《Methods and Protocols》：An Overview of In Vitro Release Methods for Long-Acting Injectable Products Based on PLGA
长效注射剂（Long-acting injectables, LAIs) 广泛用于精神分裂症、阿片类药物使用障碍和HIV等慢性疾病的治疗。其延长的药效可改善患者依从性并降低给药频率。在这些给药系统中，基于聚乳酸-羟基乙酸共聚物（poly(lactide-co-glycolide), PLGA）的制剂常用于递送从小分子到肽类和蛋白质类药物。体外释放（in vitro release, IVR）试验在评价即时释放和缓释制剂的药品性能方面发挥着关键作用。然而，目前尚缺乏用于LAI评价的标准化药典IVR方法。这一不足阻碍了该领域新药的开发，也使监管审批过程复杂化。考虑到药物释放机制的复杂性以及多种制剂设计方案的多样性，不可能设计出一种适用于所有LAI产品的通用IVR方法。用于质量控制的体外释放试验应满足简单、可靠、可重复且具有区分力的要求。另一方面，在开发阶段常采用更复杂的生物相关性介质和方法以更好地反映生理条件。本文全面综述了用于PLGA基LAIs（微球（microspheres）和原位成型植入剂（in situ forming implants, ISFIs））体外释放测试的药典方法和非药典方法，旨在为未来方法的开发和标准化提供参考。
1 引言
长效注射剂（LAIs）已成为有价值的药物递送系统，因其可在延长的时间内提供持续和一致的药物暴露，从而减少长期口服治疗相关的给药负担并改善依从性。这一优势在需要持续治疗覆盖的慢性疾病中尤为重要，包括精神分裂症、HIV治疗和预防、避孕、肿瘤学、激素紊乱、炎症和疼痛病症以及眼科疾病。LAI的主要类别包括水性混悬液或纳米混悬液、油性贮库注射剂、基于聚合物的系统如聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）微球、原位成型植入剂（ISFIs），以及可生物降解或不可生物降解的预成型植入剂。PLGA是LAI系统占主导地位的聚合物平台，这归因于其生物相容性、监管接受度，以及通过亲水性（乙醇酸）/疏水性（乳酸）单体比例、分子量和端基化学进行调节的可调性。两种主要的PLGA基LAI递送系统是微球和原位成型植入剂（ISFIs）。微球可通过不同技术制备，表现出不同的内部孔隙率、形态和药物分布，这些均直接影响包封效率和释放行为。相比之下，ISFIs由PLGA溶解于水混溶性有机溶剂（如N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）、二甲基亚砜（DMSO））组成，注射后经溶剂交换和聚合物沉淀形成贮库，其固化和释放特性取决于聚合物组成和溶剂亲水性。PLGA通过酯键的水解断裂继而自催化侵蚀而生物降解，较低分子量聚合物、较高乙醇酸含量或将之亲水性端基可导致更快的降解。PLGA降解的最终产物是乳酸和乙醇酸，这些天然存在的化合物通过正常生理途径消除，包括三羧酸循环和肾脏排泄。
PLGA基系统的药物释放通常遵循三相释放曲线，包括：（i）初始突释，（ii）滞后阶段，和（iii）二次释放阶段。此外，PLGA基LAIs的释放至少可通过三种主要机制或它们的组合来控制：通过聚合物基质的扩散、水介导的传输过程，以及聚合物水解和侵蚀。这些机制之间的平衡在微球和ISFIs之间有所不同。微球由于其预成型的微观结构，通常产生更可预测的多相释放曲线。相比之下，ISFIs常表现出更大且更可变的初始突释，这是由快速溶剂流出和外壳形成驱动的，随后由于不断演变的贮库形态而产生扩散控制和侵蚀控制释放。
