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關(guān)于2020版《中國藥典》新增項 “0991 比表面積測定法”、”0992 固體密度測定法” 的方法解讀與儀器解決方案

關(guān)于2020版《中國藥典》新增項 “0991 比表面積測定法”,、”0992 固體密度測定法” 的方法解讀與儀器解決方案

發(fā)布日期：2020-07-30 來源：貝士德儀器點擊量：5994

[導(dǎo)讀] 對藥典新增比表面積測定法和固體密度測定法的解讀和儀器應(yīng)對方案,。
近日，國家藥監(jiān)局發(fā)布的2020年版《中國藥典》將自2020年12月30日起開始實施,。本版藥典持續(xù)完善了以凡例為基本要求,、總則為總體規(guī)定、指導(dǎo)原則為技術(shù)引導(dǎo),、品種正文為具體要求的要點框架,，其符合藥品管理法，且緊跟國際先進標(biāo)準發(fā)展的趨勢,。
2020年版《中國藥典》共收載品種5911種,，新增319種，修訂3177種,，不再收載10種,，品種調(diào)整合并4種。
一部中藥收載2711種,，其中新增117種,、修訂452種；
二部化學(xué)藥收載2712種,，其中新增117種,、修訂2387種,；
三部生物制品收載153種，其中新增20種,、修訂126種,，新增生物制品通則2個、總論4個,；
四部收載通用技術(shù)要求361個,，其中制劑通則38個(修訂35個)、檢測方法及其他通則281個(新增35個,、修訂51個),、指導(dǎo)原則42個(新增12個、修訂12個),；藥用輔料收載335種,，其中新增65種、修訂212種,。
2020版《中國藥典》案例解讀現(xiàn)對2020年版《中國藥典》一些案例進行解讀如下：
1,、企業(yè)的注冊標(biāo)準已經(jīng)對2015年版藥典相關(guān)品種進行評估的，且2015年版與2020年版藥典品種質(zhì)量標(biāo)準和檢測方法無變化的,，是否需要重新對產(chǎn)品進行評估?
答:雖然品種正文內(nèi)容與2020年版藥典品種規(guī)定無變化,，但由于2020年版藥典通用性要求，包括凡例,、通則,、制劑通則以及通用性檢驗方法等進行了全面的增修訂，因此,，生產(chǎn)企業(yè)仍需針對2020年版藥典通用性要求方面對本產(chǎn)品進行相應(yīng)的評估,。
2、國家藥監(jiān)局2020年第78號公告中規(guī)定,，2020年版藥典自2020年12月30日起實施“,。如何界定產(chǎn)品的執(zhí)行日期?
答:按是歷版藥典執(zhí)行慣例要求，自2020年12月30日起生產(chǎn)或進口的藥品應(yīng)符合2020年版藥典的相關(guān)規(guī)定,。
3、制劑中間體是否也需要按照制劑的藥典標(biāo)準進行提高?
答:生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)需求,，自行對制劑中間體的質(zhì)量標(biāo)準進行評估,，確保其生產(chǎn)的制劑應(yīng)符合2020版藥典要求。按批準文號管理的制劑中間體必須符合要求或者進行變更申請,。
4,、在2020年版《中國藥典》新增的通用技術(shù)中，我們可以看到“0991比表面積測定法”,、“0992固體密度測定法”在列,。那么,，為什么要新增“0991 比表面積測定法”、“0992 固體密度測定法”呢,？
答：首先,，比表面積和固體密度是輔料的重要功能性指標(biāo)之一，它對于粘合劑,、稀釋劑,、崩解劑、助流劑,、抗結(jié)塊劑和潤滑劑等具有重要意義,。如對于潤滑劑而言，比表面積顯著影響其潤滑效果,，因為潤滑劑要起到潤滑效果的前提,，就是要能均勻地分散在顆粒的表面，粒徑越小,，比表面積越大,，越容易在混合過程中均勻分布。其次,，在藥典功能相關(guān)指標(biāo)中還可以看到,，很多藥物粉體中都要求測試比表面積、真密度指標(biāo),，尤其氫氧化鋁,、膠態(tài)二氧化硅、硬脂酸鎂,、硬質(zhì)富馬酸鈉等藥物還需要給出比表面積的標(biāo)示值,。這是由于《美國藥典》、《歐洲藥典》,、《日本藥典》等均已收載比表面積測定,，《中國藥典》為緊跟國際先進標(biāo)準發(fā)展的趨勢，所以有必要將比表面積測定收載入《中國藥典》,。
2020年版《中國藥典》0991比表面積測定法,，0992固體密度測定法解讀講座視頻

