前言

農(nóng)藥懸浮劑是將不溶的農(nóng)藥固體有效成分加工成微細(xì)顆粒(一般平均粒徑＜5μm)，依靠加入表面活性劑（潤濕劑和分散劑）及其他添加劑分散懸浮在介質(zhì)中，形成穩(wěn)定的懸浮液體的產(chǎn)品，常見的以其介質(zhì)不同分為油懸浮劑和水懸浮劑。該類產(chǎn)品無粉塵產(chǎn)生、懸浮率高、使用劑量小且安全、利于運(yùn)輸和貯藏等特點(diǎn)，在國內(nèi)外發(fā)展十分迅速，應(yīng)用十分普遍。

懸浮劑制劑質(zhì)量評價(jià)包括有效成分測定、懸浮率測定、傾倒特性測定、細(xì)度測定、黏度測定、分散性測定及冷貯穩(wěn)定性測定等。其中大量的指標(biāo)均與懸浮劑中顆粒物的粒徑分布有直接關(guān)聯(lián)，采用激光粒度儀便捷地測試懸浮劑中的顆粒粒徑分布，可以有效地指導(dǎo)制劑的開發(fā)、生產(chǎn)工藝控制和成品的質(zhì)量評價(jià)。

農(nóng)藥懸浮劑粒度測試原理

當(dāng)一束光線照射在顆粒上時(shí)，顆粒對光線會發(fā)生散射，散射光的偏轉(zhuǎn)角度大小與顆粒粒徑有關(guān)。顆粒粒徑越大，光線偏轉(zhuǎn)的角度越小；顆粒粒徑越小，光線偏轉(zhuǎn)角度越大。激光粒度儀就是利用這個(gè)原理來進(jìn)行介質(zhì)中大量顆粒粒徑分布的測試的。

顆粒對光的散射現(xiàn)象

測試結(jié)果通常以特征粒徑的方式表述，例如代表粒徑中值的D50，分布代表大小顆粒的D90、D10等。沒有經(jīng)過散射的光線也同時(shí)被儀器探測到，分析軟件計(jì)算得到被測試顆粒散射的光線強(qiáng)度占總光強(qiáng)的比值稱作遮光率，一般以百分比表示。

激光粒度儀粒度微分分布示意圖及特征粒徑D50，D90

農(nóng)藥懸浮劑的一般測試方法

激光粒度儀的測試通常需要顆粒在較低的濃度下進(jìn)行，對樣品的稀釋和分散有一定的要求，通常在Z開始使用時(shí)需要進(jìn)行方法開發(fā)來確定。

一般情況下，首先根據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件和樣品特性選擇合適的測試介質(zhì)，根據(jù)顆粒在介質(zhì)中的分散特性選擇相應(yīng)的分散條件，測試方法開發(fā)的重 點(diǎn)是讓顆粒在不被破壞的前提下處于相對穩(wěn)定的分散狀態(tài)下被檢測，此時(shí)測試結(jié)果相對穩(wěn)定，受環(huán)境條件的細(xì)微變化的影響Z小。由于篇幅限制，方法開發(fā)的過程請參考文章《激光粒度儀在藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范（GMP）中的應(yīng)用實(shí)踐之二：合規(guī)性的測試方法目標(biāo)設(shè)計(jì)、開發(fā)、驗(yàn)證、審核》相關(guān)章節(jié)的內(nèi)容。

以典型的水懸浮劑測試為例，常規(guī)的方法如下：設(shè)定進(jìn)樣器轉(zhuǎn)速2500rpm左右, 背景測試時(shí)間5~10s, 樣品測試時(shí)間5~10s, 直接以滴管向樣品池中加樣至遮光率控制在7~12%范圍內(nèi)（取樣量約相當(dāng)于稀釋后原藥顆粒質(zhì)量濃度在10ppm量級），根據(jù)樣品特點(diǎn)選擇合適的折射率參數(shù)一般在1.4~1.8之間等。

歐美克LS-609智能化全自動激光粒度儀還具有自動調(diào)整遮光率功能，可加樣超過許可范圍后會自動再稀釋至符合要求的遮光率進(jìn)行測試。

歐美克LS-609 激光粒度分析儀

●  測試范圍：0.1-1000μm

●  重復(fù)性：優(yōu)于1%（標(biāo)樣D50偏差）

●  對中方式：智能自動對中，對中精度0.5μm

農(nóng)藥懸浮劑測試難點(diǎn)

在懸浮劑濕法粒度測試中，某些樣品中顆粒在測試介質(zhì)中的微溶或膨脹是一個(gè)常見現(xiàn)象。我們選取了25%嘧菌酯水懸浮劑進(jìn)行測試，在向介質(zhì)水中加樣后每12秒一次連續(xù)監(jiān)測其遮光率和特征粒徑D50的變化如下圖所示。

