吸入制剂是利用特殊装置，将溶解或分散于适宜介质中的原料药物雾化后，通过使用者主动或被动吸入气溶胶或蒸气的形式的药物至肺部，进而发挥局部或者全身作用的固体或液体制剂。目前，临床上的吸入制剂按给药形态主要可分为干粉吸入剂、吸入粉雾剂、吸入喷雾剂和吸入液体制剂。吸入制剂可直接到达肺部病灶等目的暴露部位，吸收快起效快，避免口服给药的首过效应，且具有便携性好和病人服药的依从性好等特点。近年，随着吸入制剂的快速发展，吸入治疗被世界卫生组织WHO和欧美推荐为哮喘、慢性阻塞性肺病（COPD）等呼吸道疾病治疗的首选给药方式，并且针对吸入给药制剂PK研究的评价方法和手段也有了长足的进步。  
1.吸入给药PK特点
     不同于常规给药制剂（口服制剂、注射剂等），吸入制剂进入循环系统主要有两条途径：第一条为部分药物经肺部吸入后，经过黏液层、上皮细胞、基底膜、间质组织吸收入血；第二条为其余部分药物沉积于口腔，通过吞咽至胃肠道吸收入血。药物在肺部吸收的方式包括被动扩散、主动转运、细胞旁路转运、淋巴细胞吞噬等，一般来说，药物雾化后的粒径大小和理化性质对吸收方式及吸收部位有较大影响，如脂溶性较大的药物吸收方式主要为被动扩散。      对于治疗肺部疾病的肺吸入制剂，其有效性主要取决于沉积在肺部的药物量，而其安全性需要考虑两个方面，包括局部安全性和全身安全性。由于肺部药物代谢与肝肠代谢存在较大差异，肺部酶活性普遍较低，且表达模式也不同，因此需要特别关注药物在肺部代谢物的暴露量、药物间的相互作用、以及药物是否可被肺部代谢酶活化等，以更好地评估其治疗效果或毒性反应。
2. 吸入制剂非临床PK研究的特殊关注点
2.1 指导原则
     对于人用药，目前没有针对吸入给药途径的指导原则，对于化学品或农药，有少数指导原则或标准指南；经济合作与发展组织（OECD）化学品关于吸入给药的内容是各国指导原则中技术要求最详细，涵盖范围最广，要求最高的指导原则，也是吸入制剂非临床PK研究中必须关注的指导原则。 2.2 动物种属的选择
     吸入制剂非临床药动学研究的动物种属选择的基本原则与其他制剂基本相同，一般采用健康、成年的动物进行。在考虑与人体PK性质相关性的前提下，尽可能选择与毒理学和药效学研究相同的动物。对于系统暴露量较高的吸入制剂，代谢产物谱可提供动物种属选择的关键性依据；对于局部暴露为主的吸入制剂，需关注局部组织特征或细胞类型与人体的相似度。此外，还需重点评估动物呼吸道解剖结构对预测人体结果的影响，以及给药过程中动物的依从性。动物的呼吸道解剖结构决定受试物的分布沉积特征和给药难度在候选药物筛选、剂量探索等早期研究。创新性药物应选用两种或两种以上的动物，其中一种为啮齿类动物，另一种为非啮齿类动物。非创新性药物，可选用一种动物，建议首选非啮齿类动物。在药物开发初期，大鼠是吸入制剂非临床药动学研究中最常用的动物，可用于候选药物筛选、剂量设计等。在动物数量确定方面，由于吸入制剂的实际给药剂量受诸多因素影响，包括给药装置的因素和动物自身呼吸状态等因素，难以测量和消除动物呼吸状态个体差异带来的误差，因此，可较常规给药途径适当增加动物数量。
2.3 给药方式的选择
     动物吸入给药方式包括口鼻吸入给药、气管给药、压缩雾化给药，各有优缺点。气管给药可以精确定量给药，但需在麻醉状态下给药，常用来开展探索性试验。口鼻吸入给药与实际临床给药方式相近，可以评估药物在上呼吸道的暴露情况，无需麻醉，且一次可进行多只动物给药，是申报药代研究常用的给药方式。压缩雾化给药与临床给药方式最相近，但无法评估实际给药剂量。