一、0991 比表面積測定法
國標(biāo)中規(guī)定固體材料單位質(zhì)量的表面積即為比表面積,，而在藥典中比表面積系指單位質(zhì)量粉體的總表面積,，單位均為平方米每克（m2/g）。理想的非孔材料只具有外表面積,，通過研磨等分割方法可以增加其外表面積,，但增加表面積的效果有限。例如，邊長為1 cm密度為1 cm3/g的立方體的比表面積為0.006 m2/g,，將其分割成邊長為1μm的小立方體時比表面積增大至6 m2/g,。而對于有孔和多孔材料其具有外表面積和內(nèi)表面積，總表面積最大可達幾千平方米每克,，這種材料大比表面積主要是由豐富的孔道結(jié)構(gòu)提供的,，因此，通過球磨,、研磨等機械方法很難有效改善其比表面積,。

在藥典中規(guī)定對比表面積的測定方法采用物理吸附法，即當(dāng)氣體被粉體的表面物理吸附時,，可通過測定粉體表面對氣體單分子層的吸附量得到粉體的比表面積,。物理吸附是被測粉體（吸附劑）的表面與被吸附氣體（吸附質(zhì)）之間形成分子間吸引力（即范德華力）的結(jié)果，它是一種可逆過程,。物理吸附的本質(zhì)是由于粉體表面受力不均勻,，會產(chǎn)生一個剩余力場，這樣氣體分子就被吸附在吸附劑表面,。隨溫度升高,，氣體(或液體)分子的動能增加，越來越多地氣體(或液體)分子會脫離粉體而進入氣體(或液體)中,，而吸附劑本身性質(zhì)未發(fā)生變化,，即脫附。理論和實踐證明這種吸附—脫附的氮吸附法是目前最為可靠和有效的表征粉體材料表面特性的方法,，測試的準確性和一致性受到普遍的認可,。
目前氣體吸附原理的比表面積測定法主要有三種，動態(tài)流動法（如下左圖）,、容量法（如下圖中）和重量法（如下圖右）,，這三種方法都收錄于《GB/T19587-2017—ISO9277:2010氣體吸附BET法測定固態(tài)物質(zhì)比表面積》中。國外主流藥典只收載了前兩種方法,，2020年版《中國藥典》也與國外藥典相同,，目前只收載了容量法和動態(tài)流動法。重量法主要用于水蒸氣,、有機蒸汽的吸附測定,。

1、動態(tài)流動法（藥典第一法）

動態(tài)流動法也叫動態(tài)色譜法,。即測試過程中,，一定比例混合的氣體（吸附質(zhì)（N2）與載氣（He））動態(tài)流過樣品，低溫下（液氮溫度）吸附平衡后,，升高溫度進行脫附。通過檢測脫附過程中氮氣濃度的變化，可以得到脫附峰面積與定量純氮氣峰面積的比進而得到吸附量,，之后按BET方程作圖并計算即可得到供試品的比表面積,。儀器裝置如下圖：

BSD-BET400快速比表面積測定儀

儀器特點：

a）4個分析位，測試效率高（20min/4個樣）,；
b）測量范圍廣,，可測定比表面積在0.01m2/g以上的材料；
c）測量精度高,、重現(xiàn)性好,，標(biāo)準物質(zhì)重復(fù)性誤差≦2%；
d）測試過程全自動程序控制,。該儀器廣泛應(yīng)用于藥品輔料等生產(chǎn)線的產(chǎn)品快速檢測與監(jiān)測,。

2、容量法（藥典第二法）

容量法也叫靜態(tài)容量法,。即向一定容積的樣品管（真空狀態(tài)）內(nèi)投入一定量的吸附質(zhì)（氮氣）,，通過測定吸附脫附前后壓力變化，通過理想氣體狀態(tài)方程可以得到供試品不同相對壓力下的吸附量,，之后按BET方程可以計算得到供試品的比表面積,。該方法不僅可以測試材料的比表面積，還可以得到樣品中孔徑大小,。儀器裝置如下圖：

