制剂的悬浮液由两个相组成:内相和外相。内相中的颗粒物质基本上是不溶的,但可以通过一种或多种悬浮剂均匀地分散在连续的外相中。这种类型的制剂通常不是口服用的,且多为水基,不过介质也可以是有机的或油性的。
药物悬浮剂是最常见的剂型之一。将不溶性或溶解度较差的药物以悬浮剂的形式给药是有益的,因为这样可以…… 悬浮剂剂型 这种制剂旨在掩盖药物及其他成分带来的不愉快或苦味。无论是儿童还是老年患者,都容易吞咽;该药物不会因水解、氧化或微生物作用而变质;同时,它还可以方便地通过肌肉注射给药。在制备悬浮液时,配方科学家的主要目标是控制各组分的分离过程,从而提高制剂的稳定性。由于这一原因,在储存过程中药物的各个内部组分会逐渐分离。如果经过搅拌后,药物悬浮液能够在较长时间内保持均匀分散状态,从而能够准确计量并用于给药,那么这种制剂就被认为是稳定的。
制造药物悬浮液需要经过多个步骤。第一步通常是获得微米级别的微小颗粒。
制药用混悬剂通常是通过直接分散的方法制备的。此外,也可以采用控制絮凝的方法来制备混悬剂。
在制剂的生产过程中,一个重要因素是用于分散固体活性成分的混合速率。对于絮凝性悬浮液,由于该体系具有假塑性(剪切变稀特性),可以通过高速混合来改善其状态。然而,如果制剂设计不当且絮凝性能较差,高速混合可能会导致产品变得粘稠(这种现象称为“膨胀流”)。
温度波动是另一个对药品悬浮液的稳定性和性能产生负面影响的因素。由于温度的变化,可能会导致制剂出现结块和团聚现象。

斯托克斯定律适用于以下情况:
制药悬浮液中固体的浓度很高,通常在5%到10%之间。颗粒在下落过程中会相互碰撞,导致沉降过程失效。斯托克斯定律(Stoke's law)不再适用。由于颗粒是独立沉降的,斯托克斯定律仅适用于颗粒排列不规则的体系。虽然该定律在定性分析悬浮液配方时可提供有用信息,但其解释并不全面。
这意味着颗粒尺寸更小的悬浮液会更加稳定。当颗粒之间发生相互作用时,会导致絮凝或凝结,从而增加沉淀现象。通过在最终悬浮液制备过程中采用湿法研磨,或者在制备悬浮液之前采用干法研磨,可以使颗粒被精细地粉碎。
沉降速率 = ∞ × 1 / (介质的粘度)
悬浮液的粘度应该处于最佳状态。如果添加悬浮剂或增稠剂,可以增加溶液的粘度。选择高粘度的产品既有优点也有缺点。
当固体颗粒和液体的密度不同时,固体颗粒的沉降速度比液体颗粒慢。与固体颗粒不同,液体的密度可以通过改变其成分来调整,因为固体颗粒的绝对密度是无法改变的。除了山梨醇之外,还可以向混合物中添加聚维酮、聚乙二醇、甘油、糖或这些物质的组合。一旦颗粒的密度大于连续介质的密度,它们就会向下沉降,这就是沉降过程。颗粒从液体介质中向上移动的情况取决于颗粒的密度——这种现象被称为“乳化”(creaming)。
粒径
改变悬浮液的颗粒大小是最简单的修改方法之一。然而,配方设计师可能无法随意进行这种实验,因为这可能会影响药物的生物利用度。
稳定性直接关系到维持均匀悬浮相的难易程度。当颗粒处于亚微米级别时,布朗运动使它们保持分散状态。对于较大的颗粒,如果分散相与连续相之间的密度差异较大,重力作用会变得更加显著。通过计算重力和布朗力的比值,可以利用方程1.1来预测颗粒沉淀的可能性。
a^4 Δρg / kB T ……… (1.1)
该公式根据分散相与连续相之间的密度差、重力加速度(g)、玻尔兹曼常数(kB)以及温度(T)来计算颗粒半径。
在重力作用下,悬浮颗粒的下降速度与其大小成正比。因此,保持药物颗粒的微小尺寸可以减少沉淀的可能性,从而确保药物的均匀分散。即使颗粒非常细小,如果它们仍然会沉淀下来,可能会形成难以分解的硬质聚集体,这些聚集体难以重新分散。除了激光衍射技术外,动态光散射(DLS)也是一种可以检测颗粒大小的仪器。
这两种技术都是全自动的,能够快速完成测量,并且具有很高的重复性和可重复性。动态光散射(DLS)最常用于研究含有亚微米级颗粒的样品,这些颗粒的尺寸可能小至0.3纳米。而激光衍射(Laser Diffraction)则更适合用于尺寸在纳米到毫米范围内的材料。因此,这些技术能够全面地展示与药品悬浮液相关的颗粒尺寸分布。