表1 动物吸入给药方式

给药方式	动物 类型	动物 麻醉	血液样品采集	气溶胶采集	粒径监测	药物量	给药难度	动物数
气管给药	小动物	需要	随时采集	不可以	不可以	少	适中	一次1只
口鼻吸入 给药	大、小动物	不需要	随时采集	可以	可以	多	较难	一次多只
压缩雾化 吸入	小动物	不需要	不可以随时采集	不可以	不可以	少	简单	一次1只

 
   
2.4 受试物分析——给药准确性监测
     为了确保在吸入给药时递送药物的准确性，在给药期间需对药物递送剂量、递送均一性和稳定性及空气动力学粒径分布进行监测。在非临床研究阶段，通常在正式给药前需对雾化生成方法及含量检测方法进行受试物分析考察和验证。受试物分析是吸入给药制剂非临床评价中的一个重点和难点。受试物分析除了常规给药制剂评估的给药制剂的浓度、均一性和稳定性外，还需检测和验证气溶胶颗粒的空气动力学粒径、递送剂量、沉积剂量、给药过程中气溶胶浓度的稳定性、不同给药批次间气溶胶浓度的稳定性和均一性等。吸入制剂的给药剂量会随动物状态、给药装置的稳定性、环境参数等改变，因此通常根据药动学探索研究来设定剂量。
递送剂量的监测
     吸入制剂的非临床PK研究常通过采样瓶或合适的滤膜采集一定时间内任意雾化通道雾化后的气溶胶颗粒（一般连续多次采集）并通过高效液相色谱仪等方法检测采样瓶或滤膜中的药物浓度，换算成气溶胶中的药物浓度，即可获得一定雾化时间内的药物剂量。对于液体制剂（气雾剂和喷雾剂），通常采用高效液相色谱法、气相色谱法等方法检测有效成分的含量。对于无挥发性的单一化合物，可采用称重法进行气溶胶浓度的检测。OECD对液体和固体型气溶胶浓度的允许偏差为±20%。
递送稳定性和均一性的考察
     吸入制剂在持续雾化一定时间后，通过间断采样和检测，可考察持续雾化的稳定性。通过对雾化通道进行分通道采样，采集多个通道的样品进行检测，可考察各雾化通道间的均一性。对于多层的小动物单浓度口鼻动态暴露吸入系统，还需对各层雾化通道进行分通道采样和检测，以考察各层雾化通道间的均一性。雾化后各时间点和各通道的药物浓度均应在目标浓度的±20%范围内。
空气动力学粒径分布的监测
     气溶胶中药物颗粒的粒径分布是影响药物在呼吸道和肺部沉积的关键参数，因此，空气动力学粒径分布是给药过程中质量控制的重要指标之一。粒径分布可通过多种测试方法定期检测，测试方法主要包括碰撞法、激光衍射法和飞行时间粒径分析法，前两种方法较为常用。临床上，FDA建议采用至少两种原理的检测方法进行空气动力学粒径分布的研究，且其中一种必须采用多级碰撞法。碰撞法是目前吸入制剂体外粒度分析最经典的方法，也是美国和欧洲药典评价吸入制剂体外粒度分布推荐使用的方法。比如《中国药典》收载的双层液体碰撞器，美国、欧洲药典收载的Andersen多级撞击器、Marple miler 多级撞击器等。近年来，新一代多级惯性碰撞器使用普遍，质量中值空气动力学直径（MMAD）和几何标准差（GSD）等常用来作为评价参数。 2.5 样品采集
     样品采集除了常规的血浆采集外，需要特别关注药物的呼吸道药物分布以及灌洗液中的药物浓度。在血样采集时，对于吸收迅速、半衰期短的药物需考虑给药中采血，且需注意防止交叉污染。在进行组织分布研究时，除采集心、肝、脾、肾、脑等主要组织器官外，还需关注呼吸系统组织器官如鼻咽（含鼻甲）、喉部（含会厌）、主气管、支气管、肺脏及肺灌洗液中药物的分布，且灌洗液采集体积和停留时间需保持一致性，小组织如鼻粘膜、咽、喉、气管、支气管的采集方法也要保持一致性。
