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動(dòng)態(tài)表面張力測量在藥劑學(xué)中廣闊的應用前景
來(lái)源：儀器 信息網(wǎng) 瀏覽 1915 次 發(fā)布時(shí)間:2021-08-23
表面張力分為靜態(tài)（平衡）表面張力和動(dòng)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到吸附平衡時(shí)的最低表面張力，而DST是指表面活性劑在達到平衡吸附前某一時(shí)刻的表面張力，是一個(gè)變化的值。
當研究的液體吸附過(guò)程在快速、持續進(jìn)行,且短時(shí)間內無(wú)法達到平衡時(shí),對液體DST的研究比靜態(tài)表面張力更有意義。如在農藥噴灑、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)國內外發(fā)表的以DST為主要考察項的論文數。數據顯示國內在DST方面的研究較少且總體波動(dòng)不大，而國外則呈持續上升趨勢。
圖1 2008～2018年國內外發(fā)表的DST文章數量對比圖
研究液體在藥物制劑過(guò)程中的DST,可挖掘DST與制劑過(guò)程、制劑產(chǎn)品之間的關(guān)系,進(jìn)而優(yōu)化制劑過(guò)程、改進(jìn)工藝參數。
一、動(dòng)態(tài)表面張力的測定
由于對DST時(shí)間范圍界定的不同，可運用的測量手段也有所不同。王建坤等認為，在達到靜態(tài)表面張力前的表面張力變化都可算是DST，這個(gè)時(shí)間范圍以幾毫秒到幾小時(shí)計?？捎肳ilhelmy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(shí)間范圍示意圖
根據Rosen描述的動(dòng)態(tài)吸附過(guò)程可知在新表面形成后1 s內，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內具有較大變化，大多數在1 s內都已達到平衡。因此，用于測量DST的方法應具有連續、精確、快速測量1 s內數據能力。
二、最大氣泡壓力法
通過(guò)毛細管將氣體注入到待測液體中時(shí)，在毛細管的端部重復形成氣泡，根據氣泡壓力的最大值和毛細管半徑，計算得到表面張力。通過(guò)改變氣流流速控制氣泡的年齡，可測量不同時(shí)間尺度的表面張力。目前實(shí)驗室中多用KRüSS公司的BP100氣泡壓力張力儀測定1 s內DST。
三、DST在藥物制劑領(lǐng)域的潛在應用價(jià)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(shí)運動(dòng)的過(guò)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(guò)程中的作用，是精細控制制劑工藝的手段之一。
1、DST在霧化過(guò)程中的作用
霧化是將液體通過(guò)霧化器(在一定壓力下)噴射進(jìn)入氣體介質(zhì)中，使之分散并碎裂成小液滴(霧滴)的過(guò)程。趙輝等考察了相同條件下，農藥藥液在不同時(shí)間點(diǎn)(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D50隨著(zhù)噴霧液的DST值的降低而降低，二者呈線(xiàn)性相關(guān)，但二者的相關(guān)系數k隨DST測定時(shí)間的延后而變差。0.023 s時(shí)的DST與D50相關(guān)系數高達0.9848，時(shí)間＞1 s后，只有0.7135。
利用動(dòng)態(tài)表面張力儀測試了66種常見(jiàn)中藥的水提液，發(fā)現所有提取液的DST在1 s內均有下降，但下降程度不同，且提取液霧滴粒徑D50與94 ms時(shí)測得的DST存在一定相關(guān)關(guān)系，該結論還在進(jìn)一步實(shí)驗確證中。
2、DST在擴散潤濕過(guò)程中的作用
DST不僅影響藥物制劑領(lǐng)域的霧化過(guò)程，對擴散潤濕過(guò)程同樣有顯著(zhù)的影響。噴霧干燥與流化床制粒過(guò)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(wèn)題中，從DST角度分析，半濕性黏壁現象是由于霧滴與干燥塔壁接觸后迅速出現自發(fā)潤濕，經(jīng)塔壁的高溫干燥后出現黏壁。因此，可從兩方面促使霧滴與干燥塔接觸后出現快速回縮以改善此黏壁現象。一是增大霧滴DST，二要選擇合適的噴霧干燥塔內側材料。從待噴液分析，應適當降低待測液濃度、進(jìn)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、結語(yǔ)
綜上所述，DST作為一項重要的物理參數，在細微之處影響著(zhù)藥物制劑的品質(zhì)與生產(chǎn)。關(guān)注DST對制劑過(guò)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(dòng)態(tài)表面張力在藥劑學(xué)研究中的應用前景[J].國際藥學(xué)研究雜志,2019.