1、Drug Standards of China 2012， Vol. 13 No. 6 中国药品标准 2012 年第 13 卷第 6 期 405明显 ， 且在 2 600 3 200 cm1范围内波形与对照图谱不一致 ， 见图 1。分析如下 : 由于红外图谱的差异大多数由多晶现象引起 ， 通过重结晶试验发现图谱在 2 850 cm1， 2 910 cm1波数处吸收峰仍不明显 ， 且在 2 600 3 200 cm1范围内波形没有明显变化 ， 说明供试品及国内外对照品结构相同 ， 且不存在多晶现象 ， 见图 2; 考虑水分的影响 ， 通过不同干燥条件下试验 ， 发现在约 2 850 cm1， 2
2、 910 cm1波数处吸收峰有所改变 ， 峰强度虽有所增强 ， 但变化不大 ， 且在 2 600 3 200 cm1范围内波形与 药品红外光谱集 1184 图比较未改变 ， 见图 3。3 讨论3. 1 通过试验 ， 虽然水分对盐酸头孢吡肟的红外图谱有一定的影响 ， 但吸收峰强弱变化不大 ， 而盐酸头孢吡肟原料药与头孢吡肟对照品在结构上一致 ， 因此建议对该品种红外鉴别项下的规定修订为 : 本品红外光的吸收图谱应与对照品的图谱一致 。3. 2 通过对国内外对照品及样品重结晶前后红外图谱的比较 ， 发现结晶前后 2 850 cm1， 2 910 cm1波数处吸收峰未发生变化 ， 因此不存在多晶现象
3、 。说明与光谱集对照图谱 ( 1184 图 ) 不一致主要原因并不是由多晶引起的 。参考文献 1 中国药典 S 2010 年版 二部 2010: 670 2 药品红外光谱集 S 第四卷 ， 2010: 1184作者简介 : 陈祝康 ， 副主任药师 ; 研究方向 : 药物分析及质量控制 。Tel: 021 38839900-26712; E-mail: czhukang yahoo. com. cn药物及其制剂粒度测定法探讨陈祝康1，陈桂良1，李慧义2( 1. 上海市食品药品检验所 ， 上海 201203; 2. 国家药典委员会 ， 北京 100061)中图分类号 : R921. 2 文献标识码
4、 : A 文章编号 : 1009 3656( 2012) 6 405 4Discussion about Particle Size Analysis for Drug and PharmaceuticalsChen Zhukang1， Chen Guiliang1， Li Huiyi2( 1. Shanghai Institute for Food and Drug Control， Shanghai 201203; 2. Chinese PharmacopoeiaCommission， Beijing 100061)大多数原料药和部分药物制剂 ( 如粉针剂 、散剂 、颗粒剂 、粉雾剂 、软
5、膏剂 、脂质体等 ) 及制剂中间体 ( 如片剂和胶囊剂 ) 呈粉状或颗粒状 ， 除化学性质外 ， 对这类药物的物理性质进行检测 ， 也是控制其质量的一个重要手段 。药物的粒子大小及其粒度分布对药物的有效性 、稳定性及安全性都具有重要影响 。因此 ， 在药物研究过程中 ， 为保证药物质量 ， 对药物的粒度和粒度分布进行研究 ， 其意义重大 。一般测定粒度及其分布的方法有显微镜法 、筛分法 、光学法 、电阻法 、离心法等 1-4， 每一种测试方法都是针对颗粒的某一个特定方面进行的 ， 所得到的数值是所有能表示颗粒大小的一系列数值中的一个 ， 所以相同样品用不同的粒度测试方法得到的结果有所不同是客观