体外释放（IVR）试验是药品性能的关键测试，可用于多种目的：制剂开发和工艺优化的工具，以及批次放行、药品稳定性评价、全生命周期管理和建立体外-体内相关性（IVIVC）的。考虑到LAI产品药物释放机制的复杂性和制剂设计方案的多样性，不可能设计出适用于所有LAI产品的通用IVR方法。目前尚无标准的药典IVR方法用于LAIs。各种使用药典和非药典装置的IVR方法已被探索用于PLGA基LAIs。本文从学术、工业和监管角度概述了PLGA基LAIs的IVR方法，以支持未来方法的开发和标准化。
2 基于PLGA的LAI药物释放机制
2.1 三相释放特征
PLGA基系统通常表现出三相药物释放曲线，包括：（i）初始突释，（ii）零级释放阶段，和（iii）最终快速释放阶段。三相的相对贡献可能有很大差异，某些阶段在某些药物递送系统中可能可忽略不计。
初始突释与吸附在系统表面的药物以及存在于可直接接触表面的通道/孔隙中的药物有关。这些药物分子在接触释放介质时迅速溶解并释放。在组成和结构相同的情况下，较小的微粒比较大的微粒具有更高的突释。对于预成型PLGA植入剂，其表面积与体积比和孔隙率通常远低于PLGA微粒，因此这些系统的突释通常非常有限。然而，原位成型植入剂的突释通常比预成型植入剂更高且更可变，因为ISFIs在早期时间点仍为液体或半固体状态，导致更大的药物流动性和潜在的对流传质。
第二阶段（零级释放）目前了解最少。在此阶段，水浸润系统，导致PLGA酯键在整个系统内断裂和整体侵蚀。与水性介质直接接触的系统表面可能转化为高度溶胀的PLGA凝胶（"晕圈"）。位于溶胀PLGA层中的药物分子可轻易从系统中扩散出来，且溶胀前沿可能以非常低的近似恒定速率移动。溶胀PLGA层也可被视为起扩散控制屏障作用的"皮层"（薄膜或膜），导致零级药物释放动力学。
最终快速释放阶段由整个PLGA系统的大量溶胀引发。由于整体侵蚀过程，PLGA系统变得更加亲水（酯键断裂产生新的亲水性端基：-OH和-COOH）且机械稳定性降低（PLGA链的分子量和链缠结程度降低）。越来越多水溶性的降解产物形成，产生增加的渗透压并从周围环境吸引水分。结果，大量水被驱动进入系统，剩余未溶解的药物颗粒可溶解，导致完全药物耗尽。
对于ISFIs，药物释放通常为双相，包括：（i）与植入剂形成期间药物扩散相关的初始突释，和（ii）药物物质从固化植入剂通过扩散和聚合物侵蚀组合释放的二次较慢释放阶段。
2.2 影响因素
药物释放动力学取决于PLGA的类型/等级（分子量、乳酸-乙醇酸单体比例、端基类型、聚合物架构）、药物的物理状态（溶解或未溶解；无定形或结晶）、聚合物的物理状态、剂型的内外结构（如粒径、孔隙率）以及环境条件（如介质的pH和体积、温度、搅拌程度、酶或炎症反应的存在）。此外，对于ISFIs，形成植入剂的表面积可能对溶剂交换动力学及相关突释，以及聚合物降解动力学和二次释放速率产生显著影响。
多种过程可能包含在PLGA系统的释放动力学中，包括（但不限于）：剂型润湿、药物从系统表面解吸、水渗透入系统、药物溶解、药物扩散、酯水解、聚合物溶胀、孔隙闭合、增塑效应、微粒融合成块、渗透效应、自催化效应、饱和效应、药物-聚合物相互作用等。这些现象的相对重要性可能取决于药物递送系统的定性和定量组成、尺寸、几何形状、内部结构和制造工艺。
3 PLGA LAIs体外释放测试的实验装置
开发LAIs的主要挑战之一是缺乏药典体外释放测试方法。作为IVR方法开发的一般建议，应首先使用现有药典装置，因为这有利于实验室间的标准化和可比性。然而，最常用于溶出或体外释放测试的标准药典装置（即欧洲药典（Ph. Eur.）和美国药典（USP）的篮法和桨法装置）最初是为口服剂型开发的，在许多情况下可能不适用于测试肠胃外剂型。