左：加樣后遮光率的變化，右：加樣后D50的變化

由上圖所示，加入嘧菌酯樣品至進(jìn)樣器中攪拌分散后，發(fā)現(xiàn)遮光率呈不斷下降趨勢，5分鐘時(shí)間內(nèi)從接近10%下降到5%左右，顯示了懸浮劑顆粒的量在水中不斷溶解減少。隨著水中嘧菌酯溶解度增大趨于飽和，溶解速率逐漸減慢。由于小顆粒比表面積更大，比大顆粒溶解速率更快，D50結(jié)果也呈現(xiàn)出先較快速增大后逐漸變得緩和的過程。

由于溶解飽和后的奧氏熟化（小顆粒溶解，大顆粒結(jié)晶長大）現(xiàn)象，微溶顆粒分散體系并不會因?yàn)榻橘|(zhì)中顆粒溶解度飽和而穩(wěn)定，特征粒徑值常呈現(xiàn)一定的波動。在本次加樣測試中D10、D50、D90測量Z 大值與Z小值差異分別達(dá)到11.8%、10.9%、6.8%.

以上結(jié)果偏差僅僅是一次取樣中觀察到的，如果不嚴(yán)格控制測試條件進(jìn)行多次取樣、多臺儀器、多人操作所得的結(jié)果重現(xiàn)性偏差將會更大，勢必對該樣品的質(zhì)控將造成困擾。在多種微溶樣品的測量實(shí)踐中，由于顆粒分散和溶解同時(shí)發(fā)生，不同物料表現(xiàn)出的粒徑變化趨勢可能不同，更增加了測試的復(fù)雜性。本文中我們將探討如何優(yōu)化測試方法使這類樣品的測試結(jié)果更真實(shí)有效地用來指導(dǎo)研發(fā)和生產(chǎn)。

油懸浮劑A的測試案例

我們以某在葵花籽油介質(zhì)中微溶的除草劑為例，采用葵花籽油為介質(zhì)對該油懸浮劑A的粒度測試如下圖所示：

油懸浮劑A在葵花油介質(zhì)中加樣測試，遮光率隨時(shí)間的變化

油懸浮劑A在葵花油介質(zhì)中加樣，特征粒徑D50隨時(shí)間的變化

采用與懸浮劑型中介質(zhì)相同的葵花油約70~100mL作為測試分散介質(zhì)，將油懸浮劑A混勻后加樣在SCF-126B微量耐腐蝕循環(huán)進(jìn)樣器中，逐滴加入樣品至遮光率滿足要求后開始測試。

如圖所示，在每隔約5s一次的連續(xù)測試中發(fā)現(xiàn)，加樣至要求的遮光率范圍后，出現(xiàn)遮光率快速下降的過程，需要補(bǔ)充加樣。經(jīng)過再兩次加樣后，遮光率逐漸趨于穩(wěn)定。同時(shí)，在遮光率不穩(wěn)定時(shí)，樣品測試D50隨時(shí)間波動很大，在遮光率穩(wěn)定后測試結(jié)果逐漸趨于相對較穩(wěn)定的狀態(tài)，而粒徑變化趨勢與加樣時(shí)間呈稍滯后的趨勢。

更換介質(zhì)改善油懸浮劑A的測試

油懸浮劑A在汽油介質(zhì)中加樣，特征粒徑隨時(shí)間的變化

油懸浮劑A在汽油介質(zhì)中加樣，特征粒徑測試結(jié)果及統(tǒng)計(jì)

采用汽油作為測試分散介質(zhì)，將油懸浮劑A與少量汽油混勻后加樣在油性介質(zhì)專用的SCF-126B進(jìn)樣器中，逐滴加入至遮光率滿足要求后開始測試。軟件實(shí)時(shí)觀察遮光率穩(wěn)定，間隔30s的測試過程中發(fā)現(xiàn)其特征粒徑D10、D50、D90隨時(shí)間保持穩(wěn)定，并未出現(xiàn)以葵花籽油作為介質(zhì)的遮光率下降和特征粒徑值波動的情況。

有此可知，使用汽油作為介質(zhì)對于油懸浮劑A的測試更為可靠。懸浮劑A中原藥顆粒在汽油中幾乎不溶解，且分散穩(wěn)定，結(jié)果相對均方差值較小，是比較理想的測量結(jié)果。

采用飽和介質(zhì)加樣法改善懸浮劑B的測試

除加樣外的粒度測試操作均可自動控制完成。進(jìn)樣池采用316L不銹鋼，配置高效率50W底部超聲及速度可達(dá)4000轉(zhuǎn)/分鐘的精密攪拌裝置，均無級連續(xù)可調(diào)。

