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KRUSS表界面技術(shù)為醫(yī)藥研發(fā)加油助力!

更新時間:2022-06-13點擊次數(shù):1219

背景

從表界面角度出發(fā),通過對藥物、輔料,醫(yī)用材料等自身表界面性質(zhì)的運用,改變界面間的表面張力,接觸角等,達到潤濕、增溶、分散,提高生物相容性等目的,滿足生物利用需求。另外,在藥物一致性評價工作中也應關(guān)注表界面特性的作用,往往仿制藥與原研藥之間的差異,是由于二者之間的物性差異所造成,而表界面特性就是其中之一。本文簡述了表面張力儀和接觸角測量儀在醫(yī)藥研發(fā)和質(zhì)量控制中一些應用,以期能為廣大的藥物工作者提供些許的幫助。

 

1.藥物制劑中的表面張力

表面活性劑在藥物制劑的制備中被廣泛應用,能顯著降低分散系的表面(界面)張力,因此可用作乳化劑、助懸劑、增溶劑、促吸收劑、潤濕劑、起泡劑與消泡劑、去污劑等,是藥用乳劑、懸濁劑、脂質(zhì)體等的重要輔料。

藥液的表面張力則可以通過KRüSS的表面張力儀(板法,環(huán)法)或者光學接觸角儀(懸滴法)來測試。如果藥物體系比較珍貴,也可以使用小劑量配件,來測試微量液體的表面張力。

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比如,眼藥水通常用于將活性藥物成分(API)直接涂在眼睛上。而表面張力在這個過程中起著關(guān)鍵作用,表面張力會影響潤濕以及淚膜的破裂時間,同時液滴的體積與表面張力也有關(guān)系。通過添加表面活性成分,來調(diào)配表面張力大小,以及控制和優(yōu)化眼藥水的體積。

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2.界面張力與乳化作用

水相、油相兩不相溶的組分難以自發(fā)形成乳狀液,這就需要乳化劑,以維持這兩相間的穩(wěn)定性,進而形成乳狀液。乳化劑的添加量則可以通過界面張力來確定,油水兩相之間的界面張力越低,越容易形成比較穩(wěn)定的乳液。

由油相、水相、乳化劑、助乳化劑組成的自微乳釋藥系統(tǒng)是基于微乳釋藥系統(tǒng)發(fā)展建立起來的新型給藥系統(tǒng),通過對配方的篩選,降低界面張力,可以極大的促進藥物的溶解度。
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3.臨界膠束濃度和增溶作用

表面活性劑在溶液中超過一定濃度時會從單體(單個離子或分子)締合成為膠態(tài)聚合物,即膠束(或稱膠團)。開始形成膠束的濃度稱為臨界膠束濃度(critical micelle concentration),用CMC表示。當溶液中形成膠束后溶液的性質(zhì)如滲透壓、濃度、表面張力、摩爾電導等都存在突變現(xiàn)象。

很多藥物具有脂溶性或難溶性結(jié)構(gòu),進入人體后溶出濃度不足以達到有效血藥濃度。藥物通過與溶劑中表面活性劑膠束的可逆相互作用而發(fā)生的自發(fā)溶解,與表面活性劑的臨界膠束濃度相關(guān)。預測藥物在生物相關(guān)介質(zhì)中的增溶性,以及研究載藥膠束等,都離不開臨界膠束濃度。還可以用臨界膠束濃度,研究不同表面活性劑的降低表面張力的活性,篩選合適的表面活性劑。

KRüSSK100表面張力儀可以通過連接兩個分液器,全自動測量臨界膠束濃度。

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4.用接觸角分析藥物粉末的潤濕性

藥物的難溶性,也是藥物研發(fā)過程中亟待解決的問題之一。藥物顆粒的潤濕是溶解的第一步,是片劑崩解、顆粒溶化、藥物溶出等藥物使用并在體內(nèi)發(fā)揮療效的首要步驟。

KRüSS的光學接觸角分析儀可以通過測量接觸角來分析潤濕性。疏水的粉末或者片劑,可以直接將液滴滴在固體上測量接觸角,分析潤濕性即可。針對親水性的粉末樣品,通過記錄接觸角隨時間變化的曲線,橫向比對不同樣品的潤濕速度的差異。

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KRüSSK系列表面張力儀,采用Washburn的方法,也可以精確的定量測定粉末和液體的接觸角,用來評價兩者之間的潤濕性能。

測量過程:將粉末樣品均勻填充入底部用濾紙封閉的玻璃管中,將玻璃管與液體接觸,根據(jù)粉末吸附的液體質(zhì)量隨時間的變化關(guān)系,測試粉末和液體之間的接觸角。接觸角越小,潤濕性越好。由于是通過毛細作用吸附下方的液體,所以此種方法要求粉末和待測液體的接觸角小于90°。

計算公式和測試示意圖如下:

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5.接觸角和生物相容性

生物醫(yī)用材料中常用的是鈦以及鈦合金,但由于其自身表面性質(zhì)不甚理想,需要使用各種表面處理手段改善鈦及鈦合金的表面性質(zhì)。親水性的鈦合金表面可以增強蛋白質(zhì),細胞以及種植體的作用,避免細菌的粘附。而親疏水性則可以通過光學接觸角分析儀來進行測量。接觸角越大,越疏水,接觸角越小,親水性越好。

如果樣品尺寸非常小,普通的光學接觸角很難測試樣品表面的親疏水性。KRüSSDSA100M接觸角分析儀,可以在微小樣品表面滴定皮升級的液滴,分析潤濕性。

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6.包裝材料中的表面張力和接觸角

除了藥物的研發(fā),在包裝過程中也可以使用表面張力和接觸角來幫助解決一些問題。比如在制備凍干粉的過程中,藥液因為表面張力引起的馬蘭戈尼效應會在瓶內(nèi)部產(chǎn)生掛壁現(xiàn)象,影響使用和美觀。這種也可以通過調(diào)整藥液的表面張力或者對瓶內(nèi)部做疏水處理來改善掛壁現(xiàn)象。

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7.動態(tài)表面張力和中藥提取液的霧化行為

當前中藥制劑的研究越來越精細,中藥原料的表面特性也應作為關(guān)注的重點之一。首先從中藥制劑原料的提取、分離等制劑前處理階段開始,提取過程的潤濕和滲透、濃縮過程的起泡和消泡、干燥過程的黏附和吸濕等都有表界面特性的參與和影響。

上海中醫(yī)藥的大學王老師發(fā)現(xiàn)中藥提取液的霧滴粒徑與藥液的動態(tài)表面張力存在一定的相關(guān)關(guān)系,影響藥物制劑領(lǐng)域的霧化過程,同時動態(tài)表面張力對擴散潤濕也有顯著影響。

動態(tài)表面張力指的是表面活性劑在達到平衡吸附前某一時刻的表面張力,是一個變化的值。KRüSSBP100動態(tài)表面張力儀,可以測量從5ms20ms時間內(nèi)液體的表面張力變化,分析表面活性劑降低表面張力的動態(tài)行為和效率。

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綜上所述,在醫(yī)藥研究中,表界面特性扮演著重要角色。KRüSS的表界面分析儀器可以幫助您從原料到成品,從生產(chǎn)到研發(fā),多維度解決您的難題!



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