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结合USP谈谈实验室中常见的药物粉体流动性测定方法

2022-09-29 责任编辑:未填 浏览数:115 天涯医药网

在药品生产过程中,粉末的流动过程涉及许多工作步骤,如在混合桶中混合和出料、填充胶囊、在压片过程中填充中间模具等。粉末的流动是粉末中颗粒不平衡力的结果。对于制剂生产而言,粉体的流动性将显著影响粉体的混合效率、生产率和均匀性。影响粉体流动性的因素有很多,如粒度分布、颗粒形状等。

文献报道的评价粉体流动性的方法很多,其中最常见的四种检测方法是:休止角;压缩指数或豪斯纳比;通过一个小孔测量流速;剪切单元法。此外,也可以使用其他方法进行检测。

1.休止角法Angle of Repose

休止角法是测量药物流动性最常用的方法之一。通过获得粉末的休止角,可以大致判断粉末的流动性。休止角也是检测药物流动性最简单的方法之一。

文献报道的测量休止角的方法很多,其中常用的两种方法是注入法和排出法:

注射法:粉末从漏斗顶部缓慢加入,漏斗底部漏出的物料在水平面上形成锥形堆积。

卸料方法:将粉末加入圆筒形容器中,使圆筒底部保持水平。当粉末从筒底的中心孔流出时,筒内形成圆锥形的残粉堆积体的倾斜角度。

两个倾斜角都是休止角。有时也采用倾斜法:在绕水平轴缓慢旋转的圆柱形容器中加入1/2-1/3的粉末,当粉末表面滑动时,测量其表面的倾斜角度。休止角可以用量角器直接测量,也可以根据粉层高度和圆盘半径计算,即tan=高度/半径。

1.休止角与流动性的关系

休止角不能准确表征药粉的流动性,但根据已报道的文献可以推测,当药粉的休止角为40至50时,一般能满足生产要求。但是,如果休止角大于50 ,药物粉末在实际生产中可能会遇到困难。下表列出了休止角和粉末流动性之间的关系。如果不能形成或再现对称的粉末锥体,那么这种方法就不适用于粉末。

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2.休止角测定方法

可以通过保留一层药粉在固定底座上形成休止角,底座必须无震动。改变漏斗的高度,小心地建立一个对称的粉锥。小心地改变漏斗的高度(防止漏斗振动),使从漏斗中流出的粉末在固定底座上形成一个对称的圆锥体。粉末休止角的计算公式如下:

Tan ()=高度/基圆半径

高度是指形成的粉末锥体的高度。

2.压缩度与豪斯那比Compressibility Index or Hausner Ratio

压缩率和豪斯纳比也是预测粉末流动性的一种简单而快速的方法。其中,压缩性还可以间接反映粉体的堆积密度(BD)、大小形状、比表面积、水分含量和物质聚集程度,因为这些因素的变化可以直接影响压缩性的数值。

1.压缩度与豪斯那比的测定方法

压缩率和豪斯纳比率通过粉末的总体积(通常用V0表示)和振实体积(通常用Vf表示)来计算:

压缩率=100 [(V0-Vf)/V0]

房屋比率=V0/Vf

从上面两个公式可以看出,粉末的可压缩性是粉末压缩后减少的体积与压缩前累积的体积之比;豪斯纳粉末比是堆积体积与振实后振实体积之比。需要注意的是,振实体积Vf是粉末的最终振实体积,如果继续振实后粉末的体积还能减小,就不能称为振实体积。

由于在整个测试过程中,粉末的取样量保持不变,因此可根据m=*V和V=m/,将压缩率和豪斯纳比的计算公式由通过体积改为密度计算:

压缩率=100[(抽头-体积)/抽头]

房屋比率=抽头/体积

tapped是振实后材料的振实密度,bulk是振实前材料的堆积密度。

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2.检测过程中注意事项

压缩性、豪斯纳比、休止角都不是材料的固有性质,测试方法和过程的不同可能导致同一种材料最终结果的不同。根据文献分析,可压缩性和豪斯纳比与V0、Vf、 taped和bulk密切相关。因此,以下因素的变化可能会引起最终结果的变化:

所用量筒的直径;

获得振实密度时击粉的次数,如果次数不够,振实密度可能太小;

测试中的取样数量;

振动时样品的旋转速度。

3.推荐检测方法

用一个250ml的量筒,粉料取样量为100g g,取三次试验后的平均值。您也可以选择更小的量筒和更少的样品,但应记录这些差异以匹配最终结果。

3.孔隙流速

粉末流速是指单位时间内药物粉末通过容器(如量筒、漏斗)开口的次数,也是判断粉末流动性的一种很好的检测方法。然而,粉末的流速还取决于许多因素,包括与粉末颗粒相关的因素和与检测过程相关的因素。即使是流动性非常好的粉末,也容易出现脉冲速度模式(流体处于湍流状态时是恒定流动,但在某一时刻或瞬间(瞬时速度),不是恒定流速,即脉冲速度)。因此,通过检测粉末速度,可以连续监测粉末的流动效果,也可以观察容器排空时的流量变化。它与流速、孔径和颗粒密度有关。需要注意的是,粉末的流速只适用于可以自由流动的粉末。

1. 孔隙流速测定的基本方法

目前,文献中报道的测量孔隙速度的方法有很多,其中最常用的方法根据以下三个重要的实验变量进行分类:

(1)用于盛装粉末材料的容器类型。常见的容器包括生产设备中的量筒、漏斗和料斗;

(2)气孔的大小和形状,这是决定粉末流速的关键因素。

(3)测量粉末流速的方法可以是连续的或不连续的。

2. 注意事项

与休止角一样,孔隙速度不是粉末的固有性质,其值与检测过程密切相关。目前文献中提到的相关性包括以下几个方面:

1.测试过程中孔隙的直径和形状;

2.容器的材料:如金属、塑料和玻璃;

3.容器中粉末层的初始直径和高度

3. 推荐检测方法

孔隙速度法只适用于具有一定流动性的物料,不适用于具有粘附性的物料。如上文“注释”所述,粉末层初始直径和高度的差异可能会影响孔隙速度的检测。因此,建议粉末层的高度应大于孔径,因为在这种情况下,孔隙速度的最终值不受粉末层高度的影响。最好选择圆柱形容器,因为对流动性影响较小。“注意事项”中提到,孔的形状可能对流速有影响,所以孔的形状最好是圆形的,容器不能摇晃。孔径应不小于颗粒直径的6倍;圆柱体的直径不小于钻孔直径的2倍。如果小于孔径的2倍,粉末的孔隙速度将增加。

装物料的容器最好是料斗,因为在实际的压片或灌胶过程中,料斗大多是用来装物料的,所以料斗的使用最能体现实际生产过程中的流量。不建议用漏斗做物料的容器,尤其是漏斗下面有长颈的。

后记

粉末的流动性是开发口服固体制剂的关键因素。要深入了解粉体的真实流动性,就必须用科学的方法和仪器对粉体的流动性进行测量,并根据测量结果有选择地改善粉体的流动性,这也为QbD的实施提供了坚实的基础。

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