2.6 生物样品分析
     生物样品的分析方法包括色谱法、免疫学法、放射性同位素标记法和微生物学方法等。其中色谱法包括高效液相色谱法、气相色谱法和色谱-质谱联用法；免疫学法包括放射免疫分析法、荧光免疫分析法、酶免疫分析法等。由于生物样本药物浓度低、样品量少、内源性物质干扰多且个体差异大，应根据药物的性质、生物样品中药物的浓度选择不同的检测方法。对于系统暴露量低的吸入给药制剂需尽早开发灵敏度足够的方法  
3 案例分享
     LW23122是口服改吸入的改良型干粉吸入制剂，以期达到起效快、作用时间可控、提高生物利用度等效果。在开展的大鼠口鼻暴露吸入给药血药浓度-时间曲线试验研究中，试验选用30只SD大鼠，设单次吸入低、中、高剂量组（A、B、C）、多次吸入组（D）、原研经口组（E），受试物低、中、高剂量组及多次给药组动物均采用精准气溶胶吸入给药系统给药，给药时将大鼠放进固定器中进行吸入给药，使用UPLC定量检测截留药物量。受试物低、中、高剂量组单次吸入给药时长分别为5min、10min、20min，实际递送剂量分别为0.06mg/kg、0.14mg/kg、0.28mg/kg。多次给药组吸入给药时长为10min，实际递送剂量为0.15mg/kg，连续给药7天；原研经口组单次灌胃给予1.8mg/kg的原研片剂。受试物中、高剂量组动物于给药前、给药中和给药后采血；多次给药组于第7天给药前，给药中和给药后采血；受试物低剂量组、原研经口组于给药前和给药后采血。各组动物均于给药前（0h）采集血样；受试物中剂量组动物于给药中5min，受试物高剂量组动物于给药中10min，多次给药组动物于第7天给药中5min采集血样；受试物低、中、高剂量组均于单次给药后0h、0.083h、0.25h、0.5h、1h、2h、4h、8h、24h采集血样，多次给药组于第7天给药后0h、0.083h、0.25h、0.5h、1h、2h、4h、8h、24h采集血样，市售对照品组动物于单次给药后0.083h、0.167h、0.25h、0.5h、1h、2h、4h、8h、12h、24h采集血样。采用经验证合格的LC-MS/MS方法检测血浆中LW23122的浓度。使用Phoenix WinNonlin（V 8.1.0.3530）软件对得到的药物浓度进行主要药代动力学参数T_max、C_max、t_1/2、AUC_(0-t)、MRT_(0-t) 统计分析。
     吸入给药后，实际递送剂量比值与吸入给药时长比值（1:2:4）基本一致，说明动物吸入给药系统稳定。受试物低、中、高剂量组体内药物的暴露量AUC_(0-t)和达峰浓度C_max不同剂量组间的比值与实际递送剂量比值基本一致，多次给药后，未见蓄积。受试物中剂量组（0.14mg/mL）体内药物暴露量AUC_(0-t)与原研经口组（1.8mg/kg）SD大鼠相当，受试物中剂量组T_max明显短于原研经口组的T_max，提示相比于口服给药，吸入给药起效快，提高药物的生物利用度。
     
4 结语
     非临床PK研究在药物研发早期的有效性和安全性评价中有着举足轻重的作用，对于肺部吸入制剂这种特殊的给药剂型，尽早开展PK研究尤为重要。莱恩医药已成功建立大小动物吸入制剂给药平台，拥有先进的吸入给药实验设备和技术以及经验丰富的研究团队，已完成多个吸入制剂的药效、药代和毒理研究，顺利完成IND申报。