原料藥（API）的粒度分析

活性藥物成分的粒度分布與許多因素有關，包括加工和原本性能。大多數API都有一定的粒徑規格，必須對其進行可靠和重復的分析，然后才能將產品整合到Z終劑型中。

有許多不同的用于進行粒度分布分析的技術。本應用說明主要比較了兩種粒度分析技術：激光衍射和單顆粒光學傳感技術(SPOS)。對API粉末的兩種技術進行了分析，并對結果進行了比較。然后在樣品中加入50μm的聚苯乙烯乳膠標準品，以測試其對主分布之外的尾端的敏感性。

介紹：API可通過各種劑型給患者引入，包括口服、吸入、腸外、眼科、局部和栓劑?？诜┬桶ǎ浩瑒?、溶液和懸浮液。片劑和懸浮液中的粒徑很重要，因為影響因素中還包括粉末流動、溶解速率、含量均勻性等工藝特性。就含量均勻性而言，少量大顆粒就能導致劑量超過安全限值，并對患者健康有害。

有許多技術都被用于測量口服劑型活性原料藥的粒度，其中包括顯微鏡、過濾、激光衍射和顆粒計數技術。顯微鏡觀察是Z直接的測量方法，還提供粉末的形狀信息。在對粉末進行分析時，過濾通常被用于更大的粒徑(>50μm)激光衍射是Z常用的技術，該方法快速，可重復，動態范圍廣泛，計數技術本身具有更高的分辨率，且可提供定量的濃度結果。

單顆粒光學傳感技術分析儀(SPOS)是一種高分辨率的粒子計數器和粒徑分析儀。液體懸浮液中的顆粒通過光區流動，在光區中它們通過光阻或（和）光散射與激光光源相互作用，見圖1。通過使用脈沖高度分析儀和校準曲線，建立粒子的光阻/光散射與粒子的大小和濃度的關系，所得結果是懸浮液中顆粒的濃度和粒徑的分布。

激光衍射是一種常見的粒徑分析技術，用于包括制藥行業的許多行業，見圖2。在圖2中，粒子流過由一個或多個激光光源照明的單元，激光/粒子的相互作用產生了多個探測器和多個角度收集的散射光，粒子大小和光散射角成反比關系，較大的粒子以低角度散射，較小的粒子以高角度散射，散射光通過基于Fraunhofer或Mie理論的專有算法可以轉換為粒度分布。使用Mie理論可以在較小的顆粒粒徑（<20μm）下產生更精確的結果，但需要顆粒分散相的精確折射率（RI）值。

圖1：SPOS技術

圖2：激光衍射技術

本研究采用SPOS和激光衍射法測定了懸浮在液體中的API粉末的粒徑分布。然后在API懸浮液中加入50μm的聚苯乙烯乳膠(PSL)顆粒，以比較兩種技術對主分布外的尾端顆粒的敏感性。

實驗材料：本研究中使用的API是粉末狀的阿立哌唑。使用帶有LE-400傳感器的AccuSizer?A7000 AD SPOS系統（動態范圍為0.5–400μm）和帶有HydroS液體采樣器的動態范圍為0.2–2000μm的Malvern Panalytical Mastersizer激光衍射分析儀對樣品進行分析。IGEPAL CA-630，辛基苯氧基聚乙氧基乙醇，是一種非離子表面活性劑，Sigma-Aldrich產品編號I3021，可以用于幫助潤濕和分散粉末。AccuSizer使用49.5±0.7μmPSL標準進行測試，校準套件零件號075DT0F，批號RA06B-N（Micro Measurement Laboratories）。使用賽默飛世爾生產的分類號4250A、批次號44795的50μm PSL標準物，平均粒徑為49.5±0.8μm。為滿足SPOS技術更低的檢測濃度，我們使用了兩種不同的PSL標準。