6、原因造成的 。颗粒的形状越复杂 ， 不同测试方法的结果相差越大 。但采用同一测定方法时 ， 同一样品在一定的条件下获得的粒度及其分布应一致 ， 且各方法间的总体趋势应是一致的 。本文对常用粒度测定方法 、粒度测定注意事项以及粒度标准物质的情况进行了探讨 ， 供开展此项研究工作参考 。1 常用粒度测定方法11 显微镜法 ( Microscopic method)1. 1. 1 概述 显微镜法是应用最广泛的一种粒度测定方法 ， 是将粒子放在显微镜下 ， 根据投影像测得粒径的方法 ， 光学显微镜可以测定微米级粒径 ， 电子显微镜可以测定纳米级粒径 。显微镜法除了测定粒径 ， 同时还可以观察粒子的形态
7、 。其优点为简单 、直观 ， 但缺点为操作相对繁琐 ， 测量时间长 ， 易受人为因素影响 ， 且取样量少 ， 代表性不强 ， 只适合粒度分布范围较窄的样品 。中国药品标准 2012 年第 13 卷第 6 期 406 Drug Standards of China 2012， Vol. 13 No. 61. 1. 2 仪器设备 光学显微镜 、透射电子显微镜 、颗粒图像处理仪等 。1. 1. 3 样品测试 显微镜法测定所需的样品量极少 ， 因此取样和制样时要保证样品的代表性和良好的分散性 。制备样片的介质应具有良好的浸润性而且不溶解样品 ， 且与样品的折射率接近 。中国药典 选用甘油 ( 12)
8、作为黏度较大样品的分散介质 ， 除甘油外 ， 全氟化碳 、癸烷等长链烷烃等也是较常用的分散介质 。操作步骤详见 中国药典 2010年版二部附录 E 粒度和粒度分布测定法 。1. 1. 4 注意事项 显微镜法测定时 ， 还应注意 : 物镜 、目镜的正确选择 ; 所用器具应清洁 ; 盖盖玻片时 ， 用镊子夹取盖玻片 ， 先使其一边与药物接触 ， 慢慢放下 ， 以防止气泡混入 ， 轻压使颗粒分布均匀 ; 盖玻片 、载玻片应平整 、光洁 、无痕 、透明度良好 ， 以免引起散射等现象 ; 直接取样时 ， 取样量应适量 ， 若量过多时 ， 粒子重叠不易观察 、判断 ， 若过少代表性差 ; 如为混悬液 ，
9、振摇时要有一定力度 ， 振摇后应快速取样 ; 如为混悬型软膏剂 、混悬型眼用半固体制剂或混悬凝胶剂 ， 在取样混匀过程中应缓慢混匀 ， 以免产生气泡 。1. 1. 5 适用范围 显微镜法是 中国药典 2010 年版规定粒度测定的第一法 ， 可用于测定原料药 、混悬剂 、乳剂 、混悬型乳膏剂 、散剂和其他粉粒的粒子大小或限度 。1. 2 筛分法 ( Sieving method)1. 2. 1 概述 筛分法是粒径分布测量中使用最早的方法 。制药方面 ， 通常选择筛分法对较粗的粉末或颗粒进行分级 。筛分法可采用湿法过筛或干法过筛 ， 湿法过筛常用于液体中的物质或干筛时易成团的粒子 ， 脆性物质最好
10、也用湿筛方法 ; 但目前各国药典中采用的方法均为干法过筛 。中国药典 2010年版二部附录粒度与粒度分布测定法第二法 ( 筛分法 ) 中 ， 分人工筛分法 、机械筛分法与空气喷射筛分法 ; 人工筛分法的重复性有时不理想 ， 机械筛分法规定了振动方式与振动频率 ， 避免了人为误差 ; 当筛孔较细时 ( 一般小于 75m) ， 其精确度不易保证 ， 粉末也不易快速通过筛子 ， 为了防止筛孔被粒子所堵塞 ， 宜采用空气喷射筛分法 。1. 2. 2 仪器设备 各国药典所用试验筛的标准筛号及筛孔大小有所不同 ， 中国药典 在 R40/3 系列规定了药筛的九个筛号 。筛号常用 “目 ”表示 ， “目 ”系
