藥物粉體顆粒的性質表征

時間:2020-06-01    瀏覽:107次

 前言

粉體是無數個細小顆粒的集合,是固體物質的一種特殊形式,由固相、液相和氣相三部分組成。顆粒,是組成粉體的最小單元。隨著現代科學技術的發展,人們對粉體的認識越來越深刻,逐漸從宏觀向微觀轉化,大家開始越來越關注粉體顆粒的性質。

藥物粉體的發展也是如此?,F代研究表明,藥物粉體,作為70-80%固體制劑以及一些液體制劑的基礎單元,藥物粉體加工成型的工藝性及產品質量,極大的受到藥物粉體技術的影響和制約,而藥物粉體的特性,無論是在分散、填充、混合等過程中,還是在配方、過程設計與量產中,都與產品質量、性能和工藝等息息相關,直接決定著藥物的最終療效。因此,研究和掌握藥物粉體的性能對制備出高性能的藥物具有十分重要的意義。


  
 

 

近年來,藥物粉體顆粒的性質表征受到了極大程度的重視和發展。目前已經有大量的研究表明,藥物的療效,不僅僅取決于藥物的種類,很大程度上還取決于藥物粉體的特性,除了目前關注度很高的粉體流動性、分散性、穩定性、吸濕性、壓縮成型性等這樣一些性質表征外,粉體顆粒的性質也備受關注,比如顆粒尺寸、形狀、表面特性、孔隙度、密度、比表面積等各類參數。目前,對于藥物粉體顆粒的各類表征,已經被用作藥物粉體性能的預測工具,并且有效的提高了制造和研發過程的整體效率,優化產品質量,并且減少了由于批量報廢、返工或測試失敗等各類原因造成的一系列成本浪費。

麥克儀器公司作為材料表征解決方案的全球領先廠商,憑借50多年的經驗,在密度、比表面積及孔隙度、粒度及粒形、粉體表征等核心領域擁有一流的儀器和應用技術。能夠為藥物粉體的粒度粒形、比表面、密度和孔隙度表征提供優化、集成的解決方案。

藥物粉體關鍵參數及表征方法:

藥物粉體的一般性質包括:分散性、穩定性、流動性、填充性、吸濕性、壓縮成型性、表面電性、比表面積與表面特性、孔隙率與密度、顆粒形狀、顆粒尺寸及顆粒分布等。結合美國藥典的相關內容,麥克儀器公司可提供下列表征方案:

USP<846> 比表面積

USP<699> 固-氣比重法氣體置換法測密度分析

USP<267> 壓汞分析法

USP<429> 激光衍射法粒徑測量

比表面表征

比表面積,指的是單位質量粉體的表面積,單位是m2/g。藥物粉體的比表面積關系到粉體的顆粒粒徑、吸濕性、溶解度和壓實等性能,例如:增加比表面積可以提高藥物粉末的溶解度,這可以作為參數來控制適當的劑量或生物利用度;在粉體的流動和粘結性能中,比表面積也具有舉足輕重的作用;另外,通過了解藥物粉體的比表面積,還能分析凍干產品中的冰晶形成的相關信息。

目前,已有多國藥典把比表面積列為藥物粉體的表征內容之一,在《中國藥典》2020年版四部理化分析通則增修訂內容中也將新增比表面積檢測方法。藥物粉體的比表面積可以使用氣體物理吸附進行測定,氣體物理吸附包括靜態體積法(容量法)和動態流動法。該方法主要利用測試樣品在低溫下對高純氣體的吸附量,獲取吸附等溫線,再結合BET方程,計算出藥物粉體的比表面積。

麥克儀器公司擁有多款靜態體積法(容量法)和動態流動法氣體物理吸附儀,其中TriStar II Plus系列和Gemini VII系列比表面積和孔徑分析儀,采用靜態體積法,可對藥物粉體進行精確的比表面積分析,滿足大多數藥物粉體的比表面積表征需求。

TriStar II Plus系列
比表面積和孔徑分析儀

 

 

Gemini VII系列比表面積和孔徑分析儀

密度表征

密度是單位體積物質的質量,密度可分為真密度,骨架密度(表觀密度),堆積密度,包裹密度以及振實密度等。藥物粉體的密度,直接影響著藥物粉體的離析度、壓實度、結晶度等參數。另外,對藥物進行密度測定(真密度和包裹密度),還可分析得到壓實帶固相率。

氣體置換法是世界公認的測真密度、骨架密度、表觀密度的可靠的技術之一,這種技術采用氣體置換方法無損地測量樣品體積。惰性氣體例如氦氣或氮氣通常被用作置換介質。該技術測真密度比傳統的阿基米德浸液法更準確,重復性更好。

