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药通社：政策、资讯、产业、技术 1 药剂学：乳剂的基础理论 概述 乳剂（emulsions）系指互不相溶的两相液体混合，其中一相液体以液滴状态分散于另一相液体中形成的非均匀分散的液体制剂。形成液滴的液体称为分散相（disperse phase）、内相（internal phase）或非连续相（discontinuous phase），另一相液体则称为分散介质（disperse medium）、外相（external phase）或连续相（continuous phase）。 1丨乳剂的基本组成 乳剂由水相（用W表示）、油相（用O表示）和乳化剂组成，三者缺一不可。根据乳化剂的种类、性质及相体积比（φ）形成水包油（O/W）或油包水（W/O）型。也可制备成复乳（multiple emulsions），如W/O/W或O/W/O。O/W与W/O型乳剂的鉴别方法见表9-2 表9-2 水包油（O/W）型与油包水（W/O）型乳剂的简易鉴别法
2丨乳剂的分类 根据乳滴的大小，乳剂可分为普通乳剂、亚微乳、纳米乳。 （1）普通乳剂（emulsions）：普通乳剂液滴大小一般在1~100um之间，普通乳剂一般为乳白色、不透明液体。 （2）亚微乳（submicron emulsions）：亚微乳的粒径大小一般在0.1~1um之间，常用作非胃肠道给药的载体。如静脉注射用亚微乳的粒径一般控制在0.25~0.4um范围。 （3）纳米乳（nanoemulsions）：纳米乳的粒径大小一般在10~100nm之间。当乳滴粒子小于100nm时，其粒径小于可见光波长（380~780nm），纳米乳剂处于胶体分散系粒径范围内，此时光线通过纳米乳时不产生折射而是透过，用肉眼观察纳米乳为透明液体。有些文献报道将纳米乳称为微乳（microemulsions）或毫微乳（millimicroemulsions）。 乳剂的液滴具有很大的分散度，其总表面积大，表面自由能高，属热力学不稳定体系。 3丨乳剂的特点 乳剂中液滴的分散度大，药物吸收和药效的发挥很快，生物利用度高；油性药物制成乳剂能保证剂量准确；水包油型乳剂可掩盖药物的不良臭味；外用乳剂能改善对皮肤、黏膜的渗透性，减少刺激性；静脉注射乳剂注射后分布较快，有靶向性。 乳化剂 一类能使互不相溶的液体形成稳定乳状液的化合物称为乳化剂（emulsifiers）。它们都是具有表面活性的物质，能降低液体间的表面张力。 乳化剂的作用主要有：①乳化剂被吸附在乳滴的界面，使乳滴在形成过程中有效地降低表面张力或表面自由能，有利于形成和扩大新的界面；②使乳剂保持一定的分散度和稳定性，同时在乳剂制备过程中不必消耗更大的能量，常用搅拌的方法就能制备成稳定的乳剂。 乳化剂应具备的条件：①应有较强的乳化能力，并能在乳滴周围形成牢固的乳化膜；②应具备一定的生理适应能力，乳化剂不应对机体产生毒副作用，包括刺激性；③乳化剂对不同的pH及乳剂储存温度的变化应有一定的耐受能力。 1丨乳剂的分类 1.1｜表面活性剂 表面活性剂类分子中具有较强的亲水基团和亲油基团，乳化能力强，性质稳定，易在乳滴周围形成单分子乳化膜。 （1）阴离子型表面活性剂：如硬脂酸钠、硬脂酸钾、十二烷基硫酸钠、十六烷基硫酸化蓖麻油等。 （2）非离子型表面活性剂：W/O型非离子型乳化剂常用的有山梨坦脂肪酸酯类（Span，司盘），如山梨坦单月桂酸酯（司盘20）、山梨坦单棕榈酸酯（司盘40）、山梨坦单硬脂酸酯（司盘60）、山梨坦单油酸酯（司盘80）、山梨坦三油酸酯（司盘85）等；O/W型非离子型乳化剂有聚山梨酯类（Tween，吐温），如聚山梨酯20（吐温20）、聚山梨酯40（吐温40）、聚山梨酯60（吐温60）、聚山梨酯80（吐温80）、聚氧乙烯脂肪酸酯（Myrij，卖泽，O/W型）、聚氧乙烯脂肪醇醚（Brij，苄泽，O/W型）和泊洛沙姆等。 1.2｜天然乳化剂 天然乳化剂亲水性较强，可制备O/W型乳剂。有较大的黏度、能形成多分子乳化膜，增加乳剂的稳定性。使用这类乳化剂需加入防腐剂。 （1）阿拉伯胶（Arabic gum）：是阿拉伯酸的钠、钙、镁盐的混合物，可形成O/W型乳剂。本品适用于制备植物油、挥发油的乳剂。可供内服乳剂使用。使用浓度为10%~15%，在pH4~10范围内乳剂稳定。阿拉伯胶使用前应在80℃加热以破坏氧化酶。阿拉伯胶乳化能力较弱，常与西黄蓍胶、果胶、琼脂等混合使用。 （2）西黄蓍胶（tragacanth）：可形成O/W型乳剂，其水溶性具有较高的黏度，pH为5时溶液黏度最大，0.1%溶液为稀胶浆，0.2%~2%溶液则呈现凝胶状。乳化能力弱，常与阿拉伯胶合并使用。 （3）明胶（gelatin）：O/W型乳化剂，用量为油量的1%~2%。易受溶液的pH及电解质的影响产生凝聚作用。使用时需加防腐剂，常与阿拉伯胶合用。 （4）卵磷脂（egg lecithin）：为强O/W型乳化剂，可供内服。1g卵磷脂相当于10g阿拉伯胶的乳化能力，可乳化脂肪油80~100g、挥发油40~50g。受稀酸、盐及糖浆等影响小，使用时应加防腐剂。 （5）杏树胶（apricot gum）：为杏树分泌的胶汁，凝结后呈棕色块状物，用量为2%~4%，可作为阿拉伯胶的代用品。 1.3｜固体粉末乳化剂 一些溶解度小的无机物固体粉末可用作乳化剂，乳化时，固体粉末可被吸附于油水界面，形成固体粉末乳化膜。形成的乳剂类型由固体粉末的接触角θ所决定：当θ<90°，易被水润湿，形成O/W型乳剂，如氢氧化镁、氢氧化铝、二氧化硅、皂土等；θ>90°，易被油润湿，形成W/O型乳剂，如氢氧化钙、氢氧化锌、硬脂酸镁等。 1.4｜乳化剂的选择 辅助乳化剂（auxiliary emulsifiers）主要是指与乳化剂合并使用能增加乳剂稳定性的乳化剂。它能提高乳剂的黏度，并能增加乳化膜的强度，防止乳滴合并。 （1）增加水相黏度的辅助乳化剂：如甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素、西黄蓍胶、阿拉伯胶、黄原胶、瓜耳胶等。 （2）增加油相黏度的辅助乳化剂：如鲸蜡醇、蜂蜡、单硬脂酸甘油酯、硬脂酸、硬脂醇等。 2丨乳化剂的选择 乳化剂应根据乳剂的使用目的、药物的性质、处方的组成、欲制备乳剂的类型、乳化方法等综合考虑，适当选择。 2.1｜根据乳剂的类型选择 在设计乳剂处方时应先确定欲制备乳剂的类型，根据乳剂类型选择乳化剂。乳化剂的HLB值为这种选择提供了重要的依据。一般地，O/W型乳剂应选择O/W型乳化剂，W/O型乳剂应选择W/O型乳化剂。 2.2｜根据乳剂给药途径选择 口服给药的乳剂，应选择无毒的天然乳化剂或某些亲水性高分子乳化剂等；外用乳剂应选择无局部刺激性的乳化剂，长期使用无毒性；注射用乳剂应选择磷脂、泊洛沙姆等无毒、无刺激性乳化剂。 2.3｜根据乳化剂性能选择 乳化剂的种类很多，应选择乳化性能强、性质稳定、受外界因素影响小、无毒无刺激性的乳化剂。 