USP <1001>《肠胃外药物制剂的体外释放测试方法》提供了已被证明对肠胃外产品IVR测试有用的方法指导。它提供了已应用于各种肠胃外产品的装置示例，包括微粒（装置2和4、透析池、孵育罐）以及原位成型制剂和植入剂（装置2、4和7、孵育罐）。欧洲药典5.17.1《溶出测试建议》和USP <1092>《溶出程序：开发和验证》的建议虽然最初为口服剂型开发，在开发肠胃外剂型的体外释放测试程序时也可能有用。
IVR测试中最常用的方法可归纳为三大类：取样分离法、透析法和流动通过法。
3.1 取样分离法
取样分离（Sample and Separate, SS）法通常是最简单和最常用的溶出或体外释放测试方法。在该方法中，将样品置于充满释放介质的容器中，并随时间评估药物释放。容器类型在研究间差异很大，可能包括小瓶、试管、烧瓶、罐或瓶子。容器的选择主要基于所需释放介质体积，通常范围约为1 mL至约1000 mL。值得注意的是，药典桨法和篮法装置也按照取样分离原理操作。
容器中的释放介质可通过不同技术搅拌，包括振摇水浴、轨道摇床、往复摇床、磁力搅拌器、试管旋转系统，或药典桨法装置中的桨叶旋转。在预定时间点取样，随后通过过滤或离心将释放介质与未溶解物质分离，并定量上清液或滤液中的释放药物。所选滤器不应吸附药物。为维持漏槽条件，取样后常进行介质更换。
SS法的主要优点包括其简单性、实验装置的广泛可用性，以及在释放介质体积和设备选择方面的高度灵活性。小容器和低介质体积在样品量有限或分析灵敏度受限的情况下具有优势。此外，小体积管状容器的使用可能有利于更好地控制PLGA植入剂形成。另一方面，较大的容器和较高的介质体积可用于确保难溶性药物的漏槽条件。通过使用密封良好的介质容器可最小化介质蒸发。
SS法的缺点包括微粒可能漂浮和聚集。微粒聚集可通过添加表面活性剂或优化搅拌方法来缓解。当SS法应用于微粒系统时，取样技术可能变得繁琐，存在滤器堵塞和取样时意外抽出微球的风险。从系统中移除的微球（如粘附于滤器或取样探针）需要在介质更换时重新引入。样品损失或微粒漂浮可能进一步损害重现性。此外，基于离心的分离需要在后续通过振摇或涡旋将微粒重新悬浮于介质中，这可能因微粒聚集而困难。最后，介质容器尺寸和搅拌方法的广泛多样性限制了基于SS的IVR数据的实验室间可比性。为标准化实验装置，可将药典桨法装置（装置2）与标准容器或微型容器结合使用。
3.2 流动通过法
流动通过法的装置包括介质贮液瓶、泵、流动通过池、位于流动通过池顶部的过滤系统，以及样品收集器。被测LAI产品引入流动通过池，介质连续泵送通过池，随后分析洗脱液。流动通过装置模拟注射部位关于固定微粒和流动通过池内有限介质体积的特征，而连续循环介质模拟动态体内环境。
流动通过池尺寸规格在药典中有描述（装置4，根据Ph. Eur.和USP）。装置4可在开环或闭环模式下运行，具有不同的池尺寸、流速和温度。在开环配置中，新鲜介质连续流过池，样品使用馏分收集器收集。在闭环配置中，固定体积的介质通过池循环。此外，闭环装置在延长测试期间最小化介质蒸发。
流动通过池内的流体动力学可通过填充玻璃珠以实现层流，或移除玻璃珠以允许湍流来调节。微粒通常分层于玻璃珠之间或与玻璃珠混合，以防止聚集并在池内实现层流。与各种非药典装置相比，采用药典流动通过池的IVR方法提供了改进的重现性，因为它们基于具有明确几何形状和流体动力学的标准化装置，可实现有意义的实验室间比较。