制備方法

實驗過程：API樣品采用以下SPOS測量程序來制備：

? 稱重0.05gAPI，并放入250mL的燒杯中

? 將3滴0.1%的IgepalCA 630滴到粉末上

? 向燒杯中注入150mL的DI水

? 用超聲波探針放置60秒鐘將粉末分散

API樣品采用以下激光衍射測量程序來制備：

? 將3滴0.1%的IgepalCA 630滴到粉末上

? 在燒杯中倒入100mL的DI水

? 用超聲波探針放置60秒鐘將粉末分散

如上所述，這些制劑略有不同，SPOS技術可以在比激光衍射技術低得多的濃度下工作。

沖洗AccuSizer A7000，將背景計數減少到200顆粒子/毫升以下，所使用的測量方案如下：

? 樣品體積：100μL

? 流量：60mL/min

? 傳感器模式：默認

? 尺寸閾值：0.56μm

? 攪拌機速度：60%

? 目標濃度：3500個/mL

? 基線偏移量*：0

? 進樣體積：2mL

*0基線偏移量意味著所有來自通道的所有計數都包含在結果計算中。

SPOS測量的總結如下：

1、將燒杯放在攪拌板上，連續混合樣品。（減少了從燒杯到分析儀的二次取樣可能產生的誤差。）

2、過濾后的DI水通過傳感器，直到低于200個顆粒/毫升的背景計數。

3、將100μL樣品移液管放入AD采樣器的60mL混合室中。

4、樣品經過自動稀釋，直到濃度降至3500個粒子/mL目標濃度。

5、在測量開始之前將2mL的進樣體積通過傳感器。

6、對樣品進行60s的測量。

7、系統將刷新，直到再次實現后臺計數。

 使用的Mastersizer測量方案如下所示：

? 分析模型：多種窄幅模式*

? 敏感性：增強

? 粒子RI：1.590、0.01**

? 分散劑RI：1.33

? 樣本時間：12s

? 泵/攪拌速度：2500rpm

? 超聲：Off

*該模型提供了可能的zui高分辨率，以便解析多個峰值。它很少被用于常規粒度分析，但是被選作檢測50μm PSL峰的zui佳方法。

**這些RI值產生了Z低的加權殘差值，為選擇未知樣本(大多數API)的RI的建議方法。

Mastersizer激光衍射測量的總結如下：

1、將燒杯放在攪拌板上，連續不斷混合樣品。（減少了從燒杯的子采樣到分析儀中可能出現的誤差。）

2、潔凈的DI在系統中再循環，光學系統自動校準，確定背景低于20。

3、樣品移入HydroS進樣器中，直到遮擋范圍在5-15%之間。

4、測量樣品12秒。

5、將采樣器沖洗兩次，將檢測器上的背景降低到20以下。

結果：基本粒徑分析

圖3顯示了API懸浮液的四個SPOS重復結果，表1為總結結果。

圖3：API懸浮液的四個SPOS重復結果

表1：4個API懸浮液的SPOS重復結果

AccuSizer軟件還可以提供定量的結果計算，如體積分數、ppm/ppb和絕對體積等。對于這項研究，表格結果導出到了excel中，在excel中進行計算以確定大于規定粒徑的顆粒（液滴）/克的數量。表2中顯示的結果顯示，對于測量R2，每克粒子的累積數量大于0.63、1.9、5.4和10μm。

表2：大于給定粒徑的每克的累積粒子數。

圖4：三個激光衍射結果的疊加

圖4顯示了API懸浮液的三次激光衍射重復結果，總結的結果顯示在表3。

表3：激光衍射結果總結

討論：基本粒度分析：AccuSizer SPOS和激光衍射結果非常一致，因為這是基于不同原理的兩種完全不同的技術。AccuSizer報告的分布比Mastersizer更窄?？缍仁菆蟾媪６确植紝挾鹊某Ｓ梅椒?，定義如下：

跨度=（D904-D10）/D50（式1）

AccuSizer 的跨度=(18.752 – 4.893)/9.997 = 1.386

Mastersizer的跨度= (23.214 – 4.592)/10.896 = 1.709

激光衍射結果的跨度增加了23%，因為它比SPOS分辨率更低。AccuSizer的結果是根據校準曲線將來自粒子/光相互作用的單個脈沖轉換為粒子大小。Mastersizer結果是對一段時間內所有粒子的整體光散射進行平均而生成的，然后再使用固有分辨率的有限的算法將平均光散射轉換為報告的分布。分辨率受限激光衍射結果有兩個特點，如這些結果所示的分布展寬（跨度增大），以及對分布尾部的敏感性降低。第二個效應特點將在本研究的下一節中進行檢驗。

