前言:

美國FDA于2022年10月發布了最新工業指南《In Vitro Permeation Test Studies for Topical Drug Products Submitted in ANDAs Guidance for Industry》，指南中469-475行提到：“The equipment, methodologies, and study conditions used in the IVPT pilot study (and the eventual IVPT pivotal study) should be appropriately validated or qualified. If an applicant elects to use equipment, methodologies, or study conditions that are different from those recommended in this guidance, the applicant should demonstrate why it was necessary and scientifically justified to do so. Detailed protocols and well-controlled study procedures are recommended to ensure the precise control of dosing, sampling, and other IVPT study parameters, as well as potential sources of experimental bias（原文截圖如圖1）.”

圖1 《In Vitro Permeation Test Studies for Topical Drug Products Submitted in ANDAs Guidance for Industry》節選

原文翻譯如下：“IVPT前期研究（以及最終的IVPT關鍵研究）中使用的設備、方法和研究條件應經過適當驗證或鑒定。如果申請人選擇使用與本指南中建議的不同的設備、方法或研究條件，申請人應證明這樣做的必要性和科學合理性。建議采用詳細的方案和控制良好的研究程序，以確保精確控制給藥、取樣和其他IVPT研究參數，以及實驗偏差的潛在來源。”

鑒于FDA要求申請人證明使用非指南中的設備的必要性和科學性，為了避免各位研究人員使用非法規設備所帶來的風險，銳拓儀器特結合現行版USP<1724>章節及即將實施的USP<1724>征求意見稿的內容，為各位制藥同仁分析一下FDA要求中建議的USP<1724>標準擴散池的使用方式。

分析根據《In Vitro Permeation Test Studies for Topical Drug Products Submitted in ANDAs Guidance for Industry》要求，對其支持的現行版USP<1724>章節中使用的Franz擴散池 Model A/B/C進行結構分析，為制藥同仁提供各種Model的優缺點與使用范圍。

同時為了加強本文的前瞻性，避免廣大同仁選擇了沒有未來的老舊測試裝置，本文也對未來即將施行的征求意見稿USP<1724>章節Model 4/5進行了分析，讓廣大同仁及時了解FDA最新的測試趨勢要求。

1) USP<1724>Model A

USP<1724>Model A是一款早期的自動化產品（如圖2），D與E是水浴循環通道，其取樣方式為部分取樣，到達取樣時間點時，設備向A中注入少量體積（如0.2ml）的新鮮的接受液，由于在取樣之前，擴散池中是充滿接受液的，當注入新鮮的接受液，受擴散池固定容積的影響，樣品會從下往上從B出口擠出少量樣品用于自動化檢測【1】。

設計優點：通過壓注接受液置換等量樣品的方法避免了擴散池被抽空后產生氣泡的問題，同時也比較容易實現自動化取樣。

設計缺點：由于攪拌混合的影響，當從A口注入新鮮的接受液，在從B口中擠出接受液樣品的同時，B中擠出樣品是否能夠充分代表該取樣時間點下擴散池中的真實樣品濃度呢？需要研究者進行充分的論證；同時，從A口中注入接受液會造成池體內壓力增大，容易導致部分接受液向濾膜端（即C端）反向滲透；因為存在反向滲透的行為，可能導致注入的補液量的體積大于實際取得的接受液的體積，導致補液與取樣不等；另外，如果接受液從C端反向滲透，造成樣品被接受液浸泡，會對樣品的真實釋放行為產生重大影響，進而無法滿足Higuchi方程模型的前提條件。

圖2 Model A的工作模式

2）USP<1724>Model B

USP<1724>Model B是一款目前通用的擴散池模型（如圖3），B與C是水浴循環通道，其取樣方式為部分取樣或者全取樣，Model B擴散池模型中的取樣、補液，排氣都通過A口進行。到達取樣時間點時，（手動）從A口中取出少量樣品（部分取樣）或者傾倒出所有樣品（全取樣）用于分析，注入接受液/（補液）與排氣泡等操作再從A口回補等量的接受液（部分取樣）或者重新充滿所有接受液（全取樣），（手動）傾斜擴散池排出氣泡并繼續完成測試。與Model C 相比，Model B的密封圈D避免液體樣品漏液，故Model B常用于乳液等流動性較強的半固體制劑測試。

設計優點：可以實現部分取樣與全取樣；取樣時出現交叉污染風險較低，得到的樣品*代表擴散池中的藥液濃度。

設計缺點：自動化程度低；擴散池連著水浴循環管道導致在全取樣時拿出容器進行傾倒較為困難，并且排氣泡操作也難以操作；A口對應的斜壁管道細長，且直徑較小，此種擴散池的設計造成傾倒溶液與排除氣泡的操作困難，不利于實驗人員的手動操作，工作效率低，使用便捷性不高。

