中藥粉體物理指紋圖譜研究進展

張煜皓,王雅雯,宿軍慧,戴勝云,喬延江, 羅 贛*,徐 冰*

(1.北京中醫(yī)藥大學 中藥信息學系,北京 102400;2.北京市科委中藥生產(chǎn)過程控制與質(zhì)量評價北京市重點 實驗室,北京 102400;3.教育部中藥制藥與新藥開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)工程研究中心,北京 102400; 4.中國食品藥品檢定研究院,北京 100050)

《中國藥典》(2020年版，一部)共收載中藥(TCM)成方和單味制劑1 607種[1]，其中片劑、顆粒劑、膠囊劑、丸劑等中藥口服固體制劑共約1 345種，占比約84%。涉及的中藥粉體包括中藥散劑、顆粒劑，以及其他中藥口服固體制劑中間體，如中藥飲片細粉、中藥浸膏粉和制粒過程中所得的顆粒等。因此，中藥粉體是中藥口服固體制劑成型工藝原料、中間體和部分劑型產(chǎn)品的重要形態(tài)之一。

受原料和制備工藝的影響，同品種、不同批次或不同來源的中藥粉體不僅化學性質(zhì)存在差異，物理性質(zhì)也存在波動[2-3]。粉體的物理性質(zhì)與制劑的質(zhì)量屬性和成型工藝密切相關(guān)，直接或間接影響藥品的質(zhì)量[4-5]。2020年9月，國家藥監(jiān)局發(fā)布《中藥新藥質(zhì)量研究技術(shù)指導原則(征求意見稿)》[6]，指出：關(guān)鍵中間體物理性質(zhì)研究是制劑處方設(shè)計的基礎(chǔ)，對于浸膏粉，在普通粉體研究(包括流動性、吸濕性等)的基礎(chǔ)上，還應(yīng)對浸膏粉的整體特征進行研究。為實現(xiàn)中藥粉體物理質(zhì)量屬性的整體表征，張毅等[7]借鑒中藥化學指紋圖譜概念和SeDeM專家系統(tǒng)有關(guān)方法，率先提出構(gòu)建中藥提取物粉末物理指紋圖譜的方法，以評價中藥粉體批間質(zhì)量一致性，快速定位粉體缺陷性質(zhì)，為中藥粉體質(zhì)量控制、口服固體制劑處方和工藝的設(shè)計與工藝改進奠定了基礎(chǔ)。

本文系統(tǒng)綜述了近年來中藥粉體物理指紋圖譜的研究進展，包括物理指紋圖譜指標的體系設(shè)計、分析測試、數(shù)據(jù)標準化和可視化方法，以及物理指紋圖譜在中藥破壁粉、中藥浸膏粉、中藥顆粒、藥用輔料質(zhì)量一致性評價和制劑處方設(shè)計中的應(yīng)用以及未來的研究方向。

1 中藥粉體物理指紋圖譜的構(gòu)建方法

中藥粉體物理指紋圖譜的構(gòu)建應(yīng)遵循規(guī)范化和標準化流程[8]：明確粉體功能→設(shè)計粉體評價的一級和二級物理質(zhì)量指標體系→測定或計算各二級指標數(shù)據(jù)→二級指標標準化轉(zhuǎn)換→繪制雷達圖→相似度分析或模式識別→得出結(jié)論(見圖1)。

圖1 中藥粉體物理指紋圖譜的構(gòu)建方法Fig.1 Construction method of the physical fingerprint of TCM powders

1.1 指標體系的設(shè)計

物理指紋圖譜的構(gòu)建以滿足制劑成型或質(zhì)量一致性評價等功能需求為導向，由若干一級指標和二級指標構(gòu)成，其中一級指標與粉體的性能或功能有關(guān)，如密度、均一性、流動性、可壓性和穩(wěn)定性等。二級指標是表征一級指標的具體參數(shù)，如表征粉體密度的真密度、堆密度和振實密度；表征粉體均一性的粒徑<50 μm百分比和相對均齊度指數(shù)；表征粉體流動性的豪斯納比、休止角、壓縮性指數(shù)和粉末流動時間；表征粉體可壓性的顆粒間孔隙率、壓縮性指數(shù)(即卡爾指數(shù))和內(nèi)聚力指數(shù)；表征粉體穩(wěn)定性的干燥失重和吸濕性等。