油懸浮劑B在不同介質(zhì)中加樣，特征粒徑隨時(shí)間的變化

分別采用與懸浮劑型中相同的葵花油和汽油作為測試分散介質(zhì)，將油懸浮劑B加樣在油性介質(zhì)專用的SCF-126B進(jìn)樣器中，逐滴加入樣品至遮光率滿足要求后，軟件實(shí)時(shí)觀察遮光率下降較平緩，并開始測試。

如圖所示，在每隔約30s一次的連續(xù)測試中發(fā)現(xiàn)，加樣至要求的遮光率范圍后，以葵花籽油、汽油做介質(zhì)，樣品都呈現(xiàn)出緩慢溶解的情況?？ㄗ延徒橘|(zhì)的測試中，溶解階段約2分鐘左右的D50的波動為15.5%（Z 大值為4.090μm, Z小值為3.500μm），飽和階段中的D50Z 大波動為1.0%（Z 大值為3.500μm, Z小值為3.466μm）。而在汽油介質(zhì)中，D50在相應(yīng)2個(gè)階段的波動分別為15.3%和2.5%. 葵花籽油粒徑波動變化幅度較汽油小。

從以上結(jié)果可以看到，當(dāng)原藥在介質(zhì)中微溶的時(shí)候，粒徑測試結(jié)果波動較大，如果采用空白介質(zhì)，細(xì)微的時(shí)間差別，結(jié)果差異可能達(dá)10%以上。而在飽和溶液介質(zhì)中的測試，特征粒徑值相對穩(wěn)定得多。

在不具有不溶介質(zhì)測試的條件下，可以選擇接近飽和溶液做介質(zhì)，在盡可能一致的條件下進(jìn)行粒度測試，這種方法在水懸浮劑測試?yán)щy時(shí)也很常用。循環(huán)分散性能優(yōu)良的SCF-126B進(jìn)樣器能更好地保障樣品快速分散且不破壞顆粒結(jié)構(gòu)，提高測試結(jié)果的真實(shí)性。

SOP測試提高疑難樣品測試結(jié)果的重現(xiàn)性

對于上述在分散濃度低的條件下不穩(wěn)定的懸浮劑樣品，還可以嘗試使用SOP（標(biāo)準(zhǔn)化測試流程）的方法，在盡可能一致的分散條件下進(jìn)行粒度測試，通常也能得到較好重現(xiàn)性且能反應(yīng)批次間質(zhì)量變化的粒徑分布數(shù)據(jù)。

還是以上面的嘧菌酯樣品在水中分散測試為例，選取了3臺珠海歐美克儀器有限公司的智能全自動激光粒度儀LS-609，通過設(shè)定相同的SOP標(biāo)準(zhǔn)化測試流程，并設(shè)定許可加樣遮光比范圍5~12%，3臺儀器各對25%嘧菌酯水懸浮劑取樣20次進(jìn)行粒徑測試，測試結(jié)果匯總?cè)缦聢D。

3臺LS-609激光粒度儀各對應(yīng)的20條測試記錄的D50結(jié)果分別以紅綠藍(lán)色曲線顯示，所有結(jié)果均在1.76μm附近小幅波動，3臺儀器測試結(jié)果D50相對標(biāo)準(zhǔn)偏差皆小于1%，顯示了該樣品在SOP測試的方式下，測試結(jié)果具有良好的重現(xiàn)性，可以用于質(zhì)量評價(jià)。

進(jìn)樣器殘留水或油對懸浮劑測試結(jié)果的影響

油懸浮劑B在水介質(zhì)中加樣，特征粒徑隨時(shí)間的變化

我們將上面的油懸浮劑B加樣在另一臺水性介質(zhì)專用的SCF-126C進(jìn)樣器中，采用水作為測試分散介質(zhì)，逐滴加入樣品至遮光率滿足要求后開始測試。實(shí)際上，將懸浮劑加入到水中即發(fā)生較明顯的乳化，此時(shí)測試所得并非原藥在懸浮劑中的粒徑，而是乳化粒徑，從具體測試結(jié)果也可以看出其粒徑快速變化，且顯著偏離懸浮劑顆粒的真實(shí)尺寸。因此用水來做該油懸浮劑的測試是不合適的，它可能更適用于需要評估懸浮劑在水中乳化效果的場合。

由于水與油懸浮劑的乳化作用比較明顯，因此在用測試中，以水為介質(zhì)和油為介質(zhì)的進(jìn)樣器和測試窗口Z 好能分開專用，以避免之前測試殘存的少量水或油對新測試結(jié)果的較大影響。

參考文獻(xiàn)：

1. 采用激光粒度儀對油懸浮劑粒度測試的探討， 《中國農(nóng)藥》 第13卷第6期，2017.6

2. 激光粒度儀在藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范（GMP）中的應(yīng)用實(shí)踐系列文章，歐美克儀器公眾號

3. 農(nóng)藥劑型開發(fā)生產(chǎn)中穩(wěn)健的激光粒度儀顆粒粒徑評價(jià)，《世界農(nóng)藥》2020,（7）