脂肪乳生產過程中粒徑的影響因素研究

荀松濤 張國建

重慶藥友制藥有限責任公司 重慶 401120

脂肪乳是一種由油相、水相、乳化劑制成的乳劑，主要特點包括：①提供人體所需的必須脂肪酸；②脂肪氧化時可以不依賴胰島素，有利于能量的攝入；③脂肪氧化時，產生的CO2較少，有利于減輕呼吸系統負荷。由于脂肪乳良好的理化性質及其代謝特點，在臨床治療中已經得到廣泛應用[1]。在臨床應用過程中，脂肪乳直接輸入會發生脂肪栓塞，因此必須制成含細微顆粒的乳劑才能供靜脈注射。

脂肪乳的粒徑一般在100～1000nm之間，屬于熱力學不穩定的亞微乳，常會發生絮凝、轉相、分層、合并等現象，故合適的粒徑是保持脂肪乳安全穩定的基礎[2]。在《中國藥典》中已經明確規定，靜脈用注射液中90%的乳滴粒徑應小于1μm且全部不可大于5μm。Driscoll等人報道了乳劑中存在大于5μm的粒徑可能引起病人的死亡。國內外很多研究表明粒徑大小對于脂肪乳的產品質量具有至關重要的作用。現行的質量標準對脂肪乳的粒徑限度的測定方法沒有明確的規定和要求，而USP35版規定脂肪乳劑采用動態光散射法測得的平均粒徑不得過0.5μm，采用光阻法測得的大于5μm乳粒不得過0.05%，一般來說，乳劑的粒徑保持在0.2～0.5μm可以保持最好的物理穩定性，且容易為人體吸收。綜上所述，脂肪乳的平均粒徑和大粒子占比與產品的有效性和安全性有著至關重要的作用。

在借鑒文獻報道的脂肪乳制備工藝的基礎上，本文研究了管道設計、冷卻溫度、均質壓力、滅菌位置對脂肪乳粒徑分布的影響，旨在為優化脂肪乳的生產加工提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗儀器

均質機（GEA-NiroSoavi）、旋轉滅菌柜（山東新華）、配料罐（上海日泰）、灌裝機（德國BOSCH）；Mastersize2000激光粒徑分析儀（英國）、PSS光學粒度儀（美國）

1.2 試藥及原輔料

大豆油、甘油三酸酯、蛋黃卵磷脂、油酸鈉、注射用水。

1.3 方法

1.3.1 管道設計對粒徑的影響

將均質機到周轉罐的線路由約24m改造成了約11m，并連續生產三批脂肪乳A，生產批量為1000L。生產結束后，對滅菌的成品進行隨機抽樣，使用動態光散射法檢測脂肪乳的Dx（10）、Dx（50）、Dx（90）、Dx（95）值，使用光阻法檢測脂肪乳中的大粒子的占比，其中大粒子占比的計算公式如下：

1.3.2 冷卻溫度對粒徑的影響

將均質機到周轉罐的線路改造成11m后，連續生產三批的脂肪乳A，生產批量為1000L。在均質6次后、冷卻結束后后取樣，使用光阻法檢測樣品中大粒子的占比。同時，取均質6次后的樣品，分別檢測溫度在15～60℃的藥液黏度。同時將均值6次的樣品以不同的速率冷卻到24、27、30℃，使用光阻法檢測脂肪乳中的大粒子的占比，其中大粒子占比的計算公式如下：

1.3.3 均質壓力對粒徑的影響

將均質機到周轉罐的線路改造成11m后，研究不同均質壓力和次數下對產品A的粒徑影響。在每次均質結束后取樣，采用動態光散射法和光阻法探究對粒徑和跨度的影響。其中大粒子占比的計算公式如下：

1.3.4 滅菌存放位置對粒徑的影響

將脂肪乳B放入水浴滅菌柜的1～5層，每層可放420瓶（15×28瓶），規格為50ml：0.5g，剩余4層擺放空白水瓶。滅菌結束后，于每層不同位置取樣，使用光阻法檢測脂肪乳B中的大粒子的占比，其中大粒子占比的計算公式如下：