針對不同的評價對象或應(yīng)用場景，應(yīng)遵循中藥質(zhì)量源于設(shè)計(Quality by design，QbD)的基本原則[9]，設(shè)計不同的物理質(zhì)量屬性指標體系。如評價直接壓片的粉末，設(shè)計其物理指紋圖譜包含5個一級指標和12個二級指標[10-11]。若采用直接壓片工藝制備口腔分散片，所需粉末的物理指紋圖譜需在直壓粉體指標體系基礎(chǔ)上，添加分散性一級指標及表征分散性的二級指標(包括泡騰性、帶擋板崩解時間和無擋板崩解時間)[12-13]，如圖2所示。

圖2 中藥粉體物理指紋圖譜的一級指標和二級指標示意圖Fig.2 Grade I and Ⅱ indexes contained in the physical fingerprint of TCM powders

1.2 指標測試或計算方法

1.2.1 藥典方法中藥粉體物理指紋圖譜二級指標的測定，首選法定標準(如藥典)收載方法。《中國藥典》(ChP ，2020年版)第四部中收錄了粒度和粒徑分布測定法(通則0982)、比表面積測定法(通則0991)、固體密度(通則0992)、堆密度和振實密度的測定法(通則0993)、干燥失重測定法(通則0831)、藥物引濕性試驗(指導原則9103)，并在堆密度和振實密度的測定法(通則0993)中介紹了壓縮性指數(shù)和豪斯納比率的計算公式[14]。

除中國藥典外，還可參考歐洲藥典(EP)、美國藥典(USP)和日本藥局方(JP)中粉體物性測試方法。各國藥典收載的物理指紋圖譜二級指標測定方法見表1。如粒度和粒度分布測定法參見JP173.04、EP10.32.9.35或USP43 <786>；比表面積測定法參見JP17 3.02、EP10.32.9.26或USP43<846>；固體密度測定法參見JP173.03、EP10.32.2.42或USP43<699>；堆密度和振實密度測定法(含豪斯納比公式)參見JP173.01、EP10.32.9.34或USP43<616>。

表1 各國藥典收載的物理指紋圖譜二級指標測定方法Table 1 Test methods for the physical fingerprint grade Ⅱ indexes included in the pharmacopoeias of vairions countries

目前中國藥典中尚未收載粉體流動性測試方法，可參考EP10.3中2.9.36、USP43<1174>或日本藥局方JP17G2。表征粉體流動性的指標包括休止角、流速、流動函數(shù)值等。休止角是與顆粒間摩擦或運動阻力有關(guān)的特性，已經(jīng)在科學的多個分支中用于表征固體的流動特性。此外，壓縮性指數(shù)和豪斯納比率也可作為預測粉末流動特性的指標。壓縮性指數(shù)和豪斯納比率通過測量粉末的振實密度和堆密度確定，其計算公式分別為：CI=(ρt-ρb)/ρt×100，IH=ρt/ρb，ρt為振實密度，ρb為堆密度。壓縮性指數(shù)和豪斯納比率越大，粉體的流動性越差。歐洲藥典和美國藥典將粉末流動性定性為7個等級，每個等級與休止角、豪斯納比和壓縮性指數(shù)的關(guān)系見表2。例如，當休止角為46°～55°時，表明粉體的流動性較差，需要攪拌或振動處理以輔助物料的運動。

1.2.2 非藥典方法對于藥典中未收載的粉末性質(zhì)測定方法，可參考相關(guān)行業(yè)標準、專業(yè)文獻，或根據(jù)需要自行建立粉末性質(zhì)的測試方法。下面以顆粒間孔隙率、相對均齊度指數(shù)及內(nèi)聚力指數(shù)為例，介紹非藥典指標的測試或計算方法。

表2 歐洲藥典中休止角、壓縮性指數(shù)和豪斯納比率與流動性能的關(guān)系Table 2 Relationship between angle of repose,compressibility index and Hausner ratio with powder flow property in the EP

顆粒間孔隙率(Ie)[15]：單位為cm3·g-1，由堆密度和振實密度計算而得，見公式(1)。

(1)

