膽寧片浸膏粉粉體學(xué)性質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)體系

周永全, 李淞明, 詹常森

(上海和黃藥業(yè)有限公司,上海中藥固體制劑創(chuàng)新工程技術(shù)研究中心,上海201401)

在中成藥固體制劑的生產(chǎn)過程中,以中藥浸膏粉為中間體進(jìn)行生產(chǎn)者占多數(shù),但目前它存在著流動(dòng)性能不佳、易吸濕、易粘結(jié)等問題,給后續(xù)制劑成型(流動(dòng)性差的粉體往往難以混勻和填充,進(jìn)而影響藥物準(zhǔn)確含有量,在片劑、膠囊劑的成型或填充時(shí)造成裝量差異)、藥品保存與服用帶來較大影響。因此,研究中藥浸膏粉性質(zhì),建立中藥浸膏粉評(píng)價(jià)體系對(duì)中藥粉體的客觀評(píng)價(jià)［1-2］,考察粉體改性技術(shù)［3-4］,設(shè)計(jì)中藥制劑處方及工藝［5-8］,選擇包裝材料等均有重要意義,相關(guān)研究報(bào)道也較多見。

粉體是一類復(fù)雜物料,具備壓縮性、流動(dòng)性、粘附性、濕度敏感性、透氣性等多種行為特征,而中藥浸膏粉又是含有多種有機(jī)成分的特殊粉體,故其性質(zhì)測(cè)定更為復(fù)雜。前期報(bào)道對(duì)中藥浸膏粉性質(zhì)的描述大多集中于粒徑、粒子形態(tài)、密度、孔隙率、休止角、比表面積、吸濕性、黏聚性、含水量、熱力學(xué)性質(zhì)等參數(shù)［1］,但上述參數(shù)有一部分目前并不適用,實(shí)際測(cè)定的數(shù)據(jù)不理想。

課題組參考其他領(lǐng)域?qū)Ψ垠w學(xué)研究的方法［9-10］,以上海和黃藥業(yè)有限公司所生產(chǎn)的膽寧片浸膏為樣品,開展中藥粉體性質(zhì)研究。中藥浸膏粉主要經(jīng)提取、純化、干燥、粉碎等工藝制備而得,而大量報(bào)道認(rèn)為干燥工藝對(duì)其性質(zhì)有重要影響［11-12］,故本研究在此基礎(chǔ)上從不同干燥工藝制備的膽寧片浸膏粉入手,探尋能夠準(zhǔn)確穩(wěn)定、客觀全面評(píng)價(jià)其粉體性質(zhì)的方法,以期為相關(guān)研究人員提供參考。

1 材料

FT4 多功能粉體流動(dòng)學(xué)測(cè)試儀(英國Freeman 科技公司)；KBF115 型恒溫恒濕箱(德國Binder 公司)；AL204電子分析天平(瑞士梅特勒-托利多公司)；DHG-9123A 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海一恒科技有限公司)。膽寧片潮浸膏(上海和黃藥業(yè)有限公司)。

2 方法與結(jié)果

2.1 不同干燥條件下浸膏粉制備與粉體性質(zhì)初步評(píng)價(jià) 膽寧片浸膏在生產(chǎn)中采用真空干燥法干燥,主要工藝參數(shù)有真空度、干燥溫度、干燥時(shí)間。本研究先在3 個(gè)不同工藝參數(shù)下制備浸膏粉,并通過單因素試驗(yàn)進(jìn)行初步評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)干燥效果的指標(biāo)包括納水量［13］(可快速評(píng)價(jià)中藥浸膏粉吸濕性的參數(shù),因考慮了粉體基礎(chǔ)含水量,故比《中國藥典》 四部“藥物引濕性試驗(yàn)指導(dǎo)原則” 中的吸濕增重率更準(zhǔn)確穩(wěn)定) 和外觀。前期預(yù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在溫度100 ℃、真空度-0.06 MPa 條件下干燥5 h 后,浸膏未能烘干,故需提高干燥溫度、提高真空度或延長(zhǎng)干燥時(shí)間方可。