BSD-PS型比表面積及孔徑分析儀

儀器特點：

a）分別有1個分析位（BSD-PS1型）,、2個分析位（BSD-PS2型）、4個分析位（BSD-PS4型）三種型號可以選擇,，以滿足不同客戶需求,；
b）可測試比表面積在0.01m2/g以上的材料，測試精度高重現(xiàn)性好重復(fù)性誤差≦2%,；
c）脫氣位具有渦旋降塵防污染裝置,，結(jié)合軟件防抽飛程序可以有效避免揮發(fā)物污染裝置內(nèi)部；
d）測試過程全自動化智能化運行,，且可以測試孔徑大小,。該儀器不僅適用于藥品輔料等生產(chǎn)線的產(chǎn)品檢測，還適用于藥品輔料等產(chǎn)品比表面積及孔徑的研究,。

二,、0992固體密度測定法

固體密度是指在指定溫度下單位物質(zhì)體積的質(zhì)量，固體密度的單位可以用g/cm3,，或者kg/m3表示,。

實際操作中，固體密度有以下三種表示方法：
a,、真密度:物質(zhì)的真密度是單位體積上的平均質(zhì)量,，不計由于分子堆積排列造成的空隙體積。這是物質(zhì)的內(nèi)在性質(zhì)，與測定方法無關(guān),。晶體的密度可由其大小和晶胞組成測得,。
b、顆粒密度:又稱為粒密度,，是單位顆粒體積上的平均質(zhì)量,。除了物質(zhì)本身的體積，顆粒體積還包括顆粒表面及內(nèi)部一些小于限制尺寸的細孔的體積,。尺寸限制取決于測定方法,。
c、堆密度:又稱為松密度,，是待測樣品自然地充填規(guī)定容器時,，單位容積待測樣品的質(zhì)量。測定堆密度時,，待測樣品的體積包含其樣品自身體積及其內(nèi)部空隙體積,。因此，堆密度測定值取決于粉末顆粒的密度及其堆積方式,。
本法適用于測定原料藥,、藥用輔料等的顆粒密度。測定原理為氣體置換法,，即在測定顆粒密度時,，假設(shè)在一封閉體系中，測試氣體被樣品置換掉的體積等同于樣品本身體積,。若樣品不含測試氣體無法進入的空隙或密封針孔,，則所得密度應(yīng)與真密度一致。
藥典規(guī)定的“固體密度”是“顆粒密度”,，而不是“真密度”,，但測定法要求的裝置為“氣體置換法真密度儀”！

BSD-TD全自動真密度測試儀

真密度儀也叫氦真密度儀,，采用排開氦氣的體積來確定樣品骨架體積,，從而得到固體密度。符合2020藥典固體密度測定法要求的“氣體置換法”,。
儀器特點：
a）測試效率高,，3min/樣；
b）準確度高,，重復(fù)性好,；
c）具有專利技術(shù)的氣控閥，零發(fā)熱,，有效提高氣體體積定量,。該方法適用于藥典0992固體密度測定法,。

附加：重量法動態(tài)水蒸汽吸附DVS

重量法動態(tài)水蒸汽吸附雖非藥典新增項，但近年來,，隨著制藥行業(yè)的發(fā)展,，重量法水蒸汽吸附常被用于研究藥品輔料及成品的水蒸汽吸附量及吸附速率以評價材料的吸潮等對材料性能的影響。該方法測試過程通過微量天平稱量一定相對分壓下樣品吸脫附前后重量的變化來測定樣品對特定蒸汽,、氣體的吸脫附量及速度。

且該方法相比于容量法具有以下優(yōu)點：

a）不采用任何折中近似處理,；
b）不存在無溫區(qū)分布,、氣體非理想化校正等誤差來源；
c）彌補了容量法無法測試實時等壓吸附速度,、無法準確描述材料吸附動力學(xué)特性的缺陷,。