相對均齊度指數(shù)(Iθ)[12]:用于表征粉末粒徑分布均勻程度，影響粉末的潤滑性及所制成制劑的劑量。其測試方法為：以0.355、0.212、0.100、0.050 mm為粒徑分布分割點，采用篩分法或激光粒徑測試法，獲取或計算每個粒徑范圍內(nèi)待測粉末所占的百分比，見公式(2)。

(2)

其中，F(xiàn)m為中間粒徑范圍粉末的質(zhì)量百分比，F(xiàn)m-1為中間粒徑范圍下一層粉末的質(zhì)量百分比，F(xiàn)m+1為中間粒徑范圍上一層粉末的質(zhì)量百分比，n為所確定的粒徑范圍個數(shù)，dm為中間粒徑范圍的粉末平均粒徑，dm-1為中間粒徑范圍下一層的粉末平均粒徑，dm+1為中間粒徑范圍上一層的粉末平均粒徑。

內(nèi)聚力指數(shù)(Icd)[13]：為待測粉末在一定壓強下經(jīng)單軸壓縮后所得片劑的硬度。測定不同粉末物料時，應(yīng)保證使用相同的壓片模具和相同的壓強。為確保成片，一般選擇較大的壓強值壓片。若某粉末不能被壓縮，可加入由下列成分組成的混合物：滑石粉2.36%、微粉硅膠0.14%和硬脂酸鎂1.00%。

以圖2中直接壓片用粉末的物理指紋圖譜指標體系為例，其12個二級指標(ρb，ρt，%Pf，Iθ，IH，α，t″，Ie，CI，Icd，LOD和%H)的測定或計算方法見表3。

表3 中藥粉末物理指紋譜的構(gòu)成指標Table 3 Indexes contained in the physical fingerprint of TCM powders

1.3 指標標準化處理

由于二級物理質(zhì)量指標的量綱不同，為方便圖譜展示，可對各二級指標進行標準化或歸一化處理，以便在同一尺度上對不同指標進行展示，如直接采用Min-max標準化方法將各指標數(shù)據(jù)映射在[0,1]區(qū)間[17]。也可根據(jù)所選指標的性質(zhì)，參考藥用輔料手冊[18]、相關(guān)文獻或歷史數(shù)據(jù)積累，確定每個物理質(zhì)量指標可能的數(shù)值邊界，包括下限和上限，根據(jù)上下限對指標進行預處理，如表4所示，分別采用不同的轉(zhuǎn)換公式將12個物理指標值映射至0～10之間[7]。

表4 物理質(zhì)量指標可接受數(shù)值范圍及尺度化轉(zhuǎn)換方法Table 4 Limit values accepted for the physical quality indexes and standardized conversion method

*means that the index is dimensionless(表示該指標無量綱)

1.4 圖譜可視化方法

對二級物理指標標準化處理后，可用線段將各指標值連接起來形成多邊形，以雷達圖的方式定量直觀展示[19]，即可視化的中藥粉體物理指紋譜。以三七總皂苷(PNS)提取物粉末物理指紋圖譜的可視化為例，如圖3所示，以12點鐘方向為起始點，五個一級指標:均一性、流動性、可壓性、穩(wěn)定性及其下屬的12個二級指標按順時針方向依次排列，黑色多邊形區(qū)域表示PNS物理指紋圖譜。

圖3 由12個物理指標構(gòu)成的中藥提取物粉末物理指紋譜Fig.3 Physical fingerprint of traditional Chinese medicine extract powders with 12 indexes

1.5 方法驗證

作為粉末質(zhì)量的分析和評價方法，物理指紋圖譜也應(yīng)進行分析方法驗證，以考察其是否滿足相應(yīng)檢測要求。由于物理指紋圖譜綜合了多種粉末物性測試方法，因此應(yīng)通過分析方法驗證確保每個二級指標的測試方法可靠。以粒度測定為例，其分析方法強調(diào)精密度(重復性和中間精密度)和耐用性，而對于其他驗證參數(shù)，如線性與范圍、準確度、專屬性、檢出限和定量下限等均不作要求。在粒度測定方法的開發(fā)階段，應(yīng)重視方法耐用性評估。Sun等[20]指出，對于篩分法，推薦以下參數(shù)驗證耐用性：樣本量、震蕩速率、篩分時間等；而對于激光衍射法，則推薦下列參數(shù)：進料速度、折射率、分散壓力等。此外，還應(yīng)考慮粉末的抽樣、樣品的制備或分散等樣品前處理條件的考察，環(huán)境溫濕度和粉體自身穩(wěn)定性的影響，以及設(shè)備型號的差異等。

