高剪切條件下四臣止咳顆粒制備過程中潤濕劑的動態(tài)分布

鐘紹金，韓珊穎，明良山

(1.?？谑腥嗣襻t(yī)院藥學(xué)部，海南 海口 570208；2.江西中醫(yī)藥大學(xué)現(xiàn)代中藥制劑教育部重點實驗室，江西 南昌 330004)

制粒作為固體制劑生產(chǎn)的重要手段，早已是改善顆粒劑、片劑等多種劑型成品質(zhì)量、性能和優(yōu)化制劑工藝的重要技術(shù)之一[1]。中藥干浸膏化學(xué)成分復(fù)雜，浸膏粉體含有大量的黏液質(zhì)、多糖類等物質(zhì)，本身具有黏性，其制粒時往往只需要使用適量潤濕劑(常用不同濃度乙醇)，而不需要黏合劑就能成型[2-3]。潤濕劑的分布和作用，會影響所制備顆粒的粒度，繼而影響其流動性、可壓成型性等[4-5]。因此，探索制粒過程潤濕劑分布規(guī)律，有助于加深對制粒過程的認(rèn)識，并對其進行優(yōu)化，最終達到準(zhǔn)確控制制粒過程及提高成品質(zhì)量的目的。

可見的文獻報道大多集中在藥物處方篩選及優(yōu)化工藝等對制粒成型性的影響[6-7]，而有關(guān)制粒時間、潤濕劑加入時間及其用量對顆粒成型過程的影響卻幾乎未見報道。

四臣止咳方由巖白菜、螃蟹甲、甘草、豬毛蒿4味藥材組成，四臣止咳顆粒即由該方經(jīng)提取加工而成。本研究自2015年6月至2016年12月在前期研究的基礎(chǔ)上，以四臣止咳方浸膏粉體為模型藥物，采用熒光素鈉為示蹤劑，運用高剪切制粒技術(shù)[8]，探究制粒過程中潤濕劑在復(fù)方顆粒中的分布規(guī)律。

1 儀器與材料

VH-5 V型混合器(吉林市中誠制藥機械廠)；HLSH2-6高剪切制粒機(北京航空制造研究所)；BT100-CA蠕動泵(重慶杰恒蠕動泵有限公司)；高效液相色譜儀(Agilent 1260，美國Agilent公司)；8411型電動振篩機(上虞市學(xué)勤紗篩廠)；標(biāo)準(zhǔn)篩(長沙市思科儀器紗篩廠)。

四臣止咳方干浸膏粉(自制)；可溶性淀粉(安徽山河藥用輔料股份有限公司，批號：140602)；熒光素鈉(中國食品藥品檢定研究院，批號：110731-200615，純度為98%)；乙醇(上海振興化工一廠，批號：201212302)；雙蒸水(自制)。

2 方法及結(jié)果

2.1熒光素鈉含量測定方法學(xué)考察

2.1.1色譜條件[9]菲羅門-C18色譜柱(4.6 mm×250 mm，5 μm)；以乙腈-0.1%磷酸(40∶60)[8]為流動相，流速為1 mL·min-1；檢測波長為232 nm；柱溫 25 ℃；每次進樣20 μL。

2.1.2供試品溶液制備 隨機取各篩顆粒成品適量，經(jīng)研磨為粉末后過80目篩，稱取0.2 g，放入樣品瓶中，并以50 mL甲醇溶液，超聲提取30 min，再以微孔濾膜(0.22 μm)過濾，取濾液適量，用蒸餾水稀釋2倍，即得。

取上述供試品溶液，按照“2.1.1 色譜條件”進行方法學(xué)考察，測定結(jié)果顯示，在1.008～20.160 mg·L-1范圍內(nèi)熒光素鈉的線性關(guān)系良好，且精密度、穩(wěn)定性及加樣回收試驗結(jié)果均表明該方法靈敏度和重現(xiàn)性好、準(zhǔn)確度高可用于熒光素鈉的含量測定。

2.2潤濕劑在顆粒中的分布測定

2.2.1制粒工藝 將四臣止咳方浸膏粉與可溶性淀粉按1∶2混合均勻，稱取該混合粉200 g，加入高剪切制粒機槽中，以蠕動泵加入含有熒光素鈉的潤濕劑(濃度為25 g·L-1)。經(jīng)預(yù)試，潤濕劑最佳條件為：60%乙醇，用量為20 mL，共需12 min加入，高剪切法制粒機該條件下最適剪速為800 r·min-1，對應(yīng)攪速為450 r·min-1。