2.4｜混合乳化剂的选择 乳化剂混合使用有许多优点，可改变HLB值，以改变乳化剂的亲油亲水性，使其有更大的适应性，还可增加乳化膜的牢固性。乳化剂混合使用时，必须符合油相对HLB值的要求，混合乳化剂HLB值的计算公式为：  式中，HLB——混合乳化剂的HLB值；HLBA、HLBB——分别为A、B乳化剂的HLB值；WA、WB——分别为A、B乳化剂的质量。由上式可知，混合乳化剂的HLB值是各乳化剂HLB值的加权平均值。 乳剂的形成理论 要制成符合要求的稳定乳剂，首先必须提供足够的能量，使分散相能够分散成微小的乳滴，其次是提供使乳剂稳定的必要条件。 1丨降低表面张力 两相液体形成乳剂的过程，也是两相液体间形成新界面的过程。乳滴愈小新增加的界面就愈大。乳剂有很大的降低界面自由能的趋势，促使乳滴变大甚至分层。为保持乳剂的分散状态和稳定性，首先乳剂粒子本身自然会形成球体，因为体积相同时以球体的表面积最小。其次是加入乳化剂以降低两相液体的界面张力，最大限度地降低界面自由能，使乳剂保持一定的分散状态和稳定性。 2丨形成牢固的乳化膜 乳化剂在降低油、水之间界面张力的同时被吸附于乳滴的界面上，使乳化剂在乳滴周围有规律地定向排列形成乳化剂的膜，称为乳化膜（emulsifying layer）。在体系中加入乳化剂后，在降低界面张力的同时，表面活性剂必然在界面发生吸附，形成一层界面膜，即乳化膜。该膜对分散相液滴具有保护作用，使其在布朗运动中相互碰撞的液滴不易聚结，而液滴的凝结（破坏稳定性）是以界面膜的破裂为前提，因此，界面膜的机械强度是决定乳化剂稳定的主要因素之一。 当乳化剂浓度较低时，界面上吸附的分子较少，界面膜的强度较差，形成的乳剂不稳定。乳化剂浓度增高至一定程度后，界面膜则由排列比较紧密的定向吸附的分子组成，这样形成的界面膜强度高，大大提高了乳剂的稳定性。事实说明，要有足够量的乳化剂才能有良好的乳化效果，而且，直链结构的乳化剂的乳化效果一般优于支链结构的。这是因为高强度的界面膜是乳剂稳定的主要原因之一。如果使用适当的混合乳化剂有可能形成更致密的“界面复合膜”，甚至形成带电膜，从而增加乳剂的稳定性。 乳化膜有如下三种类型： ①单分子乳化膜表面活性剂类乳化剂形成的膜称为单分子乳化膜，可使乳剂稳定。如果乳化膜有电荷，电荷互相排斥，阻止乳滴合并，会使乳剂更加稳定。 ②多分子乳化膜亲水性高分子化合物类乳化剂所形成的乳化膜称为多分子乳化膜。强亲水性多分子乳化膜不仅阻止乳滴的合并，也可增加分散介质的黏度，是乳剂更加稳定。如阿拉伯胶作乳化剂就能形成多分子乳化膜。 ③固体粉末乳化膜固体粉末对水相和油相有不同的亲和力，在乳化过程中固体粉末被吸附于乳滴表面，排列成固体粉末的乳化膜，防止乳滴合并，增加乳剂的稳定性。 3丨乳剂类型的影响因素 决定乳剂类型的因素，主要是乳化剂的性质和乳化剂的HLB值，其次是形成乳化膜的牢固性、相容积比、温度、制备方法等。 3.1｜乳化剂 乳化剂分子中若亲水基大于亲油基，可形成O/W型乳剂；若亲油基大于亲水基可形成W/O型乳剂。如天然的或合成的亲水性高分子乳化剂亲水基特别大，所以形成O/W型乳剂。因此乳化剂亲油、亲水性是决定乳剂的主要因素。 3.2｜相体积比 分散相体积与乳剂总体积的百分比称为相体积比（phase volume ratio）。一般地说，体积较大的液体易成为外相，但由于电屏障的缘故，体积大的液体也可以成为内相，如O/W型乳剂可以具有较高的相体积比。但是，W/O型乳剂不具有电屏障，因此W/O型乳剂的相体积比不会很大，如果很大，则容易转型。一般，乳剂相体积比在40%~60%较为稳定，小于25%容易分层。 乳剂的稳定性 乳剂属热力学不稳定的非均相分散体系，乳剂常发生下列变化：分层、絮凝、转相、合并等现象。 1丨分层 乳剂的分层（delamination）系指乳剂放置后出现分散相乳滴上浮或下沉的现象，又称乳析（creaming）。分层主要是由油水两相密度差造成的。乳滴的粒子愈小，上浮或下沉的速度就愈慢。减小分散相和分散介质之间的密度差，增加分散介质的黏度，都可以减小乳剂分层的速度。乳剂分层也与分散相的相容积比有关，通常分层速度与相体积比成反比，相容积比低于25%时乳剂很快分层，达50%时就能明显减少分层速度。分层的乳剂经振摇后仍能恢复均匀性。 2丨絮凝 乳剂中分散相的乳滴发生可逆的聚集现象称为絮凝（flocculation）。乳剂的ζ电位降低，乳滴产生聚集而絮凝。絮凝状态仍保持乳滴及其乳化膜的完整性。乳剂中的电解质和离子型乳化剂的存在是产生絮凝的主要原因，同时絮凝与乳剂的黏度、相体积比以及流变性质有密切关系。絮凝状态进一步变化会引起乳滴的合并。 3丨转相 乳剂由于某些条件的变化而改变乳剂的类型称为转相（phase inversion），即由O/W型转变为W/O型或由W/O型转变为O/W型。转相主要是由于乳化剂的性质改变而引起的，如油酸钠是O/W型乳化剂，遇氯化钙后生成油酸钙，变为W/O型乳化剂，乳剂则由O/W型变为W/O型。向乳剂中加入相反类型的乳化剂也可使乳剂转相，转相时两种乳化剂的量比称为转相临界点（phase inversion critical point）。在转相临界点上乳剂不属于任何类型，可随时转相。 4丨合并和破乳 乳剂中的乳滴周围由乳化膜包围，乳化膜破坏则导致乳滴合并变大，称为合并（coalescence），合并进一步发展使乳剂分为油、水两相称为破乳（demulsification）。为使乳剂稳定，制备乳剂时应尽可能保持乳滴大小的均一性。此外，增加分散介质的黏度，减少乳滴的接触机会，降低乳滴合并的速度。由乳化剂形成的乳化膜愈牢固，就愈能防止乳滴的合并和破乳。外界因素及微生物均可使油相或乳化剂变质，引起乳剂破坏。 5丨酸败 乳剂受外界因素及微生物的影响，使油相或乳化剂等发生变质的现象称为酸败（rancidification）。通常在乳剂中加入适宜的抗氧化剂和防腐剂，防止氧化和酸败。 乳剂的制备 1丨乳剂的制备方法 1.1｜乳化剂加于油相法 该法先将乳化剂加入油相中均匀混合后，再加水制备乳剂，如以阿拉伯胶作乳化剂制备乳剂时，先将阿拉伯胶分散于油中，研匀，按比例加水，用力研磨制成初乳，再加水稀释至全量，混匀，即得O/W型乳剂。该法称为干胶法。本法特点是先制备初乳，初乳中油、水、胶（乳化剂）的参考比例如下：若油相为植物油，则比例为4:2:1；若油相为挥发油，则其比例为2:2:1；若油相为液体石蜡，则其比例为3:2:1。 1.2｜乳化剂加于水相法 该法先将乳化剂分散于水中混合均匀后，加入油相，搅拌使成初乳，再加水将初乳稀释至全量，混匀，即得O/W型乳剂。因为乳化剂为天然亲水性胶类，因此亦称湿胶法。初乳中油、水、乳化剂的比例与上法相同。 1.3｜机械法 该法是将油相、水相、乳化剂混合后用乳化机械制成乳剂的方法。乳化机械主要有以下几种： （1）搅拌乳化设备：组织捣碎机属于高速搅拌乳化设备。 （2）乳匀机：借助强大的挤压力使初乳通过细孔而进一步破碎乳滴而制备乳剂的设备。这种制备方法的特点是先用其他方法初步乳化，再用乳化机乳化，效果较好。