麥克儀器公司AccuPyc II系列快速全自動密度儀可為0.01-350cm3范圍內粉體、顆粒及塊狀藥物提供快速、高精度的體積測量和真密度計算。

AccuPyc® II氣體置換法密度儀

麥克儀器公司的GeoPyc包裹密度儀采用了獨特的替代測試技術,使用一種具備高度流動性的微小剛性球狀準流體物質作為替代介質,可精確測試出藥物粉體的包裹密度和振實密度。

GeoPyc包裹密度儀

將GeoPyc包裹密度儀與AccuPyc® II氣體置換法密度儀連用,可直接計算出藥物的孔隙率及固相率數據。

孔隙度表征

孔隙度測量可以在溶出度評估中,估測液體滲透片劑的能力,幫助確定藥片包薄膜衣過程中物料流的參數設置,與預測評估壓縮過程中的顆粒變形與測量碾壓物總孔體積和孔隙度。

壓汞法孔隙度測試分析技術是基于在精確控制的壓力下,將汞壓入多孔結構的測試技術。除高速、精確和分析范圍廣等優點外,壓汞儀還可得到樣品眾多特性,例如:孔徑分布、總孔體積、總孔比表面積、中值孔徑等。

AutoPore® V 隙度和孔徑分析儀

粒度粒形表征

藥物粉體是由各種形狀不同、大小不同的顆粒集合而成,顆粒的形狀千奇百態各不相同。球形顆粒很容易根據它的平面圖形確定其直徑。不規則顆粒的平面圖像是不規則的,往往只能用一些近似或相似的方法來處理,因此,由這些顆粒集合而成的粉體的尺寸(粒徑)往往也只是一種統計平均值,很難精確地對其進行描述。新近研究表明,當顆粒的尺寸達到亞微米或納米級后,對粉體的性能將產生極大的影響,可使其獲得許多奇特的性質。因此,研究粉體的尺寸與形態在粉體學中具有十分重要的意義。

麥克儀器公司具備多種藥物粉體顆粒粒度粒形表征解決方案,包括動態圖像法、激光散射法、電阻法和沉降法。

動態圖像法:

SentinelPro動態粒形分析儀采用動態圖像法,內置28種形態模型,可獲得顆粒形態形狀的信息。 

SentinelPro動態粒形分析儀

激光法:

激光法是近年來得到較為廣泛使用的一種顆粒測量方法。Saturn DigiSizer® II高清激光粒度分析儀利用先進的光學及CCD 技術,和超過三百萬的檢測器元件以提供散射條件下高分辨率的測試。它能夠提供高的粒徑辨識度和分辨率。分辨率越高,就能夠揭示出其他激光粒度儀無法檢測到的顆粒粒度信息,提供更為精確的測試結果。 

 Saturn DigiSizer® II 
高清激光粒度分析儀

電阻法:

Elzone II 采用了電子感應區技術(也稱為電阻法)來測量和計數顆粒。單電感應法是建立在對單個顆粒進行測量的基礎上的,每次只能對流過孔口的一個顆粒進行測量。測量結果除粒徑分布以外,還能夠同時得到顆??倲?。對非球形顆粒而言,電感應法測試得到的粒徑與其體積相當,稱為庫爾特體積當量徑。

 

 

EIzone®II 5390
電阻法顆粒計數與粒度分析儀

總結:

研究和掌握藥物粉體性能對制備出高性能的藥物具有十分重要的意義。麥克儀器公司針對藥物粉體技術的表征需求,可提供多種關于藥物粉體比表面積、密度、孔隙度、顆粒粒徑及形態等多項性質表征解決方案,能夠為藥物粉體的顆粒表征提供優化、集成的解決方案。

 

關于麥克儀器公司

麥克儀器公司是提供材料表征解決方案的全球領先廠商,在密度、比表面積及孔隙度、粒度及粒形、粉體表征、催化劑表征及工藝開發等五個核心領域擁有一流的儀器和應用技術。

麥克儀器公司成立于1962年,總部位于美國佐治亞州諾克羅斯,在全球擁有400多名員工。公司同時具備豐富的科學知識庫和一流內部生產制造,為石油加工、石化產品和催化劑、食品和制藥等多個行業,以及下一代材料例如石墨烯、MOF材料、納米催化劑和沸石等表征提供高性能產品。公司設有Particle Testing Authority(PTA)實驗室,可提供商業測試服務。

戰略收購富瑞曼科技有限公司(Freeman Technology Ltd)和PID公司(PID Eng & Tech),也反映公司一直致力于在粉體和催化等工業關鍵領域提供優化、集成的解決方案。