激光粒度分析儀分析方法的研究

王紅蕓 李巖 趙麗麗 鄭文平 王艷芬

摘 要：在藥物生產技術中，藥物粒度及粒度分布是一項非常重要的指標，它對藥物的性能及各項指標有著非常重要的影響，會影響物料混合，也是溶出的關鍵影響因素，因此多有粒徑控制范圍，國內外法律法規多有要求。同時，ICH-Q6A《新原料藥和新藥制劑的測試方法和認可標準：化學物質》規定，對一些打算制成固體或混懸劑的新原料藥， 粒子大小將顯著影響溶出速率、生物利用度和（或）穩定性，因此對激光粒度分析方法的研究很有必要。本課題對當前最先進的粒度分析方法進行研究，以提高粒度分布測定的準確度。

關鍵詞：粒度及粒度分布 激光粒度 分析方法的確立及研究

中圖分類號：O141 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）07（a）-0213-02

1 試驗儀器

2 粒度分析方法分類及簡介

（1）顯微鏡法：以顯微鏡下觀察到的長度來表示粒度的大小，該方法的優點是設備簡單，分析快捷，適合于限度檢查，缺點是采樣量少，代表性差，對粒度整體分布很難量化計算。

（2）篩分法：實際操作時，選用合適的篩子，按篩孔從小到大的順序排列，最下面是篩底，被測試樣加在最上面的篩子上，然后通過一定的外力使篩子產生振動，從而使被測試樣通過篩網，經過規定的時間后，小心地取下各個篩子，仔細稱重并計算每個篩子的篩余量，從而求得被測試樣以重量計的顆粒粒徑分布。過篩的方法有：手工過篩法，機械過篩法。

（3）激光衍射法：該法是當前最先進的粒度分析方法，根據激光與顆粒相遇時產生的衍射，反射以及顆粒對光有一定的吸收，然后在顆粒后面形成光散射圖形，測量光散射強度，通過使用數學疊合法程序，使用光學模型計算單位體積顆粒在所選粒度區間的散射圖，計算出顆粒的體積粒度分布。該方法適用于各種顆粒粒度分布的測定，快速準確，能自動化操作，可以測定任一范圍內顆粒體積百分比，以及D10、D50、D90等參數指標。特別是對粒徑比較小的試樣，也可以準確測量，彌補了常規粒度分析方法的不足。不足之處是儀器價格比較昂貴。 粒度分析儀都包括濕法和干法兩種樣品臺，干法樣品臺適用于流動性好、靜電小的樣品，優點是方便快捷，缺點是重現性稍差。濕法樣品臺優點是分析結果準確，重現性好，缺點是許多試樣很難找到合適的分散劑。我們選用的是珠海歐美克科技有限公司生產的LS-C（Ⅲ）激光粒度分析儀。根據公司產品的性質，采用干法。

3 分析方法建立

（1）干法分散原理：由于存在相互作用力，在空氣中顆粒呈團聚狀念。當其處于液體中，液體的分子借助分散劑較易滲入顆粒聞隙形成相互排斥的作用力；當其處于稀薄的氣體分子中時，如果氣體分子沒有足夠的能量和動量則不可能沖破顆粒間的聚集力也就不能使其分散。干粉分散的原理主要是給予氣體分子以足夠的能量和動量沖破顆粒間的勢壘，達到分散的目的。

（2）樣品預處理程序的確定：以LK0701為例，采用待測樣品，在儀器配送的粗篩過篩，取1.5～2.0 g樣品，在通用的樣品盤中放置成樣長約4.5 cm，樣寬約5 cm，選擇不同樣厚及進樣口寬，其他條件一致做試驗。結論：進樣選擇樣厚約2 mm，進樣口寬3 mm時，下料均勻，遮光比正常。

（3）遮光比的確定：遮光比是測量每次激光柬中有多少樣品.如果太高可能發生多重衍射，如果太低會顯示不足的信號并且測量精確度會受到影響。根據樣品粒度及樣品池的路徑長度設置，粒度小且分布窄，遮光度設置低；粒度大且分布寬遮光度設置高。使用振動盤把樣品送入分散系統，進料速度由振幅和托盤的種類控制。調整進樣速度使進入分散系統的樣品均勻流動。進樣速度過高，樣品就會過于集中，那些附結物就不能正確的分散；進樣速度太低，樣品不易集中或樣品的流動會出現中斷。本試驗采用通用樣品盤，在樣品進行預處理后，通過振動盤。再經過裝有160個小滾珠的近似半球狀的細篩后均勻流入分散系統。小滾珠的作用是在一定時間內將樣品儲存并使樣品流速均勻，同時也可破碎樣品中松散的團聚體。遮光比旋鈕1-7時，樣品基本不流動：遮光比旋鈕為9-10樣品基本流動快，遮光比高。結論：遮光比旋鈕設為7-9，進樣量流動勻速，滿足遮光比10%～16%的要求。