制备的乳剂粒径小而均匀。 （3）胶体磨：利用高速旋转的转子和定子之间的缝隙产生强大剪切力使液体乳化。对要求不高的乳剂可用本法制备。 （4）超声波乳化装置：利用10~50kHz高频振动来制备乳剂。可制备O/W和W/O型乳剂，但黏度大的乳剂不宜用本法制备。 1.4｜新生皂法 将油水两相混合时，利用在两相界面上生成的新生皂类为乳化剂制备乳剂。植物油中含有硬脂酸、油酸的有机酸，加入氢氧化钠、氢氧化钙、三乙醇胺等，在高温下（70℃以上）生成的新生皂为乳化剂，经搅拌即形成乳剂。生成的一价皂为O/W型，二价皂为W/O型乳化剂。本方法适用于乳膏剂的制备。 1.5｜复合乳剂的制备 采用二步乳化法制备，第一步先将水、油、乳化剂制成一级乳，再一一级乳为分散相与含有乳化剂的水或油乳化制成二级乳。 如制备O/W/O型复合乳剂，先选择亲水性乳化剂制成O/W型一级乳剂，再选择亲油性乳化剂分散于油相中，在搅拌下将一级乳加于油相中，充分分散即得O/W/O型乳剂。 1.6｜纳米乳的制备 纳米乳除含有油相、水相和乳化剂外，还含有辅助乳化剂。制备纳米乳主要是用HLB值在15~18范围内的聚山梨酯60和聚山梨酯80等乳化剂和辅助乳化剂。乳化剂和辅助乳化剂应占乳剂的12%~25%。制备时取1份油加5份乳化剂混合均匀，然后加于水中。如不能形成透明乳剂，可增加乳化剂的用量；如能很容易形成透明乳剂，可减少乳化剂的用量。 2丨乳剂的制备举例 若药物溶解于油相，可先将药物溶于油相再制成乳剂；若药物溶于水相，可先将药物溶解于水相后再制成乳剂；若药物既不溶于油相也不溶于水相，将药物与其亲和性较大的液相混合研磨，然后与另一相混合制备乳剂。 例：鱼肝油乳剂 【处方】鱼肝油500ml；西黄蓍胶细粉9g；阿拉伯胶细粉125g；杏仁油香精1ml；糖精钠0.1g；羟苯乙酯0.5g；蒸馏水 加至1000ml 【制备】将阿拉伯胶与鱼肝油研匀，一次加入250ml蒸馏水，用力沿同一方向研磨制成初乳，加糖精钠水溶液、杏仁油香精、羟苯乙酯乙醇液，在缓缓加入西黄蓍胶胶浆，加蒸馏水至全量，搅匀即可。 【注解】本品用作治疗维生素A与D缺乏症。本品中鱼肝油为药物兼油相，采用阿拉伯胶为乳化剂，西黄蓍胶为辅助乳化剂，糖精钠、杏仁油香精为矫味剂，羟苯乙酯为防腐剂。本品是O/W型乳剂。 乳剂的质量评价 1丨粒径 乳剂中乳滴的粒径大小是衡量乳剂质量的重要指标，其测定方法有以下几种。 1.1｜显微镜法 用光学显微镜测定，通过下式计算几何平均粒径Dm：  式中，ni——粒径为di的粒子数；n——总粒子数。本法测定粒子数应不少于600个。 1.2｜库尔特计数器法 库尔特计数器（Coulter counter）可测定粒径大小和粒径分布，方法简便、速度快，可自动记录并绘制分布图。 1.3｜激光散射光谱法 激光散射光谱（photon correlation spectroscopy，PCS）法测定速度快，可测定0.01~2um范围的粒子。最适合测定静脉乳剂的粒径。 1.4｜透射电镜法 不仅可以观察粒子形态，而且可以测定粒子的大小与分布，测定范围为001~20um。 2丨分层现象 乳剂放置后，粒径变大，进而产生分层现象（delamination）。这一过程的快慢是衡量乳剂稳定性的重要指标。为了在段时间内观察乳剂的分层，可用离心法加速分层。用4000r/min离心15min，如不分层可认为乳剂稳定。在半径为10cm离心机中3750r/min离心5h，相当于1年的自然分层的效果。若用加速试验法，将乳剂放于5℃、35℃温度下，12h改变一次温度，共12天进行比较观察，结果可用于评价乳剂的稳定性。 3丨乳滴的合并速度 乳滴合并速度（coalescence rate）符合一级动力学规律，其直线方程为：  式中，N、N0——分别为时间t、t0时的乳滴数；k——合并速度常数。测定随时间变化的乳滴数N，求出合并速度常数k，可估计乳滴合并速度，以评价乳剂稳定性。 4丨稳定常数 乳剂离心前后吸光度变化的百分率成为稳定常数，起表达式如下：  式中，Ke——稳定常数；A0——未离心乳剂稀释液的吸光度；A——离心后乳剂稀释液的吸光度。测定方法：取乳剂适量置于离心管中，以一定速度离心一定时间，从离心管底部取出少量乳剂，稀释一定倍数，以蒸馏水未对照，用比色法在可见光波长下测定吸光度A，同法测定原乳剂稀释液吸光度A0，带入公式计算Ke，Ke值愈小乳剂愈稳定。本法是研究乳剂稳定性的定量方法。 2 药剂学：灭菌与无菌操作的基础理论 概述 灭菌与无菌操作是注射剂、输液、滴眼剂等灭菌与无菌制剂用药安全性的重要保证，也是制备这些制剂必不可少的单元操作。微生物的种类不同、灭菌方法不同，灭菌效果也不同。细菌的芽孢具有较强的抗热能力，因此灭菌效果，常以杀灭芽孢为准。在实际生产中，以无菌保证水平（sterility assurance level，SAL）表示，最终无菌产品的微生物存活概率不得高于10-6。 根据各种制剂或生产环境对微生物的要求不同采取不同措施，如灭菌、无菌操作、消毒、防腐等。 灭菌（sterilization）系指用适当的物理或化学等方法杀灭或除去所有致病和非致病微生物、繁殖体和芽孢的手段。 无菌操作（aseptic processing）系指整个操作过程在无菌环境中制备无菌制剂的方法或技术。 无菌（sterility）系指在任一制定物体、介质或环境中，不得存在任何活的微生物。 防腐（antisepsis）系指用物理或化学方法抑制微生物的生长和繁殖的手段，亦称抑菌。对微生物的生长与繁殖具有抑制作用的物质称抑菌剂或防腐剂。 消毒（disinfection）系指用物理或化学方法杀灭或除去除了细菌芽孢以外的病原微生物的手段。对病原微生物具有杀灭或除去作用的物质称消毒剂。 药剂学中采取灭菌与无菌技术的主要目的是：杀灭或除去所有微生物繁殖体和芽孢，最大限度地提高药物制剂的安全性，保护制剂的稳定性，保证制剂的临床疗效。因此，研究、选择有效的灭菌方法，对保证产品质量有着重要意义。 灭菌方法 药剂学中将灭菌方法可分为三大类：即物理灭菌法、化学灭菌法、无菌操作法。 1丨物理灭菌法 物理灭菌法（physical sterilization）系指利用蛋白质与核酸具有遇热、射线不稳定的特性，采用加热、射线和过滤方法杀灭或除去微生物的技术，亦称物理灭菌技术。 1.1｜热灭菌法 热灭菌法（heat sterilization）是采用加热的方法，破坏蛋白质与核酸中的氢键，导致蛋白质变性或凝固，核酸破坏，酶失去活性，致使微生物死亡，从而达到灭菌的目的。热力灭菌又可分为干热灭菌和湿热灭菌。 （1）干热灭菌法（dry heat sterilization）：系指在干燥环境中进行灭菌的技术，其中包括火焰灭菌法和干热空气灭菌法。 ①火焰灭菌法：系指用火焰直接灼烧灭菌的方法。该法灭菌迅速、可靠简便，适用于耐火焰材质（如金属、玻璃及瓷器等）的物品与用具的灭菌，不适用于药品的灭菌。 ②干热空气灭菌法：系指用高温干热空气灭菌的方法。由于干燥状态下微生物的耐热性强，必须长时间受高热的作用才能达到灭菌的目的。