不溶性微粒應用專題 | PSI高壓微射流均質機賦能醫藥混懸液制備

本文隸屬于復雜制劑應用專題，全文共 3745字，閱讀大約需要 12 分鐘

摘要：針對醫藥混懸液 “粒徑不均、大顆粒殘留、穩定性差" 的行業痛點，本文以PSI-20 高壓微射流均質機為核心設備，制定了醫藥混懸液均質處理的應用方案。同時，利用動態光散射（DLS）、單顆粒傳感技術（SPOS）以及空間時間消光圖譜法（STEP）等對均質后的樣品進行粒度和穩定性表征。結果表明：混懸液樣品A在連續均質30min后，平均粒徑從3332.10nm 降至664.52nm，PI值從0.643減小為0.284，分散體系均一性和穩定性得到顯著提升；同時，5μm以上的大顆粒清除。相較傳統剪切或均質設備，PSI 高壓微射流均質機實現粒徑精準控制與穩定性強化，為醫藥混懸液規模化生產提供高效技術支撐。

關鍵詞：微射流均質機； 混懸液； 醫藥

在醫藥制劑領域，混懸液的粒徑分布與體系穩定性直接決定藥物溶出效率、生物利用度及臨床治療效果。傳統剪切或均質技術存在顯著局限：一是粒徑均一性不足，大顆粒殘留易引發用藥安全風險；二是難以兼顧粒徑細化需求與分散體系長期穩定性。

針對上述行業痛點，上海奧法美嘉生物科技有限公司引入的意大利 PSI-20 高壓微射流均質機，其依托獨特的高壓微射流均質技術與優異的參數控制能力，實現混懸液“高效均質 + 納米級穩定出料"的核心目標，同時配合納米激光粒度儀、顆粒計數器以及分散體系穩定性分析儀等檢測設備，為醫藥行業提供混懸液制備到表征的一體化解決方案。

• 參數配置：

  本次實驗配備Y 型（75μm）交互容腔，均質壓力 1500bar，均質實時流速約 303mL/min，外接冷凝裝置，控制出料端溫度范圍17-22℃；

  
  

• 工作原理：

  物料在高壓作用下以極大的速度流經固定幾何結構交互容腔中的微管通道，物料流在此過程中受到超高剪切力、超高碰撞力以及空穴效應等物理作用，使得平均粒徑降低、體系分散更加均一

  
  

• 核心優勢：

1. 均質效果出眾且穩定

   固定孔徑的純金剛石交互容腔，通過超穩定壓力輸出高剪切力與碰撞力，保證出料均勻穩定，且小試結果能線性放大至規模化生產，保障生產效果的一致性。

2. 材質符合醫藥標準且合規性強

   機身采用電拋光醫療級 316 不銹鋼材質，契合醫藥領域衛生要求，數據均可存儲溯源，符合相關法規標準，為企業合法研發與生產提供保障。

3. 操作維護便捷

   搭載數字化顯示屏，可直觀、精準調節壓力、溫度等關鍵參數。避免物料污染，無需繁瑣拆卸組裝，交互容腔不易堵塞、清洗便捷，后期維護工作量小、成本低。

4. 適用范圍廣泛

   可靈活處理多種類型物料，適配不同應用場景。除常規混懸液外，還能高效完成納米乳劑制備、細胞破壁等需求

圖2.1  PSI-20高壓微射流均質機（小試）

圖2.2  高壓微射流均質機工作原理圖

• 實驗樣品：醫藥混懸液樣品A（100mL /支）；

• 預處理流程：取100mL樣品經剪切機10000r/min 預處理 5-10min靜置脫氣30min后備用；

• 均質工藝：混懸液樣品A循環均質，全程控制出料端溫度 17-22℃

• 表征方法：采用 Nicomp Z3000 納米粒度儀測試粒徑分布 ，AccuSizer A7000 APS 分析尾端大顆粒分布，LUMiSizer 分散體系穩定性分析儀評估均質前后分散體系的穩定性。

• 表征設備——粒度分布：Nicomp Z3000系列納米激光粒度儀

  
  

• 原理：動態光散射法（DLS），溶液中顆粒做布朗運動時，會導致散射光總光強產生波動、散射光頻率發生頻移。通過測量散射光強度函數的時間衰減程度，結合斯托克斯 - 愛因斯坦方程，即可分析獲得顆粒的粒度分布信息，其檢測范圍為0.3nm~10μm

圖2.3  Nicomp Z3000納米激光粒度儀

• 表征設備——尾端大顆粒濃度及粒度分布：AccuSizer A7000 APS全自動計數粒度分析儀

  
  