2.1.1 真空度 取7 批潮浸膏(批號(hào)141011、141012、141013、141014、 141015、 141101、 141102), 每 批 分 成2 份,分別在干燥溫度110 ℃、干燥時(shí)間5 h、真空度-0.1 MPa,以及干燥溫度110 ℃、干燥時(shí)間5 h、真空度-0.06 MPa條件下進(jìn)行干燥,將所得浸膏塊粉碎至可過80 目篩,測(cè)定納水量。結(jié)果,真空度-0.1、-0.06 MPa 下納水量分別為(24.91±0.14)%、 (25.09±0.21)%,而且2份均為棕褐色。

2.1.2 干燥溫度 取7 批潮浸膏(批號(hào)141011、141012、141013、141014、 141015、 141101、 141102), 每 批 分 成2 份,分別在干燥溫度100 ℃、干燥時(shí)間5 h、真空度-0.1 MPa,以及干燥溫度120 ℃、干燥時(shí)間5 h、真空度-0.1 MPa條件下進(jìn)行干燥,將所得浸膏塊粉碎至可過80 目篩,測(cè)定納水量。結(jié)果,干燥溫度100、120 ℃下納水量分別為(30.19±0.25)%、(22.07±0.30)%,而且前1 份顏色較淺偏棕,后1 份較深偏黑。

2.1.3 干燥時(shí)間 取7 批潮浸膏(批號(hào)141011、141012、141013、141014、 141015、 141101、 141102), 每 批 分 成2 份,分別在干燥溫度120 ℃、干燥時(shí)間2.5 h、真空度-0.1 MPa,以及干燥溫度120 ℃、干燥時(shí)間5 h、真空度-0.1 MPa下進(jìn)行干燥,將所得浸膏塊粉碎至可過80 目篩,測(cè)定納水量。結(jié)果,干燥溫度100、120 ℃下納水量分別為(29.93±0.36)%、 (21.98±0.25)%,而且前1 份顏色較淺偏棕,后1 份較深偏黑。

2.1.4 浸膏粉性質(zhì)的初步評(píng)價(jià) 將“2.1.1” 項(xiàng)下2 份樣品分別命名為甲、乙組, “2.1.2” 項(xiàng)下分別命名為丙、丁組, “2.1.3” 項(xiàng)下分別命名為戊、己組,通過SPSS 18.0軟件進(jìn)行完全隨機(jī)設(shè)計(jì)的方差分析,發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)正態(tài)性、方差齊性均符合要求；組間效應(yīng)檢驗(yàn)F ＝1 364.71,P＜0.01,表明各組之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。然后,進(jìn)一步作SNK 多重比較檢驗(yàn),結(jié)果見表1。

表1 各組浸膏粉納水量多重比較檢驗(yàn)結(jié)果

由表可知,丙、戊組浸膏粉納水量最高,浸膏粉偏棕色,性質(zhì)較為接近,將其歸為1 類；丁、己組浸膏粉納水量最低,浸膏粉近黑色,性質(zhì)較為接近,將其歸為2 類；甲、乙組浸膏粉納水量居中,浸膏粉棕褐色,性質(zhì)較為接近,將其歸為3 類。

2.2 浸膏粉綜合評(píng)價(jià)體系參數(shù)測(cè)定與分析 由于納水量主要描述浸膏粉引濕性,故又測(cè)定“2.1” 項(xiàng)下1 類和2 類浸膏粉的基本流動(dòng)能、穩(wěn)定性指數(shù)、流動(dòng)速率指數(shù)、特別流動(dòng)能、預(yù)處理松裝密度、充氣態(tài)流動(dòng)能、充氣比率、?；錃饷舾卸?、壓縮度、氣體壓降、內(nèi)聚強(qiáng)度、無約束屈服強(qiáng)度、最大主應(yīng)力、流動(dòng)函數(shù)、壓實(shí)密度15 個(gè)參數(shù)。

2.2.1 流動(dòng)能相關(guān)性質(zhì)參數(shù) 基本流動(dòng)能：在一個(gè)固定流動(dòng)模式和流動(dòng)速率下移動(dòng)一個(gè)預(yù)處理和穩(wěn)定的粉末樣品所需要的能量。本研究中螺旋角為-5°、葉片尖端線速度為100 mm/s,樣品體積為160 mL,結(jié)果由第7 次測(cè)試的流動(dòng)能量確定,本研究中單位為mJ。

穩(wěn)定性指數(shù)：流動(dòng)能量對(duì)測(cè)試次數(shù)的變化指數(shù),結(jié)果為第7 次與第1 次測(cè)試流動(dòng)能量的比值。