顆粒粒徑結果的重復性和再現性非常重要。根據USP<429>粒度光衍射來進行測量，三次測量的預期重復性應在變異系數（COV）范圍內一致，變異系數（COV）在D50應小于10%，在D10和D90應小于15%。COV的定義如下：

COV=（標準偏差/平均值）×100（方程2）

SPOS結果具有很高的重復性，超過了USP<429>中的要求。SPOS結果顯示，在D50時COV為2.85%，在D10時COV為2.68%，在D90時COV為1.93%，如表1所示。盡管尚未對SPOS技術進行官方USP測試，但這些結果表明，這是一種適合用于原料藥粒度分析的技術。如表3所示，激光衍射結果顯示，在D50處COV為3.823%，在D10處COV為8.652%，在D90處COV為3.944%。這些值均符合USP<429>指南。

對尾部的敏感性：與激光衍射相比，SPOS有幾個優勢，包括有更高的分辨率結果和更大的尾部靈敏度。在先前的研究報道中，SPOS對尾部的敏感性大約是激光衍射的600倍。在本研究中，API懸浮液中加入了50μm聚苯乙烯乳膠(PSL)標準品，以測試對主分布外的小濃度尾部的敏感性。

將用于生成圖2和圖3所示結果的相同的100μL懸浮液移液到AccuSizer A7000 AD中，接著將小體積50μmPSL標準移液管移入系統中。先引入50μmPSL標準的100μL，然后再引入10μL，以測試系統對PSL峰值的敏感性，圖5顯示了50μmPSL的10μL峰值的體積分布結果。AccuSizer A7000 AD明顯具有檢測50μm粒子的10μL峰值的靈敏度的能力。圖6顯示了與Y軸上的計數相同的結果，使用1024粒徑通道分辨率加上45到55μm的定義區域。圖6還顯示了所定義區域的統計數據?！坝嫈怠敝捣浅＝咏碚摶厥章手?。從計數和粒徑數據中獲得的數據有助于更好地確定樣品中顆粒的存在，這可能會對粉末流動或平板壓縮等特性產生負面影響。

圖5：10μL峰值，50μmPSL標準，體積分布

粒子大小分布圖（μm）

圖6：50 μmPSL標準的10μL峰值，50μm區域的計數分布和統計數據

接下來，使用mastersizer激光衍射系統進行了類似的加標研究。將不同體積的50μm PSL標準加入API懸浮液中，直到激光衍射儀能夠分辨出第二個峰。將250μL標準加入100 mL API懸浮液后，分辨出50μm的峰，圖7中顯示了50μm顆粒的150、175μL和250μL峰的疊加結果。雖然激光衍射可以分析第二個峰值，但該峰不是完全獨立的。

圖7：50 μmPSL標準的峰值，體積分布

由于激光衍射技術沒有報告實際濃度，因此本研究中沒有嘗試對PSL顆粒峰值的靈敏度進行直接定量比較，但通過定性計算，SPOS技術對第二粒子群的存在的敏感性約為激光衍射技術的700倍，這比其他研究這兩種技術敏感性的研究相比很好。但是激光衍射的結果是使用更高分辨率的“多窄模式”算法計算的，而不是大多數客戶用于標準分析的“通用目的”算法。因此，激光衍射分析儀的標準操作的靈敏度實際上更低。

結論：SPOS是測量顆粒粒徑和濃度的高精度、高分辨率的技術。與激光衍射相比，SPOS技術提供了更精確的粒度分布寬度，且不會出現假增寬。此外，該技術還對從主分布中分離的尾部極為敏感，這對于檢測一些可能導致片劑含量均勻性和過量劑量的大顆粒特別有用。