流动通过法的主要缺点包括装置的复杂性和繁琐的装置程序。该方法需要昂贵且维护密集的设备，这在许多实验室中可能无法随时获得。此外，潜在的滤器堵塞可能导致流速和系统内压力积聚的变化。在延长释放测试期间可能发生O型圈或滤器故障。另外，可能发生待测物吸附于流动通过装置的疏水表面；这一效应可通过在释放介质中加入表面活性剂来缓解。
除药典装置4外，文献中还描述了替代的非药典流动通过池设计，主要用于提高IVR方法的生物相关性。
3.3 透析法
在透析法中，测试样品被引入透析袋（供体室），密封后置于含有释放介质的容器（受体室）中。透析袋由半透膜组成，允许药物物质从供体室扩散到受体室。通过从受体室取样监测药物释放。
膜材料和孔径必须仔细选择。药物物质不应与所选膜结合。透析膜的孔径以其分子量截留值（MWCO）为特征。用于体外释放研究的透析膜应具有足够高的MWCO值，以确保其不会成为药物扩散的限制因素。据报道，MWCO应约为所研究药物分子分子量的约100倍。
与取样分离法相比，透析技术不需要将释放的药物物质与微粒进行物理分离。由于透析膜对微粒的物理分离，取样和介质更换得以简化。此外，透析装置更贴近模拟皮下或肌肉注射后的体内条件，其中微粒固定于组织内而非自由分散于介质中。对于原位成型植入剂，透析方法可能导致标准化的植入剂几何形状和降低的释放曲线变异性。
透析法的缺点包括透析袋的繁琐装置程序和使用非标准化装置，这使得实验室间比较困难。这些问题可通过使用市售透析器来克服，后者进而简化和标准化装置并促进实验室间比较。此外，供体室中缺乏搅拌可能导致微粒聚集和释放数据的重现性差。透析袋内介质体积小和膜表面积有限可能导致，如果药物从载体释放的速度快于药物通过膜的扩散，则内室可能违反漏槽条件。最后，透析法不适用于与透析膜结合的药物物质。
3.4 ISFIs体外释放测试中植入剂形成的方法
PLGA基ISFIs通常由溶解于有机溶剂（如NMP、DMSO、三醋精）中的PLGA聚合物和可能悬浮或溶解于药品中的药物物质组成。在注射部位，这些系统通过相转化形成药物释放植入剂。在此过程中，溶胶-凝胶转变通过溶剂交换获得，有机溶剂从聚合物系统中扩散出来，而水性介质进入系统，导致水不溶性聚合物沉淀并将药物物质截留在形成的植入剂内。
与预成型植入剂的评价不同，ISFI测试涉及在IVR测试中植入剂的原位形成。植入剂的体外形成，包括注射参数、所得贮库几何形状、表面积与体积比（S/V）和初始水摄取等因素，对其微观结构至关重要，从而对释放曲线有重大影响。几项FDA资助的研究强调，控制IVRT期间的贮库形成是实现可重现、具有区分力且潜在具有生物预测性的IVR方法的关键决定因素。
早期研究认识到均匀植入剂制备的重要性，并使用自制保持细胞测试了薄层植入剂的IVR。这种植入剂制备方式足以区分含有不同分子量醋酸亮丙瑞林的PLGA ISFIs。Zhang和Fassihi系统研究了植入剂形成方法对基于PLGA的含有纳曲酮的ISFIs体外释放速率的影响。传统地将PLGA/NMP制剂注射到水性介质中产生不可预测且不均匀的形状，这是由于快速相转化所致。通过针头注射产生细的、脆弱的、螺旋状细丝，具有高度可变的S/V，导致重现性差。无针头注射产生易于夹带气泡的不规则球体。这些空隙改变了局部密度，导致漂浮并产生加速或扰乱扩散的微观环境差异。这两种植入剂形成方法都导致了早期突释、整体释放动力学和长期贮库完整性的相当大的变异性。为克服几何形状相关的变异性，作者引入了基于模具的方法创建盘状植入剂（直径1.4 cm、深度1.5 cm的圆柱形腔体）。该程序的关键特征包括：贮库的确定尺寸、模拟皮下注射期间生理阻力的控制注射力而不扭曲植入剂，以及立即固化，因为聚合物溶液在接触水性缓冲液时形成均匀的"凝胶盘"。这种控制的贮库制备消除了空气夹带，标准化了S/V，并在重复间产生了可重现的释放曲线。
