干粉吸入剂创新之路：从共制剂技术到精准体外暴露评价的全面解析

近年来，随着慢性呼吸系统疾病（如哮喘、COPD）以及肺部感染（如结核病、囊性纤维化）治疗需求的不断增加，干粉吸入剂的研发进入了一个全新的阶段。传统的单一成分吸入剂已难以满足复杂疾病的治疗需求，多活性药物成分共递送成为行业关注的焦点。

然而，将两种或更多药物有效、稳定地共递送至肺部，同时确保其在体内的协同作用、稳定性和安全性，面临着巨大的制剂学挑战。本综述系统梳理了当前干粉吸入剂共递送的最新创新技术，并深入探讨了支撑这些制剂评价的先进体外测试体系，为吸入制剂开发者提供了一份详尽的“技术路线图"。

1.1 临床需求驱动

在COPD和哮喘的治疗中，联合使用支气管扩张剂和糖皮质激素已成为标准方案。多项研究表明，将多种活性药物成分整合到同一个吸入装置中，可以显著提高患者的用药依从性，降低医疗成本，并达到更好的疾病控制效果。

1.2 技术挑战

实现共递送并非易事。不同药物的理化性质（如溶解度、粒径、稳定性）往往存在差异，如何在单一制剂中实现均匀混合、避免药物间相互作用、并确保理想的空气动力学粒径（1-5 μm），是制剂科学家面临的核心难题。

二、五大创新共制剂技术解析

综述详细介绍了当前非上市干粉吸入剂研发中的五大前沿技术，各有优劣，适用于不同的药物组合与治疗场景。

1. 共无定形体系

• 原理：将两种或多种药物通过喷雾干燥等技术，形成一个均一的无定形单相体系。

• 优势：显著提高难溶性药物的溶解度与溶出速率；实现药物分子级别的混合；改善颗粒的空气动力学性能。

• 应用案例：左氧氟沙星与4-氨基水杨酸共无定形体系，微细颗粒分数显著提升；利福平-莫西沙星共无定形体系用于结核病治疗。

2. 共晶体

• 原理：两种或多种分子通过氢键等非共价键结合，在同一晶格中形成新的结晶固体。

• 优势：兼具晶体的稳定性与改善的溶解度；可以调控药物的释放行为。

• 应用案例：瑞德西韦-水杨酸共晶体用于COVID治疗，释放分数提高15.4倍；法匹拉韦-茶碱共晶体实现79.3%的微细颗粒分数。

3. 核-壳颗粒

• 原理：采用三流体喷嘴喷雾干燥技术，将一种药物包裹在内核，另一种药物分布在壳层。

• 优势：实现药物的空间分离，避免相互作用；可调控药物的序贯释放；实现“多靶点"或“多阶段"治疗。

• 应用案例：氯法齐明为壳、为核的微粒，显著延长了在肺部的滞留时间。

4. 共喷雾干燥颗粒

• 原理：将两种药物的溶液混合后直接喷雾干燥，或采用双喷嘴/三喷嘴技术分别喷雾。

• 优势：工艺相对简单，易于放大；可以灵活调整药物比例。

• 应用案例：粘菌素与妥布霉素共喷雾干燥，雾化性能优于单一药物。

5. 纳米颗粒系统

• 原理：将药物包封于脂质体、聚合物纳米粒等载体中，再进一步加工成可吸入的微米级聚集体。

• 优势：实现靶向递送（如巨噬细胞靶向）、控制释放、克服生物屏障。

• 应用案例：共负载阿法替尼和紫杉醇的PLGA多孔微球，用于克服肺癌耐药性；乳铁蛋白-硫酸软骨素纳米复合物用于肺癌联合化疗。

文献作者对不同技术进行了多维度比较，指出了它们在实际应用中的取舍：

• 共无定形与共晶体：在改善溶解性和物理稳定性方面优势突出，但存在剂量灵活性受限的问题。共处理体系中的药物化学计量比是固定的，往往无法灵活调整，难以匹配临床治疗中的个体化需求。

