中药中颗粒粒度方法学检测方案(激光粒度仪)

中国品牌世界品质 激光粒度仪测试中药粉体颗粒粒度方法学研究 刘诗，李美，徐丽阳，李雪冰 (丹东百特仪器有限公司辽宁丹东) [摘要]目的：建立激光衍射法测定多种中药粉体颗粒粒度的方法学。方法：采用丹东百特 Bettersize2600激光粒度分析仪，配置全自动干法&湿法分散系统，对不同的中药粉体粒度测试进行了系统研究；湿法对浸润和分散等因素进行了考察，而干法通过测试不同分散压力下药物颗粒的粒径，系统考察分散能量对粒度测量结果的影响。结论：通过比对，最终确认干法分散风险更低，数据相关性也更加合理。 [关键词]粒度检测；中药 中药粉体是中药材使用的重要形式之一，如传统丸剂、散剂就是由一种或多种药材粉末混合加工而成的剂型。中药粉体按颗粒大小可以分为中药普通粉体、中药微米粉体和中药纳米粉体。随着药物加工及检测技术的不断提高，中药粉体研究得到了快速的发展，将中药制备成中药饮片颗粒、微米中药及纳米中药，通过降低粉末颗粒的粒径，可增大药物颗粒的比表面积，提高中药的溶解度和生物利用度，因此中药粉体粒度的研究受到了广泛关注。 中药粉体的性质对后期制剂成型工艺影响较大，其中中药粉体的粒径及粒径分布是中药粉体重要的物理性质，是决定粉体其他性质的最基本性质，关系到产品的质量与用药的安全。但由于粉体颗粒的不规则性及其粒径大小的不均一性导致粉体粒径及粒径分布测量较为复杂，而利用不同测量方法得到的结果及其意义也不同。激光粒度测定法凭借其测定速度快、测定粒径范围广、重现性好的特点在中药粉体粒径测定中得到广泛应用，本文围绕激光粒度测定法的原理特点及其在中药粉体粒径测定中的应用研究进行思考与综述。 虽然中国药典和美国药典对于激光衍射法测试原辅料粒度有明确的法律法规，比如仪器的架构原理、干湿法测试的具体方式、测试过程中的影响因素等，但对于不同的中药材，到底选择干法测试还是湿法测试?如何评估干湿法测试的结果?却没有给出相应的说明。本文依照美国药典及激光粒度仪国际标准ISO13320，对不同的中药粉体进行了系统的研究。 1.实验 1.1仪器 Bettersize2600 激光粒度仪，丹东百特仪器有限公司； MS303S 电子天平，梅特勒托利多；SC 超声波清洗仪，上海声彦超声波仪器有限公司。 1.2原料及试剂 中药粉末状样品，样品分布为：茯苓、黄芪、当归、丹参、党参、石斛、罗汉果等七个样品。 2.结果与讨论 2.1 法法测定 2.1.1干法测试方法学摸索 干法测试主要是通过压缩空气输送颗粒，利用颗粒和颗粒的碰撞、颗粒和管壁的碰撞以及气流剪切三种方式对粉体颗粒进行分散。由于药物本身是有机小分子颗粒，在较大的剪切压力以及碰撞下，有可能造成药物颗粒的“破碎”，为了保证将大的团聚颗粒分散开，同时又不将原始颗粒“打碎”，药典一般都要求，需要对不同的分散能量对于测试结果的影响进行考察(美国药典 USP429)： 在干法测试中，我们采用的方式就是在不同的分散压力下，考察压力对粒度结果的影响。我们测试的压力从 0.05Mpa 到 0.25Mpa 之间，其中横坐标是所加压力，纵坐标是颗粒粒径大 小，其中蓝色、橙色以及灰色曲线分别代表D10、D50和D90数据： 较为理想的压力滴定曲线，一般随着压力增大，颗粒粒径逐渐变小，逐渐达到一个稳定平稳期，如果压力进一步增大，可能曲线会进一步向下。这一般对应着随着压力增大，大的团聚体颗粒逐渐分散，达到单分散颗粒，如果压力进一步增大，可能会把药物颗粒“打碎”。