流動(dòng)速率指數(shù)：流動(dòng)能量對(duì)流動(dòng)速率的的變化指數(shù),流動(dòng)速度指數(shù)為第11 次與第8 次測(cè)試流動(dòng)能量的比值。

特別流動(dòng)能：以一種輕微剪切和上抬的模式移動(dòng)一個(gè)預(yù)處理樣品所需的能量再除以粉末的切分后質(zhì)量,本研究中單位為mJ/g。

充氣態(tài)流動(dòng)能：當(dāng)充入氣體速度至n mm/s 時(shí),移動(dòng)粉末樣品所需要的能量,本研究中n 為10,單位為mJ。

充氣比率：未充氣的流動(dòng)能與充氣態(tài)流動(dòng)能的比值,本研究中n 為10。

?；錃饷舾卸龋簷z測(cè)過程中氣體透過單位距離粉末樣品所需要的時(shí)間均值,本研究中單位為s/mm。

2.2.2 整體性質(zhì)的相關(guān)參數(shù) 預(yù)處理松裝密度：采用一定速率攪拌所測(cè)粉末后的松密度,可排除因自然流動(dòng)而形成的裂隙,并使樣品更加均勻,減少測(cè)定誤差,本研究中單位為g/mL。

壓實(shí)密度：對(duì)粉末施加正應(yīng)力為m kPa 后狀態(tài)基本穩(wěn)定時(shí)的粉末密度,本研究中m 為15,單位為g/mL。

壓縮度：對(duì)粉末施加正應(yīng)力至m kPa 時(shí)粉末密度增加的百分比,本研究中m 為15,單位為%。

氣體壓降：當(dāng)施加正應(yīng)力為m kPa、氣流速度保持為2 mm/s時(shí),空氣通過粉末樣品后的壓力降低值,本研究中m 為15,單位為mbar(1 mbar＝0.1 kPa)。

2.2.3 黏聚性相關(guān)參數(shù) 內(nèi)聚強(qiáng)度：在預(yù)固結(jié)正應(yīng)力為m kPa條件下,零正應(yīng)力時(shí)所對(duì)應(yīng)的剪切強(qiáng)度,本研究中m 為15,單位為kPa。

最大主應(yīng)力：在預(yù)固結(jié)正應(yīng)力為m kPa 條件下,根據(jù)穩(wěn)態(tài)流動(dòng)時(shí)摩爾圓計(jì)算出的最大壓應(yīng)力,本研究中m 為15,單位為kPa。

無約束屈服強(qiáng)度：在預(yù)固結(jié)應(yīng)力為m kPa 條件下,最小主應(yīng)力為0 時(shí)作相切于屈服軌跡的摩爾圓上,所對(duì)應(yīng)的最大主應(yīng)力,本研究中m 為15,單位為kPa。

流動(dòng)函數(shù)：上述最大主應(yīng)力與無約束屈服強(qiáng)度的比值,本研究中m 為15。

2.2.4 結(jié)果分析 各參數(shù)見表2,再將其進(jìn)行匯總分析,通過SPSS 18.0 軟件進(jìn)行配對(duì)t 檢驗(yàn),結(jié)果見表3。由表可知,2 種浸膏粉基本流動(dòng)能、特別流動(dòng)能、充氣比率、流動(dòng)函數(shù)、無約束屈服強(qiáng)度、預(yù)處理松裝密度、氣體壓降、內(nèi)聚強(qiáng)度、充氣態(tài)流動(dòng)能9 項(xiàng)參數(shù)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05),尤其是前6 項(xiàng)(P＜0.01),分別表征了流動(dòng)能、黏聚性、整體性質(zhì)3 大類粉體性質(zhì)。

表2 浸膏粉綜合評(píng)價(jià)參數(shù)

