粒径分析发展前景

作为近年来快速发展的新兴剂型之一，雾化吸入剂具有处方简单、用药简便等优点。在其质量评价指标中，粒径及粒径分布和制剂疗效紧密相关，是最重要的质量参数。常用的粒径表征方法包括空气动力学直径表征法和等效体积直径表征法。雾化吸入剂的体外粒径分析方法主要包括CI法和LD法。CI法中又包括TSI法和NGI法。三种分析方法中，TSI法操作简便，但级数过少，无法得到样品粒径分布情况。NGI法可对API定量测定，得到样品在各层级的粒径分布结果，但耗时较长，测定较烦琐。LD法快速易操作、自动化程度高；但无法识别组分中的有效成分，不能对API进行定量，且得到的是非空气动力学粒径，不能体现气溶胶微粒的运动特性。

在对雾化吸入剂进行体外粒径分析时，可优选NGI法。 2100433B

吸入制剂是指有效成分分散或溶解于适宜介质当中，通过特殊给药装置，以气溶胶或蒸汽形式传递至肺部发挥作用的液体及固体制剂，是治疗慢性阻塞性肺疾病（chronic obstruc－tive pulmonary disease，COPD）、哮喘等常规呼吸道疾病的首选剂型，尤其适用于婴幼儿和老年人的呼吸疾病治疗。

人体肺部吸收表面积大，气血屏障小，血流供应丰富，肺部给药充分利用了以上优势，是一种有效、非入侵性、可避免肝脏首过效应的给药方式。按给药装置的不同，吸入制剂被分为定量吸入气雾剂（me－tered dose inhaler，MDI）、干粉吸入剂（dry powder inhaler，DPI）和雾化吸入剂（nebulizer）。和MDI相比，雾化吸入剂不要求患者在使用时的协同作用，可不经训练，直接使用；和DPI相比，雾化吸入剂疗效受吸气流速影响小，且可避免药物微粒解聚和吸潮，对使用时的操作要求很低，是近年来发展迅速的一种新兴的剂型。对于经肺部给药的雾化吸入剂而言，体外质量控制是制剂进入体内发挥良好疗效的最大保障。粒径分析是最重要的质量控制指标。

粒径分析粒径表征方法

对于球形微粒，其直径即为粒径；对于非球形微粒，一般使用等效球形直径对其粒径进行表征。主要的表征方法包括空气动力学直径表征法、等效体积直径表征法、筛分直径表征法、投影直径表征法等。最为广泛使用的是空气动力学直径表征法和等效体积直径表征法。空气动力学直径表征法指，使用与待测微粒具有相同空气动力学行为的单位密度（1g/cm³）的球形微粒的直径，作为待测微粒的空气动力学粒径。等效体积直径表征法指，使用与待测微粒具有相同体积的球形微粒的直径，作为待测微粒的等效体积粒径。

粒径分析粒径分析意义

雾化吸入剂经口吸入，由呼吸道传送，最后到达肺部发挥作用。雾化的气溶胶微粒在肺部沉积的机制包括撞击、扩散、拦截、重力沉降和静电效应。在此过程中，微粒性质、呼吸道几何结构及呼吸模式都会对药物的沉积产生一定影响。其中，微粒粒径大小及粒径分布很大程度上决定了在呼吸系统中的沉积部位和沉积量，从而影响药物疗效。

粒径分析粒径分析方法

针对雾化吸入剂的体外粒径分析方法主要包括惯性撞击器法（cascade impactor，CI）和激光衍射法（laser diffractome－try，LD）。

1、惯性撞击器法（cascade impactor，CI）

CI的测定原理是在气流中，药物微粒由于不同的大小和惯性，会被不同级数的收集盘收集，使用合适的收集液对各收集盘中的活性成分进行提取，再利用合适的检测手段对其含量进行检测，从而得到各级数对应的药物含量及粒径分布等数据。使用CI法测定时，得到的为空气动力学粒径。主要评价参数为微细粒子分数（Fine particle fraction，FPF）、空气动力学质量中位径 （mass median aerodvnamic diameter，MMAD）及几何标准偏差（geometric standard deviation，GSD）。

其中，FPF为空气动力学粒径小于5μm的累积沉积含量与输出总含量的百分比，反映了药物在肺部的有效沉积率；MMAD为累计沉积百分数为50%时的空气动力学粒径值，反映了微粒整体粒径水平；GSD为累积药物量百分率分别为84.1%和15.9%时空气动力学粒径之比的平方根;反映了粒径分布的宽窄，GSD越接近1，则分布越窄。撞击器法除了能计算得到空气动力学粒径，还能对不同粒径范围的有效成分进行定量，是各国药典推荐的测定方法。撞击器主要包括双级玻璃撞击器（twin stage impactor，TSI）、安德森多级撞击器（Andersen cascade impaction，ACI）、多级液体采样器（multi-stage liquid impinger，MSLI）及新一代药用撞击器（nextgeneration pharmaceutical impactor，NGI）。