因此，干热空气灭菌法采用的温度一般比湿热灭菌法高。为了确保灭菌效果，一般规定为：160~170℃灭菌2h以上，170~180℃灭菌1h以上或250℃灭菌45min以上。灭菌后因保证物品的SAL≤10-6。250℃灭菌45min后可除去物品中的热原。本法的缺点是穿透力弱，温度不易均匀，而且灭菌温度较高，灭菌时间较长，不适用于橡胶、塑料及大部分药品。 （2）湿热灭菌法（moist heat sterilization）：系指用饱和蒸汽、沸水或流通蒸汽进行灭菌的方法。由于蒸汽潜热大，穿透力强，容易使蛋白质变性或凝固，因此该法的灭菌效率比干热灭菌法高。湿热灭菌法可分为：热压灭菌法、流通蒸汽灭菌法、煮沸灭菌法和间歇灭菌法。 ①热压灭菌法：系指用高压饱和蒸汽加热杀灭微生物的方法。该法具有很强的灭菌效果，灭菌可靠，能杀灭所有细菌繁殖体和芽孢，是在制剂生产中应用最广泛的一种灭菌方法。凡能耐高压蒸汽的药物制剂、玻璃容器、金属容器、瓷器、橡胶塞、膜过滤器等均能采用此法。湿热灭菌条件通常采用121℃、30min；121℃、15min；116℃，40min。也可采用其他温度和时间参数，但无论采用何种灭菌温度和时间参数，都必须证明所采用的灭菌工艺和监控措施在日常运行过程中能确保物品灭菌后的SAL≤10-6。 ②流通蒸汽灭菌法：系指在常压下使用100℃流通蒸汽加热杀灭微生物的方法。灭菌时间通常为30~60min。该法不能保证杀灭所有的芽孢，一般作为不耐热无菌产品的辅助灭菌手段。 ③煮沸灭菌法：系指将待灭菌物品放入沸水中加热灭菌的方法。煮沸时间通常为30~60min。该法灭菌效果较差，常用于注射器、注射针等器皿的消毒。必要时可加入适量的抑菌剂，如三氯叔丁醇、甲酚、氯甲酚等，可杀死芽孢，提高灭菌效率。 ④低温间歇灭菌法：系指将待灭菌的物品置于60~80℃的水或流通蒸汽中加热1h，杀灭其中的细菌繁殖体后，在室温中放置24h，待芽孢发育成繁殖体，再次加热灭菌、放置，反复多次，直至杀灭所有芽孢。改法适合于不耐高温、热敏感性物料和制剂的灭菌。其缺点是：费时，工效低，且芽孢的灭菌效果往往不理想，必要时加适量的抑菌剂，以提高灭菌效率。美国及英国药典尚未收载本法。 影响湿热灭菌效率的主要因素： ①与微生物的种类与数量有关：微生物的种类不同，发育阶段不同，其耐热、耐压性能存在很大差异，在不同繁殖期，其耐热、耐压的次序为芽孢>繁殖体>衰老体；微生物数量愈少，所需灭菌时间愈短； ②与蒸汽性质有关：蒸汽有饱和蒸汽、湿饱和蒸汽和过热蒸汽。饱和蒸汽热含量较高，热穿透力较大，灭菌效率高；湿饱和蒸汽因含有水分，热含量较低，热穿透力较差，灭菌效率较低；过热饱和蒸汽温度高于饱和蒸汽，但穿透力差，灭菌效率低，易引起药品的不稳定性。因此，热压灭菌因采用饱和蒸汽； ③与药品性质和灭菌时间有关：一般而言，灭菌温度愈高，灭菌时间愈长，药品被破坏的可能性愈大。因此，在设计灭菌温度和灭菌时间时必须考虑药品的稳定性，即在达到有效灭菌的前提下，尽可能降低灭菌温度和缩短灭菌时间； ④与液体制剂的介质性质有关：介质pH对微生物的生长和活力具有较大影响，一般情况下，在中性环境微生物的耐热性最强，碱性环境次之，酸性环境则不利于微生物的生长和发育。介质中的营养成分愈丰富（如含糖类、蛋白质等），微生物的抗热姓愈强，因适当提高灭菌温度和延长灭菌时间。 1.2｜过滤灭菌法 过滤灭菌法（filtration sterilization）系指采用过滤法除去微生物的方法，即利用细菌不能通过致密具孔滤材的原理以除去气体或液体中微生物的方法。常用于热不稳定的药品溶液或原料的除菌。繁殖型细菌一般>1um，芽孢大小≤0.5um，药品生产中采用的除菌铝膜孔径一般不超过0.22um，显然这种过滤采用了表面过筛作用，以有效地截留微生物。除菌过滤膜的材质分亲水性和疏水性两种，根据过滤物品的性质及过滤目的来选材质。为了保证产品的无菌，过滤后必须对成品进行无菌检查。除菌过滤器的除菌效率可用微生物对数下降值（log reduction value，LRV）表示。  1.3｜射线灭菌法 射线灭菌法（ray sterilization）系指采用辐射、微波和紫外线杀灭微生物和芽孢的方法。 （1）辐射灭菌法（radiation sterilization）：系指将灭菌物品置于适宜放射源辐射的γ射线或适宜的电子加速器发生的电子束中进行电力辐射而达到杀灭微生物的方法。本法最常采用放射性同位素（60Co或137Cs）发出的γ射线，穿透力强，可杀灭微生物繁殖体和芽孢。可用于密封安瓿和整瓶药物的灭菌，还可以穿透包装进行灭菌。 γ射线辐射灭菌所控制的参数主要是辐射剂量，是指灭菌物品的吸收剂量。常用的辐射灭菌吸收剂量为25kGY（千戈瑞）。 β射线是由电子加速器产生的高速电子流，带负电荷，穿透力较弱，通常仅用于非常薄荷密度低的物质的灭菌，比γ射线的灭菌效果差。 辐射灭菌的特点是：不升高灭菌产品的温度，穿透性强，灭菌效率高，适用于不耐热药物的灭菌，现已成功地应用于热不稳定制剂，如微生物类、抗生素、激素、肝素、中药制剂、微球制剂等，也可用于羊肠线、医疗器械、高分子材料以及包装材料的灭菌。从而大大减少了污染的机会。但设备费用高，同时要注意安全防护。 （2）紫外线灭菌法（ultraviolet sterilization）：系用紫外线（能量）照射杀灭微生物和芽孢的方法。用于灭菌的紫外线波长一般为200~300nm，灭菌力最强的波长为254nm。该方法属于表面灭菌。紫外线不仅能促使核酸蛋白质变性，同时空气受紫外线照射后产生微量臭氧，从而起共同杀菌作用。 紫外线灭菌的特点是：①紫外线以直线进行传播，可被不同的表面反射或吸收，穿透力微弱，因此适合于物料表面的灭菌，不适用于药液和固体物质深部的灭菌；②紫外线较容易穿透清洁空气及纯净的水，因此适用于无菌室空气的灭菌、蒸馏水的灭菌；③普通玻璃可吸收紫外线，因此装于容器中的药物不能灭菌。 紫外线对人体照射过久，会发生结膜炎、红斑及皮肤烧灼等现象，故一般在操作前开启1~2h，操作时关闭。必须在操作过程中照射时，对操作者的皮肤和眼睛应采用适当的防护措施。 （3）微波灭菌法（microwave sterilization）：系采用微波照射而产生的热杀灭微生物的方法。所谓微波是指频率在300MHz和300GHz之间的高频电磁波。国内开发的微波灭菌机是利用微波的热效应和非热效应（生物效应）相结合，实现灭菌目的的设备。其中热效应使细菌体内蛋白质变性，细菌失去活性。非热效应干扰了细菌正常的新陈代谢，破坏细菌生长条件。微波的生物效应可起到物理化学灭菌所没有的特殊作用，在低温（70~80℃左右）即可达到灭菌效果，而不影响药物的稳定性。据报道，比较微波灭菌与高压蒸汽灭菌对17种化学药物稳定性的影响，证明对高压蒸汽灭菌稳定的药物，使用微波灭菌无变化；而对高压蒸汽灭菌不稳定的药物，如维生素C、阿司匹林等用微波灭菌，则比较稳定，其分解程度较低。 微波灭菌具有低温、常压、灭菌速度快（一般为2~3min）、高效、均匀、保质期长（不破坏药物原有成分，灭菌后的药品存放期可增加1/3以上）、节约能源、不污染环境、操作简单、易维护等优点。 