，升温速率 10 ℃/min。
无定形分散体玻璃化转变温度（Tg）采用 TOPEM 多频调制程序测定：基础升温速率 2 ℃/min，温度脉冲振幅 ±0.5 ℃；所有试验平行三组。
2.9 液固制剂制备
液固制剂配方见表 2。溶剂会显著影响溶出曲线 [27,37]，本研究选取三种无挥发性有机溶剂：碳酸丙烯酯（PC）、NMP、DMSO。
制备流程：以最少溶剂量溶解 ARCC-4 原料药；将药物有机溶液分批加入 Silsol 6035 二氧化硅载体，直至载体饱和吸附极限。预试验确定二氧化硅最大吸附容量为每克载体吸附 66%（v/m）有机药液，据此配制下表液固制剂。
表 2 液固制剂组成配方
| 液固制剂体系 | 有机溶剂体积 | | | Silsol 6035 载体 (mg) | 总载药量 (%) |
| ---- | PC (μL) | NMP (μL) | DMSO (μL) | | |
| ARCC-4:PC: 二氧化硅 | 100 | — | — | 153.4 | 6.83 |
| ARCC-4:NMP: 二氧化硅 | — | 80 | — | 120.2 | 9.27 |
| ARCC-4:DMSO: 二氧化硅 | — | — | 100 | 151.8 | 7.39 |
2.10 非漏槽溶出试验
对比无定形分散体、液固制剂、对应物理混合物、纯原料药的溶出增溶效果。
采用 2.3 小节同款微型 USP II 溶出仪，每杯溶出介质为 20 mL 0.05 mol/L pH 6.8 磷酸盐缓冲液；温度 37 ℃，桨速 75 rpm。
尚无标准给药剂量参考，统一称取样品使每杯含纯 ARCC-4 4 mg（完全溶解理论浓度 0.2 mg/mL），构建强非漏槽条件，可清晰区分各制剂溶出性能差异。
安捷伦 8453 紫外分光光度计在线检测 270 min 内药物浓度，校正光散射；采样间隔与 2.3 小节过饱和试验保持一致。
3 结果
3.1 ARCC-4 平衡溶解度
pH 6.8 介质中 ARCC-4 平衡溶解度为 16.3 ± 7.0 ng/mL，证实该化合物水溶性极差，亟需开发增溶制剂技术。
3.2 ARCC-4 原料药固态性质
图 2 为纯 ARCC-4 X 射线粉末衍射图谱，无尖锐特征衍射峰，证明原料药本身为完全无定形态。
图 3a DSC 热谱图与 XRPD 结果相互印证：未观测到熔融吸热峰，仅出现单一玻璃化转变温度 Tg=100.1 ± 0.3 ℃，进一步确证无定形特征。
图 3b TGA 热重曲线评价热分解行为：第一段失重为吸附水分脱除；后续升温曲线显示，217 ℃以下 ARCC-4 热稳定性良好，无显著降解失重（失重阈值 0.5%）。
TGA 仅能检测挥发性分解产物；将 ARCC-4 分别在 120~200 ℃（无定形分散体制备温度区间）热处理 10 min，经液质联用 LC/MS 检测，药物无热降解（数据未展示）。
3.3 过饱和稳定试验
图 4 展示不同高分子预溶后 ARCC-4 的过饱和能力：
无高分子空白组：全程药物浓度低于 0.9 μg/mL，无法形成可检测过饱和体系；
共聚维酮：无增溶作用，全程浓度低于 1.5 μg/mL；
HPC-SSL：短期小幅提升溶解度，29 min 峰值 5.9 ± 0.2 μg/mL，但无法稳定过饱和体系，100 min 后浓度回落至约 1.5 μg/mL；
HPMC HME 15 LV：全程维持约 4 μg/mL 稳定浓度，增溶幅度有限；
EL 100-55：可显著构建并长期稳定过饱和，5~180 min 浓度稳定在 17.1~20.1 μg/mL；