重量法動態(tài)水蒸汽吸附儀DVS

儀器特點：

a）多站同時分析，解決效率難題,；
b）高精度BSD恒壓控制程序,；
c）完全一致的吸附環(huán)境，便于平行比較,；
d）重量,、時間、溫度,、壓力同步顯示,；
e）長時間全自動運行

作者簡介：

[導(dǎo)讀] 對藥典新增比表面積測定法和固體密度測定法的解讀和儀器應(yīng)對方案,。
近日,，國家藥監(jiān)局發(fā)布的2020年版《中國藥典》將自2020年12月30日起開始實施。本版藥典持續(xù)完善了以凡例為基本要求,、總則為總體規(guī)定,、指導(dǎo)原則為技術(shù)引導(dǎo)、品種正文為具體要求的要點框架,，其符合藥品管理法,，且緊跟國際先進標(biāo)準發(fā)展的趨勢。
2020年版《中國藥典》共收載品種5911種,，新增319種,，修訂3177種，不再收載10種,，品種調(diào)整合并4種,。
一部中藥收載2711種,，其中新增117種、修訂452種,；
二部化學(xué)藥收載2712種,，其中新增117種、修訂2387種,；
三部生物制品收載153種,，其中新增20種、修訂126種,，新增生物制品通則2個,、總論4個；
四部收載通用技術(shù)要求361個,，其中制劑通則38個(修訂35個),、檢測方法及其他通則281個(新增35個、修訂51個),、指導(dǎo)原則42個(新增12個,、修訂12個)；藥用輔料收載335種,，其中新增65種,、修訂212種。
2020版《中國藥典》案例解讀現(xiàn)對2020年版《中國藥典》一些案例進行解讀如下：
1,、企業(yè)的注冊標(biāo)準已經(jīng)對2015年版藥典相關(guān)品種進行評估的,，且2015年版與2020年版藥典品種質(zhì)量標(biāo)準和檢測方法無變化的，是否需要重新對產(chǎn)品進行評估?
答:雖然品種正文內(nèi)容與2020年版藥典品種規(guī)定無變化,，但由于2020年版藥典通用性要求,，包括凡例、通則,、制劑通則以及通用性檢驗方法等進行了全面的增修訂,，因此，生產(chǎn)企業(yè)仍需針對2020年版藥典通用性要求方面對本產(chǎn)品進行相應(yīng)的評估,。
2,、國家藥監(jiān)局2020年第78號公告中規(guī)定，2020年版藥典自2020年12月30日起實施“,。如何界定產(chǎn)品的執(zhí)行日期?
答:按是歷版藥典執(zhí)行慣例要求,，自2020年12月30日起生產(chǎn)或進口的藥品應(yīng)符合2020年版藥典的相關(guān)規(guī)定。
3,、制劑中間體是否也需要按照制劑的藥典標(biāo)準進行提高?
答:生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)需求,，自行對制劑中間體的質(zhì)量標(biāo)準進行評估，確保其生產(chǎn)的制劑應(yīng)符合2020版藥典要求,。按批準文號管理的制劑中間體必須符合要求或者進行變更申請,。
4,、在2020年版《中國藥典》新增的通用技術(shù)中，我們可以看到“0991比表面積測定法”,、“0992固體密度測定法”在列,。那么，為什么要新增“0991 比表面積測定法”,、“0992 固體密度測定法”呢,？
答：首先，比表面積和固體密度是輔料的重要功能性指標(biāo)之一,，它對于粘合劑,、稀釋劑、崩解劑,、助流劑、抗結(jié)塊劑和潤滑劑等具有重要意義,。如對于潤滑劑而言,，比表面積顯著影響其潤滑效果，因為潤滑劑要起到潤滑效果的前提,，就是要能均勻地分散在顆粒的表面,，粒徑越小，比表面積越大,，越容易在混合過程中均勻分布,。其次，在藥典功能相關(guān)指標(biāo)中還可以看到,，很多藥物粉體中都要求測試比表面積,、真密度指標(biāo)，尤其氫氧化鋁,、膠態(tài)二氧化硅,、硬脂酸鎂、硬質(zhì)富馬酸鈉等藥物還需要給出比表面積的標(biāo)示值,。這是由于《美國藥典》,、《歐洲藥典》、《日本藥典》等均已收載比表面積測定,，《中國藥典》為緊跟國際先進標(biāo)準發(fā)展的趨勢,，所以有必要將比表面積測定收載入《中國藥典》。
2020年版《中國藥典》0991比表面積測定法,，0992固體密度測定法解讀講座視頻

