膽寧片浸膏粉粉體學性質的綜合評價體系

周永全, 李淞明, 詹常森

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

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

粉體是一類復雜物料,具備壓縮性、流動性、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成分的特殊粉體,故其性質測定更為復雜。前期報道對中藥浸膏粉性質的描述大多集中于粒徑、粒子形態、密度、孔隙率、休止角、比表面積、吸濕性、黏聚性、含水量、熱力學性質等參數［1］,但上述參數有一部分目前并不適用,實際測定的數據不理想。

課題組參考其他領域對粉體學研究的方法［9-10］,以上海和黃藥業有限公司所生產的膽寧片浸膏為樣品,開展中藥粉體性質研究。中藥浸膏粉主要經提取、純化、干燥、粉碎等工藝制備而得,而大量報道認為干燥工藝對其性質有重要影響［11-12］,故本研究在此基礎上從不同干燥工藝制備的膽寧片浸膏粉入手,探尋能夠準確穩定、客觀全面評價其粉體性質的方法,以期為相關研究人員提供參考。

1 材料

FT4 多功能粉體流動學測試儀(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(上海和黃藥業有限公司)。

2 方法與結果

2.1 不同干燥條件下浸膏粉制備與粉體性質初步評價 膽寧片浸膏在生產中采用真空干燥法干燥,主要工藝參數有真空度、干燥溫度、干燥時間。本研究先在3 個不同工藝參數下制備浸膏粉,并通過單因素試驗進行初步評價,評價干燥效果的指標包括納水量［13］(可快速評價中藥浸膏粉吸濕性的參數,因考慮了粉體基礎含水量,故比《中國藥典》 四部“藥物引濕性試驗指導原則” 中的吸濕增重率更準確穩定) 和外觀。前期預實驗發現,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、提高真空度或延長干燥時間方可。

2.1.1 真空度 取7 批潮浸膏(批號141011、141012、141013、141014、 141015、 141101、 141102), 每 批 分 成2 份,分別在干燥溫度110 ℃、干燥時間5 h、真空度-0.1 MPa,以及干燥溫度110 ℃、干燥時間5 h、真空度-0.06 MPa條件下進行干燥,將所得浸膏塊粉碎至可過80 目篩,測定納水量。結果,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141011、141012、141013、141014、 141015、 141101、 141102), 每 批 分 成2 份,分別在干燥溫度100 ℃、干燥時間5 h、真空度-0.1 MPa,以及干燥溫度120 ℃、干燥時間5 h、真空度-0.1 MPa條件下進行干燥,將所得浸膏塊粉碎至可過80 目篩,測定納水量。結果,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 干燥時間 取7 批潮浸膏(批號141011、141012、141013、141014、 141015、 141101、 141102), 每 批 分 成2 份,分別在干燥溫度120 ℃、干燥時間2.5 h、真空度-0.1 MPa,以及干燥溫度120 ℃、干燥時間5 h、真空度-0.1 MPa下進行干燥,將所得浸膏塊粉碎至可過80 目篩,測定納水量。結果,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 浸膏粉性質的初步評價 將“2.1.1” 項下2 份樣品分別命名為甲、乙組, “2.1.2” 項下分別命名為丙、丁組, “2.1.3” 項下分別命名為戊、己組,通過SPSS 18.0軟件進行完全隨機設計的方差分析,發現數據正態性、方差齊性均符合要求；組間效應檢驗F ＝1 364.71,P＜0.01,表明各組之間差異有統計學意義。然后,進一步作SNK 多重比較檢驗,結果見表1。

表1 各組浸膏粉納水量多重比較檢驗結果

由表可知,丙、戊組浸膏粉納水量最高,浸膏粉偏棕色,性質較為接近,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,性質較為接近,將其歸為3 類。

2.2 浸膏粉綜合評價體系參數測定與分析 由于納水量主要描述浸膏粉引濕性,故又測定“2.1” 項下1 類和2 類浸膏粉的基本流動能、穩定性指數、流動速率指數、特別流動能、預處理松裝密度、充氣態流動能、充氣比率、常化充氣敏感度、壓縮度、氣體壓降、內聚強度、無約束屈服強度、最大主應力、流動函數、壓實密度15 個參數。

2.2.1 流動能相關性質參數 基本流動能：在一個固定流動模式和流動速率下移動一個預處理和穩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,結果由第7 次測試的流動能量確定,本研究中單位為mJ。