我国生产的MMM-6型微波灭菌机，经检验，开机60s，能完全杀灭安瓿瓶内大肠杆菌；开机90s，对安瓿瓶内枯草杆菌黑色变色芽孢灭菌率达99.99%。 2｜化学灭菌法 化学灭菌法（chemical sterilization）系指用化学药品直接作用于微生物而将其杀死的方法。对微生物具有触杀作用的化学药品称杀菌剂，可分为气体杀菌剂和液体杀菌剂。杀菌剂仅对微生物繁殖体有效，不能杀灭芽孢。化学杀菌剂的杀灭效果主要取决于微生物的种类和数量、物体表面光洁度或多孔性以及杀菌剂的性质等。化学灭菌的目的在于减少微生物的数目，以控制一定的无菌状态。 2.1｜气体灭菌法 系指采用化学消毒剂产生的气体杀灭微生物的方法。常用的化学消毒剂有环氧乙烷、甲醛、气态过氧化氢、臭氧等，本法适用于在气体中稳定的物品灭菌，如环境消毒、不耐加热灭菌的医用器具、设备和设施等的消毒，亦用于粉末注射剂，不适合对产品质量有损害的场合。采用改法灭菌时应注意杀菌气体对物品质量的损害以及灭菌后的残留气体的处理。 环氧乙烷灭菌器是在一定的温度、压力和湿度条件下，用环氧乙烷灭菌气体对封闭在灭菌室内的物品进行熏蒸灭菌的专用设备。我国已有环氧乙烷灭菌器的系列产品。环氧乙烷气体灭菌的主要特点是穿透力强，杀菌光谱，灭菌彻底，对物品无腐蚀物损害等。灭菌器的结构主要由灭菌室、真空装置、加热及热循环装置、加湿装置、气化装置、气动装置、特殊密封装置、残气处理装置以及相应的控制系统组成。 2.2｜药液灭菌法 系指采用杀菌剂溶液进行灭菌的方法。该法常用于作为其他灭菌法的辅助措施，适合于皮肤、无菌器具和设备的消毒。常用的杀菌剂有：0.1%和0.2%苯扎溴铵溶液（新洁尔灭），2%左右的酚或煤酚皂溶液，75%乙醇等。 灭菌设备 生产中最常用的、可靠的灭菌方法是湿热灭菌法，湿热灭菌设备已经规范化生产，本节主要介绍湿热灭菌设备，其他灭菌设备参见相关参考资料。 1｜卧式热压灭菌柜 卧式热压灭菌柜是一种大型灭菌器，全部用坚固的合金制成，带有夹套的灭菌柜内备有带轨道的格车，分为若干格。灭菌柜顶部装有压力表，指示灭菌柜室内的压力。灭菌柜的上方还应安装蒸汽排出阀，以便开始通入湿热蒸汽时排除不凝性气体。 操作方法：在使用前将柜内用刷子洗净。先开夹套中蒸汽加热10min，夹套压力上升至所需压力时，将待灭菌的物品置于铁丝蓝中，排列于格车架上，推入柜室，关闭柜门，并将门匝旋紧。待夹套加热完成后，将加热蒸汽通入柜内，当温度上升至规定温度（如116℃）时，将此时刻定为灭菌开始时间，柜内压力表应固定在规定压力（如表压67kPa左右）。在灭菌时间达到后，先将蒸汽关闭，排气，当蒸汽压力降至“0”时，柜门即可开启，待冷却后将灭菌物品取出。 使用热压灭菌柜时，为保证灭菌效率，应注意的事项是：①必须使用饱和蒸汽；②必须排尽灭菌柜内空气：若有空气存在，则压力表上的压力时蒸汽与空气二者的总压并非纯蒸汽压，温度达不到规定值。实验证明，加热蒸汽中含有1%空气时，传热系数降低60%。因此，灭菌器上往往附有真空装置，以便在通入蒸汽前将器内的空气抽出；③灭菌时间应以全部药液温度达到所要求的温度时开始计时，并非灭菌柜的表头温度；④灭菌完毕后，关闭蒸汽、排气，必须使柜内压力与大气压相等（压力表为0），稍稍打开灭菌柜10~15min后全部打开，以免柜内外压力差和温度差太大，造成被灭菌物冲出或玻璃瓶炸裂而伤害操作人员，确保安全生产。 2｜水浴式灭菌柜 采用去离子水为加热介质，对输液瓶内的药液进行热力灭菌。灭菌柜的结构原理如图所示。目前国内已有多种型号使用，并配有电脑控制系统，可精确控制灭菌温度和时间，有利于输液灭菌的GMP管理。 水浴式灭菌柜有如下特点：①采用了F0监控仪，通过电脑精确计算F0值，实时监控灭菌质量；②采用热循环泵将去离子水垂直喷淋于药瓶，均匀无死角，任何部位的瓶内药液温度差<0.5℃，水的导热系数是蒸汽的100倍以上，柜体上下层之间的温差小，药液受热均匀；③去离子水的加热在热交换器中进行，可精确控制温度，实现逐渐升温、保温和降温，药液温度变化平缓，避免了玻璃瓶因骤热和骤冷时产生的破瓶和爆瓶问题；④灭菌后药瓶外表面洁净光亮；⑤灭菌工艺过程可由电脑精确控制，自动完成，保证灭菌质量。 3｜旋转式水浴灭菌柜 该类灭菌柜的基本结构和原理与水浴式灭菌柜一致，只是在灭菌柜体内增加了一个旋转内筒和相应的传动机构，通过磁力驱动装置来完成。该灭菌柜最初是解决脂肪乳和其他混选型输液的灭菌要求而设计的。 旋转式水浴灭菌柜的特点有：①柜体内设有旋转内筒，可正向和反向旋转，并可无极调速（4~10转/分钟）；②灭菌时玻璃瓶随内筒转动，瓶内药液不断地翻滚混合，使药液受热均匀快速，不易产生沉淀，满足了脂肪乳和其他混悬剂输液的灭菌工艺要求。 4｜平移门安瓿水浴灭菌器 国内对水针车间的GMP规范化的全面要求，使灭菌器械得到充分的开发与应用。绝大多数GMP认证车间已经采用全自动灭菌器，根据灭菌工艺要求，将操作温度与时间自动记录与控制，自动计算出F0值，以判断灭菌的完全与否。全自动安瓿水浴灭菌器是目前国际上的先进设备。可对安瓿针剂、口服液等瓶装液体制剂同时进行灭菌处理和真空检漏。 它采用高温水淋浴方式对液瓶加热和灭菌。具有温度均匀，温度控制范围宽，调控可靠等优点。灭菌操作结束后，对灭菌室抽真空，充入颜色，对安瓿进行检漏和清洗处理。 无菌操作法 无菌操作法（aseptic processing）系指在无菌控制条件下制备无菌制剂的操作方法。它不仅是一个灭菌过程，而是保持无菌原料的无菌度。无菌操作所用的一切用具，材料以及环境，均需按照前述的灭菌法灭菌，操作须在无菌操作室或无菌柜内进行。 按无菌操作法制备的产品，最后一般不再灭菌，直接使用，故无菌操作法对于保证不耐热产品的质量至关重要。无菌操作室的设计要求见本章第四节。 1｜无菌操作室的灭菌 无菌操作室（aseptic processing room）的灭菌多采用灭菌和除菌相结合的方式，对于流动空气采用过滤介质除菌法；对于静止环境的空气采用灭菌方法，常用气体和液体灭菌法和紫外线空气灭菌法等。 1.1｜甲醛溶液加热熏蒸法 该方法为常用的气体灭菌法之一，灭菌较彻底。下图表示甲醛溶液加熏蒸法的传统气体发生装置。将甲醛溶液放入瓶内，逐渐被吸入蒸汽夹层加热锅中，甲醛溶液被加热，甲醛蒸汽经蒸汽出口送人总进风道，由鼓风机吹入无菌室，连续3h后，将鼓风机关闭。室温应保持在25℃以上，以免室温过低甲醛蒸汽聚合而附着于冷表面，湿度应保持60%以上，密闭熏蒸12~24h以后，再将25%氨水加热（每立方米用8~10ml），从总风道送入氨气约15min，以吸收甲醛蒸汽，然后开启总出风口排风，并通入经处理过的无菌空气直到室内无甲醛为止。 1.2｜紫外线灭菌法 该方法是无菌室灭菌的常规方法，该方法应用于间歇和连续操作过程中。一般在每天工作前开启紫外灯1h左右，操作间歇中亦应开启0.5~1h，必要时可在操作过程中开启（应注意操作人员眼、皮肤等的保护）。 