通过上述7种中药的压力滴定，可以看出总体数据符合上述规律，都是随着压力先变小，然后逐渐达到一个稳定的平台，最后可能发生“二 图1.茯苓样品的粒度压力滴定数据 图2.黄芪样品的粒度压力滴定数据 图3.当归样品的粒度压力滴定数据 图4、丹参样品的粒度压力滴定数据 图5.党参样品的粒度压力滴定数据 图6.石斛样品的粒度压力滴定数据 图7.罗汉果样品的粒度压力滴定数据 次”下降。虽然有些药物并没有出现粒度二次下降，比如像石斛的压力滴定数据，但通过这些稳定的平台，我们基本可以可定，在0.18Mpa分散压力下，数据风险比较低。 2.1.2干法测试精密度考察 基于上述条件，我们在 0.18Mpa 下对样品粒度进行了精密度考察。=可以看出，7个样品 图8.茯苓的粒度分布及精度数据 图9.黄芪的粒度分布及精度数据 图10.当归的粒度分布及精度数据 的精密度都还是不错， D50数据波动均小于 1%，D10/90 数据波动相对标准偏差也都在2%以下，远远高于美国药典和中国药典相关要求，说明干法分散结果相对还是比较可靠。从粒度结果来看，各个中药粒径差异还是比较大， D50最小的为5微米左右，但最大的则可达16微米，D90则最小为19微米，最大则可达近50微米。 图11.丹参的粒度分布及精度数据 图12.党参的粒度分布及精度数据 图13.石斛的粒度分布及精度数据 丹东百特仪器有限公司 www.bettersize.com 服务热线：400-655-8837 图14.罗汉果的粒度分布及精度数据 2.2湿法测定 由于中药大多数与水相溶性不佳，同时其粉末密度较小，容易漂浮在水上，因此采取了复合表面活性剂处理的方式来提高粉体在水中的分散性，分散效果如下： 图15.丹参在水中分散状态 图16.党参在水中分散状态 图17.黄芪在水中分散状态 图18.茯苓在水中分散状态 可以看出，虽然通过表面活性剂润湿等方式可以提高中药粉末的“相容性”，同时适当超声可以提高其分散性，但由于本身中药材特性导致其在水体系中分散比较差，呈现团状、絮状等方式，因此分散效果不佳，总体来看，湿法方案风险更高。虽然可以采取一些特殊溶剂来获得更好的分散效果，但由于中药种类繁多，性质差别较大，因此要找到一种溶剂能够把多种中药粉末分散良好难度也比较大。 3.结仑 从整体来看，激光粒度仪干法测试中药粉末颗粒粒径可以获得较高的精密度，样品区分度及数据相关性也比较好。虽然湿法通过表面活性剂及超声也可以对粉末进行分散，但由于中药种类繁多，效果不佳，团状絮状颗粒较多。因此干法分散是更合适测试中药粉末的方法。 丹东特仪器有限公司 www.bettersize.com 服务热线： 中药粉体是中药材使用的重要形式之一，如传统丸剂、散剂就是由一种或多种药材粉末混合加工而成的剂型。中药粉体按颗粒大小可以分为中药普通粉体、中药微米粉体和中药纳米粉体。随着药物加工及检测技术的不断提高，中药粉体研究得到了快速的发展，将中药制备成中药饮片颗粒、微米中药及纳米中药，通过降低粉末颗粒的粒径，可增大药物颗粒的比表面积，提高中药的溶解度和生物利用度，因此中药粉体粒度的研究受到了广泛关注。中药粉体的性质对后期制剂成型工艺影响较大，其中中药粉体的粒径及粒径分布是中药粉体重要的物理性质，是决定粉体其他性质的最基本性质，关系到产品的质量与用药的安全。但由于粉体颗粒的不规则性及其粒径大小的不均一性导致粉体粒径及粒径分布测量较为复杂，而利用不同测量方法得到的结果及其意义也不同。激光粒度测定法凭借其测定速度快、测定粒径范围广、重现性好的特点在中药粉体粒径测定中得到广泛应用，本文围绕激光粒度测定法的原理特点及其在中药粉体粒径测定中的应用研究进行思考与综述。