圖3 Model B的工作模式

3）USP<1724>Model C

USP<1724>Model C也是一款目前通用的擴散池模型，操作方式與Model B類似（如圖3），B與C是水浴循環通道，其取樣方式為部分取樣或者全取樣，Model C擴散池中的取樣，注入接受液與排氣泡都通過A口進行。到達取樣時間點時，（手動）從A口中取出少量樣品（部分取樣）或者傾倒出所有樣品（全取樣）用于分析，再從A口回補等量的接受液（部分取樣）或者重新充滿所有接受液（全取樣），（手動）傾斜擴散池排出氣泡并繼續完成測試。與Model B相比，Model C缺少密封圈結構D，所以建議把本擴散池用于流動性差的半固體制劑，例如乳膏等。

設計優點：與Model B相似。

設計缺點：也與Model B相似，但不能用于流動性強的半固體制劑的上樣，例如：乳液。

4）USP<1724>Model 4

USP<1724>Model 4是一款目前通用的擴散池模型（如圖4），在USP<1724>征求意見稿被新增。與Model B/C相比，取消了水浴加熱，改為干加熱。其取樣方式為部分取樣或者全取樣，Model4 的取樣，注入接受液（補液）與排氣泡都通過A口進行。到達取樣時間點時，（手動）從A口中取出少量樣品（部分取樣）或者傾倒出所有樣品（全取樣）用于分析，再從A口回補等量的接受液（部分取樣）或者重新充滿所有接受液（全取樣），（手動）傾斜擴散池排出氣泡并繼續完成測試。

設計優點：可以實現部分取樣與全取樣；取樣時出現交叉污染風險較低，得到的樣品*代表擴散池中的藥液濃度；使用干加熱的方式避免連著水浴管道，方便傾倒樣品與排除氣泡，提高使用的便捷性。

設計缺點：自動化程度低；A管道細長，且直徑太小，傾倒溶液與排除氣泡的操作困難。

圖4 USP Model 4的工作模式

5）USP<1724>Model 5

USP<1724>Model 5是一款目前通用的大型測試系統（如圖5），在USP<1724>征求意見稿中被新增。與Model 4相比，Model 5的接受液的體積可以通過更換轉子與頂蓋實現不同的接受液體積與不同的制劑暴露面積，讓方法開發過程中實驗參數的選擇更為靈活。其取樣方式為部分取樣或者全取樣，取樣、注入接受液（補液）與排氣泡都通過A口進行，但是Model 5 的A口對應的取樣臂的管道更粗，方便傾倒液體與排氣泡。到達取樣時間點時，（機械自動）從A口中取出少量樣品（部分取樣）或者（手動）傾倒出所有樣品（全取樣）用于分析，再從A口（自動）回補等量的接受液（部分取樣）或者（手動）重新充滿所有接受液（全取樣），全取樣時，需要（手動）傾斜擴散池排出氣泡并繼續完成測試，部分取樣因未產生氣泡故無需（手動）傾斜擴散池排出氣泡。

設計優點：可以實現部分取樣與全取樣；取樣時出現交叉污染風險較低，得到的樣品*代表擴散池中的藥液濃度；使用干加熱的方式避免連著水浴管道，方便傾倒樣品與排除氣泡。能夠通過更換配件（高、低轉子）實現多種溶媒體積、多種樣品的暴露面積；較大內徑的斜取樣臂，使得更容易傾倒擴散池中的溶液與氣泡；在部分取樣時不需要抽空接受液，降低大量氣泡的產生的可能性。

設計缺點：多種轉子、頂蓋、擴散池組合，需要使用者對自身樣品比較了解，選擇合適的擴散池對藥物進行分析。

圖5 USP Model 5的工作模式

本分析根據《In Vitro Permeation Test Studies for Topical Drug Products Submitted in ANDAs Guidance for Industry》中建議申請人選擇使用USP<1724>中建議的擴散池進行前期實驗研究與申報問題，總結了當前版USP<1724>與未來即將實行的USP<1724>征求意見稿版中的相關擴散池的優缺點，讓各位制藥同仁能夠根據自身需求選擇適合具體研究用的Franz擴散池裝置。

當研究者使用的擴散池設備不屬于當前現行USP<1724>（Model A，B，C）及未來即將施行的新版USP<1724>（Model A，B，C，新增Model 4，5）時，應根據《In Vitro Permeation Test Studies for Topical Drug Products Submitted in ANDAs Guidance for Industry》中的規條款的要求：“如果申請人選擇使用與本指南中建議的不同的設備、方法或研究條件，申請人應證明這樣做的必要性和科學合理性。”提前證明選擇的相應的設備的必要性和科學合理性，以便應對相應的審查。

參考文獻：

【1】A Primer on Automating the Vertical Diffusion Cell (VDC) Royal Hanson* and John Heaney Dissolution Technologies | MAY 2013 DOI：dx.doi.org / 10.14227 / DT200213P40