二級指標分析方法的可靠性是保證物理指紋圖譜整體準確性和精密度的基礎(chǔ)。在物理指紋圖譜精密度和重現(xiàn)性考察方面，周蔚昕等[21]采用9個物理指標建立了川芎飲片標準湯劑物理指紋圖譜，在同一實驗室對同一樣品平行測定6次，9個指標的RSD值均小于2.8%，圖譜相似度均大于0.991，表明方法的精密性良好；在3個不同實驗室由不同操作人員測定樣品物理指紋圖譜，9個二級指標的RSD值均小于1.5%，相似度均大于0.995，表明該方法的重現(xiàn)性良好。

2 中藥粉體物理指紋圖譜的應(yīng)用

粉體物理質(zhì)量屬性對制劑成型性有較大影響，粉體物理指紋譜可用于評價中藥粉體批間質(zhì)量一致性，快速定位粉體缺陷性質(zhì)，可針對粉體性質(zhì)缺陷進一步優(yōu)化制備工藝，提高中藥粉體生產(chǎn)質(zhì)量控制水平，獲得物理屬性良好的中間體或成品。本節(jié)介紹了粉體物理指紋圖譜在中藥破壁粉、中藥浸膏粉、中藥顆粒、藥用輔料、制劑成型全過程質(zhì)量評價及制劑處方設(shè)計中的應(yīng)用。

2.1 中藥破壁粉物理指紋圖譜

中藥破壁粉的療效不僅與有效成分的組成和含量直接相關(guān)，而且與這些成分的結(jié)合形式和存在狀態(tài)有關(guān)，在宏觀上表現(xiàn)為破壁粉的外在物理屬性。當歸破壁粉屬于微米級粉體，羅錚等[22]采用當歸破壁粉(D90<45 μm)為研究對象，以13個物理指標構(gòu)建當歸破壁粉的物理指紋圖譜。相似度評價結(jié)果表明，不同工藝條件下制備的當歸破壁粉的粉體學性質(zhì)差異較大，而采用最優(yōu)工藝制備的 3 批當歸破壁粉物理指紋圖譜的相似度在0.994以上，由此可見物理指紋圖譜是評價當歸破壁粉碎工藝是否穩(wěn)定可行的有效手段。羅錚等[23]進一步將當歸破壁粉HPLC指紋圖譜的15個共有峰和物理指紋圖譜13個二級指標相結(jié)合，對10批不同產(chǎn)地的當歸破壁粉進行多元統(tǒng)計分析，從化學屬性和物理屬性兩方面分別找出了不同來源當歸破壁粉的主要差異性指標。張前亮等[24]在建立丹參破壁飲片物理指紋圖譜時，還嘗試采用比表面積、孔體積、平板角,以及從外觀上反應(yīng)粉體均一性的色度指標，如明暗度L*、紅綠色度a*和黃藍色度b*等進行分析。

2.2 中藥浸膏粉物理指紋圖譜

浸膏粉是中藥制劑工藝的關(guān)鍵中間體，具有化學成分復雜、有效成分不明確的特點。采用有限的化學指標對浸膏粉進行定性定量控制存在一定局限，應(yīng)關(guān)注其整體的理化性質(zhì)研究。在單味中藥浸膏粉評價中，徐玉玲等[25]借鑒物理指紋圖譜的概念，對川明參提取物的臨界相對濕度、流動性、堆密度、水分等進行了測定，建立了基于物理化學特性的川明參提取物質(zhì)量控制標準。此外，物理指紋圖譜也應(yīng)用于桑枝乙醇提取物和丹參醇水提取物粉末的評價[26-27]。王芬等[28]采用物理指紋圖譜對由5種代表性中藥飲片制備的浸膏粉和半浸膏粉進行了評價，發(fā)現(xiàn)與浸膏粉相比，半浸膏粉的均一性提高且吸濕性降低。