Wang等人开发了一种基于的新型适配器方法，使用水溶性聚乙烯醇（PVA）薄膜结合特氟龙框架作为PVA载体来改善原位成型植入剂的体外释放测试。接触水性介质时，形成均匀的贮库，PVA薄膜溶解。该适配器方法形成的均匀盘状贮库类似于兔子体内测试中获得的植入剂，改善了直接注射观察到的变异性。适配器制备捕获了利培酮植入剂的三个不同释放阶段：突释、扩散控制释放和降解控制释放。
同一研究组的后续研究比较了应用于具有不同药物释放机制的ISFIs的不同植入剂形成方法。PVA-特氟龙适配器与遵循整体侵蚀驱动释放并在IVR测试期间保持结构完整的萘普生和利培酮贮库配合良好，维持一致的贮库几何形状并产生低变异性释放曲线。相反，美洛昔康贮库经历了表面侵蚀，当用PVA-特氟龙适配器形成时逐渐变薄并碎裂，由于不受控制的碎片脱落导致变异性。使用GF/F-特氟龙适配器可防止碎裂并稳定贮库几何形状，尽管后期GF/F膜降解，但仍产生更可重现的美洛昔康释放。
另一项补充研究系统地研究了体外植入剂形成条件如何影响利培酮从PLGA/NMP ISFIs的释放，并旨在与兔子皮下模型建立IVIVC。开发了三种植入剂形成方法来独立调节贮库形态、暴露表面积、机械限制、水摄取和相转化动力学。PVA薄膜方法允许不受限制的溶胀，产生可重复但非生物预测性的释放，特征为最小突释、延长滞后阶段和加速降解驱动释放。引入GF/F玻璃纤维膜允许通过密封和半开形式进行控制限制和可调的表面积与体积比；然而，膜完整性偶尔在高负载下受损，且机械压力引入了不反映生理条件的人为限制。相比之下，喷砂玻璃载玻片环方法提供精确的形状控制而不施加机械应力，在搅拌期间维持贮库粘附，并确保高水可及性的一致几何形状。该装置能够准确调整表面积与体积比（20-60 cm
-1），并避免来自溶胀限制或结构失效的混淆效应。在体内，利培酮植入剂形成具有高表面积与体积比（~50-60 cm
-1）的薄盘状贮库，在24小时内快速释放约90%的NMP，并表现出最初由扩散、后来由聚合物降解驱动的双相曲线。在测试系统中，玻璃载玻片环方法通过匹配体内表面积与体积比并允许不受阻碍的水摄取和相转化，最密切地重现了这些生理条件，从而提供了最佳的体外-体内一致性。
Karp等人的研究中，使用定制扁平保持细胞模具产生均匀的薄盘状PLGA-黄体酮植入剂。由于相转化在20小时内发生，此后植入剂被认为完全形成，因此植入剂形成期间发生的初始突释未在体外释放测试中捕获。相反，早期药物释放通过药物包封测量间接捕获。这种标准化装置最小化了变异性，并在突释后阶段允许制剂之间的清晰区分。
总体而言，这些研究表明植入剂形成方法是ISFIs IVR性能的主要决定因素。形成适配器的选择、机械限制的程度以及控制表面积与体积比的能力都在实现可重现释放曲线方面发挥核心作用。重要的是，使贮库形成方法与体内形成的贮库物理特性相匹配可能有助于模拟体内释放并指导早期制剂开发。
3.5 释放介质
释放介质的选择通常由药物在IVR研究期间的溶解度和稳定性决定。对于PLGA基LAIs，最常用的体外释放测试介质是pH 7.4的磷酸盐缓冲盐水（PBS），对应于皮下和肌肉注射部位的生理pH。此外，pH 7.4的HEPES缓冲盐水（HBS）也已被报道作为替代缓冲系统。
为确保难溶性药物的完全释放，释放介质可能需要添加增溶剂，包括表面活性剂或有机溶剂。此外，当微粒表现出差的润湿性时，可向介质中加入少量表面活性剂以最小化微粒聚集或漂浮。非离子表面活性剂聚山梨酯（Tween 20或Tween 80）经常用于PLGA微粒的IVR测试，典型浓度范围为0.02%至0.05%。