11、指在筛面的 25. 4 mm( 1 英寸 ) 长度上开有的孔数 ， 如开有 30 个孔 ， 称 30 目筛 ， 孔径大小是 25. 4mm/30 再减去筛绳的直径 ， 由于所用筛绳的直径不同 ， 筛孔大小也不同 ， 因此必须注明筛孔大小 。1. 2. 3 样品测试 操作步骤详见 中国药典 2010年版二部附录 E 粒度和粒度分布测定法 。1. 2. 4 适用范围 筛分法评估单一药物粉末粒度分布时 ， 通常适用于至少 80%的粒子大于 75 m 的样品 。筛分法的局限在于需要一定量的样品 ( 通常至少 25 g， 依据粉末或颗粒的密度和试验筛的直径而定 ) ， 油性和其他粘性粉末或颗粒由于存在堵
12、塞筛孔的倾向 ， 用筛分法测定存在困难 ， 此外测量小于400 目 ( 38 m) 的干燥粉末非常困难 。1. 2. 5 注意事项 使用筛分法测试时 ， 应在样品不吸收或丢失水分的条件下进行 ， 应对测试环境的相对湿度进行控制 。筛分法通常是在环境湿度下进行操作 ， 除另有规定外 ， 一般控制相对湿度在 45% 左右为佳 。对于特殊样品 ， 如果需要在特别的条件下操作 ， 则应在正文品种中规定条件 。采用筛分法测定时 ， 还应注意 : 在筛网多次使用后往往发生变形及阻塞 ， 会造成较大的误差 ， 所以在使用后必须小心清洗并定时重新校准筛孔大小 ， 理想的清洗药筛的方法是采用空气流或水流 ; 样
13、品应混合均匀 ，取样量取决于筛网的直径 ， 待测样品的性质 ， 一般直径为 200 mm 的药筛 ， 取样为 25 100 g; 对易产生静电的样品 ， 可加入不多于 0. 5% 的胶质二氧化硅和 ( 或 ) 氧化铝等抗静电剂 ， 以减小静电作用产生的影响 ; 过筛终止时间一般均根据经验掌握 ， 当筛中物质量不再有明显变化 ， 即可终止 ( 中国药典 2010 年版附录中机械筛分法与空气喷射筛分法已规定了终点判断依据 ) 。1. 3 光散射法 ( Light diffraction method)1. 3. 1 概述 光散射法测定粒度是近几年发展起来且被广泛应用的新方法 ， 是运用粒子被光束照
14、射时向各个方向散射和光发生衍射的特征 ， 散射光的角度与颗粒的直径成反比关系 ， 而散射光强随角度的增加呈对数规律衰减 ， 通过接受散射光能量的分布 ， 基于 Fraunhofer 衍射和 Mie 散射理论对这些信号进行数学处理 ， 即可得到粒度分布 。颗粒越小 ， 衍射角越大 ， 因此它更适合小颗粒测定 。本法具有操作简便 ， 速度快 ， 测定准确的优点 。通常 ， 激光散射仪一般标示可测试范围为 0. 02 2 000 m， 实际测定范围为 1 1 000 m。1. 3. 2 仪器设备 激光粒度分析仪通常由激光光源 、透镜 、颗粒分散装置 、测量散射图谱的检测器及用于仪器控制和颗粒粒度分布
