流变学特性,粒径大小和粒径分布都影响到配方、工艺的合理性以及一致性评价,因此,测试药物的流变学特性尤为重要。流变学测试涉及的主要包含以下几项内容。
1.1 流动曲线-剪切应力与剪切速率的完整流动曲线,确定出低或高剪切应力或速率
这是一条简单的流动曲线。但问题的关键是,剪切速率从多少开始,到哪一个剪切速率结束,这条流动曲线才算完整?或者,从产品配方和工艺的一致性角度出发,这条流动曲线该如何解读?究竟是采取高剪切速率还是低剪切速率?这在现实的研发工作中是一个必须面对的问题。
低剪切速率可以表征配方的运输储存的稳定性,通常用零剪切黏度拟合来完成。建议低剪切速率采用0.01s-1~10s-1就可以很好的完成。高剪切速率表示配方的涂抹性能,好涂不好涂,速率可以高达5000S-1。在实际测试的时候,需要综合考虑仪器的性能,配方的特性以及流变测试的限制,建议低速从0.01S-1开始就可以,高剪切1000S-1即可。有的物料,比如乳膏类,高速条件下容易出现剪切失真的问题,物料被甩出或者表现出弹性出现爬杆现象。这都是测试过程中要注意避免的。
从一致性评价的角度,建议去参考低剪切速率条件下的黏度数值。因为低速条件下的数据,配方结构趋向一个静态的网状结构,此时的数据更加接近物料的本质物性结构信息。当然,现在的流变仪都可以实现对不同样品的整条曲线进行叠加处理。若果整条曲线都是相似或者相近的,一致性程度更高。
1.2 屈服应力-如测试物料表现出塑性流动行为,则应报告屈服应力值
涂抹类的外用皮肤药物,多数具有屈服应力的特性。屈服应力在整个流变学研究中一个非常重要的参数,同样的配方具有特异性,具有特征的屈服应力值,所以屈服应力值对于配方的一致性评价重要的参考价值。
但是,另外一角度来看,屈服应力的测试方法有很多种,不同的测试方法测试得到的结果有比较大的差异。因此,针对不同的配方类型,选择具有高稳定性的测试方法就异常重要。主要的测试方法列举如下:
A:应力增长模式:设定恒定的剪切速率,测得最大剪切应力即可,对应于时间t (线性坐标)。
这个方法要求恒定剪切速率的选择比较重要,一般选择低剪切速率。具体到某一个确定的速率,要根据物料特性来选择。
B:控制应力(CS)扫描模式: 连续增大的剪切应力施加到被测样品上, 观察产生的形变, 曲线斜率变化两个切线的交点对应的应力。
C:振荡(OSC)应力扫描模式: 以某一频率的正弦波施加到被测样品上, 应力幅度逐渐增加,曲线斜率变化两个切线的交点对应的应力。
还有很多种测试的方法,这里就列举三个,是比较常用的屈服应力的测试方法。关于乳膏类,凝胶类等药物,我建议采用C方法,也就是振荡(OSC)应力扫描模式。或者采用震荡模式下的振幅扫描模式,也可以得到稳定的,重现性比较高的屈服应力数据。在震荡模式下,测试属于动态测试,优化了测试条件之后,只要仪器的灵敏度足够,都可以得到稳定的数据。
1.3 线性粘弹性响应-频率扫描
频率扫描对于一个凝胶类或者高分子聚合物形成的配方来说,测试的特异性非常强。不同的分子量,不同的交联程度,模量的交点肯定会偏移。
对于同批次的配方,完成频率扫描后,总会得到类似的频率图谱,除非工艺,原辅料发生了异常。频率扫描的意义在于不仅仅可以实现一致性的评估,还可以做配方的稳定性表征。比如刚生产出来的制剂和放置一段时间的制剂,来检测频率图谱,由于储存时间,光热,颗粒大小的影响,频率图谱就会发生变化。