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決定一批產品的四項檢驗:硬度、脆碎度、崩解、溶離

一片成品錠劑必須既結實到能挺過運輸,又能按時崩散、釋放藥物。四項品質控制檢驗守護著這一平衡——而由諾伊斯-惠特尼方程描述的溶離,是把錠劑與病人聯繫起來的那一項。

夠結實,但別太結實

錠劑過著「顛沛」的生活——在瓶中翻滾、隨卡車顛簸、從包裝線上跌落。兩項檢驗確認它能挺住。硬度檢驗沿錠劑邊緣施壓,報告壓碎所需的力。脆碎度檢驗在旋轉的滾筒中翻滾一批樣品,稱量損失的粉屑;通常失重低於約 1% 即合格。

先崩散,再溶離

崩解檢驗把錠劑放入在溫熱介質中上下往復的吊籃,計時直到篩網上不再有固體殘留。它快速又便宜——但它只能證明錠劑崩散了,並不能證明藥物溶解了。要證明後者,需要更深入的檢驗。

溶離檢驗是實驗室最接近病人的一步。錠劑置於溶離儀中——一支攪拌著體溫溫熱介質的槳或轉籃——隨時間取樣液體,繪出已進入溶液的藥量曲線。介質維持在遠低於飽和的狀態,即漏槽條件,使溶離不會被已釋放的藥物拖慢。

為什麼攪拌、表面積和飽和度都重要?因為它們正是諾伊斯-惠特尼方程中的各個調節桿——這個簡單定律支配著溶離速率。暴露的表面積越大、距飽和的差距越大、表面未攪動層越薄,藥物溶解得越快。

曲線背後的定律

Noyes–Whitney:  dC/dt = (D · A / (h · V)) · (Cs − C)

  D  = diffusion coefficient = 6.0e-6 cm^2/s
  A  = surface area exposed   = 2.0 cm^2
  h  = diffusion-layer depth  = 5.0e-3 cm  (50 micrometres)
  V  = dissolution volume     = 900 cm^3   (USP vessel)
  Cs = saturation solubility  = 2.00 mg/cm^3
  C  = drug already dissolved = 0.10 mg/cm^3  (well below Cs => sink)

Initial dissolution rate:
  dC/dt = (6.0e-6 * 2.0) / (5.0e-3 * 900) * (2.00 - 0.10)
        = (1.2e-5) / (4.5)            * (1.90)
        = 2.667e-6 mg/cm^3 per s   (concentration rise in the vessel)

Mass rate = V * dC/dt = 900 * 2.667e-6 = 2.4e-3 mg/s  ~ 0.144 mg/min.

Lesson: halve the particle size and A roughly quadruples, so the
rate quadruples too — which is exactly why micronizing a poorly
soluble drug speeds its dissolution.
在漏槽條件下用諾伊斯-惠特尼方程估算溶離速率的演算示例,說明表面積為何起主導作用。