1.3｜液体灭菌法 该方法是无菌室较常用的辅助灭菌方法，主要采用3%酚溶液、2%煤皂酚溶液、0.2%苯扎溴铵或75%乙醇喷洒或擦拭，用于无菌室的空间、墙壁、地面、用具等方面的灭菌。 1.4｜臭氧灭菌法 近年来利用臭氧进行灭菌，代替紫外线照射与化学试剂熏蒸灭菌，取得了令人满意的效果，是在《GMP验证指南》消毒方法种类中被推荐的方法。改法将臭氧发生器安装在中央空调净化系统送、回风管道中与被控制的洁净区采用循环形式灭菌。 臭氧灭菌法的特点是：①不需增加室内消毒设备；②可以使臭氧迅速扩散到洁净室的每个角落，臭氧浓度分布均匀，因而对空气中的浮游菌及设备、建筑物表面的沉降菌落都能消毒；③对空气净化过滤系统滋生的霉菌和杂菌起到了杀灭作用；④灭菌时间短（一般只需1h）、操作简便、效果好。 除上述方法定期进行较彻底的灭菌外，还有对室内的空间、用具（桌椅）、地面、墙壁等用外用灭菌剂（如3%酚溶液等）喷洒或擦拭。其他用具尽量用热压灭菌法或干热灭菌法灭菌。 2｜无菌操作 无菌操作室、层流洁净工作台和无菌操作柜是无菌操作的主要场所，无菌操作所用的一切物品、器具及环境，均需按前述灭菌法灭菌，如安瓿应在150~180℃、2~3h干热灭菌，橡胶塞应在121℃、1h热压灭菌等。操作人员进入操作室之前要洗澡，并换上已灭菌的工作服和清洁的鞋子和帽子，以免造成污染机会。有关器具都要经过灭菌。用无菌操作法制备的注射剂，根据需要加入抑菌剂。 小量无菌制剂的制备，普遍采用层流洁净工作台进行无菌操作，使用方便，效果可靠，为无菌操作创造了良好的条件。 无菌操作也可在无菌操作柜中进行。 无菌操作柜的架子用有机玻璃或木制。若用木制，四周配以玻璃，前面操作处装木板，挖两个圆孔，孔内密接橡皮手套或袖套。药品及用具等，由侧门送入。操作时可完全与外界空气隔绝。柜内空气的灭菌，可在柜中央安装一小型紫外灯，使用前1小时启灯灭菌，或使用药液喷雾灭菌。 灭菌参数F与F0值 热压灭菌法主要是通过控制灭菌温度和时间来达到灭菌的目的，为了保证产品的无菌效果，有必要对灭菌方法的可靠性进行验证，目前主要采用F与F0值来作为验证灭菌可靠性的参数。先介绍与F与F0值有关的基础理论。 1｜D值 研究表明，灭菌时其微生物的杀灭速度符合一级过程，即：  或   ，令斜率的负倒数为D值，即：  在一定灭菌条件下，不同微生物具有不同的D值；同一微生物在不同灭菌条件下，D值亦不相同（如含嗜热脂肪芽孢杆菌的5%葡萄糖水溶液，121℃热压蒸汽灭菌的D值为2.4min，105℃的D值为87.8min）。因此，D值随微生物的种类、环境和灭菌温度变化而异。 2｜Z值 当灭菌温度升高时，速度常数k增大，因而D值（灭菌时间）随温度的升高而减少。在一定温度范围内（100~138℃）lgD与温度T之间呈直线关系。 令  由式可知，Z值为降低一个lgD值所需升高的温度数，即灭菌时间减少到原来的1/10所需升高的温度，或在相同灭菌时间内，杀灭90%的微生物所需提高的温度。如Z=10℃，意思是灭菌时间减少到原来灭菌时间的10%，而具有相同的灭菌效果，所需升高的灭菌温度为10℃。上式可改写为：  设Z=10℃，T1=110℃，T2=121℃，则D2=0.079D1。即110℃灭菌1min与121℃灭菌0.079min，其灭菌效果相当。 若Z=10℃，灭菌温度没增加1℃，则D1=1.259D2，即温度每增加1℃，其灭菌速率提高25.9%。 3｜F值与F0值 3.1｜F值 在一定灭菌温度（T）下给定的Z值所产生的灭菌效果与在参比温度（T0）下给定的Z值所产生的灭菌效果相同时，其灭菌效果相当于在参比温度下灭菌了多长时间。其数学表达式为： 3.2｜F0值 在湿热灭菌时，常用参比温度定为121℃，以嗜热脂肪芽孢杆菌作为微生物指示菌，该菌在121℃时，Z值为10℃。则： F0值为在一定灭菌温度（T）、Z为10℃时所产生的灭菌效果与121℃、Z值℃为10℃所产生的灭菌效力相同时，其灭菌效果相当于在121℃下灭菌F0时间的效果。也就是说，无论温度如何变化，t分钟内的灭菌效果相当于温度在121℃下灭菌F0分钟的效果，即它把所有温度下灭菌时间转化成121℃下等效的灭菌时间。因此称F0为标准灭菌时间（min）。按上式定义的F0又叫物理F0，目前仅限用于热压灭菌。 灭菌过程中，只需记录灭菌的温度与时间，就可算出F0，假设如下数据，△t取1min，每分钟测量一次温度。 按上表数据用F0值计算公式计算如下： 计算说明44min内一系列温度下的灭菌效果相当于在121℃灭菌8.49min的灭菌效果。 F0值得计算要求测定灭菌物品内部的实际温度，并将不同温度与时间对灭菌的效果统一在121℃湿热灭菌的灭菌效力，它包括了灭菌过程中升温、恒温、冷却三部分热能对对微生物的总致死效果。故F0值可作为灭菌过程的比较参数，对于灭菌过程的设计及验证效果具有重要意义。 将F0值计算公式编入计算机程序中，将计算机与灭菌器连接，根据测得数据，就可自动显示F0值。F0值随温度变化而呈指数变化，因此温度即使有很小的差别（如0.1~1.0℃），也将对F0值产生显著影响。为了使F0测定准确，应选择灵敏度高、重现性好、精密度为0.1℃的热电偶。灭菌时应将热电偶的探针置于被测物的内部，经灭菌器传到温度记录仪。对灭菌工艺及灭菌器进行验证时，要求灭菌器内热分布均匀一致，重现性好。 F0值时121℃时微生物降解所需时间，参考D值计算公式，F0等于D121值与微生物的对数降低值的乘积。由于F0由微生物的D值和微生物的初始数及残存数所决定，所以F0又叫生物F0。 式中，Nt——灭菌后预期达到的微生物残存数。又叫染菌毒概率（probability of nonsterility），一般Nt取为10-6，即原有菌数的百万分之一，或100万个制品中只允许又一个制品染菌，即认为达到可靠的灭菌效果。比如，将含有200个嗜热脂肪芽孢杆菌的5%葡萄糖水溶液以121℃热压灭菌时，其D值为2.4min。则F0 = 2.4 * （lg200-lg10-6）= 19.92min。因此，F0值也可认为是相当于121℃热压灭菌时杀死容器中全部微生物所需的时间。 为了保证F0值得灭菌效果，应注意以下两个问题：①根据式F0 = D121 * (lgN0 - lgNt)，若N0越大，即被灭菌物中微生物数越多，则灭菌时间越长，故尽可能减少各工序中微生物对药品的污染，分装好的药品应尽快灭菌，以使微生物数在最低水平。最好使每个容器的含菌量控制在10以下（即lgN0≤1）；②应适当考虑增强安全因素，一般增加50%，如规定F0位8min，则实际操作应控制F0位12min为好。 无菌检查法 无菌检查法（sterility test）系指无菌药品、医疗器具、原料、辅料及其他品种是否无菌的一种检查方法。经灭菌或无菌操作法处理后的制剂必须经过无菌检查法检验，证实已无微生物生存后，方能使用。《中国药典》2010年版规定的无菌检查法有“直接接种法”和“薄膜过滤法”。 1｜直接接种法 将供试品溶液直接接种于符合直接接种法要求的培养基上，培养数日后观察培养基上是否出现浑浊或沉淀，与阳性和阴性对照品比较或直接用显微镜观察。其具体操作方法以及在一些特殊情况下的变动，可详见《中国药典》2010年版附录XI H规定。 2｜薄膜过滤法 取规定量供试品经薄膜过滤器过滤后，取出滤膜在培养基上培养数日，观察结果，并进行阴性和阳性对照试验。该法用于无菌检查的突出优点在于可过滤较大量的样品和可滤除抑菌性物质，过滤后的供试品即可接种于培养基中，或直接用显微镜观察。故此法灵敏度高，结果较“直接接种法”可靠，不易产生假阴性结果，操作也比较简便。但无菌检查的全部过程应严格遵守无菌操作，防止微生物的污染，因此多在层流洁净工作台中进行。 3 药剂学：流变学相关知识及其在药剂学中的应用 简介 1. 流变学（Rheology）定义：研究物质流动和变形的科学。 2. 流变学的发展
