Смачивание – это способность воды, или, в более общем смысле, растворителей и растворов, в той или иной степени распространяться по поверхностям фармацевтических систем. Фармацевтические системы включают лекарственные вещества, сырье и промежуточные продукты, такие как смеси, составы, все лекарственные формы, упаковочные материалы и устройства. В наиболее прямом способе оценки смачивающих свойств капля исследуемой жидкости наносится на поверхность исследуемого материала (обычно твердого) и её распространение наблюдается оптически. Смачивающие свойства фармацевтических систем важны для производства, эксплуатационных свойств лекарственных форм и стабильности.
Целью стандарта «USP 1243 Смачивающие свойства фармацевтических систем», опубликованного Американской фармакопеей (USP), является предоставление общей информации о смачивающих свойствах фармацевтических систем, описание экспериментальных методов, используемых в фармацевтической практике, выявление трудностей, связанных с измерениями, и обсуждение подходов, используемых для управления смачивающими свойствами.
Смачивающие свойства фармацевтических систем имеют множество применений, включая, помимо прочего, сырье, производство, эксплуатационные характеристики и стабильность лекарственных форм, устройства и упаковку.
Когда смачивающие свойства исходных материалов имеют решающее значение для разработки и производства лекарственных средств, эти свойства могут быть измерены в рамках характеризации материалов. При исследовании твердых форм лекарственного вещества может быть обнаружено, что некоторые порошки гидрофобны и обладают плохой смачивающей способностью. Также может быть обнаружено, что плохая смачиваемость порошка обусловлена морфологией кристаллов, в которых преобладающая поверхность кристалла является гидрофобной. В этом случае может быть разработан процесс кристаллизации, который обеспечит морфологию частиц с выраженной гидрофильной поверхностью для улучшения смачивания. Смачивающие свойства лекарственного вещества в составе лекарственного средства также могут быть важны, особенно в твердых лекарственных формах (например, таблетках) и суспензиях. Аналогичным образом, смачивающие свойства вспомогательных веществ, используемых в составе лекарственных средств, могут влиять на технологичность и эксплуатационные характеристики лекарственных форм. Важность смачивающих свойств исходных материалов выявляется в процессе разработки. Можно видеть, что смачивающие свойства вспомогательных веществ влияют на стабильность, технологичность и эксплуатационные характеристики лекарственного средства. Когда смачивающие свойства имеют решающее значение, оценка смачивающих свойств может быть частью спецификации материалов.
Проблемы смачивания упаковочных материалов и устройств (таких как стенки контейнеров, пробки и цилиндры шприцев) могут привести к неоднородности дозы. Например, в суспензии микронизированного лекарственного средства для дозированного ингалятора недостаточное смачивание частиц средой может привести к их осаждению на устройстве или компонентах первичной упаковки, что приведет к неприемлемому уровню выдачи дозы. Утечки и экстракция жидкостей также могут зависеть от смачивающих свойств устройства или упаковочных материалов.
Ключевым параметром, который можно измерить экспериментально для количественной оценки смачивания, является краевой угол, показанный на рисунке. Краевой угол – это угол между касательными к границам раздела жидкость-воздух и твёрдое тело-жидкость на трёхфазной границе твёрдое тело-жидкость-воздух. В общем случае, краевой угол 90 градусов или меньше считается смачиванием, в то время как краевой угол 90 градусов или меньше считается несмачиванием. Термин «растекание» используется для предельного случая смачивания, когда этот угол равен 0 градусов.
Согласно уравнению Юнга, поверхностное натяжение жидкостей является ключевым фактором, влияющим на смачивание. На поверхности жидкости молекулы подвержены несбалансированным межмолекулярным силам, с более сильным притяжением к внутренней части, чем в воздухе. Следовательно, молекулярная плотность на поверхности ниже, чем в объеме, что приводит к увеличению среднего расстояния разделения, что оставляет молекулы в напряжении, при этом площадь поверхности сжимается до минимально возможного значения, подобно растянутой мембране. В месте соединения, где поверхность жидкости контактирует с другим материалом, например, со стенкой контейнера, поверхность оказывает на материал силу вдоль линии или кривой контакта. Поверхностное натяжение является интенсивным свойством, то есть это сила на единицу длины, а полная сила равна периметру или общей длине контакта. Из-за силы натяжения сжатия на поверхности требуется внешняя работа для увеличения площади поверхности жидкости.
Поверхностное натяжение жидкостей можно измерить напрямую различными методами. Наиболее распространённым методом является метод пластины Вильгельми, но также можно использовать стержень или кольцо. Оборудование, необходимое для этого метода, может быть изготовлено из простых лабораторных компонентов. Объёмы образцов могут варьироваться от нескольких миллилитров (например, при использовании тонкого стержня) до десятков или сотен (и даже более) миллилитров. Этот метод особенно подходит для измерения снижения поверхностного натяжения при добавлении поверхностно-активного вещества к поверхности и межфазного натяжения между двумя несмешивающимися жидкостями (например, на границе раздела масло/водный раствор).
Независимо от используемого метода, поверхностное натяжение жидкостей зависит от температуры, и эту температуру желательно контролировать или, по крайней мере, регистрировать. Например, при температуре, близкой к комнатной, поверхностное натяжение воды уменьшается на 0,152 мН/м при повышении температуры на 1 градус Цельсия. Было показано, что относительная влажность воздуха влияет на поверхностное натяжение воды. Критическим фактором экспериментального измерения поверхностного натяжения является чистота оборудования и всех материалов, используемых при подготовке образцов (например, пипеток, шприцев, стеклянной посуды). Даже незначительное загрязнение водного образца, особенно маслянистым химикатом, может значительно изменить поверхностное натяжение из-за адсорбции этого химиката и его высокой поверхностной концентрации. Стеклянную посуду обычно очищают кислотной промывкой с последующим тщательным ополаскиванием водой высокой степени очистки.
Существует два основных метода измерения угла контакта:
Независимо от метода измерения угла смачивания, последовательность процесса подготовки образцов является критическим фактором. Как видно из описания экспериментальных методов, структура пор и общая пористость влияют на угол смачивания и требуют контроля для обеспечения постоянства подготовки образцов. Поскольку углы смачивания измеряются на образцах, подвергшихся определённой степени сжатия, необходимо контролировать процедуру сжатия. Шероховатость поверхности является ещё одним фактором, влияющим на угол смачивания. Шероховатость поверхности можно охарактеризовать как отношение фактической площади поверхности твёрдого тела к её видимой или проецируемой площади.
Наша организация, которая на протяжении многих лет оказывает поддержку предприятиям всех секторов, предлагая широкий спектр услуг по испытаниям, измерениям, анализу и оценке, располагает сильной командой сотрудников, которые внимательно следят за мировыми достижениями в области науки и технологий и постоянно совершенствуются. В связи с этим мы также предоставляем услуги по испытаниям в соответствии со стандартом USP 1243 «Смачивающие свойства фармацевтических систем».
Вы можете попросить нас заполнить нашу форму, чтобы записаться на прием, получить более подробную информацию или запросить оценку.