2.2.2不同制粒時間取樣 在制粒過程中第2、4、6、8、10、12、15 min取樣，旨在研究潤濕劑在四臣止咳顆粒高剪切制粒過程中的分布規(guī)律。在各個時間點所取得的顆粒于60 ℃條件下烘干；采用振動篩分器，將1～8號藥典篩從上往下依次擺放，篩分10 min后記錄各篩上顆粒質(zhì)量，計算各粒度顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)及顆粒D50值。繪制顆粒粒徑分布圖及各等級顆粒D50值隨制粒時間變化曲線，結(jié)果見圖1,2。

圖1 不同粒徑段顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨時間變化圖

圖2 D50隨制粒時間的變化

為更好地描述潤濕劑對制粒過程的影響，引入細(xì)粉比例、合格顆粒比例、團塊比例[4]3個概念，計算公式如下：

①

合格顆粒比例=

②

③

圖1顯示，在制粒初期出現(xiàn)少量團塊，顆粒大部分仍保持原始粉末狀態(tài)，集中在90 μm粒徑段；隨著潤濕劑逐步加入，并在高速攪拌下逐步分散，小粒徑段顆粒(90～150 μm)的粒子質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐步減少，中間粒徑段(180～850 μm)顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)基本呈現(xiàn)逐步增大趨勢，而團塊(2 000 μm)比例亦出現(xiàn)顯著性的增加。在12～15 min，受潤濕劑停止加入的影響，各粒徑段顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)在進一步的攪拌下產(chǎn)生波動，但整體變化幅度較前10 min小，且細(xì)粉、合格顆粒及團塊比例未見明顯變化。

在制粒初期，出現(xiàn)少部分團塊和較高比例的細(xì)粉，此時合格顆粒較少；但隨著時間遞增，合格顆粒比例逐漸增加，但團塊比例亦顯著增加，細(xì)粉量則先下降，繼而維持在一定水平；加入全部的潤濕劑到制粒結(jié)束的過程中，合格顆粒比例、細(xì)粉比例及團塊比例未出現(xiàn)顯著變化，基本穩(wěn)定。

D50值指所得顆粒累積百分率達到50%時所對應(yīng)的粒徑值，顆粒D50值越大，意味著整體粒度亦越大[10]。由圖2可知，顆粒D50值隨著制粒時間的增加，整體表現(xiàn)為先遞增后微降的趨勢；受潤濕劑停止加入的影響，12 min 后D50值雖略有減小，但并不顯著，整體朝著趨于平衡的方向發(fā)展。

2.2.3顆粒中的潤濕劑分布測定 本研究通過測定不同粒徑段顆粒中熒光素鈉的含量考察顆粒中潤濕劑的分布。

為便于比較，將熒光素鈉質(zhì)量濃度進行標(biāo)準(zhǔn)化，假設(shè)含有熒光素鈉的潤濕劑在各等級顆粒中是均勻分布的，則測得的熒光素鈉量越低，反映顆粒中潤濕劑分布越少，反之則越多[11]。以制粒時間為橫坐標(biāo)，熒光素鈉標(biāo)準(zhǔn)化濃度為縱坐標(biāo)，繪制二者關(guān)系曲線圖，結(jié)果見圖3。

圖3 熒光素鈉標(biāo)準(zhǔn)化濃度隨制粒時間變化曲線

其中Mit為第i層藥典篩上時間t時顆粒中測得的熒光素鈉含量，M顆粒it為第i層藥典篩上時間t時顆粒的質(zhì)量，Mt為在時間t熒光素鈉總的實際加入量，M粉體為混合粉的質(zhì)量。

圖3顯示，隨制粒時間變化，90～180 μm顆粒中熒光素鈉的量發(fā)生一定的波動，但變化不顯著，而300～2 000 μm顆粒中熒光素鈉的量則趨向逐步降低，且下降幅度明顯大于小粒度顆粒波動趨勢。該圖表明，熒光素鈉的量在各等級顆粒中趨向平衡分布。

2.2.4熒光素鈉含量f值計算 為更進一步考察顆粒劑粒徑分布在該制粒條件下受潤濕劑用量影響的程度，引入熒光素鈉的量f值。

f=|(C-C0) /C0|

其中C為各個時間點對應(yīng)篩上測得的熒光素鈉含量，C0為假設(shè)在各等級顆粒中均勻分布時熒光素鈉的理論含量。

此外，f值是依據(jù)顆粒中潤濕劑用量而變，而不是依據(jù)時間來定[5]。圖4為f值隨潤濕劑用量變化曲線。在制粒開始2 min時，潤濕劑用量相對較少(約3 mL)，測得的熒光素鈉在不同粒度顆粒中差異顯著；隨著制粒持續(xù)，潤濕劑加入量不斷增多，潤濕劑的分布在顆粒等級間逐步變小，這種趨勢一直維持到潤濕劑用量約10 mL時結(jié)束；之后，雖潤濕劑仍繼續(xù)加入，各粒度間f值差距基本差異無統(tǒng)計學(xué)意義。綜合可知，除180 μm粒度外，基本呈現(xiàn)粒徑越大，熒光素鈉f值越高，潤濕劑的分散變化越明顯。