3. 流变学中相关概念
详细介绍 1 ● 流体的分类 1.1｜牛顿流体
1.2｜非牛顿流体
2 ● 流变性的测定方法 2.1｜简单测试
2.2｜Bostwick稠度计 2.3｜粘度计的种类
注：NF 牛顿流体；NNF 非牛顿流体 3 ● 流变学在药剂学中的应用 3.1
3.2
3.3｜在混悬剂中的应用
3.4｜在乳剂中的应用
3.5｜在半固体制剂中的应用
3.6｜小结
4 药剂学：混悬剂相关知识 简 介 1. 混悬剂（suspension）：系指难溶性固体药物以微粒状态分散于分散介质中形成的非均匀的液体制剂； 2. 属于热力学、动力学不稳定体系； 3. 药物微粒一般在0.5~10μm，小者可为0.1μm，大者可达50μm以上； 4. 固体微粒一般是水不溶性的，也可以是水溶性的；分散介质多为水，也可用油； 详细介绍 1｜制成混悬剂的条件 1) 难溶性药物需制成液体制剂供临床应用时； 2) 药物剂量超过溶解度而不能以溶液形式应用时； 3) 制成水溶液后不稳定的药物时； 4) 味道不适的药物； 5) 两种溶液混合时药物溶解度降低而析出固体药物； 6) 为使药物产生缓释作用； ◉ 剧毒药或剂量小的药物不应制成混悬剂使用； 2｜混悬剂的质量要求 1) 药物的化学性质稳定； 2) 根据用途不同，混悬剂中微粒大小有不同要求； 3) 粒子的沉降速度很慢、沉降后不应有结块现象，轻摇后应迅速均匀分散； 4) 混悬剂有一定的粘度要求，外用混悬剂应易于涂布； 3｜干混悬剂 1) 定义 干混悬剂系指按混悬剂的要求将药物用适宜方法制成颗粒或粉末状制剂； 2) 优点 干混悬剂的设计可有效解决混悬剂在保存过程中的稳定性问题 4｜混悬剂的物理稳定性 1) 药物的性质 ● 混悬剂的化学稳定性主要取决于药物的性质； ● 药物的存在主要包括液体中溶解的小部分药物和以固体微粒形式分散于液体中的大部分药物； 2) 混悬剂的物理稳定性包括 ● 微粒的沉降 ● 微粒的成长 ● 晶型转变 ● 微粒间相互作用力 3) 微粒的沉降 ● 微粒沉降速度服从Stoke’定律：
4) 微粒的成长 ● 混悬剂中药物微粒大小不可能完全一致，在放置过程中，微粒的大小在不断的变化，即小微粒数目不断减少，大的微粒不断长大，使微粒的沉降速度加快，结果必然影响混悬剂的稳定性； 5) 晶型转变 ● 常见的药物晶型有稳定型和亚稳定型； ● 稳定型：溶解度小，体内吸收慢； ● 亚稳定型：溶解度大，体内吸收快； ● 制备过程中加入助悬剂以防止药物晶型转变； 6) 微粒间相互作用力
● 一般选择絮凝剂和反絮凝剂来改善微粒间相互作用力的情况； ● 絮凝：是指降低微粒的𝞷电位，减小微粒间的排斥力，使形成疏松的絮凝聚集体的过程。稳定的混悬剂𝞷电位：20~25mV； ● 反絮凝：是指在絮凝混悬剂中加入电解质，使絮凝状态变为非絮凝状态； 5｜混悬剂常用的稳定剂 1) 助悬剂 ● 助悬剂（suspending agents）：系指能增加分散介质的粘度以降低药物微粒的沉降速度，或使混悬剂具有触变性，增加稳定性的附加剂； ● 常见助悬剂 ►低分子助悬剂：如甘油（外用）、糖浆剂等； ►纤维素衍生物：如甲基纤维素（MC）、羧甲基纤维素钠（CMC-Na）、羟丙基纤维素（HPC）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、卡波普、葡聚糖等； ►天然高分子类：如阿拉伯胶、西黄芪胶、淀粉浆、琼脂、海藻酸钠等； ►硅皂土：天然的含水硅酸铝，pH>7时，膨胀性更大，黏度更高，助悬效果更高； ►触变胶：凝胶与溶胶的恒温转变的性质。静置时形成凝胶防止微粒沉降，振摇时变为溶胶有利于倒出； 2) 润湿剂 ● 润湿剂（humectants）就是增加疏水性药物被水润湿的能力的附加剂； ● 润湿剂可吸附于微粒表面，增加其亲水性，产生较好的分散效果，常用如Tween类、Span类、Poloxamer HLB值为7~11的表面活性剂； 3) 絮凝剂和反絮凝剂 ● 絮凝剂：在混悬液中，当加入一定量的电解质时，可使电位稍加降低，混悬剂中的微粒呈疏松聚集体，经振摇后仍可恢复成混悬剂，此现象称为絮凝，所加入的电解质称为絮凝剂； ● 反絮凝剂：倘若加入一定量的电解质后可使微粒在电位升高，阻碍微粒发生絮凝，这种作用称为反絮凝剂，这种电解质称为反絮凝剂； ● 絮凝剂和反絮凝剂所用电解质相同，常用的有枸橼酸盐，酒石酸盐，磷酸盐，AlCl3等； ● 絮凝剂与反絮凝剂所用电解质相同，常用的有枸橼酸盐、酒石酸盐、磷酸盐、AlCl3等； 6｜干混悬剂 1) 机械分散法 ● 分散法是将粗颗粒的固体药物粉碎成符合混悬微粒分散度要求后，再混悬于分散介质中的制备混悬剂的方法； ● 相关说明 ►①亲水性药物，先将药物粉碎到一定细度，在加液体适量，研磨，最后加入剩余液体至完全量； ►②疏水性药物，必须先计入一定量的润湿剂与药物研匀后再加液体研磨混匀； ►小量制备可用研钵，大生产可用乳匀机、胶体磨等； ● “水飞法”适用质量、硬度大的药物，在加湿量水研磨至细，再加入大量水（或分散介质）搅拌静置、倾出上层液，将残留与底部的粗粉再研磨，反复如此直到符合分散度为止； ● “水飞法”：最早用于矿物药的炮制，如珍珠、雄黄等； 2) 凝聚法 ● 化学凝聚法 ►两种或两种以上的化合物发生化学反应而生成不溶性的药物而制成的混悬剂； ►要点：化学反应在稀溶液中进行，同时应急速搅拌； ►如：氢氧化铝凝胶、磺胺嘧啶混悬液； ● 物理凝聚法（微粒结晶法） ►将分子或离子状态分散的药物溶液加入另一分散介质中凝聚成混悬液的方法； ►药物 适当溶剂→热饱和溶液→加至另一种不溶性液体中→药物快速结晶（10μm以下）→混悬于分散介质中→即得； ►如醋酸可的松滴眼剂：醋酸可的松 氯仿→汽油→析晶沉降物→滤过，真空干燥→混悬于水中→即得； 7｜混悬剂的质量评定 1) 微粒大小 ● 混悬剂中微粒的大小不仅关系到混悬剂的质量和稳定性，也会影响混悬剂的药效和生物利用度； ● 测定混悬剂中微粒的大小及其分布，是评价其质量的的重要指标； ● 显微镜法、库尔特计数法、浊度法、光散射法等； 2) 沉降溶剂比 ● 是指沉降物的容积与沉降前混悬剂的容积之比； ● 测定方法：将混悬剂置于量筒内，振摇1min，记录混悬剂的总容积V0（或原始度为H0），静置3h，观察沉降面不再改变是沉降物的容积V（或高度H），沉降容积比为F：