表3 粉體學(xué)性質(zhì)參數(shù)分析（1 mbar=0.1 kPa）

表3 粉體學(xué)性質(zhì)參數(shù)分析（1 mbar=0.1 kPa）

參數(shù) 性質(zhì)類別 1 類類別2 類P 值基本流動(dòng)能/mJ 流動(dòng)能 747.41±60.94 865.65±73.51 0.001充氣比率 流動(dòng)能 6.11±0.56 7.88±1.04 0.001特別流動(dòng)能/(mJ·g-1) 流動(dòng)能 8.61±0.44 9.48±0.65 0.004流動(dòng)函數(shù) 黏聚性 4.47±0.50 5.10±0.43 0.004無約束屈服強(qiáng)度/kPa 黏聚性 5.84±0.91 5.06±0.45 0.007預(yù)處理松裝密度/(g·mL-1) 整體性質(zhì) 0.67±0.02 0.65±0.02 0.009氣體壓降/mbar 整體性質(zhì) 21.56±3.23 18.33±2.71 0.022內(nèi)聚強(qiáng)度/kPa 黏聚性 1.54±0.24 1.35±0.12 0.022充氣態(tài)流動(dòng)能/mJ 流動(dòng)能 118.38±9.73 110.44±11.96 0.044穩(wěn)定性指數(shù) 流動(dòng)能 1.02±0.04 1.06±0.06 0.072壓縮度/% 整體性質(zhì) 17.85±1.87 16.85±1.43 0.096最大主應(yīng)力/kPa 黏聚性 25.68±0.78 25.35±0.51 0.106?；錃饷舾卸?(s·mm-1) 流動(dòng)能 0.41±0.04 0.39±0.01 0.140流動(dòng)速率指數(shù) 流動(dòng)能 2.28±0.14 2.27±0.14 0.707壓實(shí)密度/(g·mL-1) 整體性質(zhì) 0.78±0.03 0.78±0.03 0.999

2.3 浸膏粉粉體性質(zhì)參數(shù)判別方程的建立

2.3.1 納入全部參數(shù)的Fisher 判別 通過SPSS 18.0 軟件對(duì)上述數(shù)據(jù)作Fisher 判別分析,將28 份浸膏粉15 個(gè)參數(shù)全部納入判別式,建立判別方程為Z ＝-0.025×基本流動(dòng)能+12.061×穩(wěn)定性指數(shù)+3.546×流動(dòng)速率指數(shù)+0.711×特別流動(dòng)能-104.649×預(yù)處理松裝密度+0.207×充氣態(tài)流動(dòng)能+2.78×充氣比率-54.266×?；錃饷舾卸?0.678×壓縮度-0.227×氣體壓降+25.144×內(nèi)聚強(qiáng)度-5.537×無約束屈服強(qiáng)度+1.734×最大主應(yīng)力+5.056×流動(dòng)函數(shù)-19.047×壓實(shí)密度-2.978,其中第1 類質(zhì)心函數(shù)值Z1＝-3.904,第2 類質(zhì)心函數(shù)值Z2＝3.904,判別界值ZC＝0。將28 份浸膏粉所測(cè)數(shù)值回代后, 判別正確率為100%, 交叉驗(yàn)證正確率為89.3%。

2.3.2 納入有顯著性差異參數(shù)的Fisher 判別 通過SPSS 18.0 軟件對(duì)上述數(shù)據(jù)作Fisher 判別分析,將28 份浸膏粉基本流動(dòng)能、特別流動(dòng)能、充氣比率、流動(dòng)函數(shù)、無約束屈服強(qiáng)度、預(yù)處理松裝密度、氣體壓降、內(nèi)聚強(qiáng)度、充氣態(tài)流動(dòng)能9 個(gè)有顯著性差異的參數(shù)納入判別式,建立判別方程為Z＝-0.013×基本流動(dòng)能+1.677×特別流動(dòng)能-39.895×預(yù)處理松裝密度+0.133×充氣態(tài)流動(dòng)能+2.006×充氣比率-0.129×氣體壓降+4.805×內(nèi)聚強(qiáng)度+0.659×無約束屈服強(qiáng)度+4.037×流動(dòng)函數(shù)-34.585,其中第1 類質(zhì)心函數(shù)值Z1＝-2.239,第2 類質(zhì)心函數(shù)值Z2＝2.239,判別界值ZC＝0。將28 份浸膏粉所測(cè)數(shù)值回代后,判別正確率為100%,交叉驗(yàn)證的正確率為89.3%。

2.3.3 逐步判別 通過SPSS 18.0 軟件對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行逐步判別分析,建立判別方程為Z ＝1.407×特別流動(dòng)能+0.707×充氣比率+2.221×無約束屈服強(qiáng)度+4.234×流動(dòng)函數(shù)-49.964,其中第1 類質(zhì)心函數(shù)值Z1＝-1.653,第2 類質(zhì)心函數(shù)值Z2＝1.653,判別界值ZC＝0。將28 份浸膏粉所測(cè)數(shù)值回代后,判別正確率為96.4%,交叉驗(yàn)證正確率也為96.4%。

