中國(guó)粉體網(wǎng)訊  在醫(yī)藥產(chǎn)品中固體藥物制劑約占 70％～80%，含有固體藥物的劑型有散劑、顆粒劑、膠囊劑、片劑、粉針、混懸劑等；涉及的單元操作有粉碎、分級(jí)、混合、制粒、干燥、壓片、包裝、輸送、貯存等。而這一系列過(guò)程密切相關(guān)的粉體性質(zhì)有粒度、堆密度、流動(dòng)性、吸濕性和潤(rùn)濕性等。

中藥粉體的物理性質(zhì)

其中，如何準(zhǔn)確描述藥用粉體的流動(dòng)性，是控制固體制劑質(zhì)量的重要基礎(chǔ)和手段，尤其是隨著粉末直壓技術(shù)的流行，如何設(shè)計(jì)適合直接壓片使用的中藥粉體配方，首要的問(wèn)題就是設(shè)計(jì)具有良好流動(dòng)性的藥用粉體。

醫(yī)藥粉體流動(dòng)性的表征

粉體流動(dòng)性表征的是粉體在某些特定條件下的流動(dòng)能力，藥用粉體的流動(dòng)性表征方法主要有 3 種：

• 基于測(cè)量顆粒質(zhì)量流量的方法，包括霍爾流量計(jì)測(cè)量、低速轉(zhuǎn)鼓中的顆粒物質(zhì)的坍塌規(guī)�；蛸|(zhì)量流率測(cè)量等；

• 基于測(cè)量顆粒摩擦的方法，包括靜力學(xué)休止角、剪切流變力學(xué)、壓縮度測(cè)量等;

• 基于顆粒形狀的分形維數(shù)法等 。

粉體流動(dòng)性的評(píng)價(jià)方法多種多樣，在藥劑學(xué)領(lǐng)域中常用的方法有以下幾種：

（1）休止角測(cè)定法

休止角是粉體堆積層的自由斜面在靜止平衡狀態(tài)下，與水平面形成的最大角。休止角不僅可以直接測(cè)定，也可以通過(guò)測(cè)定粉體層的高度和圓盤半徑后計(jì)算得出，即 tan θ=高度/半徑，測(cè)定原理如圖1所示。

圖1：休止角測(cè)定原理

休止角的測(cè)定方法主要有3種（見(jiàn)圖 2），即注入法、排出法和和容器傾斜法。

圖2：休止角的測(cè)定方法

（a）注入法（b）排出法（c）傾斜角法（d）轉(zhuǎn)動(dòng)圓筒法

休止角是檢驗(yàn)粉體流動(dòng)性的好壞的最簡(jiǎn)便的方法。一般而言，休止角越小，摩擦力越小，粉體的流動(dòng)性越好。如果粉體的休止角α<30o，其流動(dòng)性好；若粉體的休止角α>40o（或45o），則流動(dòng)性差，需采取措施保證分劑量準(zhǔn)確。但在實(shí)際生產(chǎn)中，休止角α<40o就可以滿足分劑量的生產(chǎn)要求。

休止角大小與粉體流動(dòng)性好壞的關(guān)系

（2）流出速度法

流出速度是將物料加入漏斗中測(cè)定全部物料流出所需的時(shí)間來(lái)描述，其測(cè)定裝置見(jiàn)圖3所示。

圖3：粉體流動(dòng)性的測(cè)定裝置

流速快，流動(dòng)性好；反之流動(dòng)性差。該方法僅適用于能夠自由流動(dòng)的粉體。對(duì)于附著性較強(qiáng)的粉體，由于粉體本身不能自由流動(dòng)，因此無(wú)法進(jìn)行測(cè)定。這種情況下可以向粉體中加入粒徑為 100 μm 的玻璃球助流，測(cè)定粉體開(kāi)始流動(dòng)所需玻璃球的最少量，用以表示流動(dòng)性，加入玻璃球的量越多，粉體的流動(dòng)性越差。

此外，流出速度法的測(cè)定結(jié)果受測(cè)定方法和實(shí)驗(yàn)條件的影響較大。影響因素主要有容器的形狀和材質(zhì)、孔徑大小與形狀、容器內(nèi)粉體層的直徑和高度等。

（3）壓縮度測(cè)定法

壓縮度是將一定量的粉體在無(wú)任何振動(dòng)的條件下填充在量筒中，振動(dòng)量筒使粉體處于最緊狀態(tài)，振動(dòng)后最終體積 Vf 與初始體積V0的差占初始體積V0的分?jǐn)?shù)即為壓縮度 C，也可以通過(guò)計(jì)算最松密度ρ0與最緊密度ρf求得壓縮度。

壓縮度計(jì)算公式如下：

Hausner 比 rHr 與壓縮度緊密相關(guān)，是初始體積 V0與最終體積 Vf 的比值，計(jì)算公式如下：

壓縮度與豪斯那比及粉體流動(dòng)性好壞的關(guān)系

（4）剪切實(shí)驗(yàn)法

剪切實(shí)驗(yàn)法通過(guò)定量地測(cè)定粉體力學(xué)特性來(lái)評(píng)價(jià)的粉體流動(dòng)性。根據(jù)剪切實(shí)驗(yàn)法原理的不同，該法可以分為定載荷剪切實(shí)驗(yàn)法和定容積剪切實(shí)驗(yàn)法。近年來(lái)常用于醫(yī)藥粉體流動(dòng)性評(píng)價(jià)的剪切實(shí)驗(yàn)法主要有以下幾種。