HPMCAS L 型：增溶效果最优，4 min 即达到约 38 μg/mL，全程无析晶，180 min 终点浓度 36.3 ± 4.9 μg/mL。
过饱和试验筛选得到两种优势高分子：HPMCAS L、EL 100-55，二者均可提升 ARCC-4 溶解度并稳定过饱和体系；后续仅采用这两种高分子制备 10%、20% 载药量无定形固体分散体。
3.4 差示扫描量热（DSC）
检测纯高分子与无定形分散体 Tg，判断 ARCC-4 与高分子的相容性、体系均一性（图 5）。
本课题组前期测得纯 EL 100-55 Tg=118.0 ± 0.1 ℃[24]；纯 HPMCAS L Tg=117.5 ± 0.2 ℃。
ARCC-4:HPMCAS 10% 载药分散体：Tg=112.5 ± 0.5 ℃；
ARCC-4:HPMCAS 20% 载药分散体：Tg 小幅下降至 107.3 ± 1.0 ℃；
ARCC-4:EL 100-55 10% 载药分散体：Tg=107.7 ± 0.1 ℃；
ARCC-4:EL 100-55 20% 载药分散体：Tg 降至 104.7 ± 0.7 ℃。
所有分散体均仅出现单一 Tg，证明药物与高分子完全互溶，形成均一单相无定形体系。
3.5 非漏槽溶出试验
3.5.1 HPMCAS 系列分散体（图 6a）
纯 ARCC-4 原料药全程溶出浓度低于 0.4 μg/mL；10%、20% 药载物理混合物溶出行为与纯原料药几乎无差异，无增溶效果。
两种 HPMCAS 无定形分散体均可持续释放药物，全程无析晶；10% 低载药分散体溶出速率更快：60 min 浓度 17.9 ± 1.2 μg/mL，20% 载药组同期仅 13.3 ± 0.6 μg/mL；270 min 终点 10% 载药组浓度 31.8 ± 0.6 μg/mL，高于 20% 载药组 22.6 ± 0.6 μg/mL。
3.5.2 EL 100-55 系列分散体（图 6b）
物理混合物同样无增溶，全程浓度低于 0.9 μg/mL；两种 EL 100-55 分散体溶出浓度持续上升，10% 载药组溶出性能更优：
30 min 时 10% 载药组浓度 18.1 ± 0.8 μg/mL，20% 载药组仅 11.8 ± 0.2 μg/mL；270 min 终点 10% 载药组 35.8 ± 0.4 μg/mL，20% 载药组 22.4 ± 0.6 μg/mL。
3.5.3 液固制剂溶出（图 7）
三种溶剂制备的液固制剂均无法提升 ARCC-4 溶解度，全周期溶出浓度低于 1 μg/mL，与纯原料药无明显区别。
4 讨论
PROTAC 是极具前景的新型化合物，可靶向多种慢性病致病蛋白，攻克传统药物无法成药靶点，但分子固有理化缺陷导致口服生物利用度极低，临床应用受限 [3,8,38]。
本研究模型化合物 ARCC-4 是该类分子典型代表：尽管本身为无定形态（XRPD、DSC 证实），但 pH 6.8 介质平衡溶解度仅 16.3 ± 7.0 ng/mL，logP 高达 7.16，水溶性差是肠道吸收的核心阻碍。
本研究选取两种增溶原理完全不同的制剂技术：无定形固体分散体（高分子基质包埋）、液固制剂（无高分子参与），对比二者构建 ARCC-4 过饱和体系的潜力。
预过饱和试验排除三类高分子：HPMC HME 15 LV、HPC-SSL、共聚维酮，均无法稳定药物过饱和；而 pH 依赖型肠溶高分子 HPMCAS L、EL 100-55 可强效抑制药物析晶。