（4）分散氣壓控制的確定：分散氣壓可選擇的范圍是0～1.0 MPa。氣壓對測試的結果影響很大，0.1～0.6 MPa時，可進行背景測量，但多次測試時無光能分布，無法監測。0.6～1.0 MPa時，隨氣壓的增大粒度在減小。通常的做法是由以下幾種方法確定選擇的氣壓是否準確。①在不同的壓力下做不同的測量尋找一“停滯”的穩定結果，通常選擇最低氣壓下的穩定結果。②若樣品測量后可以恢復，且在測量時無明顯的變化，則這時的氣壓為合適的氣壓。③如果樣品可以用濕法測量且測量結果無明顯差別（或接近濕法結果），則這時的氣壓為合適的氣壓。

（5）折射率的確定：查找相關資料可知，當擬合殘余最小時，所設定的折射率接近真實值。以硫酸大觀霉素，鹽酸大觀霉素例進行試驗摸索后，對各項參數設置下的結果進行討論。

當折射率為2.60時，此兩種物料的擬合殘余達到最小，因此攻關小組確定硫酸大觀霉素，鹽酸大觀素的折射率應設置為2.60。結論：通過總結討論，確定了硫酸大觀霉素、鹽酸大觀霉素等產品的最佳折射率。

（6）背景采樣持續時間：背景采樣持續時間是激光透過純凈介質后在探測器上形成的固定的光信號，主要是探測光經過路徑上的顆粒物對光的散射引起的。測量背景的目的是在粒度測試（有樣品）是扣除這些固定的、與樣品無關的信號，以消除樣品散射以外的雜散光對測試結果的影響。結論：時間較長可較好的消除的誤差，我們采用5秒。

（7）樣品采樣開始時間：以LK0701為例，分別設置為0 s，2 s，5 s開始采樣，其測量結果：0 s采樣時樣品樣品采樣不均勻，且精密度較低：2 s和5 s采樣精密度較高，5 s采樣測量時間較長，耗費物料較多，切兩者測量值在誤差之內，因此樣品采樣開始時間設置為2s。

（8）樣品采樣持續時間。

①一般樣品的測量，我們分別對樣品采樣時間設置為0 s、2 s、5 s，以LK0701為例進行試驗，重復測量。結論：由于激光功率不可避免的隨時間漂移，因此采樣持續時間越長，激光功率不穩帶來的影響越大，我們采樣的持續時間設置為2 s。

②寬分布樣品的測量：當樣品中的最大粒與最小粒之比小于15或（D90-D10）/D50>1.5時，就可以認為樣品是寬分布的，寬分布樣品如硫酸大觀霉素的測量設置為2 s、4 s。我們查閱文獻得知，樣品的粒度分布越寬測量的重復性越差，為提高寬分布樣品的測量重復性，我們可以延長采樣持續時間為4s，以提高寬分布樣品測量的重復性。

（9）測試次數：將樣品測試次數設置為3次，5次，10次，以阿莫西林重粉為例進行試驗，結論：3次精密度較低，5次和10次精密度較高，10次測量時間較長，耗費物料較多，切5 s和10 s兩者標準偏差相當，因此樣品測試次數。根據以上實驗情況，建立了利用激光粒度分析儀分析各產品粒度的方法。

（10）準確度驗證：根據建立的SOP用QAS200l標準顆粒進行儀器準確度驗證。

（11）精密度驗證：根據建立的SOP利用阿莫西林重粉粒度進行精密度驗證。

本項目建立了激光粒度儀干法測試多種藥品粒度的標準操作程序（SOP），并進行了誤差分析；對干法分散原理及方法進行了分柝及實驗驗證；可以用干法指導生產。

（12）方法鞏固：以上述方法對樣品進行測試，以頭孢匹胺鈉，LK0701為例對各項參數進行設置。

以如表4參數設置后分別進行了粒度分布檢測，D50和遮光比結果。

3 結語

根據以上驗證指標，本方法合理、靈敏度高、準確性、精密度好，適于批量樣品的測定，可用于這類物質的產品檢驗及新產品開發研究中生產條件的控制分析。