15、的计算机组成 。激光Drug Standards of China 2012， Vol. 13 No. 6 中国药品标准 2012 年第 13 卷第 6 期 407光源通常为有固定波长的相干强光源 ， He-Ne 气体激光器 ( =0. 63 m) 最常用 。1. 3. 3 样品测试 根据供试品的性状和溶解性能 ，通常分为湿法测定和干法测定 。测试方法详见 中国药典 2010 年版二部附录 E 粒度和粒度分布测定法 。对于湿法测定 ， 选择适宜的分散介质 ， 建立良好的 、稳定的分散体系是获得准确结果的关键 。通常对于一个未知样品 ， 分散体系的制备技术应考虑下列几个因素 : 分散介质的选择
16、; 分散剂及其浓度的选择 ; 外加机械力及其强度的选择 ; 稳定体系的保持 。选择的分散介质应满足最基本的条件是 : 液体与颗粒无反应 ; 颗粒在液体中无溶解 ，也不会使颗粒膨胀 ; 液体在激光波长下应是可透过 ( 不吸收 ) 的 ， 为不带入外来杂质 ， 应使用高纯的分散介质 ， 若使用有机介质时 ， 若样品或介质内有微量的水 ， 会使颗粒团聚难以分散 ， 此时样品就应注意脱水 ， 要预先烘干 ; 液体与颗粒的折射率不同 。常用的分散介质有水 、丙三醇水溶液 、乙醇 、乙醇和丙三醇混合液等 。不同粒径的样品对浓度要求稍有区别 ， 较小粒径的样品颗粒因有较强的光散射性 ， 浓度可略低于大颗粒
17、。同样 ， 较强激光功率的仪器 ( 通常为 5mW) ， 也因有较强的散射光信号 ， 而要求更低的样品颗粒浓度 。制备的样品分散体系的浓度既要满足仪器检测灵敏度的要求 ， 又要保证粒子以单个原始态存在 ， 未发生团聚 。分散后再凝结的程度 ， 一方面取决于粉末颗粒及分散液体的特性 ， 另一方面取决于使用的外力 。可采取的帮助分散的外力有 :使用机械方法处理 ， 如超声处理 、机械搅拌等 ; 使用表面活性剂 ， 降低固 /液间的表面张力 ; 添加离子化合物 ， 在颗粒表面形成双电子层 ; 改变分散体系的 pH 值 ， 使颗粒表面带有适量电荷 ， 当排斥力大于吸引力 ( 范德华引力 ) 时 ， 颗
18、粒会互相排斥而形成稳定的分散体系 。干法测定则需在一定的加料速度下选择适宜的空气分散压力 ， 保证样品颗粒被完全分散但未被粉碎 ， 通常的验证方法为与湿法的测量结果相比 。在理想的情况下 ， 二者结果应该是一样的 ， 检查分散或粉碎的程度也可在改变分散能量如空气压力的同时观察粒度分布的变化 。1. 3. 4 适用范围 湿法测定用于测定混悬样品或不溶于分散介质的样品 ; 干法测定用于测定水溶性或无合适分散介质的固态样品 ， 样品颗粒必须能被气流所悬浮 ， 样品不粘或潮 ， 颗粒不会被气流或碰撞所粉碎 。1. 3. 5 注意事项 光散射法不能识别测定结果是原有单个颗粒的粒度 ， 还是凝聚成团的颗粒
19、粒度 5。原始粉末颗粒总是趋向于团聚 ， 超声波是打开团块链的最佳方式 。当超声时间增加时 ， 团块陆续被打开 ， 平均粒径的测量值减小 ， 至一定时间后 ，这个减小趋势不再显著 。但同时 ， 超声波产生的机械能也可能使原始颗粒破裂 ， 尤其是一些结晶的针状颗粒 。对于一未知样品 ， 应进行一系列在不同能量 ( 超声波功率和时间的函数 ) 下打开团块的试验 ，以确定分散的最佳能量范围 。此能量应高于完全打开团块的能量级别而低于破坏原始颗粒的能量级别 。另外 ， 超声波设备产生的热量对测量的影响不可忽视 ， 它会使样品温度升高 ， 对于光子相关光谱法测量平均粒径时 ， 由于样品颗粒温度的升高 ，