• 核-壳颗粒与纳米系统：功能强大，可实现靶向和控释，但生产工艺复杂，放大生产困难，且从监管角度看，审评路径尚不明确，开发成本高。

• 共喷雾干燥：工艺相对简单，但在实现药物均匀分布方面存在挑战。

四、支撑创新的评价体系：体外暴露系统与细胞模型

制剂开发的成功不仅取决于颗粒本身，更依赖于能否在实验室中科学、准确地评价其安全性和有效性。本综述用较大篇幅强调了“先进体外评价体系"的重要性。

4.1 为何需要气液界面暴露系统？

传统的“浸没式"细胞实验无法真实模拟药物颗粒在肺部的沉积和溶解过程。气液界面培养技术允许细胞在顶面直接接触空气或气溶胶，模拟人体肺泡的真实环境，是评价吸入制剂的工具。

4.2 主流的气溶胶暴露设备

文献明确指出，目前主流的体外暴露研究主要围绕以下几个品牌展开：

4.3 多样化的细胞模型

为了全面评估药物安全性，研究者采用了从简单到复杂的多种细胞模型：

• 细胞系：A549、Calu-3、16HBE，用于高通量筛选和基础毒性评估。

• 复杂模型：如MucilAir™ 等商业化3D重建组织，含有纤毛和黏液，更接近人体气道上皮；肺芯片则通过微流控技术模拟呼吸运动和血流灌注；精密切割肺切片保留了完整的肺组织结构。

五、总结与展望

这篇综述清晰地描绘了干粉吸入剂共递送领域从“药物组合"到“颗粒工程"，再到“精准评价"的全景图。

1. 制剂技术百花齐放：共无定形、共晶体、核-壳结构等技术为攻克难溶性药物、实现联合治疗提供了有力，但开发者需在“功能复杂性"与“生产工艺可行性"之间做出权衡。

2. 评价工具至关重要：Cultex、Vitrocell 等品牌的气液界面暴露系统，结合先进的细胞模型，已成为吸入制剂临床前评价的“金标准"。它们不仅保障了实验数据的可靠性，也推动了“减少动物实验"的3R原则。

对于吸入制剂研发者而言，选择合适的技术平台与评价体系，将是加速产品上市、确保临床成功的核心要素。

【研究设备与国产化思考】

本综述中反复提及的Cultex® RFS径向流系统，是气液界面暴露技术的国际。该系统通过独特的径向流设计，确保了多个暴露通道间气溶胶分布的高度均一，这是获得可靠、可重复毒理学数据的技术基石。

德伯科技作为Cultex在中国地区的技术服务合作伙伴，不仅能为国内用户提供该系统的全面技术支持，更致力于吸入暴露领域的国产化创新。我们自主研发的ACP系列气液界面细胞暴露系统，对标先进水平：

• 高均一性：辐射流设计确保各通道间气溶胶分布变异系数≤5%，满足最严苛的平行对照实验要求。

• 灵活配置：提供ACP3（3通道）、ACP6（6通道）、ACP16（16通道），适应从基础研究到高通量筛选的多样化需求。

• 环境精准控制：温度37±0.1℃，湿度≥95%，复刻人体气道微环境。

• 全自动软件：支持实验编程、自动运行与数据追溯，操作便捷。

我们自主研发的DG108颗粒物气溶胶发生器主要用于干燥颗粒物（非黏性）的气溶胶在实验室连续稳定地模拟发生，主要用于药理毒理学研究，以及环境污染，气溶胶科学，过滤器检测以及工业加工等应用。 

无论是开发共无定形制剂、核-壳颗粒还是纳米药物，德伯科技的国产产品都能为您的创新成果提供精准、可靠的体外评价保障，助力中国吸入制剂研发迈向国际前沿。

文献来源：

Zellnitz-Neugebauer S, Fröhlich E. Innovative co-formulation strategies for non-marketed dry powder inhalers. Sci, 2026, 8, 89.