F值在0~1之间，F愈大混悬剂就愈稳定； 3) 重分散性 ● 混悬剂应分散均匀，放置后若有沉淀物，经振摇后应易再分散以保证服用时的均匀性和分剂量的准确性； ● 测定方法：将混悬剂置于100ml量筒内，以20rpm转速转动，经一定时间的旋转，量筒底物的沉降物应重新均匀分散，说明混悬剂再分散性良好； 4) 絮凝度 ● 反应絮凝剂对混悬剂稳定性的参数：
● 𝛃值愈大，絮凝效果愈好； 5 药剂学：溶解与溶出理论 简介 1. 溶解：是指一种或一种以上物质（溶质）以分子或离子状态分散在另一种物质（溶剂）中形成均匀分散体系的过程； 2. 溶液：是指由溶解过程所形成的分散体系； 3. 相互作用力：范德华力、氢键力和偶极力；一般来说，偶极力>氢键力>范德华力； 4. 溶解度（solubility）：指在一定温度（气体在一定压力）下，在一定量溶剂中达到饱和时溶解药物的最大量； 5. 特性溶解度（intrinsic solubility）：是指不含任何杂质的化合物，在溶剂中不发生解离、缔合，不与溶剂中的其他物质发生相互作用时所形成的饱和溶液的浓度； 6. 平衡溶解度（equilibrium solubility）：是指在测定药物溶解度时不排除溶剂、其他成分影响，此时测得的溶解度称为平衡溶解度或表观溶解度； 7. 溶出度（dissolution）：系指在规定的溶剂中，药物从片剂、胶囊等固体制剂中溶出的速度和程度。 详细介绍 1 ● 溶解度的测定 1｜《中国药典》2015版规定 称取（或量取）供试品置于25℃一定容量溶剂中，每隔5min强力振摇30s，观察30min内的溶解情况，若看不到溶质颗粒或液滴，视为完全溶解。以此判断药物的溶解度 2｜特性溶解度的测定 ❖ 依据相容原理图确定
❖ 以药物浓度为纵坐标，以药物质量/溶剂体积的比值为横坐标，直线外推值比例为零，此时得到的即为特性溶解度； 3｜平衡溶解度的测定 ❖ 可查询相关资料或法规得到，或用法规规定方法进行测定；
4｜平衡溶解度的测定 ❖ 温度：兼顾贮存和使用情况（4~5℃，25℃，37℃）； ❖ pH值：往往需要测定不同pH值时的溶解度，为溶出介质的选择提供参考； ❖ 恒温搅拌和达到平衡的时间 2 ● 影响溶解度的因素 1｜药物极性 ❖ 药物的溶解度是药物与溶剂相互作用的结果； ❖ 若药物与溶剂形成分子间氢键，在极性溶剂中溶解度大，但在非极性溶剂中溶解度小； ❖ 若药物与溶剂形成分子内氢键，在极性溶剂中溶解度小，但在非极性溶剂中溶解度增大； ❖ （针对药物结构）形成可溶性盐或在分子中引入亲水基团——增加水中溶解度； 2｜pH值和同离子效应 ❖ 大多数药物为弱酸或弱碱，其溶解度与pH有关；pH值不仅能影响药物的溶解度，还对药物的有效性、安全性和稳定性有影响，所以在进行pH调节时应综合考虑各方面的因素； ❖ 由于胃肠道较为复杂的pH梯度变化，因此，在胃肠道生理pH范围的溶解度差的药物，往往生物利用度低； ❖ 此外，一般在难溶性盐类饱和溶液中，加入相同离子化合物时，会降低其溶解度；例如：有些盐酸盐类药物 生理盐水（0.9%氯化钠）配伍时，溶解度会降低； 3｜温度 ❖ 取决于溶解过程是吸热过程还是放热过程； ❖ 若为吸热过程，则溶解度随温度升高而增大； ❖ 若为放热过程则相反，升高温度，溶解度反而减小； ❖ 若溶解过程既不吸热也不放热，则溶解度不受温度的影响；如氯化钠的溶解； 4｜溶剂化作用和水合作用 ❖ 药物离子的水合作用与离子性质有关；通常情况下，阳离子与水之间的相互作用力更强； ❖ 离子大小和离子表面积是水分子极化的决定因素； 5｜药物的晶型——多晶型(polymorphism) ❖ 多晶型：是同一物质具有两种或两种以上的空间排列和晶胞参数，形成多种晶型的现象； ❖ 不同晶型具有不同的理化特性，对药物的溶解度和体内生物学行为影响很大； 通常，稳定型：熔点高、溶解度小； 亚稳定型或无定形：熔点低、溶解度大； ❖ 此外，多晶型药物还应特别注意晶型转化问题； ❖ 近年研究显示，药物共晶可以显著增加药物溶解度，如卡马西平共晶，其溶解度提高近百倍； 6｜粒子大小 ❖ 对于水溶性药物和粒径大于2μm的难溶性药物，粒径大小对药物溶解度的影响不大； ❖ 对于难溶性药物，粒径小于100nm时，药物的溶解度与粒径大小有关；并且随着粒径的减小，溶解度增大； ❖ 目前常用的微粉化技术如气流粉碎，仅能达到微米级别，故对药物溶解度的影响不大； 7｜粒子的其他性质 3 ● 增加溶解度的方法 1｜增溶（solubilization） ❖ 增溶剂：具有增溶作用的表面活性剂；（胶束增溶） ❖ 影响增溶的因素：
1→亲水性药物；2~4→两亲性药物；5→疏水性药物 2｜助溶（hydrotropy） ❖ 助溶剂：难溶性药物与加入的第3种物质在溶剂中形成可溶性分子间配伍物、复盐或缔合物等以达到增加溶解度的目的，第3种物质即为助溶剂； ❖ 助溶剂的分类：
3｜潜溶（cosolvency） ❖ 潜溶剂（cosolvent）：显著增加药物溶解度的复合溶剂； ❖ 如水 极性溶剂（如乙醇、丙二醇、甘油、PEG等）（乙醇，肌注：浓度宜尽量低，减小刺激；丙二醇，口服：有辛辣不适感）； ❖ 注意：潜溶并不是所有的比例都能显著的增加药物的溶解度，这种混合溶剂需要在特定的比例，特定的范围之内才能达到最佳的增溶效果； ❖ 影响因素：
4｜制成盐类 ❖ 如难溶性弱酸、弱碱——成盐 ❖ 弱酸类：如苯巴比妥类、磺胺类——氢氧化钠、碳酸氢钠等碱成盐； ❖ 弱碱类：普鲁卡因、可卡因等——盐酸、磷酸、枸橼酸等酸成盐； ❖ 注意问题：除了影响溶解度，还可能引起稳定性、刺激性等方面的变化；如乙酰水杨酸钙要比乙酰水杨酸钠更稳定；奎尼丁盐酸盐刺激性小于奎尼丁葡萄糖酸盐； 5｜药物共晶 ❖ 药物共晶：药物活性分子与共晶试剂通过分子间作用力（如氢键）形成的新晶型。——不破坏药物共价结构； ❖ 例如：
6｜其他方法 ❖ 微粉化技术：促进溶出，但对药物溶解度影响不大； ❖ 包合技术：改善水溶性； ❖ 固体分散技术：提高分散度，增加溶解度； 7｜补充 ❖ 值得注意的是，在增加药物溶解度的同事，要兼顾考虑药物的稳定性、疗效和安全性。 4 ● 溶出速度 1｜溶出度（dissolution） ❖ 系指在规定的溶剂中，药物从片剂、胶囊等固体制剂中溶出的速度和程度； 2｜溶出过程 ❖ 溶质分子从固体表面溶解，形成饱和层； ❖ 经过扩散层，进入溶液内。 3｜Noyes-Whitney方程 ❖ dC/dt=kS(Cs-C)；
5 ● 影响药物溶出速度的因素 1｜固体的粒径与表面积 崩解、粒径 2｜药物的溶出速率常数 搅拌、温度、黏度 ❖ 扩散系数——受介质黏度和药物分子大小的影响； ❖ 扩散层厚度——搅拌； 3｜药物的溶解度 温度、晶型、制剂工艺 4｜剂型因素 处方、工艺 |
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