虽然中国药典和美国药典对于激光衍射法测试原辅料粒度有明确的法律法规，比如仪器的架构原理、干湿法测试的具体方式、测试过程中的影响因素等，但对于不同的中药材，到底选择干法测试还是湿法测试？如何评估干湿法测试的结果？却没有给出相应的说明。本文依照美国药典及激光粒度仪国际标准ISO13320，对不同的中药粉体进行了系统的研究。1. 实验1.1 仪器Bettersize2600 激光粒度仪，丹东百特仪器有限公司；MS303S 电子天平，梅特勒托利多；SC 超声波清洗仪，上海声彦超声波仪器有限公司。1.2 原料及试剂中药粉末状样品，样品分布为：茯苓、黄芪、当归、丹参、党参、石斛等6个样品。2. 结果与讨论2.1 干法测定2.1.1 干法测试方法学摸索干法测试主要是通过压缩空气输送颗粒，利用颗粒和颗粒的碰撞、颗粒和管壁的碰撞以及气流剪切三种方式对粉体颗粒进行分散。由于药物本身是有机小分子颗粒，在较大的剪切压力以及碰撞下，有可能造成药物颗粒的“破碎”，为了保证将大的团聚颗粒分散开，同时又不将原始颗粒“打碎”，药典一般都要求，需要对不同的分散能量对于测试结果的影响进行考察（美国药典 USP429）：在干法测试中，我们采用的方式就是在不同的分散压力下，考察压力对粒度结果的影响。我们测试的压力从 0.05Mpa 到 0.25Mpa 之间，其中横坐标是所加压力，纵坐标是颗粒粒径大小，其中蓝色、橙色以及灰色曲线分别代表D10、D50 和 D90 数据。较为理想的压力滴定曲线，一般随着压力增大，颗粒粒径逐渐变小，逐渐达到一个稳定平稳期，如果压力进一步增大，可能曲线会进一步向下。这一般对应着随着压力增大，大的团聚体颗粒逐渐分散，达到单分散颗粒，如果压力进一步增大，可能会把药物颗粒“打碎”。通过上述 6种中药的压力滴定，可以看出总体数据符合上述规律，都是随着压力先变小，然后逐渐达到一个稳定的平台，最后可能发生“二次”下降。虽然有些药物并没有出现粒度二次下降，比如像石斛的压力滴定数据，但通过这些稳定的平台，我们基本可以判定，在 0.18Mpa分散压力下，数据风险比较低。2.1.2 干法测试精密度考察基于上述条件，我们在 0.18Mpa 下对样品粒度进行了精密度考察。可以看出，6个样品的精密度都还是不错，D50数据波动均小于1%，D10/90 数据波动相对标准偏差也都在 2% 以下，远远高于美国药典和中国药典相关要求，说明干法分散结果相对还是比较可靠。从粒度结果来看，各个中药粒径差异还是比较大，D50 最小的为 5 微米左右，但最大的则可达 16 微米，D90 则最小为 19 微米，最大则可达近 50 微米。2.2 湿法测定由于中药大多数与水相溶性不佳，同时其粉末密度较小，容易漂浮在水上，因此采取了复合表面活性剂处理的方式来提高粉体在水中的分散性，分散效果如下：可以看出，虽然通过表面活性剂润湿等方式可以提高中药粉末的“相容性”，同时适当超声可以提高其分散性，但由于本身中药材特性导致其在水体系中分散比较差，呈现团状、絮状等方式，因此分散效果不佳，总体来看，湿法方案风险更高。虽然可以采取一些特殊溶剂来获得更好的分散效果，但由于中药种类繁多，性质差别较大，因此要找到一种溶剂能够把多种中药粉末分散良好难度也比较大。3. 结论从整体来看，激光粒度仪干法测试中药粉末颗粒粒径可以获得较高的精密度，样品区分度及数据相关性也比较好。虽然湿法通过表面活性剂及超声也可以对粉末进行分散，但由于中药种类繁多，效果不佳，团状絮状颗粒较多。因此干法分散是更合适测试中药粉末的方法。