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旋轉(zhuǎn)流變儀在皮膚外用膏劑上的應(yīng)用(原文參考于賽默飛的應(yīng)用文章)
點(diǎn)擊次數(shù):3317 更新時間:2021-11-12 打印本頁面 返回

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摘要


皮膚外用膏劑一般分為乳膏劑、軟膏劑和凝膠劑。乳膏是指藥物溶解或分散于乳狀液型基質(zhì)中形成的均勻半固體劑型,可分為水包油型和油包水型;軟膏劑是指藥物與油脂性基質(zhì)混合制成的均勻的半固體外用制劑;凝膠劑是以高分子化合物和有機(jī)溶劑如丙二醇、聚乙二醇為基質(zhì)配成的外用藥物。

無論是何種膏劑,其藥物有效成分一般僅僅是涂藥量的1%以下, 且有效成分必須溶解在基質(zhì)中,才能性質(zhì)穩(wěn)定,長期保存。使用時,膏劑從管中擠出,經(jīng)剪切涂覆均勻黏著在皮膚上,藥物有效成分從基質(zhì)中脫離出來,被角質(zhì)層吸收。因?yàn)榛|(zhì)不同,涂抹的質(zhì)感不同,藥物從基質(zhì)中脫離出來的難易程度也不同,造成皮膚對藥物有效成分的吸收率產(chǎn)生明顯差異。膏劑的成分、含量、分散狀態(tài)、液滴大小及分布等都會對最終產(chǎn)品的擠出狀態(tài)、涂抹質(zhì)感和吸收效率等產(chǎn)生影響。我們有必要對其流變性質(zhì)進(jìn)行表征,為產(chǎn)品的質(zhì)量控制、配方研發(fā)、混合工藝等提供流變學(xué)上的指導(dǎo)。

旋轉(zhuǎn)流變儀可以對皮膚外用膏劑進(jìn)行流動曲線、屈服應(yīng)力、線性粘彈性、觸變性、蠕變試驗(yàn)等進(jìn)行測試。測試符合《皮膚外用化學(xué)仿制藥研究技術(shù)指導(dǎo)原則(試行)》中規(guī)定的流變測試要求,從而為配方研發(fā)人員、工藝開發(fā)人員提供產(chǎn)品流變性質(zhì)上的參考。


實(shí)驗(yàn)過程


1、流動曲線


皮膚外用膏劑一般是剪切變稀形塑性流體。利用旋轉(zhuǎn)流變儀可以得到樣品剪切速率由低到高的流動曲線,來模擬膏劑從管內(nèi)擠出至涂抹的使用情況,在低、高剪切速率下的粘度值,反映了樣品從高粘稠狀態(tài),經(jīng)剪切涂覆為低粘度狀態(tài)的過程。如圖一和表一,對比5種膏劑的粘度可知,凝膠的粘度最小,不同工藝的乳膏1小于乳膏2的粘度值,而軟膏1僅在低剪切下小于軟膏2的粘度值。不同工藝可能會對藥物的分散狀態(tài),基質(zhì)的液滴尺寸等造成差異,從而影響其粘度。


圖一:5種膏劑的粘度曲線



表一:5種膏劑的低、高剪切速率下的粘度


2、屈服應(yīng)力


皮膚外用膏劑一般需要一定的力才能從外管中擠出,這是因?yàn)闃悠肪哂星?yīng)力。屈服應(yīng)力指樣品流動需要的最小的剪切力。屈服應(yīng)力的存在,確保了樣品能夠維持一定的外觀形狀,不易從外管中自然流出。屈服應(yīng)力不僅影響擠出的手感,甚至影響藥物有效成分從基質(zhì)中析出的難易程度。

屈服應(yīng)力可通過應(yīng)力-應(yīng)變曲線測得,曲線的斜率突變點(diǎn)代表樣品流動的開始。HAAKE Rheowin軟件可自動計算得到屈服值。屈服值越大,擠出所需的力越大。如圖二和表二,雖然乳膏的粘度一般小于軟膏,但乳膏的屈服力明顯高于軟膏。這是因?yàn)檐浉嘟Y(jié)構(gòu)較弱,易受剪切破壞而流動。



圖二:5種膏劑的屈服應(yīng)力曲線


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表二:5種膏劑的屈服應(yīng)力值


3、線性粘彈性


皮膚外用膏劑除了粘性流動之外,在一定條件下還會表現(xiàn)為彈性變形特性,即存在著粘彈性。利用流變儀的動態(tài)振蕩模式,可以得到不同頻率下樣品的線性粘彈性模量。如圖三、四,可以發(fā)現(xiàn)乳膏的差異主要表現(xiàn)在彈性模量上,乳膏2的彈性模量明顯大于乳膏1,這也間接造成了乳膏2的粘度大于乳膏1。一般來說,藥物有效成分的含量、分散狀態(tài)、液滴尺寸的大小與分布會對樣品的彈性模量造成直接影響。了解不同工藝或配方對產(chǎn)品粘彈性模量的影響差異,就能為產(chǎn)品質(zhì)控或配方研發(fā)提供方向。


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圖三:5種膏劑的彈性模量


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圖四:5種膏劑的粘性模量



4、觸變性


材料的觸變性指受到剪切時粘度變小,停止剪切時粘度又增加或受到剪切時粘度變大,停止剪切時粘度又變小的一“觸"即“變"的性質(zhì)。皮膚外用膏劑的觸變性表現(xiàn)為,涂抹前膏劑呈現(xiàn)高粘稠半固體狀態(tài),一般能夠維持一定的形狀;涂抹剪切后粘度降低,在皮膚上流平;涂抹結(jié)束后粘度又恢復(fù),從而粘附在皮膚上不至于從皮膚上滴落。

恢復(fù)的時間有最合適的區(qū)間,時間過快膏劑沒法充分流平,太慢膏劑容易從皮膚上滴落。利用旋轉(zhuǎn)流變儀的三段振蕩模式,我們可以模擬這個觸變過程。如圖五,第一、三段記錄樣品涂抹前和涂抹后粘度隨時間的變化,第二段施加大應(yīng)力(或形變),模擬樣品的涂抹過程。HAAE Rheowin軟件可自動計算第三段(涂抹后)粘度恢復(fù)的情況(表三)。


圖五:5種膏劑的三段結(jié)構(gòu)恢復(fù)



表三:5種膏劑在一定時間后粘度恢復(fù)比例


5、蠕變試驗(yàn)


通過旋轉(zhuǎn)流變儀對于膏劑的測試,可以獲得蠕變曲線,如圖六。蠕變曲線可以反饋樣品形變的難易,涂抹均勻性等,通過曲線可以準(zhǔn)確獲得蠕變?nèi)崃縅、彈性應(yīng)變、可恢復(fù)應(yīng)變、不可恢復(fù)應(yīng)變等流變學(xué)參數(shù),其中柔量為模量的倒數(shù),柔量越小,模量越大,樣品越不易發(fā)生形變等。為研究膏劑的粘彈性特征提供了豐富的依據(jù)。


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圖六:某種膏劑的蠕變試驗(yàn)


綜上


旋轉(zhuǎn)流變儀可對皮膚外用膏劑的流變特性進(jìn)行系統(tǒng)的研究。不僅為產(chǎn)品的質(zhì)控保駕護(hù)航,還為產(chǎn)品的配方優(yōu)化與工藝改進(jìn)提供方向。



原文參考于賽默飛的應(yīng)用文章




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