甲基纤维素是一种长链取代纤维素,其中约27%~32%的羟基以甲氧基的形式存在。甲基纤维素作为药用辅料通常以包衣材料、乳化剂、助悬剂、崩解剂和黏合剂等形式而被广泛用于口服制剂和局部用制剂中,通常被认为无毒、无致敏、无刺激性[1-4]。
甲基纤维素已被多国药典收载[5-7],但均未见粒度和粒度分布检测方法。作为药用辅料的功能性指标之一,结合药品医疗器械审评审批制度改革专项课题要求,本文建立了甲基纤维素的粒度测定方法并进行方法学研究[8-9],可用于甲基纤维素粒度及粒度分布的测定。
1 仪器与试药Mastersizaer 2000型激光粒度仪,Mastersizaer 2000分析软件;Nikon ECLIPSE 50i显微镜。甲基纤维素样品均为厂家提供。
2 测量方法的优化 2.1 干法、湿法的选择由于甲基纤维素在水中溶胀成澄清或微浑浊的胶状溶液,不适合用湿法,故选择干法测定。
2.2 振动进样速度的选择固定空气分散压力200 kPa、进样口宽度1.5 cm、采集时间6 s,分别考察了40%、60%、65%不同振动进样速度对分散均匀和测定结果的影响,结果见图 1。只有当振动进样速度足够使样品分散时,才能避免样品的静电吸附现象;而较大的振动进样速度则需要增加样品用量,综合考虑,选择60%振动进样速度。
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图 1 40%振动进样速度(A1)、60%振动进样速度(A2)、65%振动进样速度(A3)样品粒度分布曲线 Fig.1 The particle size distribution curves of 40%(A1), 60%(A2)and 65%(A3)vibration velocity |
固定振动进样速度60%、进样口宽度1.5 cm、采集时间6 s,分别考察了150、200、250 kPa不同空气分散压力对分散均匀和测定结果的影响,结果见图 2。分散压力降低,会导致样品聚集;过高则样品使用量加大,综合考虑,选择200 kPa空气分散压力。
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图 2 150 kPa空气分散压力(B1)、200 kPa空气分散压力(B2)、250 kPa空气分散压力(B3)样品粒度分布曲线 Fig.2 The particle size distribution curves of 150 kPa(B1), 200 kPa(B2)and 250 kPa(B3)dispersive pressure |
固定振动进样速度60%、空气分散压力200 kPa、采集时间6 s,分别考察0.5、1.0、1.5、2.0 cm不同进样口宽度对测定结果的影响,结果见图 3。进样口过小,在相同的进样抽吸力下会导致样品的静电聚集,在保证结果精密度和节省进样量的条件下,选择1.5 cm进样口宽度。
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图 3 0.5 cm进样口宽度(C1)、1.0 cm进样口宽度(C2)、1.5 cm进样口宽度(C3)、2.0 cm进样口宽度(C4)样品粒度分布曲线 Fig.3 The particle size distribution curves of 0.5 cm(C1), 1.0 cm(C2), 1.5 cm(C3)and 2.0 cm(C4)width of entrance |
固定振动进样速度60%、空气分散压力200 kPa、进样口宽度1.5 cm,分别考察3、6、9、12 s不同采集时间对测定结果的影响,结果见图 4。甲基纤维素平均粒径较大,散射光强度较强,故在保证信噪比满足要求前提下,节省样品用量,选择6 s作为样品测量和背景测量时间。
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图 4 3 s采样时间(D1)、6 s采样时间(D2)、9 s采样时间(D3)、12 s采样时间(D4)样品粒度分布曲线 Fig.4 The particle size distribution curves of 3 s(D1), 6 s(D2), 9 s(D3)and 12 s(D4)collection time |
根据Mastersizaer 2000分析软件说明:单峰模型主要针对粒径分布较窄的样品,而甲基纤维素的粒度分布较宽,在利用单峰模型进行计算时,存在模型失真,所以首选通用计算模型[10]。
3 光学参数的确定Mastersizaer 2000型激光粒度散射仪采用双波长激光器,分别是633 nm的氦-氖红色气态激光器和466 nm的蓝色固体发光二极管(LED)激光器。对于甲基纤维素这种粒度较大的样品,只使用蓝光光源即可以获得理想的测试效果,蓝光折射率设为1.336,样品为白色,故吸收率设定为0。可满足重复测量的精密度要求,残差均小于0.5%,遮光度范围1.5%~4.5%。
4 样品测定取本品适量,在振动进样速度60%、空气分散压力200 kPa、进样口宽度1.5 cm,采集时间6 s的实验条件下,对3个厂家共计10批样品进行测定,每批样品平行测定2次,求其平均值,测定结果见表 1,粒度分布曲线见图 5。
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表 1 样品粒度分布测定结果(n=2) Tab.1 Results of particle size distribution measurement |
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图 5 4批样品粒度分布曲线 Fig.5 The particle size distribution curve of 4 samples |
采用确定的方法参数,连续3 d对样品10进行测试,每天重复测定6次,实验结果见表 2。
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表 2 中间精密度实验结果 Tab.2 Result of intermediate precision |
为了证明该测定方法的准确性,用显微镜法和激光粒度法对3个厂家10批样品进行比对分析,显微镜法测定参数:不加稀释剂,10倍目镜,物镜放大倍数为10,测定视野为1 mm2,每批样品取5个视野统计个数50至70个,结果见表 3。2种方法测得样品粒度结果没有显著差异。由于显微镜下观察样品微粒呈片状条带或缠绕条带状,且卷曲折叠,结果表现为显微镜法测得结果普遍高于激光粒度法测定值。显微镜代表图谱见图 6。
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表 3 粒度测定结果对照 Tab.3 The comparison of the test results of particle size |
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图 6 2批样品显微镜图谱 Fig.6 Micrographia of 2 samples |
采用显微镜法测定甲基纤维素粒度时,曾尝试使用无水乙醇、液体石蜡和甘油作为稀释剂。发现甲基纤维素在液体石蜡和甘油中均存在溶解现象;无水乙醇挥发快,不利于观察。故显微镜法中未加入稀释剂,实验中控制取样量,防止粒子重叠影响观察、判断[11]。
6.3 激光粒度法的优势激光粒度法、电镜法、显微镜法、X射线法均可用于物质微观结构的研究。电镜法研究物质肉眼无法观察的超微结构,放大倍数达几十万倍,需要配备价格昂贵的分析仪器;X射线法是研究物质结晶性的常用方法,对于分辨物质是否为晶体及晶体类别有帮助,也需要配备价格昂贵的分析仪器;显微镜法和激光粒度法是我国药典收载的2种用于原料药和制剂粒子大小及粒度分布研究的方法,与显微镜法相比,激光粒度法具有测定范围宽,不易受人为因素(涂片厚度、计数方式等)影响的优势。
6.4 小结近年来,对药用辅料功能性指标的研究越来越受到业内人士的重视[12-14]。本文从粒度与粒度分布研究入手,开展了甲基纤维素功能性指标的研究,建立了适宜的测定方法,相信对于该药用辅料的生产、应用具有一定指导作用。
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