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微晶纤维素结晶度对压片性能影响探讨

来源: 时间:2015-09-11 08:34:22 次数:

摘要 微晶纤维素具有赋形、黏合和吸水膨胀助溶等作用于一身,在制剂中主要用作湿法制粒或直接压片的黏合剂、崩解剂和填充剂。目的:为了探讨微晶纤维素的结晶度对其压片性能的影响;方法:通过控制水解反应程度制备了不同结晶度的微晶纤维素,并对比了不同结晶度的微晶纤维素对压片性能;结果:不同结晶度的微晶纤维素,结晶度越大,压出的片剂硬度越大,脆碎度越小。结论:微晶纤维素的结晶度虽然不是常规的理化指标,但其大小能够直接影响产品的压片性能。

Abstract:  Microcrystalline Cellulose was used to be a bonding agent, disintegrant and loading agent in wet granulation and directly tabletting, which was shaped, bound , imbibition and help dissolved. OBJECTIVE:to investigate the effect of crystallinity on tabletting of microcrystalline cellulose;METHODS:the hydrolysis reaction degree of Microcrystalline Cellulose preparation were controlled to inspect the effect of crystallinity on tabletting of microcrystalline cellulose;RESULTS: while the crystallinity of Microcrystalline Cellulose was higer,the hardness of tablet was larger, and the friability of tablet was less.CONCLUSION:althouh the crystallinity of microcrystalline cellulose was not the conventional test indexes,it can effect the tabletting directly.

关键词:微晶纤维素;结晶度;压片性能; 硬度;脆碎度

Keywords: microcrystalline cellulose; crystallinity; tabletting; hardness; friability

1  前言

微晶纤维素(Microcrystalline cellulose,MCC) 是由天然纤维素经稀酸水解至极限聚合度(LODP)的可自由流动的白色或近白色粉末状固体产物,具有高度的可变形性,同时也是一种以β-1,4葡萄糖苷键结合的直链式多糖[1-3]。由于其独特的优势,MCC在医药、食品、轻工、日用化学品等领域获得了广泛地应用,成为一种新兴的纤维素功能材料[4],但目前应用最广泛的还是药用辅料方面。MCC不溶于水,性质稳定,与主药不发生化学反应,集赋形、黏合和吸水膨胀助溶等作用于一身,主要用来在片剂制备过程中作粘合剂、崩解剂和填充剂。目前国内有很多关于MCC在片剂制备过程中的应用报道[5-6],但是有关于产品特性影响压片性能的报道比较少,只有徐永健等[7]对产品特性有综述性的报道,报道对MCC的真实密度、玻璃化转化温度进行了较细致的描叙;高善民等[8]通过不同的工艺条件制备出了不同结晶度的产品;而关于MCC的结晶度对压片性能的影响的报道几乎没有。MCC的结晶度是指结晶区占纤维素整体的百分率。结晶度的大小对纤维素纤维的尺寸稳定性和密度等有影响[7]。本文通过调节工艺条件制备不同的结晶度的MCC,通过压片的试验来考察不同结晶度对MCC的压片性能的影响。

2  方法与结果

2.1  样品制备

  将漂洗并打碎的高纯度的棉纤维放入到2mol/l的盐酸中进行水解处理,保持液固比为10:1,水解温度为70℃,水解时间1h,2h,3h,4h和5h。冷却后用水稀释并进行热处理洗涤至中性,经喷雾干燥过筛而得成品MCC。

2.2  样品检测

 样品的常规理化指标按照<中国药典>2010版进行检测。在其它理化指标都合格的前提下样品的结晶度测试通过X射线衍射仪来表征。仪器型号为德国Bruke D8-Advance X射线衍射仪,Cu Ka作辐射源(λ=1.54187à)。结果见图1和表1。

2.3  压片性能实验

样品的压片性能实验测试采用压扑热息痛(对乙酰氨基酚)片来考察。压片处方中包括:对乙酰氨基酚(安徽永安制药有限公司)33%,低取代羟丙基纤维素(安徽山河药用辅料股份有限公司)6%,淀粉(安徽山河药用辅料股份有限公司)39%,MCC 13%,交联羧甲基纤维素钠(安徽山河药用辅料股份有限公司)6%,淀粉浆2%,硬脂酸镁(安徽山河药用辅料股份有限公司)1%。采用湿法制粒,将准确称量的对乙酰氨基酚、低取代羟丙基纤维素、淀粉、MCC、交联羧甲基纤维素钠混合均匀,过100目筛网,充分混合至一步湿法制粒机内,逐渐滴加入淀粉浆,设定一定的转速、剪切速度和时间,进行湿法制粒,将颗粒于75℃干燥后加入硬脂酸镁,混合均匀压片即可。片重0.1g,压片300片。结果见图2和图3。

3  讨论

3.1  MCC样品的结晶度

   通过控制不同的水解程度制备不同结晶度的的MCC样品。图1是不同水解程度的样品的XRD图谱。

图1 不同水解时间的MCC的XRD图谱

Figure 1 The XRD patterns of MCC with different Hydrolysis time

通过XRD图谱不仅可以确定晶体的晶型,还可以计算出样品的晶粒尺寸和结晶度。利用2θ=23°处衍射峰的半峰宽,按照Scherrer 公式 (其中D为晶粒尺寸,λ为X射线的波长1.54187à,B为半峰宽,θ为衍射角),计算5个样品的晶粒尺寸。具体计算结果如表1所示。