2 結果與討論

2.1 管道設計對粒徑的影響

動態光散射法對中小粒子準確，但對大粒子不敏感，而光阻法對大粒子敏感。故本研究同時采用動態光散射法和光阻法研究對脂肪乳乳粒大小的影響。均質結束后的樣品在流轉過程中粒徑可能因發生粘連而導致大粒子的聚集，故將均質機到周轉罐的線路由約24m改造成約11m，滅菌后成品的粒徑變化值見圖、圖2。從圖中可以看出改造后Dx（10）、Dx（50）、Dx（90）、Dx（95）、大粒子占比均顯著降低，表明均質后藥液回流管線變短有助于減少乳粒中的大粒子存在[3-4]。

圖1 管道設計對粒徑分布的影響（動態光散射法）

圖2 管道設計對大粒子的影響（光阻法）

2.2 溫度控制對粒徑的影響

管道改造后，三批脂肪乳A在均質結束和冷卻結束后的粒徑分布見表1，從表1可以看出均質6次后與冷卻后的差距較大，均質結束后的大粒子占比在0.0133～0.0164%，而冷卻結束后大粒子的占比在0.0102～0.036%，波動較大[5]。

表1 脂肪乳A在均質6次和冷卻后的大粒子占比（%）

為了探究冷卻前后粒徑的變化是否與溫度的控制有關，本文研究了均質6次后的樣品在不同溫度下的黏度，詳見圖3。從圖3可以看出隨著溫度的降低，藥液的黏度逐漸增加，特別是當溫度≤40℃時，產品溫度和藥液的黏度幾乎呈現線性關系。

圖3 脂肪乳A均質6次不同溫度下藥液黏度

不同的冷卻溫度和冷卻速率對產品大粒子的影響如表2所示，第4批產品冷卻后的溫度為24℃，冷卻時間為51min，其大粒子占比增加0.0175%，而適當提高冷卻溫度、降低冷卻速度后，大粒子有所改善，其中第5批增加了0.0066%，第6批增加了0.0057%。故適當提高冷卻溫度和緩慢冷卻有助于大粒子的控制。

表2 冷卻溫度和速率對脂肪乳A大粒子占比的影響（%）

表3 不同均質壓力下的粒徑變化

2.3 均質壓力對粒徑的影響

均質壓力和次數對脂肪乳粒徑的結果。可以得出隨著均質壓力的變大、均質次數的變多，脂肪乳的粒徑變小，且大粒子占比也顯著降低。但隨著均質壓力和均質次數的增加，小粒子也增多明顯，進而導致乳粒跨度變大（見均質7次后的結果），不易于產品的質量安全。故在生產過程中，為了降低產品的粒徑和大粒子占比，可以適當提高均質壓力的均質次數。

2.4 滅菌存放位置對粒徑的影響

當脂肪乳B采用旋轉滅菌方式進行滅菌時，高溫水和水蒸氣可通過兩側開孔進入到產品間隙達到滅菌的效果，因此產品在滅菌車內的位置可能會影響粒徑的變化。滅菌后于每層的長、短邊以及中間位置取樣，其大粒子占比的結果見圖4，從圖中可以看出短邊樣品大粒子占比均小于長邊樣品。推測是旋轉滅菌柜的蓋板只有短邊1面開孔，旋轉滅菌方式時，高溫水和水蒸氣可通過兩側開孔，保證滅菌車每層短邊的熱交換通暢，導致靠近短邊的樣品大粒子占比較小。為了減少產品中的大粒子占比，脂肪乳采用旋轉滅菌方式進行滅菌時，蓋板4周都可以考慮開孔以提高熱交換效率[6]。

圖4 脂肪乳B不用滅菌板層的大粒子占比

3 結語

脂肪乳因具有容積小、供能高和血漿滲透壓低等優點，在臨床上得到廣泛應用。脂肪乳的粒徑大小和大粒子占比決定了脂肪乳注射液的物理穩定性、臨床安全性和有效性，是一項重要的質控指標。通過本研究探討脂肪乳生產工藝中的管道設計、冷卻溫度和速率、均質壓力和次數以及滅菌的存放位置對乳粒分布的影響，表明均質后藥液回流管線變短、適當提高冷卻溫度、均質壓力和均質次數的增加，脂肪乳中的大粒子占比減少，為生產安全有效的脂肪乳提供了理論依據。同時本研究發現產品中的大粒子占比與滅菌時的擺放位置有關，目前推測利于產品熱交換的位置有利于減少產品中的大粒子，但還需進一步的研究。