流变学
斯托克斯定律指出,沉降速度随着连续相粘度的增加以及悬浮液中颗粒大小的增大而加快。当悬浮液中的颗粒大小相同时,悬浮液粘度加倍会导致其沉降速率减半。由于颗粒之间的相互作用,在高浓度悬浮液中的沉降行为会更加复杂,且高颗粒负载会导致密度和粘度的增加。粘度可以通过粘度计进行测量,更理想的方法是使用旋转流变仪。与粘度计不同,旋转流变仪能够在广泛的条件下进行测量,包括悬浮液静止时的低剪切状态以及摇晃时的高剪切状态。此外,旋转流变仪还适用于评估屈服应力,研究悬浮液的微观结构,并为进一步的产品稳定性开发提供支持。
ζ电位
ζ电位能够提供关于颗粒之间以及颗粒与其双层结构之间、颗粒与其周围环境之间的静电作用和电荷排斥/吸引力的信息。由于ζ电位有助于了解如何改善那些容易受到热力学不稳定性影响的制剂性能(而非仅是动力学不稳定性的影响),因此它成为提升这类制剂性能的有效手段。
研究发现,当ζ电位(无论是负值还是正值)越大时,颗粒之间的相互排斥作用越强;而当ζ电位较小时,则颗粒更容易发生絮凝现象。通常情况下,ζ电位的范围被定义为30毫伏(mV)以上或以下,其中正负ζ电位的悬浮液都表现出较好的稳定性。
我们使用电泳光散射(Electrophoretic Light Scattering, ELS)方法来测量ζ电位。当施加电场时,带正电的颗粒(更准确地说,是其ζ电位为正的颗粒)会向带相反电荷的电极移动,其移动速度或迁移率与它的ζ电位成正比。像Malvern Instruments公司的Zeta Sizer Nano这样的高性能DLS系统配备了进行ELS分析所需的所有组件,因此可以同时测量颗粒的大小和ζ电位;后者使得这些系统在制剂研究中的应用更加广泛。
药物悬浮剂是最常见的剂型之一。将不溶性或溶解度较差的药物以悬浮剂的形式给药是有益的,因为这样可以…… 悬浮剂剂型 这种制剂旨在掩盖药物及其他成分带来的不愉快或苦味。无论是儿童还是老年患者,都容易吞咽;该药物不会因水解、氧化或微生物作用而变质;同时,它还可以方便地通过肌肉注射给药。在制备悬浮液时,配方科学家的主要目标是控制各组分的分离过程,从而提高制剂的稳定性。由于这一原因,在储存过程中药物的各个内部组分会逐渐分离。如果经过搅拌后,药物悬浮液能够在较长时间内保持均匀分散状态,从而能够准确计量并用于给药,那么这种制剂就被认为是稳定的。
制药用混悬剂通常是通过直接分散的方法制备的。此外,也可以采用控制絮凝的方法来制备混悬剂。
絮凝和反絮凝悬浮液的制备方法
直接掺入/分散法
- 在适量的稀释剂(载体)中,溶解可溶性成分。
- 通过混合,将固态治疗成分分散到载体中,然后再调整体积至规定要求。
在制剂的生产过程中,一个重要因素是用于分散固体活性成分的混合速率。对于絮凝性悬浮液,由于该体系具有假塑性(剪切变稀特性),可以通过高速混合来改善其状态。然而,如果制剂设计不当且絮凝性能较差,高速混合可能会导致产品变得粘稠(这种现象称为“膨胀流”)。
沉淀法
通过沉淀法,悬浮液的制备步骤如下:- 活性物质(或其部分)在载体中的分散性在加入反离子后会发生沉淀。形成的盐是不溶的(这类体系通常会形成絮状物,因此需要较低的剪切速率)。
- 然后将其加入制剂的悬浮液中,以溶解载体中的辅料(或载体中的相应成分),具体取决于实际情况。
- 在这个阶段,可能需要以较高的速率对制剂进行剪切处理,以确保其均匀性。
- 随后,通过添加适量的稀释剂来调整配方的体积,使其符合要求。
**控制絮凝**
该结构是通过絮凝作用赋予悬浮液的,同时粘度仅有轻微增加。絮凝过程包括以下步骤:- 最终的水性溶剂的体积大约是润湿剂体积的一半。
- 微粉化的药物以所需的浓度均匀分布在递送载体的表面。
- 粉末必须在不被干扰的情况下被润湿,形成湿浆状物,然后通过筛子或胶体磨去除那些润湿效果不佳的粉末颗粒。