考虑到LAI产品长期IVR测试的通常持续时间（通常数周至数月），必须特别关注潜在的介质蒸发、微生物生长和释放介质中释放药物的化学降解。介质蒸发可通过使用密封容器来防止。当使用密封不良的设备时（如药典桨法装置），可使用内标来校正由于蒸发引起的介质体积变化。
IVR测试质量控制通常在漏槽条件下进行，即已溶解的物质对剩余物质的溶出速率不产生显著的修饰作用。漏槽条件通常发生在释放介质体积至少为饱和体积的三至十倍时。然而，当进行生物相关释放测试和模拟生理环境时，不能假设体内为漏槽条件。
3.6 温度
用于预期肌肉或皮下注射的LAIs体外释放测试通常在37°C进行。升高温度可用于加速IVR测试。根据药典要求，体外释放测试的允许温度范围为±0.5°C。然而，对于某些PLGA基系统，IVR测试期间可能需要更严格的温度控制。例如，Rawat等人证明±0.5°C的温度变化导致商业利培酮PLGA微粒释放曲线的显著差异，这归因于利培酮催化的PLGA降解的温度依赖性变化。
3.7 加速方法
由于LAIs通常设计为在数周或数月内递送药物，因此这些产品的实时体外释放测试也需要延长的时间。加速或短期IVR测试因此被视为实用的替代方案，因为它可在数天而非数月内完成释放研究。
适当加速IVR方法的开发应建立在对体外药物释放机制的理解基础上。此外，还应了解所应用加速条件对释放机制的影响。例如，可通过向释放介质中添加有机溶剂来加速药物释放，这可以溶解PLGA聚合物并将释放机制从侵蚀/扩散控制动力学转变为扩散控制动力学。
加速释放通常通过修改实时IVR测试中应用的一个或多个实验条件来实现，包括温度、pH、搅拌，以及表面活性剂或有机溶剂的添加。升高温度是用于加速PLGA基系统药物释放的最常用策略。然而，通常建议应用温度不应超过玻璃化转变温度（Tg），因为高于Tg的温度可能改变释放机制。
Zolnik等人的研究表明，对于含有地塞米松的侵蚀控制PLGA系统，升高温度的加速测试与实时数据呈线性相关。另一方面，相同的加速释放测试似乎不适用于主要扩散控制释放的制剂。Andhariya等人为载有纳曲酮的PLGA微粒开发了45°C的加速IVR测试。Li等人研究了含有醋酸亮丙瑞林的PLGA基ISFIs的加速IVR方法，加速通过将测试温度提高至50、55和60°C实现，释放持续时间从37°C时约50天大幅缩短至升高温度时7-14天。Xie等人开发了使用含有20%乙醇的释放介质结合梯度升温程序的PLGA微粒加速IVR方法。
应强调的是，升高的温度和极端pH条件可能引起药物物质的降解。
4 方法验证和区分能力
为用作常规质量控制测试，体外释放方法应按照ICH Q2(R2)指南进行验证。Rawat等人描述了使用流动通过装置的商业PLGA微粒产品（Risperdal Consta）加速IVR方法的验证。该方法针对稳健性（相对于方法参数的小变化）和重现性（相对于不同分析人员和装置）进行了验证。作者证明了该方法对流动通过池尺寸、玻璃珠尺寸、池制备技术和加载到池中的微球量的变化的稳健性。相比之下，释放介质温度和pH的严格控制被确定为获得可重现IVR曲线的关键。
此外，必须证明用于质量控制的IVR方法的区分能力。区分能力是指测试程序区分使用不同关键工艺参数和/或关键材料属性制造的批次的能力，这些因素可能影响生物利用度。Burgess研究小组评估了为各种药物物质的PLGA微球开发的IVR方法的区分能力，包括利培酮（难溶性小分子）、纳曲酮（高溶解性小分子）和醋酸亮丙瑞林（肽类）。在所有情况下，IVR方法成功区分了有意引入工艺变化的组成等效微球。此外，相同微球制剂在兔子模型中的体内药代动力学特征与体外释放曲线良好相关，作者报告建立了A级IVIVC。
5 与给药部位相关的生物相关考虑
