粉体学及其在药物制剂中的应用.ppt
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1、粉体学及其在药物制剂中的应用,Contents,第一节 粉体学的发展史,粉体操作:有数千年的历史 1948年J.M.Dallavalle 尘粒学首次以学科研究(美) 1950年代初Higuchi片剂的成形理论(美籍日本人) 1956年日本成立粉体工学会,64年创刊杂志 1960年英国H.E.Rose开设粉体技术的大学课程 1983年日本制剂与粒子设计部会,1988年中国颗粒协会 1996年6月首届中日国际粉体研讨会(北京清华) 2000年12月曼谷“第一届亚洲粉体会议” 2003年马来西亚“第二届亚洲粉体会议” 1991年8月沈阳药科大学召开“粉体工程及其在固体制剂中的应用”,2006年5月中
2、日制剂和粒子设计研讨会(沈阳) 2007年7月制剂与粉体技术研讨会 第一届亚洲药物制剂科学与技术研讨会 2007年筹备中国颗粒学会/药物制剂和粉体技术专业委员会 每隔四年国际造粒研讨会,系列专著出版等,第二节 粉体学概述,粉体 (powder):是无数个固体粒子的集合体 粉体学:研究粉体所表现的基本性质及其应用的科学 通常所说的“粉”、“粒”都属于粉体 其中100m的粒子叫“粉”,容易产生粒子间的相互作用而流动性较差, 100m的粒子叫“粒”,由于粒子的自重大于粒子间相互作用而流动性较好 粒子是粉体运动的最小单元,粒子间存在这一定的相互作用,从而出现不同的表现形式,分为一级粒子和二级粒子 在制
3、药行业中常用的粒子大小范围为从药物原料粉的1m到片剂的10mm,粉体的物态特征: 具有与液体相类似的流动性; 具有与气体相类似的压缩性; 具有固体的抗变形能力。,粉体被视为第四种物态,粉体粒子的性质,粒子径与粒度分布 粒子形态 粒子的比表面积,一、粒子径与粒度分布,粒子大小是在空间范围所占据的线性尺度,也称粒度,是粉体的基础性质 形态规则的球形微粒的大小可简单用球的直径来表示 对于一个不规则粒子,其粒子径的测定方法不同,其物理意义不同,测定值也不同,1.几何学粒子径 根据几何学尺寸定义的粒子径,一般用显微镜法、库尔特计数法等测定 (1)长径、短径和外接圆等价径 (2)定方向径:指全部粒子都按同
4、一方向测出的粒径,主要包括定方向接线径和定方向等分径,(一)粒子径的表示方法,几何学粒子径,球相当径,筛分径,定方向接线径:在一定方向上将粒子的投影面外接的平行线间的距离 定方向等分径:在一定方向上将粒子投影面积分割为两等分的长度,2.球相当径 用球体的粒径表示不规则颗粒的大小 (1)等体积相当径:与粒子的体积相同的球体直径,也叫球相当径。用库尔特计数器测得,记作Dv 粒子的体积: V=Dv3/6,(2)等表面积相当径:与粒子的表面积相等球的直径,用透过法、吸附法求得,记作DS 外表面积S=DS2 该粒径为平均粒径,不能求粒度分布,(3).等比表面积相当径:与粒子的比表面积相等球的直径,采用透
5、过法、吸附法测得比表面积后计算求得,记作DSV 这种方法求得的粒径为平均径,不能求粒度分布 DSV =Dv3/DS3,(4).有效径:粒径相当于在液相中具有相同沉降速度的球形颗粒的直径。该粒径根据Stocks方程计算所得,因此又叫Stocks 径,记作 DStk,DStk=,18,(p -1) g, ,1/2,式中:p ,1-分别表示被测粒子与液相的密度;-液相的粘度;h-等速沉降距离;t-沉降时间,又称细孔通过相当径。当粒子通过粗筛网且被截留在细筛网时,粗细筛孔直径的算术或几何平均值称为筛分经,记作DA,3.筛分径(sieving diameter),算术平均径,DA=(a+b)/2,几何平
6、均径,DA=(ab)1/2,式中: a-粒子通过的粗筛网直径; b-粒子被截留的细筛网直径。,粒径的表示方式是(-a+b),即粒径小于a,大于b。,粒度分布(particles size distribution)表示不同粒径的粒子群在粉体中所分布的情况,反映粒子大小的均匀程度 频率分布与累积分布是常用的粒度分布的表示方式,(二)粒度分布,频率分布:表示各个粒径的粒子群在全粒子群中所占的百分数(微分型) 累积分布:表示小于或大于某粒径的粒子群在全粒子群中所占的百分数(积分型) 百分数的基准可用个数基准、质量基准、面积基准 、体积基准、长度基准等表示,D50,50,是指由不同粒径组成的粒子群的平
7、均粒径 中位径是最常用的平均径,也叫中值径,在累积分布中累积值正好为50%所对应的粒子径,常用D50表示,(三)平均粒子径,(四)粒子径的测定方法,将粉末用适宜的液体分散媒稀释后涂片,采用成像法直接观察和测量颗粒的平面投影图像,从而测得颗粒的粒径 分散媒介应不溶解样品,并有较低的折射率,全氟萘烷是常用的分散媒介之一,1.显微镜法,根据库尔特原理测定混悬于液体中粒子的粒度分布 测定时,将待测的粉粒混悬于适宜的电解质溶液中,采用负压虹吸方式,迫使样品通过宝石微孔 当微粒通过小孔时,两电 极之间的电阻瞬间增加 产生一个其大小与粒子体 积成比例的电压脉冲,经 电子分析器放大并转变成 微粒的粒度,2.库