一,、0991 比表面積測定法
國標(biāo)中規(guī)定固體材料單位質(zhì)量的表面積即為比表面積，而在藥典中比表面積系指單位質(zhì)量粉體的總表面積,，單位均為平方米每克（m2/g）,。理想的非孔材料只具有外表面積,，通過研磨等分割方法可以增加其外表面積，但增加表面積的效果有限,。例如,，邊長為1 cm密度為1 cm3/g的立方體的比表面積為0.006 m2/g，將其分割成邊長為1μm的小立方體時比表面積增大至6 m2/g,。而對于有孔和多孔材料其具有外表面積和內(nèi)表面積,，總表面積最大可達幾千平方米每克，這種材料大比表面積主要是由豐富的孔道結(jié)構(gòu)提供的,，因此,，通過球磨、研磨等機械方法很難有效改善其比表面積,。

在藥典中規(guī)定對比表面積的測定方法采用物理吸附法,，即當(dāng)氣體被粉體的表面物理吸附時，可通過測定粉體表面對氣體單分子層的吸附量得到粉體的比表面積,。物理吸附是被測粉體（吸附劑）的表面與被吸附氣體（吸附質(zhì)）之間形成分子間吸引力（即范德華力）的結(jié)果,，它是一種可逆過程。物理吸附的本質(zhì)是由于粉體表面受力不均勻,，會產(chǎn)生一個剩余力場,，這樣氣體分子就被吸附在吸附劑表面。隨溫度升高,，氣體(或液體)分子的動能增加,，越來越多地氣體(或液體)分子會脫離粉體而進入氣體(或液體)中，而吸附劑本身性質(zhì)未發(fā)生變化,，即脫附,。理論和實踐證明這種吸附—脫附的氮吸附法是目前最為可靠和有效的表征粉體材料表面特性的方法，測試的準確性和一致性受到普遍的認可,。
目前氣體吸附原理的比表面積測定法主要有三種,，動態(tài)流動法（如下左圖）、容量法（如下圖中）和重量法（如下圖右）,，這三種方法都收錄于《GB/T19587-2017—ISO9277:2010氣體吸附BET法測定固態(tài)物質(zhì)比表面積》中,。國外主流藥典只收載了前兩種方法，2020年版《中國藥典》也與國外藥典相同,，目前只收載了容量法和動態(tài)流動法,。重量法主要用于水蒸氣、有機蒸汽的吸附測定,。

1,、動態(tài)流動法（藥典第一法）

動態(tài)流動法也叫動態(tài)色譜法。即測試過程中,，一定比例混合的氣體（吸附質(zhì)（N2）與載氣（He））動態(tài)流過樣品,，低溫下（液氮溫度）吸附平衡后,，升高溫度進行脫附。通過檢測脫附過程中氮氣濃度的變化,，可以得到脫附峰面積與定量純氮氣峰面積的比進而得到吸附量,，之后按BET方程作圖并計算即可得到供試品的比表面積。儀器裝置如下圖：

BSD-BET400快速比表面積測定儀

儀器特點：

a）4個分析位,，測試效率高（20min/4個樣）,；
b）測量范圍廣，可測定比表面積在0.01m2/g以上的材料,；
c）測量精度高,、重現(xiàn)性好，標(biāo)準物質(zhì)重復(fù)性誤差≦2%,；
d）測試過程全自動程序控制,。該儀器廣泛應(yīng)用于藥品輔料等生產(chǎn)線的產(chǎn)品快速檢測與監(jiān)測。

2,、容量法（藥典第二法）

容量法也叫靜態(tài)容量法,。即向一定容積的樣品管（真空狀態(tài)）內(nèi)投入一定量的吸附質(zhì)（氮氣），通過測定吸附脫附前后壓力變化,，通過理想氣體狀態(tài)方程可以得到供試品不同相對壓力下的吸附量，之后按BET方程可以計算得到供試品的比表面積,。該方法不僅可以測試材料的比表面積,，還可以得到樣品中孔徑大小。儀器裝置如下圖：