不同干燥工藝的加熱方式和作用原理不同，從而導致了干燥產(chǎn)物理化性質(zhì)的差異。在中藥復方浸膏粉的評價中，可將物理指紋圖譜與有效成分含量測定或HPLC指紋圖譜相結(jié)合，以分析不同干燥工藝對浸膏粉物理性質(zhì)和有效成分的影響，優(yōu)選干燥工藝。如孫興等[29]采用物理指紋圖譜和考察有效成分含量的方法，研究了冷凍干燥、真空干燥和噴霧干燥對黃芪桂枝五物湯(HGWD)粉體的影響，發(fā)現(xiàn)干燥工藝主要影響HGWD的粉體學性質(zhì)，對指標性成分含量無顯著性影響；由于噴霧干燥制得粉體的可壓性較好，優(yōu)選噴霧干燥為HGWD的最佳干燥工藝。伍蕊嗣等[30]采用物理指紋圖譜和HPLC指紋圖譜研究了4種干燥方式對澤瀉湯粉體的影響，發(fā)現(xiàn)不同干燥方式不僅對澤瀉湯粉末可壓性影響較大，而且對23-乙酰澤瀉醇B和白術(shù)內(nèi)酯Ⅲ含量有一定的影響，而冷凍干燥對指標成分的影響最小，綜合考慮優(yōu)選了冷凍干燥工藝。

2.3 中藥顆粒物理指紋圖譜

顆粒的物理屬性是顆粒質(zhì)量的重要方面。徐玉玲等[31]和李鵬程等[32]采用搖擺式制粒機分別制備了川明參口含片和黃槐片的濕顆粒中間體，干燥制粒后，以9個物理指標構(gòu)建干燥顆粒的物理指紋圖譜，并對其批間質(zhì)量一致性和可壓縮性進行評價。趙潔等[33]等以乳糖-淀粉(1∶3)為空白處方，以聚乙烯吡咯烷酮為黏合劑，進行流化床脈沖噴霧制粒(PSFBG)；建立了由12個指標構(gòu)成的物理指紋圖譜，對PSFBG制備的顆粒進行質(zhì)量一致性評價，發(fā)現(xiàn)不同制粒工藝制備的顆粒間物理指紋譜相似度較小。王永潔等[34]以顆粒成型率、羥基紅花黃色素A保留率和顆粒物理性質(zhì)為考察指標，對花紅顆粒制備工藝進行優(yōu)化，10 批驗證批次的紅花顆粒間的物理指紋圖譜相似度均在0.99以上。采用物理指紋圖譜可以更全面地反映顆粒的整體性質(zhì)。

2.4 藥用輔料物理指紋圖譜

藥用輔料質(zhì)量的一致性對藥品研發(fā)和生產(chǎn)具有重要意義。張孝娜等[35-36]收集了來源于5個廠家的22批羧甲基纖維素鈉(CMC-Na)樣品，采用11個物理質(zhì)量指標建立粉體物理指紋圖譜，并對不同批次CMC-Na進行質(zhì)量評價；發(fā)現(xiàn)各廠家CMC-Na粉體學性質(zhì)存在差異，且同一廠家不同批次CMC-Na樣品的粉體學性質(zhì)也不穩(wěn)定。上述結(jié)果提示藥品生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)嚴格控制輔料批次間的波動性，確保終產(chǎn)品質(zhì)量的批間一致性。在《中國藥典》(2020年版，四部)的“藥用輔料功能性相關(guān)指標指導原則”中[37]，將對輔料功能性和制劑性能具有重要影響的物理化學性質(zhì)，定義為藥用輔料的功能性相關(guān)指標(Functionality-related characteristics，F(xiàn)RCs)。FRCs可為藥用輔料物理指紋圖譜二級指標的確定提供依據(jù)。