8、尔特计数法,利用电阻与粒子的体积成正比的关系将电信号换算成粒径,以测定粒径与其分布 测得的是等体积球相当径,粒径分布以个数或体积为基准 混悬剂、乳剂、脂质体、粉末药物等可以用本法测定,是利用粒子在液体介质中的沉降速度与粒子大小的关系,根据Stocks方程测定粒径的方法 Stocks方程适用于100m以下的粒径的测定,常用Andreasen吸管法,3. 沉降法,测得的粒径分布是以重量为基准的 Stocks径的测定方法还有离心法、比浊法、沉淀天平法、光扫描快速粒度测定法等,是应用最广的测量方法。常用的测定范围在40m以上 方法:将筛子由粗到细按筛号顺序上下排列,将一定量粉体样品置于最上层中,振动一
9、定时间,称量各个筛号上的粉体重量,求得各筛号上的不同粒径重量百分数,获得以重量为基准的筛分粒径分布及平均粒径,4. 筛分法,筛号与筛号尺寸:筛号常用“目”表示 “目”系指在筛面的25.4mm(1英寸)长度上开有的孔数,如开有30 个孔,称30目筛,孔径大小是24.5mm/30再减去筛绳的直径。所用筛绳的直径不同,筛孔大小也不同。因此必须注明筛孔尺寸 各国的标准筛号及筛孔尺寸有所不同,中国药典在R40/3系列规定了药筛的九个筛号,系指一个粒子的轮廓或表面上各点所构成的图像 用数学方式定量描述粒子几何形状的方法:形状指数和形状系数,二、粒子形态,2.圆形度:表示粒子的投影面接近于圆的程度,球形度:
10、也叫真球度,表示粒子接近球体的程度,某粒子的球形度越接近于1,该粒子越接近于球。,=,粒子投影面相当径,粒子投影最小外接圆直径,形状指数:粒子的各种无因次组合,c= DH/L,平均粒径为D,体积为Vp,表面积为S的粒子的各种形态系数包括: 体积形态系数 表面积形态系数 比表面积形态系数 粒子的比表面积形状系数越接近于6,该粒子越接近于球体或立方体,不对称粒子的比表面积形态系数大于6,常见粒子的比表面积形状系数在68范围内。,形状系数:立体几何各变量的关系,v=Vp/D3,s=S/D2,= s/v,三、粒子的比表面积,比表面积是表征粉体中粒子粗细的一种量度,也是表示固体吸附能力的重要参数。可用于
11、计算无孔粒子和高度分散粉末的平均粒径,体积比表面积:,单位体积粉体的表面积 Sv=S/V,重量比表面积:,单位重量粉体的表面积 Sw=S/W,粉体的密度与空隙率,(一)粉体密度的概念 粉体的密度系指单位体积粉体的质量 由于粉体的颗粒内部和颗粒间存在空隙,粉体的体积具有不同的含义 粉体的密度根据所指的体积不同分为:真密度、颗粒密度、松密度三种,一、粉体的密度,真密度,p = W/ Vp,不包括颗粒内外空隙的体积,g= W / Vg,颗粒密度,不包括颗粒之间空隙的体积,b = W / Vb,松密度(堆密度),粉体所占容器的体积,填充粉体时,经一定规律振动或轻敲后测得的密度称振实密度(tap den
12、sity) bt,若颗粒致密,无细孔和空洞,则t = g 一般: t g bt b,1.真密度与颗粒粒度的测定:常用的方法是用液体或气体将粉体置换的方法 (1)液浸法:求真密度时,将颗粒研细,消除开口与闭口细孔,使用易湿润粒子表面的液体,将粉体浸入液体中,用加热或减压脱气法测定粉体所排开的液体体积,即为粉体的真体积 当测定颗粒密度时,方法相同,但使用的液体应与颗粒的接触角大,难于浸入开口细孔,如水银,(二)粉体密度的测定方法,(2)压力比较法:根据Boyle的气体定理建立的方 法,常采用氦气或空气,与液浸法相比可避免样品的破坏 常用于药品、食品等复杂有机物的测定,2.松密度与振实密度的测定 将
13、粉体装入容器中测定其体积 不施加外力时所测得的密度为最松松密度,施加外力而使粉体处于最紧充填状态下所测得的密度是最紧松密度。,空隙率:是粉体层中空隙所占有的比率 粒子内孔隙率:内=(Vg-Vt)/Vg =1-g/t 粒子间孔隙率:间=(V-Vg)/V = 1- b/g 总孔隙率:总= (V Vt)/V =1- b/t,二、粉体的空隙率,粉体的流动性与充填性,粉体的流动性(flowability)与粒子的形状、大小、表面状态、密度、空隙率等有关。对颗粒剂、胶囊剂、片剂等制剂的重量差异以及正常的操作影响很大。,一、粉体的流动性,休止角,(一)粉体流动性的评价与测定方法,1.休止角 静止状态的粉体堆
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- 粉体学 及其 药物制剂 中的 应用
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