[发明专利]一种药物制剂处方虚拟设计及评估的方法和系统

说明书

本发明提供一种药物制剂处方虚拟设计及评估的方法和系统。本发明所述的药物制剂处方虚拟设计及评估的方法和系统主要包括药物处方前研究模块、药物处方设计及优化模块、药物制备工艺的设计与优化模块、药物处方体内预测与评估模块。本发明提供的药物制剂处方虚拟设计及评估的方法和系统，从药物处方前研究、处方设计、制备工艺设计、及体内药物动力学预测等四个方面对药物处方进行全过程预测。相对于传统实验室中经验式药物处方筛选及制备方法而言，本发明能够加速药物产品的开发，不耗费任何实验室器材，完全通过计算机平台来完成药物制剂处方虚拟设计及评估，缩短了药物开发周期并节约了新药研发成本。

技术领域

本发明一般涉及把大量建模用于药物组合物的产品开发过程的方法和系统，具体涉及药物制剂处方虚拟设计及评估的方法和系统。

背景技术

药物制剂处方研究是一个综合多学科的、复杂的研究和探索过程，其主要步骤可以简要概括为从药物处方设计前研究工作到药物处方设计，再到制剂生产工艺的研究和药物处方体内药物动力学评估，这样一个螺旋式上升、步步深入的探索过程。

药物制剂处方前研究是指在设计制剂处方前对药物的一系列基本的物理性质、化学性质和制剂性质的了解、分析、利用或改进，是制剂开发的基础，目前已经成为新药的剂型设计和老药的剂型改进中常规的研究项目。每个药物在设计处方前都应该进行药物制剂处方前研究，获得药物或者药物与所选择的溶媒或者辅料相结合后的物理、化学及制剂性质，使药物稳定、有效，满足工业化生产中制剂处方和制剂工艺的要求。在实际研究工作中，它要求制剂者具有一定的收集资料、从事科学研究和分析实验结果的能力，同时，对于不同的药物剂型，制剂者应对该剂型的特点有充分的了解，从而能够有选择地了解和研究药物的相关性质。一方面，该项研究对于制剂研究人员的专业水平要求较高，另一方面，目前研究中对已有公开实验数据的利用率较低，同一活性药物出现了反复研究的现象，造成了资源的浪费。

药物制剂处方设计作为目前新药研发领域发展最快的一个部分，包括药物剂型的选择和药物辅料组合物配比的选择等。由于各种剂型的物质结构、载药形式、释药机理、给药途径、药物释放方式和速度不同，它们在体内转运过程及其血药浓度与时间关系也明显不同，判断和评价药物剂型合理性的一个基本标准就是这种新剂型是否能够为临床治疗服务。为保证药物处方设计的合理性和准确性，应从药物的理化性质、生物学性质，临床治疗需要、患者用药的顺应性、已有制剂的利弊权衡、市场开发前景等各方面进行综合评价与分析。另一方面，辅料种类的选择和配比的优化也是一个难点，目前只能是通过实验室反复试错得来，周期长，成本高，对研发人员要求很高。并且新制剂技术的进步、新型药用辅料的发明以及新的临床需要，对药物处方设计人员提出了更高的要求，进一步增加了开发成本，延长了开发周期。

制剂生产工艺的研究也是药品研发的必要阶段和重要的环节，包括对生产路线的筛选、关键生产环节的调整、重要生产工艺参数的确定、工艺条件的优化等方面。如果没有很好的合理的解决制剂工艺问题，就无法保证生产中药物质量的稳定。但是目前药物制剂工艺路线筛选仍不尽人意，制剂工艺的研究主要通过从实验室研发、小试、中试到放大生产反复筛选、多个参数考察、工艺开发周期长、成功率低、成本很高，需要耗费巨大的人力及物力，并且在研发过程中人为因素影响大，主要依赖技术人员的个人经验，难以实现对制剂工艺过程的准确控制。

在筛选得到体外实验合格的处方工艺后，下一步是进行动物或者人体实验药物动力研究。传统的药物代谢动力学方法利用动物或者人体实验，常常存在伦理问题。而且由于人体实验的难度较大，多数情况下动物实验作为获取整体药代动力学参数的主要研究对象。但是一方面，由于动物与人体之间的种属差异会造成评价的不准确性，另一方面，利用整体动物的传统药代动力学实验方法不仅仅耗时、耗资巨大，不同研究机构需要反复实验，重复率极高。而且一旦体内药动学实验达不到预定的要求，就不得不重新开始筛选药物处方和工艺，进行新的从处方工艺到体内药动学的研发循环，直至达到预定要求。尽管目前已经有一些药代动力学模型研究，但是仍然不能脱离动物或人体实验，很难利用现有的实验数据和文献信息进行高效率和高准确性的人体体内药动药效学预测。