2.5 制劑成型全過程質(zhì)量評價

采用物理指紋圖譜的方法評價中藥口服固體制劑成型過程中間體質(zhì)量，能夠積累反映中藥生產(chǎn)質(zhì)量傳遞過程規(guī)律的數(shù)據(jù)信息，為制劑過程質(zhì)量傳遞關(guān)系的量化奠定基礎(chǔ)。崔向龍等[38-40]和徐冰等[41]以銀杏葉片成型工藝為研究對象，收集不同批次的銀杏葉提取物并進行物理指紋圖譜表征，發(fā)現(xiàn)原料性質(zhì)和過程工藝波動造成了濕法制粒過程中顆粒成核和成長微環(huán)境的差異，進而影響顆粒中間體和片劑質(zhì)量的一致性。夏春燕等[42]收集了49批天舒片素片工業(yè)生產(chǎn)過程中原料細粉、濕顆粒、干燥顆粒、整粒顆粒和總混顆粒5種中間體，分別采用物理指紋圖譜方法進行中間體物性綜合表征；以原料和中間體72個物性參數(shù)為自變量，建立了預測素片崩解時間(DT)的偏最小二乘(PLS)模型，最終確定濕顆粒ρt和干燥顆粒%H為關(guān)鍵物料屬性(CMAs)。王晴等[43]收集了90批次桂枝茯苓膠囊工業(yè)生產(chǎn)過程原料、中間體粉末和膠囊成品，對原料細粉和4種中間體粉末進行了物理指紋圖譜測定，采用變量篩選方法從54個物性參數(shù)中辨識出濕法制粒所得的濕顆粒的振實密度和原料細粉的休止角為影響桂枝茯苓膠囊內(nèi)容物吸濕性的關(guān)鍵物料屬性。

2.6 制劑處方設(shè)計

實際應(yīng)用中，戴勝云等[44-45]測定了135批物料(包括藥用輔料、中藥浸膏粉和化藥)的物理指紋圖譜數(shù)據(jù)并存儲在iTCM數(shù)據(jù)庫，根據(jù)性質(zhì)計算粉體五大類指標(密度、均一性、流動性、可壓縮性、穩(wěn)定性)，計算綜合評價指標，并提出建立中藥口服固體制劑常用物料的物理性質(zhì)周期表以將其用于處方設(shè)計，通過篩選最佳輔料并確定其用量，彌補粉體較差的物理性質(zhì)，調(diào)整其綜合性質(zhì)。劉濤等[46]基于QbD理念研究桑枝泡騰片成型工藝，以桑枝提取物為研究對象，酸堿濕法分開制粒，進行處方篩選，并構(gòu)建以9個二級指標組成的物理指紋圖譜，對按照最優(yōu)處方制備的5批桑枝泡騰片中間體進行分析，將結(jié)果反饋給片劑處方設(shè)計并進行處方修正，以期控制桑枝泡騰片的物理屬性，進而保證桑枝泡騰片的中間體質(zhì)量。

3 物理指紋圖譜的討論

3.1 物理指紋圖譜模式識別

“譜”即多變量的數(shù)據(jù)[47]，數(shù)據(jù)中包含研究對象的定性、定量和結(jié)構(gòu)信息。色譜指紋圖譜的分析對象為溶液體系，其信息主要對應(yīng)成分的組成、含量和比例等。粉體是由大量固體顆粒組成的體系，作為對中藥粉體進行整體評價的物理指紋圖譜，其信息主要對應(yīng)顆粒體系自身的微觀和宏觀特征，以及顆粒體系在外界環(huán)境或作用力下的宏觀行為。與色譜指紋圖譜一樣，物理指紋圖譜也是一種綜合的、可量化的質(zhì)量評價手段，具有“整體性”和“模糊性”的基本屬性[48-49]。

為充分挖掘、利用物理指紋圖譜信息，相似度評價、主成分分析和偏最小二乘等化學計量學方法已被應(yīng)用于中藥粉體物理指紋圖譜模式識別和質(zhì)量控制。但目前的研究中，用于計算物理指紋圖譜二級指標的原始數(shù)據(jù)尚未得到利用，如粒度測試得到的粒徑分布曲線，質(zhì)構(gòu)測試過程獲得的壓力位移曲線，以及熱分析過程中的DSC曲線等。部分基于圖像法的物性測定過程中獲得的圖片，也包含了大量物性信息。這些可以結(jié)合模式識別和人工智能的方法進行解析。

3.2 物性參數(shù)邊界的界定

物性參數(shù)邊界決定粉體物性空間的大小，即對于粉體物性理解的知識空間的大小。總結(jié)不同物性參數(shù)的邊界值，有利于加深對粉體物性變化規(guī)律的理解，或為“1.3”中物性參數(shù)的標準化提供依據(jù)。目前中藥粉體物理指紋圖譜類研究文章中報道的物性參數(shù)邊界大致相同，但也存在一定差異。如在相對均齊度指數(shù)(0～0.02)、堆密度(0～1 g·mL-1)、振實密度(0～1 g·mL-1)、干燥失重(0～10%)和豪斯納比(3～1)這些參數(shù)邊界的處理上，不同作者選擇的范圍完全相同。而在壓縮性指數(shù)、顆粒間空隙率、吸濕性、休止角等指標參數(shù)邊界的處理上則略有不同。此外，粒徑<50 μm百分比、粉末流動時間、內(nèi)聚力指數(shù)這三個指標的應(yīng)用較少。以中藥破壁粉、中藥顆粒和中藥浸膏粉三種粉體的部分二級指標為例，從不同文獻中統(tǒng)計的其物性邊界見表5，表中括號內(nèi)的邊界范圍表示較少使用。