• Jenike 剪切實(shí)驗(yàn)法

傳統(tǒng) Jenike 剪切實(shí)驗(yàn)屬于定壓式單面剪切實(shí)驗(yàn)法，實(shí)驗(yàn)裝置如圖 4 所示。

圖4：Jenike 剪切實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

圖5：Jenike 實(shí)驗(yàn)法的基本原理圖

• 環(huán)形剪切實(shí)驗(yàn)法
  

環(huán)形剪切實(shí)驗(yàn)法與 Jenike 剪切法不同，剪切盒呈現(xiàn)環(huán)形，如圖6所示，在粉體的上部施加垂直應(yīng)力，然后旋轉(zhuǎn)下部剪切盒，環(huán)形的粉體層發(fā)生剪切旋轉(zhuǎn)，測(cè)定力矩即可求得剪切應(yīng)力。

圖 6： 環(huán)形剪切實(shí)驗(yàn)法

• 旋轉(zhuǎn)式剪切實(shí)驗(yàn)法

旋轉(zhuǎn)式剪切實(shí)驗(yàn)法（圖7）通過(guò)插入粉體層內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)剪切頭對(duì)填充在圓筒形剪切盒內(nèi)的粉體施加力的作用。操作相對(duì)簡(jiǎn)單，人為誤差小，儀器的體積相對(duì)較小，所需樣品量少以及測(cè)定快，針對(duì)制藥粉體來(lái)說(shuō)，采用旋轉(zhuǎn)式剪切實(shí)驗(yàn)法測(cè)定流動(dòng)性最適用。

圖 7 ：Schulze 剪切實(shí)驗(yàn)裝置原理圖

• 平行平板型剪切實(shí)驗(yàn)法
  

相比于休止角和壓縮度測(cè)定方法，基于 Jenilke 剪切實(shí)驗(yàn)原理的平行平板剪切法更適用于濕物料粉體流動(dòng)性的評(píng)價(jià)。

圖 8： 平行平板型剪切實(shí)驗(yàn)裝置圖

（5）Carr流動(dòng)性指數(shù)法

粉體流動(dòng)性的測(cè)量方法很多，很長(zhǎng)一段時(shí)期都是簡(jiǎn)單地根據(jù)粉體的休止角、可壓縮性來(lái)預(yù)測(cè)粉體的流動(dòng)性能，但是這些方法所考慮的因素都較為單一，帶有較強(qiáng)的經(jīng)驗(yàn)性，往往在實(shí)際單元操作中，流動(dòng)情況很不理想，難以很好地描述粉體流動(dòng)性。后來(lái)Carr通過(guò)對(duì)2800種粉體試樣的測(cè)定，提出了一套比較全面的表征粉體流動(dòng)情況的辦法，叫做Carr流動(dòng)性指數(shù)法。

Carr流動(dòng)性指數(shù)法是目前粉體流動(dòng)性評(píng)價(jià)中最常用的一種綜合評(píng)價(jià)方法。通過(guò)對(duì)粉體的休止角、壓縮度、平板角、凝集度或均齊度 4 項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，每項(xiàng)最高 25 點(diǎn)，將測(cè)定結(jié)果換算成表示高低程度的點(diǎn)數(shù)，然后采用點(diǎn)加法得出總數(shù)作為流動(dòng)性指數(shù) FI，以此來(lái)綜合評(píng)估粉體流動(dòng)性。

Carr 提出的流動(dòng)性指數(shù) FI 及其含義

該法既適應(yīng)于流動(dòng)性好的粉體，又適用于附著性強(qiáng)且流動(dòng)性差的粉體，在工程應(yīng)用中較為常見(jiàn)。它的缺點(diǎn)是只給出定性指標(biāo)，其流動(dòng)性指標(biāo)仍不能用于諸如輸送壓降、混合時(shí)間、攪拌功率等的工程計(jì)算。

小結(jié)

近年來(lái)隨著粉體技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了許多新的流動(dòng)性測(cè)試方法，這些方法從靜力學(xué)或動(dòng)力學(xué)的角度出發(fā)，試圖對(duì)粉體流動(dòng)性進(jìn)行更定量或更全面的表征。如轉(zhuǎn)鼓法、多元分析法。但影響藥物粉體流動(dòng)性的因素很多，如顆粒的大小、粒度分布、顆粒形態(tài)、堆積密度、表面狀態(tài)、顆粒之間的內(nèi)摩擦力、黏附力、靜電力等，因此要對(duì)粉體流動(dòng)性進(jìn)行正確、全面地評(píng)價(jià)和表征，必須根據(jù)需要選擇合適的評(píng)級(jí)方法，有時(shí)僅依靠一種測(cè)定方法或僅單獨(dú)分析某一個(gè)參數(shù)的變化是不夠的，必須綜合運(yùn)用幾種流動(dòng)性測(cè)定方法進(jìn)行全面評(píng)價(jià)。

參考資料：

李鳳生等.藥物粉體技術(shù)

王亮等.醫(yī)藥粉體流動(dòng)性評(píng)價(jià)方法研究進(jìn)展

杜焰等.中藥粉體流動(dòng)性表征方法研究

吳福玉.粉體流動(dòng)特性及其表征方法研究

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/三昧）