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决定一批产品的四项检验:硬度、脆碎度、崩解、溶出

一片成品片剂必须既结实到能挺过运输,又能按时崩散、释放药物。四项质量控制检验守护着这一平衡——而由诺伊斯-惠特尼方程描述的溶出,是把片剂与患者联系起来的那一项。

够结实,但别太结实

片剂过着“颠沛”的生活——在瓶中翻滚、随卡车颠簸、从包装线上跌落。两项检验确认它能挺住。硬度检验沿片剂边缘施压,报告压碎所需的力。脆碎度检验在旋转的滚筒中翻滚一批样品,称量损失的粉屑;通常失重低于约 1% 即合格。

先崩散,再溶解

崩解检验把片剂放入在温热介质中上下往复的吊篮,计时直到筛网上不再有固体残留。它快速又便宜——但它只能证明片剂崩散了,并不能证明药物溶解了。要证明后者,需要更深入的检验。

溶出检验是实验室最接近患者的一步。片剂置于溶出仪中——一支搅拌着体温温热介质的桨或转篮——随时间取样液体,绘出已进入溶液的药量曲线。介质维持在远低于饱和的状态,即漏槽条件,使溶出不会被已释放的药物拖慢。

为什么搅拌、表面积和饱和度都重要?因为它们正是诺伊斯-惠特尼方程中的各个调节杆——这个简单定律支配着溶出速率。暴露的表面积越大、距饱和的差距越大、表面未搅动层越薄,药物溶解得越快。

曲线背后的定律

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.
在漏槽条件下用诺伊斯-惠特尼方程估算溶出速率的演算示例,说明表面积为何起主导作用。