高分子对药物的增溶、过饱和稳定能力取决于原料药与高分子间分子相互作用，高分子官能团是维持过饱和状态的关键 [39]。
纤维素类高分子的适度疏水性是抑制析晶的核心属性，疏水相互作用主导抗析晶效果 [26,40]。HPMCAS 分子含乙酰基、琥珀酰取代基团，兼具疏水特性，可长效维持药物过饱和；EL 100-55 依靠分子内酸性羧基、酯化羧基与药物形成氢键，实现稳定过饱和 [41]。
其余筛选失败高分子均为 pH 非依赖型水溶性聚合物，无酸性官能团，由此推断高分子酸性基团是稳定 ARCC-4 过饱和体系的关键条件。
除亲水 / 疏水平衡、官能团外，高分子分子构象同样影响药物过饱和状态。已有研究证实：HPMCAS L 浓度高于 0.18 mg/mL 时会形成聚集态构象，显著提升塞来昔布过饱和稳定性 [42]。
同时 HPMCAS 可抑制纳米胶体、无定形液液相分离的晶体生长：当药物浓度超过无定形溶解度时，过饱和溶液会分离为富药物相与富溶剂相，富药物相为高浓度纳米液滴胶体，作为药物储库显著提升体内吸收 [44-46]。已有研究证明无定形胶体相比例与分子分散态过饱和药物浓度呈线性相关 [47]。
筛选得到两种优势高分子后，分别制备 10%、20% 载药量 ARCC-4 无定形分散体。分散体加工温度（HPMCAS 体系 170 ℃、EL 体系 160 ℃）均远低于 ARCC-4 分解温度 217 ℃；HPLC 证实热处理后药物无降解，化学结构完整保留。
所有分散体均仅出现单一玻璃化转变温度，证明形成单相均一分散体系，制备工艺可行。
非漏槽溶出试验中，两种高分子制备的无定形分散体均表现优异：全程持续释放 ARCC-4，无任何析晶；三组平行试验溶出曲线标准差极小，溶出过程过饱和体系高度稳定。
试验介质 pH 6.8 模拟肠道吸收环境；EL 100-55、HPMCAS 均为 pH 依赖溶出高分子，在胃部酸性环境（pH 1）几乎不溶，可避免药物提前释放；本课题组前期研究证实，肠溶包衣可规避酸性环境对 pH 敏感型无定形分散体稳定性的破坏（如无定形 - 无定形相分离）[48]。
无论 HPMCAS 还是 EL 100-55 体系，10% 低载药分散体溶出速率、过饱和浓度均优于 20% 高载药分散体，与现有文献结论一致：分散体高分子占比越高，过饱和水平越高，溶出性能越好 [48-50]。
对比无定形分散体与液固制剂溶出数据，高分子与药物的分子相互作用是生成、稳定过饱和体系的必要条件；全部液固制剂均无法提升 ARCC-4 溶解度，侧面印证该结论。
综上，无定形固体分散体是攻克 PROTAC 低溶解度难题极具前景的制剂方案。但需注意：PROTAC 分子刚性强、分子量大，会导致膜通透性下降，该缺陷无法通过无定形分散体解决。
PROTAC 无定形分散体属于全新制剂思路，仍需开展大量后续研究：体内药代动力学试验验证药物吸收提升效果、拓展更多 PROTAC 化合物制剂研究。
5 结论
本研究首次开展 PROTAC 无定形固体分散体制剂开发，证实无定形分散体是低溶解度 PROTAC 口服给药的可行技术路线。
由于 PROTAC 原料药稀缺，微量过饱和试验可大幅节约原料，快速筛选适配高分子；试验筛选得到两种 pH 依赖型肠溶高分子 HPMCAS L、EL 100-55，分别制备 10%、20% 载药量无定形固体分散体。
药物与高分子高度均一融合的分散体可显著提升 ARCC-4 溶解度，270 min 完整溶出周期内持续维持高度过饱和，无药物析晶。
与之对比，液固制剂无法实现目标增溶效果，针对 ARCC-4 模型化合物不适用。

技术服务联系方式

李少华 15900394117