穩定性指數：流動能量對測試次數的變化指數,結果為第7 次與第1 次測試流動能量的比值。

流動速率指數：流動能量對流動速率的的變化指數,流動速度指數為第11 次與第8 次測試流動能量的比值。

特別流動能：以一種輕微剪切和上抬的模式移動一個預處理樣品所需的能量再除以粉末的切分后質量,本研究中單位為mJ/g。

充氣態流動能：當充入氣體速度至n mm/s 時,移動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：未充氣的流動能與充氣態流動能的比值,本研究中n 為10。

常化充氣敏感度：檢測過程中氣體透過單位距離粉末樣品所需要的時間均值,本研究中單位為s/mm。

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

壓實密度：對粉末施加正應力為m kPa 后狀態基本穩定時的粉末密度,本研究中m 為15,單位為g/mL。

壓縮度：對粉末施加正應力至m kPa 時粉末密度增加的百分比,本研究中m 為15,單位為%。

氣體壓降：當施加正應力為m kPa、氣流速度保持為2 mm/s時,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 黏聚性相關參數 內聚強度：在預固結正應力為m kPa條件下,零正應力時所對應的剪切強度,本研究中m 為15,單位為kPa。

最大主應力：在預固結正應力為m kPa 條件下,根據穩態流動時摩爾圓計算出的最大壓應力,本研究中m 為15,單位為kPa。

無約束屈服強度：在預固結應力為m kPa 條件下,最小主應力為0 時作相切于屈服軌跡的摩爾圓上,所對應的最大主應力,本研究中m 為15,單位為kPa。

流動函數：上述最大主應力與無約束屈服強度的比值,本研究中m 為15。

2.2.4 結果分析 各參數見表2,再將其進行匯總分析,通過SPSS 18.0 軟件進行配對t 檢驗,結果見表3。由表可知,2 種浸膏粉基本流動能、特別流動能、充氣比率、流動函數、無約束屈服強度、預處理松裝密度、氣體壓降、內聚強度、充氣態流動能9 項參數差異有統計學意義(P＜0.05),尤其是前6 項(P＜0.01),分別表征了流動能、黏聚性、整體性質3 大類粉體性質。

表2 浸膏粉綜合評價參數

表3 粉體學性質參數分析（1 mbar=0.1 kPa）

表3 粉體學性質參數分析（1 mbar=0.1 kPa）

參數 性質類別 1 類類別2 類P 值基本流動能/mJ 流動能 747.41±60.94 865.65±73.51 0.001充氣比率 流動能 6.11±0.56 7.88±1.04 0.001特別流動能/(mJ·g-1) 流動能 8.61±0.44 9.48±0.65 0.004流動函數 黏聚性 4.47±0.50 5.10±0.43 0.004無約束屈服強度/kPa 黏聚性 5.84±0.91 5.06±0.45 0.007預處理松裝密度/(g·mL-1) 整體性質 0.67±0.02 0.65±0.02 0.009氣體壓降/mbar 整體性質 21.56±3.23 18.33±2.71 0.022內聚強度/kPa 黏聚性 1.54±0.24 1.35±0.12 0.022充氣態流動能/mJ 流動能 118.38±9.73 110.44±11.96 0.044穩定性指數 流動能 1.02±0.04 1.06±0.06 0.072壓縮度/% 整體性質 17.85±1.87 16.85±1.43 0.096最大主應力/kPa 黏聚性 25.68±0.78 25.35±0.51 0.106常化充氣敏感度/(s·mm-1) 流動能 0.41±0.04 0.39±0.01 0.140流動速率指數 流動能 2.28±0.14 2.27±0.14 0.707壓實密度/(g·mL-1) 整體性質 0.78±0.03 0.78±0.03 0.999

2.3 浸膏粉粉體性質參數判別方程的建立

2.3.1 納入全部參數的Fisher 判別 通過SPSS 18.0 軟件對上述數據作Fisher 判別分析,將28 份浸膏粉15 個參數全部納入判別式,建立判別方程為Z ＝-0.025×基本流動能+12.061×穩定性指數+3.546×流動速率指數+0.711×特別流動能-104.649×預處理松裝密度+0.207×充氣態流動能+2.78×充氣比率-54.266×常化充氣敏感度-0.678×壓縮度-0.227×氣體壓降+25.144×內聚強度-5.537×無約束屈服強度+1.734×最大主應力+5.056×流動函數-19.047×壓實密度-2.978,其中第1 類質心函數值Z1＝-3.904,第2 類質心函數值Z2＝3.904,判別界值ZC＝0。將28 份浸膏粉所測數值回代后, 判別正確率為100%, 交叉驗證正確率為89.3%。