皮下（SC）、肌肉（IM）、牙龈下和关节内部位是探索用于给药PLGA基系统的主要途径，其中SC和IM应用最广泛。生物相关IVR方法旨在更好地反映给药部位的生理条件。
5.1 皮下（SC）给药
SC给药途径的特征是存在脂肪细胞、含有糖胺聚糖如透明质酸（HA）的细胞外基质（ECM）、有限数量的毛细血管和间质液。由于血管化减少和更致密的ECM，皮下组织中的药物吸收通常比IM给药慢。SC组织中的间质液（ISF）是与注射药物接触的第一种液体。Gao等人开发了模拟皮下间质液（SSIF），一种通过包含主要离子、缓冲液和蛋白质来反映皮下组织的生物相关介质。
除使用复制皮下ISF特征的介质组成外，琼脂糖凝胶已被用作IVR测试的介质以在体外模拟皮下组织结构。这些基于琼脂糖的系统作为扩散主导屏障，最小化对流传质并更贴近模拟SC组织的凝胶状细胞外基质。Ko?ák等人证明，嵌入琼脂糖凝胶中的微球融合成聚集体，从而降低有效表面积并减慢药物释放，这是在体内观察到但在常规IVR测试中未出现的现象。
Pion SCISSOR（皮下注射部位模拟器）系统提供模拟皮下注射后生物制药命运的机械性体外平台。该系统采用基于透析的注射室，可加载确定浓度的ECM组分如HA，使研究人员能够研究ECM对药物释放的影响。最近，新型BioJect平台（Sotax）被开发用于密切模拟生理SC微环境，它将药典流动通过池（装置4）与灌注系统整合，并通过在其流动通过池中整合可定制的生物基质来模拟ECM，使用琼脂糖作为基础并补充生理相关的生物聚合物如胶原和透明质酸。
5.2 肌肉（IM）给药
与SC环境不同，肌肉组织高度血管化，代表由ECM、ISF组成和局部血流塑造的动态部位，这些因素均影响注射后的药物命运。ECM组织成内膜、周膜和外膜，主要由I型胶原和透明质酸组成。
Kozak和Lamprecht的综合研究使用商业LAI Risperdal
? Consta
?探索了几种生物相关IVR装置，包括先前开发的含有天然肌脂质的基于肌肉组织的体外系统。常规体外测试在0.1 M pH 7.4磷酸盐缓冲液中进行，含0.02%聚山梨酯20和0.05%叠氮化钠。研究表明，添加酶或白蛋白与单独缓冲液相比，对利培酮释放或PLGA降解无显著影响。随后，开发了含有分离肌脂质和确定脂质组分的释放介质，以研究生理脂肪酸的作用。富含脂肪酸的介质，特别是含油酸的介质，通过缩短滞后阶段和诱导更早的微球溶胀显著加速了利培酮释放。此外，采用琼脂糖凝胶包封方法模拟肌肉注射后贮库周围组织的机械限制。在该凝胶系统中，利培酮释放较慢，这是由于受限溶胀和软化微球的融合，减少了可用于药物扩散的有效表面积。组合的琼脂糖-脂质装置部分恢复了更快的早期释放，同时保持后期较慢的释放，相对于单独任一方法改善了整体生物相关性。最后，模拟肌肉组织装置将微球直接掺入先前冻干然后复水的固定于琼脂糖的猪肌肉组织中，既重现了生化脂质环境又重现了肌肉内组织的机械限制。该基于肌肉的系统产生了更短的滞后阶段和更慢的后滞后释放，密切匹配（已发表的）人类体内数据。
5.3 关节内给药
滑液（SF）是一种富含HA、蛋白质（主要是人血清白蛋白）和润滑素的粘性、粘弹性（非牛顿）血浆渗析液，支持关节润滑和减震。Magri等人使用含有HA和磷脂酰胆碱含/不含蛋白质的生物相关滑液介质来模拟健康和骨关节炎关节条件。
5.4 牙龈下给药
牙龈下环境为评估体外生物相关性提出了独特挑战，因为它以复杂的生物膜、动态液体组成和宿主免疫反应为特征。FDA资助的科学项目促成了使用小体积装置（SVA）的生物相关方法的开发，该装置专门设计用于通过整合生理相关特征来重现牙周袋微环境。
6 PLGA基LAIs的IVR曲线分析和比较