20、 而使测量值偏大 。对于有些样品 ， 温度的升高可能会引起或加速颗粒的溶解 ， 而改变颗粒的原始粒径 。样品的粒度分布结果与光学参数的设置有关 ， 颗粒折光率和吸光度的改变对小粒子影响较大 ， 对大粒子影响较小 5。1. 3. 6 动态激光散射粒径测定法 光散射法一般指静态光散射法 。动态光散射法指的是 ， 当颗粒小到一定程度时 ， 颗粒在液体中受布朗运动的影响 ， 呈一种随机的运动状态 ， 其运动距离与运动速度与颗粒的大小有关 。通过相关技术来识别这些颗粒的运动状态 ， 以获得粒度分布 。动态光散射法 ， 主要用来测量纳米材料的粒度分布 ， 也用于微米级粒度的测定 。1. 4 电阻法1. 4
21、. 1 概述 电阻法又称库尔特计数法 ， 最初用于细胞计数 ， 后来应用于制药 、化工等领域的微粒检测和粒度分析 ， 也可用于检测注射液中不溶性微粒 。英国药典 1973 年版就收载了电阻法 ， 用于检测乳剂 、各种混悬型制剂中的粒度分布 。本法的优点为分辨率高 ， 测量速度快 ， 重复性较好 ， 操作简便等 ; 缺点是动态范围较窄 ， 容易发生堵孔故障 ， 测量下限不够小等 。1. 4. 2 仪器设备 库尔特计数仪 ， 采用负压虹吸进样使悬浮在电解液中的微粒通过一个由红宝石精密制成的小孔 ， 铂电极传感器的正负两极分别插浸在小孔的两侧 ， 微粒通过小孔时 ， 铂电极间原有电阻改变而产生电压幅
22、值变化 ， 电压幅值与微粒体积成正比 。1. 4. 3 样品测试 电阻法测定原料药须引入合适的介质 ， 介质应为能导电的电解质溶液 ， 并且与测定中国药品标准 2012 年第 13 卷第 6 期 408 Drug Standards of China 2012， Vol. 13 No. 6样品不发生反应 ， 对样品粒子不具有溶解作用 。1. 4. 4 适用范围 被测物必须导电 ， 否则必须引入电解质溶液 。干燥粉末必须悬浮在介质中 ， 因此不能直接测量 。测定范围一般在 0. 4 1 200 m， 常用于测定乳剂及各种混悬型制剂的颗粒分布测定 。1. 4. 5 注意事项 对于粒度分布较为广泛的
23、药物 ，测定较麻烦 ， 必须更换小孔管 ， 并且有堵塞小孔管的危险 。多孔颗粒会给出显著误差 ， 因为测量的不是颗粒的外围大小 。密实的材料或大粒径材料难以强行通过小孔 ， 因为颗粒在此之前已沉降了 。2 粒度研究的其他事项2. 1 粉末的采样从粉末中获取有代表性的样品一直是一项困难的工作 。目前已经有多种有效获得粉末样品的装置 ，如纺锤曲锉 ， 其为环状的容器 ， 将粉末置于其中 ， 旋转过程中取样 ; 如果粉末流动性不好或是粘性的 ， 则在不干预粉末大小性质的前提下 ， 可以加入助流剂 。强调粉末采样的代表性时 ， 也必须考虑采样过程中的随机性 。在实验过程中 ， 如果样品已经放置了一段时
24、间或者在实验室环境下被钝化了 ， 则需在样品采集前将粉末样品均质化 。2. 2 样品的制备测定样品粒度最重要的步骤之一是样品的制备 。代表性仍然是样品制备的要求 ， 同时在制备过程中需要保证颗粒之间的分散和保证颗粒不进一步破裂或溶解 。如通常采用超声对粉末进行分散 ， 超声强度和时间必须在研究过程中予以考虑 。再如一般按样品的溶解性来选择介质 ， 使用的介质必须严格依从试样的物理性质 ， 对于显微镜法 ， 为确保样品界面细节足够真实 ， 需要制样介质与样品间具有足够但不过分的对比度 ， 各个微小物体均应在一个平面并且均匀分散以利于分辨其各自的重要特征 ， 另外 ， 微粒在该物质中的粒度分布必须