圖4 顆粒中熒光素鈉f值隨潤濕劑用量的變化

3 討論

3.1顆粒粒徑分布在制粒開始時，由于潤濕劑加入量較少，雖存在部分團塊，顆粒大部分仍以原始粉末狀態(tài)存在，此時粉體僅形成原始核或較多處于未潤濕狀態(tài)，合格顆粒形成較少，D50值受其影響而最??；伴隨潤濕劑的持續(xù)加入，物料由細(xì)粉狀態(tài)漸聚成核，在高速剪切和攪拌下形成顆粒，致使180～850 μm粒徑段的顆粒量明顯增加，繼而導(dǎo)致合格顆粒比例也逐漸增加；雖90～150 μm粒徑段的粒子逐漸降低，D50值整體仍顯著增加；另外，2 000 μm粒徑的團塊的質(zhì)量分?jǐn)?shù)亦持續(xù)增加，可能原因是干浸膏粉黏性本身較大，潤濕劑用量超過限度而導(dǎo)致過度制粒；在12 min時潤濕劑已完全加入，此時D50值達到最大，之后伴著攪拌和剪切的繼續(xù)作用，部分顆粒被切碎、壓實或繼續(xù)聚集，變得更加緊實、圓整，引起2 000 μm粒徑段的顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低，顆粒粒徑分布較集中于最適粒徑段(180～850 μm)，最終D50值雖有所降低，但整體變化較小，表明停止加入潤濕劑后，顆粒已基本成型。

3.2潤濕劑分布隨著制粒時間的延長，潤濕劑在制粒過程中分布趨向均勻化，可能是粒度較小的顆粒在攪拌和離心力的綜合作用下，粒子與粒子間相互集聚并涂層，促使形成更大的顆粒；同時大粒度的顆粒受到制粒機剪切和攪拌的機械作用，被壓實致密化，由此，伴隨潤濕劑的均勻分布，各等級顆粒中測得熒光素鈉量差別亦逐步縮小并趨向一致；顆粒的成型與潤濕劑的分布狀態(tài)密不可分，當(dāng)潤濕劑分布較均勻時，顆粒粒徑分布范圍明顯變窄；另外，在制粒末期亦基本呈現(xiàn)近單峰的粒徑分布，這與廖正根等[5]的報道相符。

高剪切制粒過程主要分為3個階段：潤濕和成核、壓實和成形、磨損和破碎[12-13]，根據(jù)時間變化進程，制粒過程潤濕劑分布亦包括 3個時段。

在 0～6 min 內(nèi)，熒光素鈉的變化主要表現(xiàn)為大粒度顆粒中呈下降趨勢，且測得的熒光素鈉的量明顯大于小粒度顆粒?？赡苁谴藭r潤濕劑量供應(yīng)不足，粉體床未得到充分潤濕，大部分物料僅形成原始核或者仍為細(xì)粉狀態(tài)；另外，由于制粒時間較短，潤濕劑的未均衡分布，局部過度潤濕而形成大的團塊。

在第2階段(6～12 min)，潤濕劑用量逐步增大，熒光素鈉的量在大粒度顆粒中仍持續(xù)下降，但變化幅度明顯縮小且趨于穩(wěn)定，而在小粒度顆粒中略有波動，可能是隨著潤濕劑不斷加入，粉體床獲得充分潤濕，加之持續(xù)不斷的機械作用下，潤濕劑剛剛接觸粉體床即被分散開，如此反復(fù)，小粒度顆粒不斷聚集成核，形成的大粒度顆粒亦逐漸致密化，最終得到的顆粒趨向于均勻化。

第3階段(12～15 min)，熒光素鈉的量在各等級顆粒中基本保持不變，且在各等級顆粒間差異亦較小。可能是潤濕劑停止加入后，伴隨著制粒機的攪拌和剪切作用還在繼續(xù)，大、小粒子被不斷優(yōu)化，大粒度顆粒進一步磨損并碎裂成較小顆粒，大部分顆粒更加均勻、緊實，最終得到較滿意的顆粒成品。這也解釋了為什么在制粒末期，各等級顆粒中測得的熒光素鈉含量差異較小。

4 結(jié)論

本文引入熒光素鈉加入潤濕劑中作為示蹤劑，通過建立其高效液相測定方法，研究了高剪切制粒過程中潤濕劑在四臣止咳顆粒中的動態(tài)分布規(guī)律，有助于對制粒規(guī)律的深入認(rèn)識及制粒過程的精確控制。