中國粉體網(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、混合、制粒、干燥、壓片、包裝、輸送、貯存等。而這一系列過程密切相關的粉體性質(zhì)有粒度、堆密度、流動性、吸濕性和潤濕性等。

中藥粉體的物理性質(zhì)

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

醫(yī)藥粉體流動性的表征

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

• 基于測量顆粒質(zhì)量流量的方法，包括霍爾流量計測量、低速轉(zhuǎn)鼓中的顆粒物質(zhì)的坍塌規(guī)模或質(zhì)量流率測量等；

• 基于測量顆粒摩擦的方法，包括靜力學休止角、剪切流變力學、壓縮度測量等;

• 基于顆粒形狀的分形維數(shù)法等 。

粉體流動性的評價方法多種多樣，在藥劑學領域中常用的方法有以下幾種：

（1）休止角測定法

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定，也可以通過測定粉體層的高度和圓盤半徑后計算得出，即 tan θ=高度/半徑，測定原理如圖1所示。

圖1：休止角測定原理

休止角的測定方法主要有3種（見圖 2），即注入法、排出法和和容器傾斜法。

圖2：休止角的測定方法

（a）注入法（b）排出法（c）傾斜角法（d）轉(zhuǎn)動圓筒法

休止角是檢驗粉體流動性的好壞的最簡便的方法。一般而言，休止角越小，摩擦力越小，粉體的流動性越好。如果粉體的休止角α<30o，其流動性好；若粉體的休止角α>40o（或45o），則流動性差，需采取措施保證分劑量準確。但在實際生產(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性好壞的關系

（2）流出速度法

流出速度是將物料加入漏斗中測定全部物料流出所需的時間來描述，其測定裝置見圖3所示。

圖3：粉體流動性的測定裝置

流速快，流動性好；反之流動性差。該方法僅適用于能夠自由流動的粉體。對于附著性較強的粉體，由于粉體本身不能自由流動，因此無法進行測定。這種情況下可以向粉體中加入粒徑為 100 μm 的玻璃球助流，測定粉體開始流動所需玻璃球的最少量，用以表示流動性，加入玻璃球的量越多，粉體的流動性越差。

此外，流出速度法的測定結果受測定方法和實驗條件的影響較大。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）壓縮度測定法

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

壓縮度計算公式如下：

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

壓縮度與豪斯那比及粉體流動性好壞的關系

（4）剪切實驗法

剪切實驗法通過定量地測定粉體力學特性來評價的粉體流動性。根據(jù)剪切實驗法原理的不同，該法可以分為定載荷剪切實驗法和定容積剪切實驗法。近年來常用于醫(yī)藥粉體流動性評價的剪切實驗法主要有以下幾種。

• Jenike 剪切實驗法

傳統(tǒng) Jenike 剪切實驗屬于定壓式單面剪切實驗法，實驗裝置如圖 4 所示。

圖4：Jenike 剪切實驗裝置示意圖

圖5：Jenike 實驗法的基本原理圖

• 環(huán)形剪切實驗法
  

環(huán)形剪切實驗法與 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)，測定力矩即可求得剪切應力。

圖 6： 環(huán)形剪切實驗法

• 旋轉(zhuǎn)式剪切實驗法

旋轉(zhuǎn)式剪切實驗法（圖7）通過插入粉體層內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)剪切頭對填充在圓筒形剪切盒內(nèi)的粉體施加力的作用。操作相對簡單，人為誤差小，儀器的體積相對較小，所需樣品量少以及測定快，針對制藥粉體來說，采用旋轉(zhuǎn)式剪切實驗法測定流動性最適用。

圖 7 ：Schulze 剪切實驗裝置原理圖

• 平行平板型剪切實驗法
  

相比于休止角和壓縮度測定方法，基于 Jenilke 剪切實驗原理的平行平板剪切法更適用于濕物料粉體流動性的評價。

圖 8： 平行平板型剪切實驗裝置圖

（5）Carr流動性指數(shù)法

粉體流動性的測量方法很多，很長一段時期都是簡單地根據(jù)粉體的休止角、可壓縮性來預測粉體的流動性能，但是這些方法所考慮的因素都較為單一，帶有較強的經(jīng)驗性，往往在實際單元操作中，流動情況很不理想，難以很好地描述粉體流動性。后來Carr通過對2800種粉體試樣的測定，提出了一套比較全面的表征粉體流動情況的辦法，叫做Carr流動性指數(shù)法。

Carr流動性指數(shù)法是目前粉體流動性評價中最常用的一種綜合評價方法。通過對粉體的休止角、壓縮度、平板角、凝集度或均齊度 4 項指標進行測定，每項最高 25 點，將測定結果換算成表示高低程度的點數(shù)，然后采用點加法得出總數(shù)作為流動性指數(shù) FI，以此來綜合評估粉體流動性。

Carr 提出的流動性指數(shù) FI 及其含義

該法既適應于流動性好的粉體，又適用于附著性強且流動性差的粉體，在工程應用中較為常見。它的缺點是只給出定性指標，其流動性指標仍不能用于諸如輸送壓降、混合時間、攪拌功率等的工程計算。

小結

近年來隨著粉體技術的發(fā)展，出現(xiàn)了許多新的流動性測試方法，這些方法從靜力學或動力學的角度出發(fā)，試圖對粉體流動性進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，因此要對粉體流動性進行正確、全面地評價和表征，必須根據(jù)需要選擇合適的評級方法，有時僅依靠一種測定方法或僅單獨分析某一個參數(shù)的變化是不夠的，必須綜合運用幾種流動性測定方法進行全面評價。

參考資料：

李鳳生等.藥物粉體技術

王亮等.醫(yī)藥粉體流動性評價方法研究進展

杜焰等.中藥粉體流動性表征方法研究

吳福玉.粉體流動特性及其表征方法研究

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/三昧）