準備購買熒光素酶 (Luciferase) 的底物 D-Luciferin，咦！D-Luciferin，D-Luciferin sodium，和 D-Luciferin potassium，這三個化合物是一個東西嗎？要選哪個進行實驗比較好？

聽說 MCE 家最近出了一個 “藥物游離態 or 鹽型，實驗如何選？” 專門介紹了你關心的這個問題喲，我們一起來看看吧~

01
化合物為什么要成鹽？

藥物溶解度是反映藥物溶解性的重要指標，直接影響藥物在體內吸收與生物利用度。水是藥物 的首·選溶劑，但大多數藥物為弱酸性或弱堿性，水溶性差，化合物成鹽是解決藥物溶解度差的有效方法之一^[1]。

 化合物成鹽：

• 化合物的游離態，指的是藥物分子在未被任何離子結合前的原始形態。游離態藥物的溶解性、穩定性和生物利用度往往因化合物而異，具有較大的不確定性。

• 成鹽是指藥物分子與酸或堿結合，形成鹽類化合物的過程。如果化合物是酸性的，他們可形成藥學上可接受的陽離子形式鹽；如果化合物是堿性的，則可形成藥學上可接受的陰離子形成鹽。

• 常見的酸式鹽有鹽酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、氫溴酸鹽、醋酸鹽、苯磺酸鹽等。

• 常見的堿式鹽有鈉鹽、鈣鹽、鉀鹽、鋅鹽及葡甲胺鹽等。

表 1. 原料藥中常見陰離子和陽離子的分布。

02
化合物成鹽，有何優勢？

一、成鹽：改善藥物分子理化性質，顯著提高溶解度和溶解速度。

案例一

例如，姜黃素是一種天然多酚類化合物，具有抗癌特性，但是較差的溶解度和滲透性阻礙了其作為抗癌藥物的使用。科學家利用親水小分子 L - 精氨酸與弱酸姜黃素形成鹽，可以提高其溶解度^[2]。

圖 1. 姜黃素及其鹽離子形式在溶解度和 ph 上的差異^[2]。

案例二

Dorsomorphin  是一種選擇性，ATP 競爭性的 AMPK 抑制劑。Dorsomorphin 這個產品在水中幾乎不溶解，但可用 DMSO (酸調節 ph) 的方法進行溶解，或者直接用 1 M HCl 進行溶解。Dorsomorphin dihydrochloride  是 Dorsomorphin 的鹽酸鹽形式，在水中的溶解度大大提高。

表 2. Dorsomorphin 和 Dorsomorphin dihydrochloride 溶解度對比。

二、成鹽：提高化合物的穩定性

當暴露在不利條件下，包括強光照射 (4500±500 勒克斯)、高濕 (92.5±5% 相對濕度)、高溫 (50±2°C) 和加速測試條件 (40°C/75±5%相對濕度) 時，Albendazole 的三種鹽離子形式均表現出比 Albendazole 更強大的物理穩定性^[3]。

圖 2. 成鹽提高 Albendazole 的穩定性^[3]。

改善滲透性：改善藥物穿透膜或其他屏障的能力。

改善用藥依從性：改變味道、氣味或給藥途徑，提高患者用藥依從性。

改善藥效：反離子的藥理行為可能會降低副作用。

減少注射劑在注射過程中產生的疼痛。

改變熔點或其他性質，使活性藥物分子適用于新的劑型。

提高藥物純化、處理和加工工藝的便利性。

改善與輔料的相容性。

大量成鹽藥物在臨床上得到應用。從 2015 年到 2023 上半年 FDA 批準的 219 個小分子化學新藥來看，鹽類藥物共有 77 個，占 35%。其中鹽酸鹽最多，總共有 24 個。對甲苯磺酸鹽位列第二，有 8 個。鈉鹽、甲磺酸鹽并列第三，各有 6 個^[4][5]。

圖 3. 2015 年 -2023 上半年 FDA 批準的鹽型藥物。

生物等效性 (Bioequivalence，BE) 研究是以預先確定的等效標準進行的比較研究，是保證含同一藥物活性成分的兩制劑在體內行為的一致性，以及是否可互相替代的依據，是藥物評價的重要指標。

一般情況下，我們認為游離態的藥物和鹽離子形式藥物是等效的，例如 Oseltamivir free base  是一種具有口服活性的流感病毒神經氨酸酶抑制劑，具有抗病毒效果。文獻報道 Oseltamivir free base 和 Oseltamivir phosphate  在小鼠體內表現出一致的抗 maPR8 流感病毒活性[6]。BM635  是 MmpL3 的抑制劑， 具有出色的抗分歧桿菌活性。BM635 具有甲磺酸鹽 BM635 mesylate 和鹽酸鹽 BM635 hydrochloride 等鹽離子形式，Giovanna Poce 等人的研究發現，BM635 及其不同的鹽離子形式都具有抗分歧桿菌活性^[7]。

圖 4. Oseltamivir free base和 Oseltamivir phosphate 在小鼠模型中具有類似的抗病毒活性^[6]。

D-熒光素 (游離態)：游離酸的溶解度較低，H₂O 中的溶解度 : < 0.1 mg/mL (不溶)；D-熒光素鈉鹽雖溶解度較高 (H₂O 中的溶解度: 250 mg/mL)，但穩定性較差。D-熒光素鉀鹽，溶解度較高 (H₂O 中的溶解度: 17.5 mg/mL) 且穩定性較好，因此，D-熒光素鉀鹽是生物實驗 的首·選形式。

參考文獻：
[1] Williams HD, et al. Strategies to address low drug solubility in discovery and development. Pharmacol Rev. 2013;65(1):315-499.

[2] Fatease AA, et al. A Novel Curcumin Arginine Salt: A Solution for Poor Solubility and Potential Anticancer Activities. Molecules. 2022;28(1):262.
[3] Yan H, et al. Improving the Solubility, Stability, and Bioavailability of Albendazole through Synthetic Salts. Molecules. 2024;29(15):3571. Published 2024 Jul 29.
[4] Bharate SS. Recent developments in pharmaceutical salts: FDA approvals from 2015 to 2019. Drug Discov Today. 2021;26(2):384-398.
[5] 藥化行者。藥物成鹽，可以成哪些鹽？
[6] Shin JS, et al. Comparison of anti-influenza virus activity and pharmacokinetics of oseltamivir free base and oseltamivir phosphate. J Microbiol. 2017;55(12):979-983.
[7] Poce G, et al. Pharmaceutical salt of BM635 with improved bioavailability. Eur J Pharm Sci. 2017;99:17-23.