其中，用于测定雾化吸入剂粒径分布的撞击器包括双级玻璃撞击器（TSI）和新一代药用撞击器（NGI）。

（1）双级玻璃撞击器（TSI）：TSI主要由人工喉、一级分布瓶、连接管及二级分布瓶组成。相对于多级撞击器，具有仪器简单，操作方便的特点。但由于级数较少，只能得到空气动力学直径小于6.4μm的活性成分含量及占收集总量的比例，无法得到气溶胶微粒的粒径分布情况。

（2）新一代药用撞击器（NGI）：NGI由人工喉、预分离器和撞击器主体组成；撞击器主体包括可拆卸的收集杯、放置收集杯的底部支架、带喷嘴的密封体及嵌有极间气道的盖子；共有7级，及一个位于末端的微孔收集器 （micro-orifice collector，MOC）。MOC是一块有4032个小孔的撞击板，大部分被stage7遗漏的微粒将被MOC收集。和TSI相比，NGI可得到各粒径范围内活性成分含量，从而得到粒径分布情况，是2015年版《中国药典》新收录的方法。NGI可测定MDI、DPI和雾化吸入剂三种不同吸入制剂的粒径分布。测定雾化吸入剂时，和其他吸入制剂相比，有以下几点差异：

1）气体流速。NGI初始流速范围为30~100L/min。欧洲标准化委员会（Committee European Normalization，CEN）于2001年颁布标准，规定其测定雾化吸入剂时气体流速为15L/min。随后，Virgil A Marple等人使用单分散油酸研究得出了NGI在15L/min流速下的收集效率曲线及几何标准偏差（GeometricStandard Deviation，GSD）等数据，表明NGI在15L/min流速下能够有效地分离不同粒径的微粒。

2） 预分离器。由于重力作用，预分离器的收集效率会对stage1的收集效率造成干扰，影响结果准确性，故使用NGI测试雾化吸入剂的粒径分布时，不需使用预分离器。

3）MOC及滤纸。由于气体流速减小至15L/min，MOC收集效率为80%对应的粒径会变大，无法有效收集细粒子，故需使用滤纸，用于收集MOC级遗漏的细粒子。

4）涂层。在收集杯表面进行涂层（硅油、甘油等），可确保有效收集颗粒。对于DPI来说，涂层是很有必要的。有研究表明，对于雾化吸入剂来说，涂层与否对NGI测得的MMAD和GSD没有明显影响。故测得雾化吸入剂时，不需涂层。

5）预冷过程。气溶胶微粒从雾化器喷射出时，与大气混合后，会产生蒸发现象。导致微粒温度降低。与处于室温的撞击器产生温度差，从而产生又一次蒸发现象，大微粒变小，导致粒径分布整体减小，测定值比实际值偏低。为避免微粒蒸发导致的结果不准，使用NGI测定雾化吸入剂的粒径分布时，需将NGI置于5℃下进行预冷。

2、激光衍射法（laser diffractometry，LD）

激光衍射粒度仪主要由光源、颗粒分散器、聚焦透镜、探测器、计算机组成。测量时，光源发出激光束，经过处理成为平行光，照射到待测颗粒，发生散射；颗粒的大小决定了散射光的角度，其分布则决定了散射光强度；散射光经过透镜，被探测器检测，并由光信号转化为电信号；电信号经过放大、转换，进入计算机，使用衍射模型，通过数学反演，最后得到颗粒的粒径分布。使用LD法检测时，得到的为光学粒径，一般为等效体积直径。主要评价参数为体积平均粒径D。

衍射模型主要基于夫琅和费（Fraunhofer）理论和米氏（Mia）理论。Fraunhofer理论较简单，测定时无需知道待测颗粒的光学参数，但仅适用于微米级的样品颗粒测定；Mia理论考虑到了光与物质的相互作用，引入了样品颗粒折射率、样品颗粒对光的吸收率、分散介质的折射率三个光学参数，可在较宽的粒径范围内准确测定样品颗粒。

“颗粒”的定义：

“Any condensed-phase tridimensional discontinuity in a dispersed system may generally be considered a particle…”

（在一个分散系统中独立的三维个体通常被认为是一个颗粒）

粒度 ：

颗粒的大小称为粒度，一般颗粒的大小又以直径表示 , 故也称为粒径。用一定方法反映出一系列不同粒径区间颗粒分别占试样总量的百分比称为粒度分布。

晶粒：指单晶颗粒，即颗粒内为单相，无晶界。

一次颗粒：指含有低孔隙率的一种独立的粒子。它能被电子显微镜观察到。

团聚体：是由一次颗粒为降低表面势能而通过范德华力或固定的桥键作用形成的更大颗粒。团聚体内含有相互连接的孔隙网络，它能被电子显微镜观察到。

二次颗粒：指人为制造的粉料团聚粒子。

等效直径：

不规则形状的颗粒，颗粒大小取决于测定方法；

每种测定方法仅表征某种特定的物理参数（长度，面积，体积，沉降速度等）；

将该被测物理参数与球形颗粒等效，即为等效直径；

等效直径有多种：筛分直径，Stokes直径，投影直径，体积直径，面积直径，Feret直径等；

有相同直径的颗粒，形状可能完全不同；

粒度分布测量需要足够多的颗粒统计分析 。