- 在制剂的浆料浓度达到絮凝终点之前,需要持续进行搅拌并加入絮凝剂。将样品放入量筒中,按相同体积加入溶剂,然后轻轻摇晃量筒,确保在整个过程中不发生任何干扰,以便确定絮凝终点。当样品的沉淀体积与悬浮液总体积之比最高,且上清液清澈、排水性能良好时,说明已经达到了正确的絮凝终点。
- 一旦剩余的配方辅料(如防腐剂、着色剂、香料等) 缓冲区;缓冲液在添加了所有必要的成分(如溶剂、稳定剂等)之后,将浆料加入液体载体中,以配制出最终的产品体积。
稳定性问题
影响悬浮液稳定性的因素如下:温度波动是另一个对药品悬浮液的稳定性和性能产生负面影响的因素。由于温度的变化,可能会导致制剂出现结块和团聚现象。
悬浮液中的沉降现象
布朗运动
它防止了颗粒在遵循布朗运动规律时发生沉淀。在药物悬浮液中,颗粒通常不会以布朗运动的方式移动,因为……- 颗粒尺寸较大。当颗粒直径达到约2至5毫米时(具体取决于颗粒的密度以及悬浮液的浓度),就会发生布朗运动。
- 粘度较高的介质。
沉淀;沉降
根据斯托克斯定律,颗粒沉降过程可以表示为:斯托克斯定律适用于以下情况:
- 悬浮液中的颗粒大多形状不规则,但其中也有一些是球形的。
- 自由且独立的颗粒沉降现象发生了。
制药悬浮液中固体的浓度很高,通常在5%到10%之间。颗粒在下落过程中会相互碰撞,导致沉降过程失效。斯托克斯定律(Stoke's law)不再适用。由于颗粒是独立沉降的,斯托克斯定律仅适用于颗粒排列不规则的体系。虽然该定律在定性分析悬浮液配方时可提供有用信息,但其解释并不全面。
颗粒大小
沉降速率 ∞ (颗粒直径)²这意味着颗粒尺寸更小的悬浮液会更加稳定。当颗粒之间发生相互作用时,会导致絮凝或凝结,从而增加沉淀现象。通过在最终悬浮液制备过程中采用湿法研磨,或者在制备悬浮液之前采用干法研磨,可以使颗粒被精细地粉碎。
2. 培养基的粘度
斯托克斯定律表述如下:沉降速率 = ∞ × 1 / (介质的粘度)
悬浮液的粘度应该处于最佳状态。如果添加悬浮剂或增稠剂,可以增加溶液的粘度。选择高粘度的产品既有优点也有缺点。
3. 密度
沉降速率 ∞ (固体密度 – 液体介质密度)当固体颗粒和液体的密度不同时,固体颗粒的沉降速度比液体颗粒慢。与固体颗粒不同,液体的密度可以通过改变其成分来调整,因为固体颗粒的绝对密度是无法改变的。除了山梨醇之外,还可以向混合物中添加聚维酮、聚乙二醇、甘油、糖或这些物质的组合。一旦颗粒的密度大于连续介质的密度,它们就会向下沉降,这就是沉降过程。颗粒从液体介质中向上移动的情况取决于颗粒的密度——这种现象被称为“乳化”(creaming)。
悬浮液的制备
理想情况下,该产品应该- 让液体流出是没有问题的。
- 每剂药物的成分在体内分布均匀。 粒径.
- 使用结构化载体来维持分散颗粒的悬浮状态。这些载体由假塑性物质和塑料制成,因此很容易将这些流体的特性(如触变性)联系起来。结构化载体的作用是捕获颗粒,从而理想情况下防止颗粒沉淀。不过,仍会有一定程度的沉降发生。除了有助于重新分散颗粒外,这些载体还具有剪切变稀的特性。
- 通过絮凝作用,可以生成絮体。虽然这些絮体会迅速沉淀,但只需很小的努力就可以重新分散它们。
颗粒的润湿
在制剂生产过程中,如果某种粉末不溶于水,必须先将其分散在适当的溶剂(即“载体”)中。在大规模生产中,通常需要将粉末撒在液体表面,再将其加入溶剂中。然而,由于空气中的薄层、微量的油脂以及其他污染物,粉末的分散变得非常困难。亲水性粉末(如硫磺、活性炭和硬脂酸镁)不易被水润湿,其接触角较大。只有当这些粉末表面没有附着污染物时,它们才能容易被水湿润。这类材料包括氧化锌、碳酸镁和滑石粉等。克服稳定性问题的方法
确保颗粒悬浮液均匀且分散良好。
颗粒在大范围内的分散受到多种因素的影响,这些因素可以分为动力学因素和热力学因素。布朗运动使得悬浮液中的颗粒发生移动,而重力也会导致颗粒移动。当颗粒的运动速度减慢、聚集现象受到抑制以及沉降作用减弱时,颗粒的动力学稳定性会得到提升。稳定性是一个更为基础的概念,它受到空间位阻效应和静电效应的影响。颗粒的大小或形状发生变化时,其电荷也会随之改变。絮凝剂在摇匀后会容易形成松散的絮状物。