2.3.2 納入有顯著性差異參數的Fisher 判別 通過SPSS 18.0 軟件對上述數據作Fisher 判別分析,將28 份浸膏粉基本流動能、特別流動能、充氣比率、流動函數、無約束屈服強度、預處理松裝密度、氣體壓降、內聚強度、充氣態流動能9 個有顯著性差異的參數納入判別式,建立判別方程為Z＝-0.013×基本流動能+1.677×特別流動能-39.895×預處理松裝密度+0.133×充氣態流動能+2.006×充氣比率-0.129×氣體壓降+4.805×內聚強度+0.659×無約束屈服強度+4.037×流動函數-34.585,其中第1 類質心函數值Z1＝-2.239,第2 類質心函數值Z2＝2.239,判別界值ZC＝0。將28 份浸膏粉所測數值回代后,判別正確率為100%,交叉驗證的正確率為89.3%。

2.3.3 逐步判別 通過SPSS 18.0 軟件對上述數據進行逐步判別分析,建立判別方程為Z ＝1.407×特別流動能+0.707×充氣比率+2.221×無約束屈服強度+4.234×流動函數-49.964,其中第1 類質心函數值Z1＝-1.653,第2 類質心函數值Z2＝1.653,判別界值ZC＝0。將28 份浸膏粉所測數值回代后,判別正確率為96.4%,交叉驗證正確率也為96.4%。

2.3.4 結果分析 “2.3.1” 和“2.3.2” 項下判別方程回代檢驗正確率較高,而“2.3.3” 項下交叉驗證正確率較高。另外,3 個方程均涉及流動能、黏聚性方面的參數,其中前兩者還涉及整體性質方面的參數。

2.4 浸膏粉粉體性質參數判別方程驗證

2.4.1 非建模浸膏粉 按“2.1.4” 項下分析可知,第3類納水量在第1、2 類之間,推測該類14 份樣品所測判別值可能在第1、2 類質心值之間,故檢測其各項粉體學參數,并代入各判別方程計算判別值,結果見表4。由表可知,“2.3.2” 和“2.3.3” 項下方程分別有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 個判別值超出建立方程的質心值,而“2.3.1” 項下方程無上述現象,可認為其判別效果更準確。

表4 非建模浸膏粉驗證判別值

2.4.2 新制備浸膏粉驗證 取4 批潮浸膏 (批號W141103、W141104、 W141105、 W141106), 每 批2 份,分別在干燥溫度120 ℃、 干燥時間2.5 h、 真空度-0.1 MPa,以及干燥溫度120 ℃、干燥時間5 h、真空度-0.1 MPa下進行干燥,將所得浸膏塊粉碎至可過80 目篩,測定納水量與粉體學性質,代入“2.3.1” 項下方程進行驗證,結果見表5。由表可知,干燥2.5 h 后納水量接近“2.1.4” 項下1 類,干燥5 h 后納水量接近于“2.1.4” 項下2 類,表明制備較成功；判別方程預判結果與預期模擬的匹配率達87.5%,可用于綜合評判。

表5 新制備浸膏粉驗證結果

3 討論

本研究取21 批膽寧片潮浸膏,通過調節干燥工藝制備6 組浸膏粉,以課題組前期建立的納水量為評價指標,綜合外觀特性將其分為3 類,再對浸膏粉流動性、黏聚性、整體性質等多方面性質參數進行檢測,所用測定方法彌補了傳統方法中部分參數難以準確測定、重復性不佳的缺陷。

配對t 檢驗、判別方程分析均顯示,2 類膽寧片浸膏粉粉體學性質差異表現在多方面性質表征參數上。這是因為中藥浸膏粉具有化學成分多樣、構成體系復雜、物質基礎尚待明確等特點,而且不同性質參數之間可能具有關聯性。

本研究采用非建模樣品、重新模擬制備樣品等對判別方程進行驗證,有助于評價判別方程的準確性和可用性,為相關研究人員提供一定參考。但該方法用于浸膏粉性質綜合評價方面的科學性,以及用于實際生產前物料性質預判的指導價值尚待進一步驗證。

同時,本研究證明前期建立的“納水量” 指標用于區分性質有差異的膽寧片浸膏粉時檢測結果良好,表明它在快速區分中藥浸膏粉性質方面應用價值較高。