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质构仪在药物制剂研究中的应用
点击次数:129 发布时间:2020-08-20 打印本页面 返回

       在药品开发过程中,硬度、黏附性、延展性等药物制剂物性特征的测定评价,是优化制剂处方和生产工艺的基础,同时也是药品质量评价和控制的关键指标。然而,在当前药品开发及工业生产中,不同制剂的物性参数测定方法仍存在一定局限性。例如,对于固体制剂,硬度计、脆碎度仪、崩解仪等现有力学性能测定设备测量得到的参数通常为表观指标,无法反映固体制剂内部微观结构变化;对于半固体制剂,目前尚无完整的物性特征测定方法,导致制剂性能评价存在困难;对于中药饮片、中间体,质地及质量评价以人工经验为主,导致处方筛选、工艺控制及质量评价具有一定主观性。针对目前检测方法的不足,亟需探索新仪器、新方法以建立科学合理的物性特征测试方法。
    质构仪又称物性分析仪,是一种能够准确描述样品受力后力、位移、时间3 个参数变化过程的精密仪器,能以数据客观反映样品的各种物理特性参数,其结果具有较高的准确性、灵敏性与客观性。质构仪最早应用于食品行业,测定的物性参数能较好反映食品质量优劣,已被广泛应用于客观评价食品品质;此外,质构仪在农业工程、化工材料、生物医学等领域也得到了成功应用,如测定小麦茎杆的弯曲性能、灯丝的力学性能以及骨的生物力学性能等。

1 质构仪原理概述
      质构仪是客观评价样品物性特征不可或缺的一种手段,可通过统一的测试方法,对样品物性特征作出数据化的准确描述,见表1。质构仪主要由主机、探头和附件等硬件设备以及专用软件组成。主机上有一个可以上下滑动的机械臂,末端通过力学传感器与探头相连。实验时,机械臂根据设定的速度上下移动,探头会在接触样品时受到一个作用力,力学传感器实时传输数据,由软件记录力-位移、力-时间或位移-时间曲线图,检测结果具有较高的灵敏度与客观性,见图1。

 

 2 质构仪的应用
       根据样品的自身特性,质构仪有多种探头(圆盘、圆柱、单刀探头等)和多种分析模式(压缩、穿刺、剪切、拉伸模式等)可供选择,不同物性参数可结合多种数据分析手段(方差分析、回归分析和t 检验等)以达到研究目的。其中应用广泛的是压缩模式,探头以恒定速度下降,压缩样品到某一设定目标(如一定的形变量、下压距离)后立即返回,可以反映制剂的硬度、黏附性、内聚性等多种物性参数。对于物性参数的数据分析方法,主要包括统计检验与回归分析2 种手段,通过方差分析和t 检验可比较不同处方或不同测定方法下制剂物性参数之间的差异,用于体内外相关性评价、不同处方之间的质量评价;回归分析可将一系列物性参数与工艺参数或质量评价指标进行方程拟合,找到关键物性参数与制剂质量之间的定量关系及相互影响规律。对近年来质构仪在制剂研究中的应用文献进行总结,见表2。

2.1 在固体制剂中的应用

      固体制剂包括片剂、胶囊剂、颗粒剂、散剂、薄膜剂等。质构仪探头直接作用于样品,可反映与其表面或内部结构相联系的力学响应变化,能以量化数据描述各物性参数,用于表征固体制剂的崩解时间、硬度、黏附性等,在创新相关检测方法、处方筛选及质量控制研究中有很大应用潜力。

2.2 半固体制剂力学性能评价

       半固体制剂包括软膏剂、凝胶剂和栓剂。力学性能是优化外用处方的重要参数,良好的半固体制剂应具有良好的黏附性、可挤出性、延展性等特性,以便在给药部位有较好的适用性和治疗效果。目前对于这些参数尚无完整的测定方法,仅对其性能加以文字描述,无实验依据,但质构仪可对其进行量化并有望标准化,可为半固体制剂力学性能评价标准的建立提供参考。 

2.3 液体制剂可注射性评价

       可注射性和注射力是任何非肠道剂型的关键产品性能参数。人用药品注册技术要求国际协调会议指南Q6A(ICH Q6A)中提到,包装在预填充注射器或自动注射器药筒中的肠胃外制剂应具有与输送系统功能相关的测试程序和接受标准。美国食品药品监督管理局(FDA)关于用于包装人用药物和生物制剂封闭容器系统的工业指南中也提到,需要评估注射器的性能。如果可以解决可注射困难等问题,对提高患者依从性将具有重大意义。

2.4 在中药饮片及中药中间体中的应用

       中药是天然植物的自然属性决定了其质量属性具有天然波动性,这种波动如果得不到有效控制,将会传递到中间体,影响工艺性能,最终到制剂,造成质量不稳定,因而中药工艺研究和质量控制应加强对中药药材/饮片、中间体和制剂成品的属性研究。目前对于中药物料属性的研究仍以常规理化性质研究为主,如密度、黏度、活性成分含量和pH 的测定等,鲜有对物料力学性能和微观结构变化的研究。质构仪凭借其能直接反映样品内部受力后微观结构变化的独特优势,已被研究者开创性地应用到对饮片的质地评价、中药中间体质量控制上,并开发出了准确、合理、稳定的分析检测方法。质构仪对于中药关键物料属性的量化,可以科学指导中药制剂处方的筛选及工艺参数范围的制定,为逐步实现中药制药过程控制提供研究依据。 

参考文献: 李瑶瑶,张凯旋,熊皓舒,章顺楠.质构仪在药物制剂研究中的应用进展.中国实验方剂学杂志. 

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