表5 破壁粉、浸膏粉、顆粒三種不同粉體的二級指標邊界Table 5 Secondary indexes’ boundary of three different powders:wall-broken powders,extract powders and granules

3.3 物性測試多元化

物理指紋圖譜以滿足制劑成型或質(zhì)量一致性評價等功能需求為導向，因此不同的評價環(huán)節(jié)和分析對象所對應(yīng)的一級和二級指標也不同。對于具體的需求和應(yīng)用場景，可選擇專屬性的物性測試方法。除本文圖2示例中列舉的15個二級指標外，近年來文獻報道了一些可供選擇的其他物性指標和測試方法，如表征均一性的不均勻系數(shù)(Cu)[23]，其測試方法為：按EP通則2.9.12測定D60、D10，其計算公式為:Cu=D60/D10。表征成型性的抗張強度(TS)[50]和快速彈性松弛(E)[51]，其測試方法分別為：將粉末在一定壓力條件下壓制成片，置干燥器中24 h，彈性復原后測定片劑的厚度、直徑與片劑的徑向破碎力(F)，抗張強度計算公式為TS=2F/πhD，其中h為片厚度，D為片直徑。測定粉體在壓縮過程中上沖位移(或壓片壓力)最大時片子邊緣厚度(H1)和彈性復原后邊緣厚度(H2)，快速彈性松弛計算公式為:E=(H2-H1)/H1×100%。表征流動性的平板角[52]和黏性[27]，其中平板角的測試方法為：將一不銹鋼平板埋入測試樣品中，升起平板，分別于平板的前、中、后三點(間距20 mm)用量角器測量樣品斜面與平板的夾角，取其平均值(記作θ1)；用測試儀配置的重錘沖擊平板，再用測角器檢測上述3點處樣品斜面與平板的夾角，取其平均值(記作θ2)；平板角=(θ1+θ2)/2。采用新型粉體物性測試設(shè)備(FT-4 多功能粉末流動性測試儀測試)可獲取多種物性參數(shù)[53]，如基本流動能、特別流動能、充氣比率、預處理松密度、氣體壓降、內(nèi)聚強度、無約束屈服強度和流動函數(shù)，這些參數(shù)可表征粉體的整體性質(zhì)、黏聚性和流動能。

4 總結(jié)與展望

本文系統(tǒng)梳理了中藥粉體物理指紋圖譜的規(guī)范化構(gòu)建流程，包括指標體系的設(shè)計、二級指標測試和分析方法驗證，以及二級指標標準化處理和圖譜展示。總結(jié)了物理指紋圖譜在中藥破壁粉、中藥浸膏粉、中藥顆粒、藥用輔料、制劑成型工藝全過程質(zhì)量評價和制劑處方設(shè)計中的應(yīng)用。采用物理指紋圖譜從物理狀態(tài)層面評價中藥粉體質(zhì)量，并結(jié)合中藥含量測定和HPLC指紋圖譜，從物理屬性和化學屬性兩方面對粉體的質(zhì)量屬性進行綜合表征，為中藥粉體全面質(zhì)量控制提供了新思路。中藥粉體物理指紋圖譜未來研究和應(yīng)用方向包括：(1)綜合考慮需求、實驗條件和操作的簡便性，設(shè)計核心的、高相關(guān)性的指標；(2)研究物理指紋圖譜二級指標分析方法的驗證方法，確保物理指紋圖譜底層數(shù)據(jù)的可靠性；(3)基于物理指紋圖譜數(shù)據(jù)，建立中藥粉體和藥用輔料物性參數(shù)數(shù)據(jù)庫，支持中藥制劑處方和工藝的設(shè)計與持續(xù)改進；(4)研究中藥粉體物理指紋圖譜模式識別方法，拓展物理指紋圖譜應(yīng)用場景。