25、具有代表性 ， 且在制样期间不被改变等 。药品的微粉化一般采用物理方法 ， 但易使药物发生晶型转变或产生分解 ， 因此 ， 微粉化药品除需注意对晶型和有关物质的检测 ， 还需注意样品粉末变细后 ， 表面积急剧增大 ， 药品的理化性质会发生变化 ， 如引湿性 、流动性 、电性 、易燃易爆性等 ， 这些性质的变化在样品的制备操作中应引起重视和关注 。2. 3 多种测定方式的联合应用由于样品的复杂性以及每种测定方法本身存在的缺陷 ， 一种测定方法往往不能满足质量控制的要求 ， 此时 ， 几种不同方法的联合应用是合适的选择 。3 粒度标准物质由于粒度表征的复杂性 ， 无论粒度测量遵循何种原理 ， 所有
26、粒度测量手段无一例外地需要使用粒度标准物质进行校正或验证 。粒度标准物质属于工程技术特性测量标准物质 。目前我国有国家一级粒度标准物质和国家二级粒度标准物质几十种 ， 材料主要是聚苯乙烯乳胶球和二氧化硅微球 ， 尺寸范围从几十纳米至几百微米之间 7-8。目前国际上使用的粒度标准物质主要有 : 欧共体共 同 标 准 局 ( Community Bureau of Reference-BCR) 、日本粉体加工工业和工程协会 ( Associationof Powder Process Industry and Engineering Japan-AP-PIE) 、美国国家标准技术研究院 ( Nat
27、ional Institutefor Standards and Technology-NIST) 等公布的粒度标准物质 。另外国际上一些著名的化学试剂公司或材料公司有有证粒度标准物质出售 ， 但这些是企业标准物质不属于国家标准物质 6。4 结语不同的粒度测定方法测定原理不同 ， 适用范围不同 ， 结果也不同 。采用显微镜法观察颗粒 ， 看到的是它的某个二维投影 ， 由此可以测量到许多不同的直径来表示颗粒的特性 ; 用筛分法测定粒度分布 ， 有关粒度参数指的是粒子通过的最小方形孔径一面的长度 ; 光散射法测定粒度是运用粒子被光束照射时向各个方向散射和光发生衍射的特征 ， 依据米氏散射理论和弗朗
28、霍夫近似理论 ， 通过测量散射角的大小 ， 换算出颗粒的粒径 ; 电阻法 ， 通过检测流经小孔的颗粒所导致的电阻瞬时变化 ， 产生电位脉冲 ， 脉冲信号大小和次数与颗粒的大小和数目成正比 。实际应用时应根据样品的特性和样品中粒子大小及其分布情况选择合适的测定方法 。另外选择合适的标准物质对粒度测定仪器进行校准也不容忽视 。参考文献 1 中国药典 S 2010 年版 二部 2010: 附录 73-74 2 美国药典 S 34 版 34: 161-165， 323-325 3 英国药典 S 2011 年版 2011: A469-A473 4 欧洲药典 S 7. 0 版 7. 0: 295-298， 313-314 5 GB/T19077 1-2008 粒度分析 激光衍射法 第 1 部分 : 通则 S 6 董鹏 ， 陈胜利 ， 赵俊颖 ， 等 国内外亚微米 /纳米级粒度标准物质现状 J 中国粉体技术 ， 2007， 13( 5) : 47-50 7 董鹏 ， 陈胜利 ， 王晓冬 ， 等 纳米 /亚微米级粒度标准物质的研究 J 中国粉体技术 ， 2005， 11( 专辑 ) : 5-9 8 吴立敏 ， 王晓艳 ， 徐建 微米级固体颗粒度标准物质系列的研制 J 计量学报 ， 2009， 30( 5) : 477-481
