毒理研究给药制剂开发的最大挑战之一是评估试验化合物毒性的高剂量要求。再加上对剂量体积的物种特异性限制，这些剂量要求往往导致制剂的目标浓度非常高。生物药剂分类系统（biopharmaceutical classification System，BCS）于1995年由Amidon引入，并于2000年被美国食品和药物管理局纳入行业指南，它根据化合物的溶解度和渗透性将原料药分为四类，如下图所示。
高溶解度化合物和低溶解度化合物的区别取决于给定化合物的最高临床或商业给药剂量。如果该剂量化合物可以溶解于≤250 mL在整个生理pH范围内（pH 1到7.5）的水介质中，化合物被认为是高溶解度，为BCS I或III类。如果最高剂量化合物只能溶解于＞250 mL体积水介质，则化合物属于BCS II或者IV类。由于非临床安全性评估所需的剂量往往远远超过临床或商业剂量，因此BCS分类并不严格适用于非临床安全性研究的制剂开发。因为在这些研究中，即使是BCS I类和III类化合物，在最高给药剂量时也不一定能完全溶解在250 mL介质中。然而，由于它们的高水溶性，BCS I类和III类化合物仍然有最大的可能性可以配制成简单的溶液或混悬液，而不需要更复杂的制剂策略，包括加入增加溶解度的辅料。
通常允许最简单的制备和处理方法的制剂是溶液制剂。在溶液制剂中，纯水或主要是水的体系是最优选的，因为消除了与辅料相关的毒性作用的潜在风险。即使测试化合物的溶解度在整个生理pH范围内不够高，但对于可电离的药物，高浓度的溶液制剂仍然是可以实现的。除了降低与辅料相关的毒性作用的风险外，溶液制剂的优点是，如果在生产溶液制剂时使用最稳定的固态形式，则无需担心原料药的固态特性，例如晶体形式或颗粒大小。在大多数情况下，它们可以通过将原料药溶解到适当的浓度，并在必要时调节溶液pH值来轻松制备。有时候可能需要对制剂进行一段时间的搅拌或超声以实现试验化合物的完全溶解。
支持GLP研究使用的时间，建议所需的稳定性研究只需要关注测试化合物的化学稳定性及其潜在的光照或温度敏感性。当然，应确保在建议的储存条件和持续时间内溶液中不会发生沉淀。由于前面提到的安全性研究通常要求非常高的浓度，只有少数化合物允许在毒理学研究的整个剂量范围内使用纯水溶液制剂。增加测试化合物溶解度并允许使用溶液制剂的其他方法包括添加助溶剂、表面活性剂或络合剂。然而，它们引入了辅料效应的风险，并且需要注意保持在每个辅料的浓度和剂量体积限制内，这取决于测试物种。
4.2 混悬液制剂
在测试化合物的溶解度不足以将剂量溶解到溶液制剂中的情况下，通常开发混悬液制剂。对于BCS I类和III类化合物，混悬液给药仍可能使大部分剂量范围内暴露量的剂量比例增加，因为该化合物在胃肠道水环境中可能具有足够的溶解度和溶解速率以完全溶解和吸收，即使溶解度不足以溶解所给剂量体积中的整个剂量。
混悬液制剂的优点是，它通常使用简单的水性溶媒，通常是羟丙基甲基纤维素溶液，含有低水平的表面活性剂，以帮助润湿固体测试化合物，因此溶媒效应的风险最小。该混悬液通常可以通过逐步将一小部分溶媒加入试验化合物中，并在每次添加溶媒后用研钵充分研磨来制备，以确保所有固体颗粒完全润湿并形成完全均匀的混悬液。在由于混悬液制备规模大而无法采用这种研磨方法的情况下，可以直接将测试化合物加入到溶媒中，然后进行更剧烈的混合，以获得均匀的混悬液。然而，混悬液制剂的使用也增加了制剂制备、处理和储存的某些挑战和复杂性，这是溶液制剂所不存在的。
如果在毒理学研究中，每次给药的剂量体积需要从大的混悬液批次中分装，则需要在整个使用期间确保混悬液的均匀性。此外，需要确定储存后再悬浮的合适方法，如超声、搅拌或摇晃，以确保在制剂储存一段时间后，每次给药前都能获得均匀的悬浮液。如果测试化合物在储存期间沉淀并形成固体饼，难以打散和重悬浮，则可能必须在整个使用期间连续搅拌。在使用期间，混悬试验化合物的粒径变化也需要进行评估。在每次重新混悬循环中，特别是在储存过程中连续搅拌时，必须避免超声或搅拌引起的粒度减小。同时，在使用过程中，在反复冷却/加热循环过程中颗粒尺寸的增长可能会成为一个问题。测试化合物的批次间粒度和形貌差异可能会导致剂量混悬液的批间均匀性差异，或其在储存期间沉淀和结块的倾向。当然，混悬液中颗粒大小的差异也会导致给药后溶解速率的差异和暴露量的变化，特别是对于溶解度低的BCS II类和IV类化合物。最后，需要研究混悬液中原料药晶体形态变化的可能性。对于无定形原料药或固体分散体的混悬液，随着时间的推移，存在原料药从混悬液中结晶的风险。