用于分析和比较体外释放曲线的方法大致分为两类：模型无关方法和模型依赖方法。
模型无关方法使用计算指标比较IVR曲线而不假设特定的释放机制。最广泛使用的模型无关方法是比较IVR曲线的相似因子f
2。f
2值基于两个均值曲线的逐点差异计算。当两个曲线相同时，f
2为100。所有测量时间点两个曲线的平均差异为10%时，f
2值为50。计算的f
2值在50至100之间表示曲线间具有相似性。
模型依赖方法涉及将体外释放数据拟合到数学模型以评价溶出曲线的相似性并帮助理解药物释放机制。PLGA基LAI研究中常用的模型包括零级、一级、Higuchi、Weibull和Korsmeyer-Peppas模型（包括其双相扩展Peppas-Sahlin）。
7 体外-体内相关性
体外-体内相关性（IVIVC）定义为剂型体外特性（通常是药物释放动力学）与相关体内反应之间的数学关系。A级IVIVC是信息量最大的IVIVC类别，因为它代表点点关系，其中整个体内吸收曲线或体内溶出曲线可从体外释放曲线预测。
对于PLGA基LAIs，开发IVIVC特别具有挑战性，因为体内释放依赖于组织水合、酶活性、聚合物降解和贮库形态动态变化等过程，这些因素无法在标准体外测试中完全复制。Yang等人报道了使用管状取样分离体外释放方法的PLGA ISFIs（含依普菌素）在大鼠皮下模型中的A级IVIVC。Burgess研究组报道了在兔子模型中使用装置2和玻璃载玻片适配器的利培酮ISFIs的A级IVIVC，发现表面积与体积比和水摄取比是最应严格控制的关键方法属性。
8 缩小与PLGA基LAIs IVR测试相关监管指南差距
监管机构对LAIs体外释放测试持总体一致、基于科学的方法。然而，目前仍无用于LAIs评估的标准化药典IVR方法。美国FDA于2013年启动了PLGA基药品研究计划，由仿制药使用者付费修正案（GDUFA）资助支持。该计划涵盖以下研究领域：（1）PLGA聚合物和PLGA基制剂表征的分析方法；（2）PLGA基药品的IVR测试方法和IVIVC；（3）原材料和制造工艺变化对药物释放和药物-聚合物相互作用的影响；以及（4）促进PLGA基制剂设计和生物等效性研究设计的建模工具。
9 结论和未来考虑
PLGA基LAI产品体外释放方法的开发具有挑战性，原因包括缺乏标准化方法、这些药物递送系统的多样性以及所涉及药物释放机制的复杂性。已探索了多种体外释放方法，可大致分为取样分离法、透析法和流动通过法，每种方法各有优缺点。IVR方法开发需要对实验参数进行仔细评估，包括装置选择、介质组成、温度和搅拌，其中控制的贮库形成对于原位成型植入剂尤为关键。
在早期药品开发期间，密切模拟给药部位生理条件的生物相关IVR方法可能是制剂开发和优化的有价值工具。然而，这些方法的复杂性经常限制其用于常规质量控制。QC方法的开发通常需要在生物相关性和实用性之间取得最佳平衡。加速方法可能是合理的，前提是它们与实时方法相比保持相同的释放机制（或至少保持制剂间的相同等级顺序）。最终，最终方法的临床相关性是可取的，意味着已建立体外释放与体内性能之间的联系。
与开发通用PLGA基LAIs相关的主要挑战之一是缺乏足够具有区分力且能够预测体内性能的药典体外释放方法。因此，该领域需要额外的监管指导。监管机构为解决LAIs IVR测试科学差距所做的努力（如美国FDA GDUFA研究计划） certainly令人鼓舞，预计将促进PLGA基LAIs的开发和监管批准。
PLGA基LAIs体外释放方法的未来进展可能涉及对体外和体内所涉及释放机制的更深入机械理解，以及通过采用新兴技术（如原位分析监测和先进计算建模）来更深入理解预期给药部位存在的复杂动态生理条件。
