中國粉體網訊 在醫藥產品中固體藥物制劑約占 70％～80%，含有固體藥物的劑型有散劑、顆粒劑、膠囊劑、片劑、粉針、混懸劑等；涉及的單元操作有粉碎、分級、混合、制粒、干燥、壓片、包裝、輸送、貯存等。而這一系列過程密切相關的粉體性質有粒度、堆密度、流動性、吸濕性和潤濕性等。
中藥粉體的物理性質
其中，如何準確描述藥用粉體的流動性，是控制固體制劑質量的重要基礎和手段，尤其是隨著粉末直壓技術的流行，如何設計適合直接壓片使用的中藥粉體配方，首要的問題就是設計具有良好流動性的藥用粉體。
醫藥粉體流動性的表征
粉體流動性表征的是粉體在某些特定條件下的流動能力，藥用粉體的流動性表征方法主要有 3 種：
基于測量顆粒質量流量的方法，包括霍爾流量計測量、低速轉鼓中的顆粒物質的坍塌規模或質量流率測量等；
基于測量顆粒摩擦的方法，包括靜力學休止角、剪切流變力學、壓縮度測量等;
基于顆粒形狀的分形維數法等 。
粉體流動性的評價方法多種多樣，在藥劑學領域中常用的方法有以下幾種：
（1）休止角測定法
休止角是粉體堆積層的自由斜面在靜止平衡狀態下，與水平面形成的最大角。休止角不僅可以直接測定，也可以通過測定粉體層的高度和圓盤半徑后計算得出，即 tan θ=高度/半徑，測定原理如圖1所示。
圖1：休止角測定原理
休止角的測定方法主要有3種（見圖 2），即注入法、排出法和和容器傾斜法。
圖2：休止角的測定方法
（a）注入法（b）排出法（c）傾斜角法（d）轉動圓筒法
休止角是檢驗粉體流動性的好壞的最簡便的方法。一般而言，休止角越小，摩擦力越小，粉體的流動性越好。如果粉體的休止角α<30o，其流動性好；若粉體的休止角α>40o（或45o），則流動性差，需采取措施保證分劑量準確。但在實際生產中，休止角α<40o就可以滿足分劑量的生產要求。
休止角大小與粉體流動性好壞的關系
（2）流出速度法
流出速度是將物料加入漏斗中測定全部物料流出所需的時間來描述，其測定裝置見圖3所示。
圖3：粉體流動性的測定裝置
流速快，流動性好；反之流動性差。該方法僅適用于能夠自由流動的粉體。對于附著性較強的粉體，由于粉體本身不能自由流動，因此無法進行測定。這種情況下可以向粉體中加入粒徑為 100 μm 的玻璃球助流，測定粉體開始流動所需玻璃球的最少量，用以表示流動性，加入玻璃球的量越多，粉體的流動性越差。
此外，流出速度法的測定結果受測定方法和實驗條件的影響較大。影響因素主要有容器的形狀和材質、孔徑大小與形狀、容器內粉體層的直徑和高度等。
（3）壓縮度測定法
壓縮度是將一定量的粉體在無任何振動的條件下填充在量筒中，振動量筒使粉體處于最緊狀態，振動后最終體積 Vf 與初始體積V0的差占初始體積V0的分數即為壓縮度 C，也可以通過計算最松密度ρ0與最緊密度ρf求得壓縮度。
壓縮度計算公式如下：
Hausner 比 rHr 與壓縮度緊密相關，是初始體積 V0與最終體積 Vf 的比值，計算公式如下：
壓縮度與豪斯那比及粉體流動性好壞的關系
（4）剪切實驗法
剪切實驗法通過定量地測定粉體力學特性來評價的粉體流動性。根據剪切實驗法原理的不同，該法可以分為定載荷剪切實驗法和定容積剪切實驗法。近年來常用于醫藥粉體流動性評價的剪切實驗法主要有以下幾種。
Jenike 剪切實驗法
傳統 Jenike 剪切實驗屬于定壓式單面剪切實驗法，實驗裝置如圖 4 所示。
圖4：Jenike 剪切實驗裝置示意圖
圖5：Jenike 實驗法的基本原理圖
環形剪切實驗法
環形剪切實驗法與 Jenike 剪切法不同，剪切盒呈現環形，如圖6所示，在粉體的上部施加垂直應力，然后旋轉下部剪切盒，環形的粉體層發生剪切旋轉，測定力矩即可求得剪切應力。
圖 6： 環形剪切實驗法
旋轉式剪切實驗法
旋轉式剪切實驗法（圖7）通過插入粉體層內部的旋轉剪切頭對填充在圓筒形剪切盒內的粉體施加力的作用。操作相對簡單，人為誤差小，儀器的體積相對較小，所需樣品量少以及測定快，針對制藥粉體來說，采用旋轉式剪切實驗法測定流動性最適用。
圖 7 ：Schulze 剪切實驗裝置原理圖
平行平板型剪切實驗法
相比于休止角和壓縮度測定方法，基于 Jenilke 剪切實驗原理的平行平板剪切法更適用于濕物料粉體流動性的評價。
圖 8： 平行平板型剪切實驗裝置圖
（5）Carr流動性指數法
粉體流動性的測量方法很多，很長一段時期都是簡單地根據粉體的休止角、可壓縮性來預測粉體的流動性能，但是這些方法所考慮的因素都較為單一，帶有較強的經驗性，往往在實際單元操作中，流動情況很不理想，難以很好地描述粉體流動性。后來Carr通過對2800種粉體試樣的測定，提出了一套比較全面的表征粉體流動情況的辦法，叫做Carr流動性指數法。
Carr流動性指數法是目前粉體流動性評價中最常用的一種綜合評價方法。通過對粉體的休止角、壓縮度、平板角、凝集度或均齊度 4 項指標進行測定，每項最高 25 點，將測定結果換算成表示高低程度的點數，然后采用點加法得出總數作為流動性指數 FI，以此來綜合評估粉體流動性。
Carr 提出的流動性指數 FI 及其含義
該法既適應于流動性好的粉體，又適用于附著性強且流動性差的粉體，在工程應用中較為常見。它的缺點是只給出定性指標，其流動性指標仍不能用于諸如輸送壓降、混合時間、攪拌功率等的工程計算。
小結
近年來隨著粉體技術的發展，出現了許多新的流動性測試方法，這些方法從靜力學或動力學的角度出發，試圖對粉體流動性進行更定量或更全面的表征。如轉鼓法、多元分析法。但影響藥物粉體流動性的因素很多，如顆粒的大小、粒度分布、顆粒形態、堆積密度、表面狀態、顆粒之間的內摩擦力、黏附力、靜電力等，因此要對粉體流動性進行正確、全面地評價和表征，必須根據需要選擇合適的評級方法，有時僅依靠一種測定方法或僅單獨分析某一個參數的變化是不夠的，必須綜合運用幾種流動性測定方法進行全面評價。
參考資料：
李鳳生等.藥物粉體技術
王亮等.醫藥粉體流動性評價方法研究進展
杜焰等.中藥粉體流動性表征方法研究
吳福玉.粉體流動特性及其表征方法研究
（中國粉體網編輯整理/三昧）