BSD-PS型比表面積及孔徑分析儀

儀器特點：

a）分別有1個分析位（BSD-PS1型）,、2個分析位（BSD-PS2型）,、4個分析位（BSD-PS4型）三種型號可以選擇，以滿足不同客戶需求,；
b）可測試比表面積在0.01m2/g以上的材料,，測試精度高重現(xiàn)性好重復(fù)性誤差≦2%；
c）脫氣位具有渦旋降塵防污染裝置,，結(jié)合軟件防抽飛程序可以有效避免揮發(fā)物污染裝置內(nèi)部,；
d）測試過程全自動化智能化運行，且可以測試孔徑大小,。該儀器不僅適用于藥品輔料等生產(chǎn)線的產(chǎn)品檢測,，還適用于藥品輔料等產(chǎn)品比表面積及孔徑的研究。

二,、0992固體密度測定法

固體密度是指在指定溫度下單位物質(zhì)體積的質(zhì)量,，固體密度的單位可以用g/cm3，或者kg/m3表示,。

實際操作中,，固體密度有以下三種表示方法：
a,、真密度:物質(zhì)的真密度是單位體積上的平均質(zhì)量，不計由于分子堆積排列造成的空隙體積,。這是物質(zhì)的內(nèi)在性質(zhì),，與測定方法無關(guān)。晶體的密度可由其大小和晶胞組成測得,。
b,、顆粒密度:又稱為粒密度，是單位顆粒體積上的平均質(zhì)量,。除了物質(zhì)本身的體積,，顆粒體積還包括顆粒表面及內(nèi)部一些小于限制尺寸的細孔的體積。尺寸限制取決于測定方法,。
c,、堆密度:又稱為松密度，是待測樣品自然地充填規(guī)定容器時,，單位容積待測樣品的質(zhì)量,。測定堆密度時，待測樣品的體積包含其樣品自身體積及其內(nèi)部空隙體積,。因此,，堆密度測定值取決于粉末顆粒的密度及其堆積方式。
本法適用于測定原料藥,、藥用輔料等的顆粒密度,。測定原理為氣體置換法，即在測定顆粒密度時,，假設(shè)在一封閉體系中,，測試氣體被樣品置換掉的體積等同于樣品本身體積。若樣品不含測試氣體無法進入的空隙或密封針孔,，則所得密度應(yīng)與真密度一致,。
藥典規(guī)定的“固體密度”是“顆粒密度”，而不是“真密度”,，但測定法要求的裝置為“氣體置換法真密度儀”,！

BSD-TD全自動真密度測試儀

真密度儀也叫氦真密度儀，采用排開氦氣的體積來確定樣品骨架體積,，從而得到固體密度,。符合2020藥典固體密度測定法要求的“氣體置換法”。
儀器特點：
a）測試效率高,，3min/樣,；
b）準確度高，重復(fù)性好；
c）具有專利技術(shù)的氣控閥,，零發(fā)熱,，有效提高氣體體積定量。該方法適用于藥典0992固體密度測定法,。

附加：重量法動態(tài)水蒸汽吸附DVS

重量法動態(tài)水蒸汽吸附雖非藥典新增項,，但近年來，隨著制藥行業(yè)的發(fā)展,，重量法水蒸汽吸附常被用于研究藥品輔料及成品的水蒸汽吸附量及吸附速率以評價材料的吸潮等對材料性能的影響,。該方法測試過程通過微量天平稱量一定相對分壓下樣品吸脫附前后重量的變化來測定樣品對特定蒸汽、氣體的吸脫附量及速度,。

且該方法相比于容量法具有以下優(yōu)點：

a）不采用任何折中近似處理,；
b）不存在無溫區(qū)分布、氣體非理想化校正等誤差來源,；
c）彌補了容量法無法測試實時等壓吸附速度,、無法準確描述材料吸附動力學(xué)特性的缺陷。

重量法動態(tài)水蒸汽吸附儀DVS

儀器特點：

a）多站同時分析,，解決效率難題,；
b）高精度BSD恒壓控制程序；
c）完全一致的吸附環(huán)境,，便于平行比較,；
d）重量、時間,、溫度,、壓力同步顯示；
e）長時間全自動運行

作者簡介：