• 原理：基于光阻法的單顆粒傳感技術（SPOS）可實現單個粒子的逐一檢測，通過光消減效應覆蓋0.5~400μm 的寬動態粒徑范圍。該技術具備超高靈敏度，能精準區分并計數少量尾端大顆粒，搭配自動稀釋系統與高性能信號處理模塊，計數效率大幅提升，可快速統計數十萬顆粒子，讓測試結果具備充分統計學意義。同時，其配備1024個數據通道。對顆粒計數器而言，數據通道是指在檢測量程范圍內，按照粒徑大小劃分的精細程度。通道數越高，則劃分的越精細，展現出來更加真實的顆粒分布情況

圖2.4  AccuSizerA7000APS全自動計數粒度分析儀

• 表征設備——長期穩定性：LUMiSizer分散體系穩定性分析儀

• 原理：采用 STEP 技術（空間時間消光圖譜法），以 870nm 近紅外光照射樣品，通過兩千多個光信號探測單元同步記錄整個樣品管長度上的光透射率隨時間和位置的變化。配套 SEPView 軟件依據斯托克斯定律，通過分析圖譜計算顆粒遷移速度、不穩定性指數等參數，進而量化分散體長期穩定性，預測樣品效期。

圖2.5  LUMiSizer分散體系穩定性分析儀

表3.1 Nicomp Z3000粒徑分布測試結果

圖3.1  均質前后粒徑分布變化疊加對比圖

• 表4.1中呈現數據包括樣品原液、剪切預處理以及不同均質時間點的平均粒徑和累積分布，PI值為多分散系數，反映了體系的均一性，PI值越小，粒徑越均一，反映到譜圖上表現為峰型越窄。混懸液樣品A經過均質處理后，整體粒徑大小均呈現明顯下降趨勢，原液平均粒徑3332.10nm，經30min連續均質后下降至664.52nm，D99累計粒徑分布從15496.72nm持續縮減至1989.94nm，說明高壓微射流均質機對混懸液樣品的處理有明顯效果。同時，PI值從0.643減小為0.284，粒度分布變得更為均一集中；

  
  

• 圖4.1為均質前后粒度分布變化疊加對比圖，譜圖中分別是原液(藍)，剪切5min(綠)，均質10min(紫)，均質20min(青)，均質30min(黃)。可以看到隨著均質進行，粒徑逐漸變小（向左遷移），同時分布越來越窄；

表3.2 AccuSizer A7000APS尾端大顆粒濃度測試結果

圖3.2  均質前后尾端大顆粒濃疊加對比圖（＞0.5μm）

• 根據表4.2，混懸液A原液中 > 5μm 和＞10μm的顆粒濃度分別達 144502#/mL和5699#/mL，在 1500bar 壓力下均質 30min 時清零。這表明該均質壓力下，樣品中的尾端大顆粒得到有效去除，且在 30min 均質時長內，均質效果隨時間延長逐步提升；

• 結合尾端顆粒分布疊加譜圖 4.2 可更直觀觀察：均質過程中，大顆粒隨時間推移逐步消失。原液中存在 20μm 以上的大顆粒，隨著均質進行逐漸減少，至 30min時，僅殘留少量2μm 以上的顆粒。

圖4.3  不穩定指數隨時間變化趨勢圖

• 圖4.3為不穩定指數隨時間變化趨勢圖：橫坐標為測試時間（s），縱坐標為不穩定指數（無量綱，范圍0~1，數值越高代表分散體系越不穩定），綠、紅、黑、灰色曲線分別代表：樣品原液、均質5、20、30分鐘后的樣品

• 初始階段（0-500秒）：所有樣品的不穩指數快速上升，其中樣品原液（綠色）上升快，說明初始穩定性最差；而均質30分鐘的樣品（黑色）上升最慢，初始穩定性好。

• 后期階段（約1000秒后）：各曲線逐漸趨于平緩，最終都接近 1.0（分散體系分層）；但均質時間越長的樣品，達到高不穩指數的時間越晚（比如均質30分鐘的曲線，后期上升速度比原液更慢）。

• 均質處理能提升樣品的穩定性，且均質時間越長（5min→30min），樣品的初始穩定性越好、后期保持穩定的時間也越長。

•  PSI-20 高壓微射流均質機相較傳統剪切或均質設備，在粒徑精準控制、尾端大顆粒清除以及穩定性強化上表現出更強的優勢；

• 本實驗中，醫藥混懸液樣品 A 經 PSI-20 高壓微射流均質機連續均質 30min 后，平均粒徑從3332.10nm 降至664.52nm，多分散系數（PI 值）從 0.643 減小至 0.284，粒徑均一性大幅提升；

• 尾端大顆粒消除：原液中5μm 以上、10μm 以上大顆粒濃度分別為 144502#/mL、5699#/mL，均質30min后，5μm 以上大顆粒清除，消除用藥安全隱患；

• 穩定性明顯增強：均質處理后混懸液分散體系穩定性提升，且在一定時間內，均質時間越長，初始穩定性越好，后期保持穩定的時間也越長，利于延長樣品效期。