在无法使颗粒保持分散悬浮状态的情况下,可以选择通过诱导絮凝来防止颗粒紧密结合。当颗粒通过较弱的范德华力聚集在一起时,就会形成絮状物,这种结构具有疏松多孔的特性,能够有效吸收液体。这会导致产生大量的沉淀物,但通过轻轻摇晃或搅拌,可以很容易地重新分散药物,从而恢复其均匀性。虽然絮凝后的颗粒比分散状态的颗粒沉降得更快,但它们形成的网状结构能够阻止颗粒完全沉降,因此结块和压实的可能性较低。网络凝胶诱导的连续阶段
为了使系统具有屈服应力,可以在悬浮液的连续相中引入一种网络结构,在这种结构中重力起主导作用。这样一来,悬浮液中的颗粒将保持静止状态,不会因网络破裂而沉降,前提是施加的应力不超过其屈服应力。通过添加合适的添加剂来使连续相发生凝胶化,就是创建这种结构的一种方法。一个支持制剂生产过程的测量系统
为了成功实施这些策略之一,测量悬浮液的物理和化学性质是非常有益的。配方设计需要考虑颗粒大小、流变学特性以及ζ电位数据。粒径
改变悬浮液的颗粒大小是最简单的修改方法之一。然而,配方设计师可能无法随意进行这种实验,因为这可能会影响药物的生物利用度。
稳定性直接关系到维持均匀悬浮相的难易程度。当颗粒处于亚微米级别时,布朗运动使它们保持分散状态。对于较大的颗粒,如果分散相与连续相之间的密度差异较大,重力作用会变得更加显著。通过计算重力和布朗力的比值,可以利用方程1.1来预测颗粒沉淀的可能性。
a^4 Δρg / kB T ……… (1.1)
该公式根据分散相与连续相之间的密度差、重力加速度(g)、玻尔兹曼常数(kB)以及温度(T)来计算颗粒半径。
在重力作用下,悬浮颗粒的下降速度与其大小成正比。因此,保持药物颗粒的微小尺寸可以减少沉淀的可能性,从而确保药物的均匀分散。即使颗粒非常细小,如果它们仍然会沉淀下来,可能会形成难以分解的硬质聚集体,这些聚集体难以重新分散。除了激光衍射技术外,动态光散射(DLS)也是一种可以检测颗粒大小的仪器。
这两种技术都是全自动的,能够快速完成测量,并且具有很高的重复性和可重复性。动态光散射(DLS)最常用于研究含有亚微米级颗粒的样品,这些颗粒的尺寸可能小至0.3纳米。而激光衍射(Laser Diffraction)则更适合用于尺寸在纳米到毫米范围内的材料。因此,这些技术能够全面地展示与药品悬浮液相关的颗粒尺寸分布。
流变学
斯托克斯定律指出,沉降速度随着连续相粘度的增加以及悬浮液中颗粒大小的增大而加快。当悬浮液中的颗粒大小相同时,悬浮液粘度加倍会导致其沉降速率减半。由于颗粒之间的相互作用,在高浓度悬浮液中的沉降行为会更加复杂,且高颗粒负载会导致密度和粘度的增加。粘度可以通过粘度计进行测量,更理想的方法是使用旋转流变仪。与粘度计不同,旋转流变仪能够在广泛的条件下进行测量,包括悬浮液静止时的低剪切状态以及摇晃时的高剪切状态。此外,旋转流变仪还适用于评估屈服应力,研究悬浮液的微观结构,并为进一步的产品稳定性开发提供支持。
ζ电位能够提供关于颗粒之间以及颗粒与其双层结构之间、颗粒与其周围环境之间的静电作用和电荷排斥/吸引力的信息。由于ζ电位有助于了解如何改善那些容易受到热力学不稳定性影响的制剂性能(而非仅是动力学不稳定性的影响),因此它成为提升这类制剂性能的有效手段。
研究发现,当ζ电位(无论是负值还是正值)越大时,颗粒之间的相互排斥作用越强;而当ζ电位较小时,则颗粒更容易发生絮凝现象。通常情况下,ζ电位的范围被定义为30毫伏(mV)以上或以下,其中正负ζ电位的悬浮液都表现出较好的稳定性。
我们使用电泳光散射(Electrophoretic Light Scattering, ELS)方法来测量ζ电位。当施加电场时,带正电的颗粒(更准确地说,是其ζ电位为正的颗粒)会向带相反电荷的电极移动,其移动速度或迁移率与它的ζ电位成正比。像Malvern Instruments公司的Zeta Sizer Nano这样的高性能DLS系统配备了进行ELS分析所需的所有组件,因此可以同时测量颗粒的大小和ζ电位;后者使得这些系统在制剂研究中的应用更加广泛。