2.3.4 結(jié)果分析 “2.3.1” 和“2.3.2” 項(xiàng)下判別方程回代檢驗(yàn)正確率較高,而“2.3.3” 項(xiàng)下交叉驗(yàn)證正確率較高。另外,3 個(gè)方程均涉及流動(dòng)能、黏聚性方面的參數(shù),其中前兩者還涉及整體性質(zhì)方面的參數(shù)。

2.4 浸膏粉粉體性質(zhì)參數(shù)判別方程驗(yàn)證

2.4.1 非建模浸膏粉 按“2.1.4” 項(xiàng)下分析可知,第3類納水量在第1、2 類之間,推測(cè)該類14 份樣品所測(cè)判別值可能在第1、2 類質(zhì)心值之間,故檢測(cè)其各項(xiàng)粉體學(xué)參數(shù),并代入各判別方程計(jì)算判別值,結(jié)果見表4。由表可知,“2.3.2” 和“2.3.3” 項(xiàng)下方程分別有3 例和2 例將同一批在不同真空度下干燥所得樣品判為不同類別,而且各有1 個(gè)判別值超出建立方程的質(zhì)心值,而“2.3.1” 項(xiàng)下方程無上述現(xiàn)象,可認(rèn)為其判別效果更準(zhǔn)確。

表4 非建模浸膏粉驗(yàn)證判別值

2.4.2 新制備浸膏粉驗(yàn)證 取4 批潮浸膏 (批號(hào)W141103、W141104、 W141105、 W141106), 每 批2 份,分別在干燥溫度120 ℃、 干燥時(shí)間2.5 h、 真空度-0.1 MPa,以及干燥溫度120 ℃、干燥時(shí)間5 h、真空度-0.1 MPa下進(jìn)行干燥,將所得浸膏塊粉碎至可過80 目篩,測(cè)定納水量與粉體學(xué)性質(zhì),代入“2.3.1” 項(xiàng)下方程進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果見表5。由表可知,干燥2.5 h 后納水量接近“2.1.4” 項(xiàng)下1 類,干燥5 h 后納水量接近于“2.1.4” 項(xiàng)下2 類,表明制備較成功；判別方程預(yù)判結(jié)果與預(yù)期模擬的匹配率達(dá)87.5%,可用于綜合評(píng)判。

表5 新制備浸膏粉驗(yàn)證結(jié)果

3 討論

本研究取21 批膽寧片潮浸膏,通過調(diào)節(jié)干燥工藝制備6 組浸膏粉,以課題組前期建立的納水量為評(píng)價(jià)指標(biāo),綜合外觀特性將其分為3 類,再對(duì)浸膏粉流動(dòng)性、黏聚性、整體性質(zhì)等多方面性質(zhì)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè),所用測(cè)定方法彌補(bǔ)了傳統(tǒng)方法中部分參數(shù)難以準(zhǔn)確測(cè)定、重復(fù)性不佳的缺陷。

配對(duì)t 檢驗(yàn)、判別方程分析均顯示,2 類膽寧片浸膏粉粉體學(xué)性質(zhì)差異表現(xiàn)在多方面性質(zhì)表征參數(shù)上。這是因?yàn)橹兴幗喾劬哂谢瘜W(xué)成分多樣、構(gòu)成體系復(fù)雜、物質(zhì)基礎(chǔ)尚待明確等特點(diǎn),而且不同性質(zhì)參數(shù)之間可能具有關(guān)聯(lián)性。

本研究采用非建模樣品、重新模擬制備樣品等對(duì)判別方程進(jìn)行驗(yàn)證,有助于評(píng)價(jià)判別方程的準(zhǔn)確性和可用性,為相關(guān)研究人員提供一定參考。但該方法用于浸膏粉性質(zhì)綜合評(píng)價(jià)方面的科學(xué)性,以及用于實(shí)際生產(chǎn)前物料性質(zhì)預(yù)判的指導(dǎo)價(jià)值尚待進(jìn)一步驗(yàn)證。

同時(shí),本研究證明前期建立的“納水量” 指標(biāo)用于區(qū)分性質(zhì)有差異的膽寧片浸膏粉時(shí)檢測(cè)結(jié)果良好,表明它在快速區(qū)分中藥浸膏粉性質(zhì)方面應(yīng)用價(jià)值較高。