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動態(tài)表面張力測量在藥劑學(xué)中廣闊的應(yīng)用前景
來源：儀器 信息網(wǎng) 瀏覽 2591 次 發(fā)布時間:2021-08-23
表面張力分為靜態(tài)（平衡）表面張力和動態(tài)表面張力(dynamic surface tension,DST)。靜態(tài)表面張力是指表面活性劑在界面達(dá)到吸附平衡時的最低表面張力，而DST是指表面活性劑在達(dá)到平衡吸附前某一時刻的表面張力，是一個變化的值。
當(dāng)研究的液體吸附過程在快速、持續(xù)進行,且短時間內(nèi)無法達(dá)到平衡時,對液體DST的研究比靜態(tài)表面張力更有意義。如在農(nóng)藥噴灑、噴墨印刷、織物快速潤濕,以及攝影用薄膠片制備中。圖1對比了近10年(2008～2018年)國內(nèi)外發(fā)表的以DST為主要考察項的論文數(shù)。數(shù)據(jù)顯示國內(nèi)在DST方面的研究較少且總體波動不大，而國外則呈持續(xù)上升趨勢。
圖1 2008～2018年國內(nèi)外發(fā)表的DST文章數(shù)量對比圖
研究液體在藥物制劑過程中的DST,可挖掘DST與制劑過程、制劑產(chǎn)品之間的關(guān)系,進而優(yōu)化制劑過程、改進工藝參數(shù)。
一、動態(tài)表面張力的測定
由于對DST時間范圍界定的不同，可運用的測量手段也有所不同。王建坤等認(rèn)為，在達(dá)到靜態(tài)表面張力前的表面張力變化都可算是DST，這個時間范圍以幾毫秒到幾小時計。可用Wilhelmy吊片法、DuNouy吊環(huán)法、滴重法、滴體積法、懸滴法、最大氣泡壓力法測定DST。
圖2不同的DST測定方法的適用時間范圍示意圖
根據(jù)Rosen描述的動態(tài)吸附過程可知在新表面形成后1 s內(nèi)，是表面吸附的關(guān)鍵期，體系的DST變化迅速。中藥水提液的表面張力在5~100 ms內(nèi)具有較大變化，大多數(shù)在1 s內(nèi)都已達(dá)到平衡。因此，用于測量DST的方法應(yīng)具有連續(xù)、精確、快速測量1 s內(nèi)數(shù)據(jù)能力。
二、最大氣泡壓力法
通過毛細(xì)管將氣體注入到待測液體中時，在毛細(xì)管的端部重復(fù)形成氣泡，根據(jù)氣泡壓力的最大值和毛細(xì)管半徑，計算得到表面張力。通過改變氣流流速控制氣泡的年齡，可測量不同時間尺度的表面張力。目前實驗室中多用KRüSS公司的BP100氣泡壓力張力儀測定1 s內(nèi)DST。
三、DST在藥物制劑領(lǐng)域的潛在應(yīng)用價值
近10年，DST已受到化工、涂料、印染等領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。藥物制劑領(lǐng)域也有很多液體瞬時運動的過程，如噴霧干燥霧化，流化床制粒的粘合劑霧化，關(guān)注DST在液體霧化及擴散潤濕過程中的作用，是精細(xì)控制制劑工藝的手段之一。
1、DST在霧化過程中的作用
霧化是將液體通過霧化器(在一定壓力下)噴射進入氣體介質(zhì)中，使之分散并碎裂成小液滴(霧滴)的過程。趙輝等考察了相同條件下，農(nóng)藥藥液在不同時間點(0.023、0.124、0.483和0.998 s)的DST與霧滴體積中徑(D50)的關(guān)系；發(fā)現(xiàn)D50隨著噴霧液的DST值的降低而降低，二者呈線性相關(guān)，但二者的相關(guān)系數(shù)k隨DST測定時間的延后而變差。0.023 s時的DST與D50相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.9848，時間＞1 s后，只有0.7135。
利用動態(tài)表面張力儀測試了66種常見中藥的水提液，發(fā)現(xiàn)所有提取液的DST在1 s內(nèi)均有下降，但下降程度不同，且提取液霧滴粒徑D50與94 ms時測得的DST存在一定相關(guān)關(guān)系，該結(jié)論還在進一步實驗確證中。
2、DST在擴散潤濕過程中的作用
DST不僅影響藥物制劑領(lǐng)域的霧化過程，對擴散潤濕過程同樣有顯著的影響。噴霧干燥與流化床制粒過程中，液體霧化后霧滴在接觸相表面的擴散潤濕受兩大因素影響：一是霧滴的性質(zhì)，二是接觸相的性質(zhì)。
在噴霧干燥黏壁問題中，從DST角度分析，半濕性黏壁現(xiàn)象是由于霧滴與干燥塔壁接觸后迅速出現(xiàn)自發(fā)潤濕，經(jīng)塔壁的高溫干燥后出現(xiàn)黏壁。因此，可從兩方面促使霧滴與干燥塔接觸后出現(xiàn)快速回縮以改善此黏壁現(xiàn)象。一是增大霧滴DST，二要選擇合適的噴霧干燥塔內(nèi)側(cè)材料。從待噴液分析，應(yīng)適當(dāng)降低待測液濃度、進液溫度，以增大霧滴DST，或添加疏水性輔料促使快速回縮的發(fā)生以改善干燥塔半濕性黏壁。
四、結(jié)語
綜上所述，DST作為一項重要的物理參數(shù)，在細(xì)微之處影響著藥物制劑的品質(zhì)與生產(chǎn)。關(guān)注DST對制劑過程的影響，拓展固有的藥劑研究思路是十分必要的。
參考文獻
施曉虹，李佳璇，洪燕龍，趙立杰，馮怡，王優(yōu)杰.動態(tài)表面張力在藥劑學(xué)研究中的應(yīng)用前景[J].國際藥學(xué)研究雜志,2019.