样品的结晶度按照公式 (I002是指2θ=23°处峰强度,Iam是指2θ=16°处的峰强度)[9]。具体的结晶度计算结果如表1所示。

通过XRD图谱可以看出所有样品在2θ=16°处出现了无定形峰,在2θ=23°处出现尖锐的结晶峰,结合表1的数据可以说明所有样品的晶型均为典型的纤维素Ⅰ结晶类型[10]

表1 不同水解时间的MCC的样品的晶粒尺寸和结晶度

Table 1 The crystallite size and crystallinity of MCC obtained with different Hydrolysis time

MCC

Crystallite Size /nm

Crystallinity /%

MCC-1h

4.3

67

MCC-2h

4.5

73

MCC-3h

4.6

77

MCC-4h

5.2

83

MCC-5h

5.2

83

从表1可以看出来随着水解时间的延长,各样品的结晶度逐渐增加,这是由于在利用同一种原料制备MCC时,物料的水解过程主要是破坏纤维素的非结晶区,水解程度越大,结晶度越高,因此在本文制备MCC样品时,随着水解时间的延长,物料的水解程度逐渐增大,样品的结晶度也增大。我们从表1数据也可以看得出来在水解时间达到4小时后,晶粒尺寸和结晶度不再变化,这说明水解4小时的水解程度已经达到最大,此时的结晶度为83%,这也说明了MCC是结晶区与非结晶区的一种共存状态,在MCC的分散颗粒中还有一部分非晶区存在[11],所以结晶度难以达到100%。这与实验结果一致。

3.2  压片性能实验

  可压性

  可压性是指粉状体被压制成形的可能性和压缩物的坚实程度,一般以片剂硬度衡量可压性[1]。对相同制备条件下的同一系列的不同物料,在相同的压力,相同的片重条件下制备的片剂,硬度越大的物料,可压性越好。图2反映了不同的水解程度造成的不同结晶度对硬度的影响。

通过图2可以看出随着物料水解时间的延长,即物料水解程度的增大,片剂的硬度增大。这可能是有由于随着水解程度的增大,物料的无定形部分的逐渐减少,而结晶部分百分数逐渐增多。对整体物料来说,当结晶部分百分数增大时,即结晶度增大时,物料的拉伸强度也会增大,同时由于结晶体较无定形中分子链的堆砌更加紧密,所以结晶度高的物料硬度更大,可压性更好。

脆碎度

片剂通常受到震动或摩擦之后容易引起碎片、顶烈、破裂等。片剂的脆碎度就是反映这种抗磨损抗震动的能力;脆碎度是片剂质量标准检查的重要项目。图3是不同水解时间对应的样品压制的片剂的脆碎度。

 

图2 不同水解时间对硬度的影响          图3 不同水解时间对脆碎度的影响

Figure 2 The effect of different                 Figure 3 The effect of different

hydrolysis time on hardness                   hydrolysis time on friability

    通过图3可以看出在脆碎度试验中,随着水解时间的延长,样品的重量减少越来越低,说明样品的脆碎度越好。这可能是由于随着水解时间的延长,水解程度增大,结晶度增大,物料中堆砌更加紧密更加坚实的结晶体含量增大,压出的片子更加能够经受住震动和摩擦,即抗磨损和抗震动的能力增强。水解4h后水解程度达到极限值,随着时间继续延长,脆碎度不再变化。这与前面硬度结果一致。

4  结论

    通过控制水解反应程度来制备不同结晶度的MCC,并通过检测进行压片试验的对比表明,随着结晶度的增大,压出的片剂硬度也随之增大,同时片剂的脆碎度也随之变小,从而提高片剂的可压性。因此,MCC结晶度虽然不是常规理化指标,但是其在片剂制备的应用中指标考察不可忽视。

5  参考文献

[1] 曹咏梅,黄科林,吴睿,等.微晶纤维素的性质、应用及市场前景[J].企业科技与发展,2009,(12):48-51.

[2] 席延卫,黄桂华,李爱国,等.不同原材料制备的微晶纤维素性能比较[J].山东大学学报(医学版),2006,44(8):860-864.

[3] 何耀良,廖小新,黄科林,等.微晶纤维素的研究进展[J].化工技术与开发,2010,(39):12-16.

[4] 徐永健,刘姗姗.微晶纤维素的现状及其前景[J].黑龙江造纸,2009,(1):6-8.

[5] 张丽华,腾延平,高萍,等.微晶纤维素在片剂生产中的应用[J].牡丹江医学院学报,1999, 20(1):48-50.

[6] 孙勇,林鹿,彭红,等.微晶纤维素在盐酸、甲酸体系中的水解动力学[J].东北林业大学学报,2008,36(4):63-65.

[7] 徐永健,敬玲梅.微晶纤维素特性的研究[J].陕西科技大学学报,2010,28(2):54-57.

[8] 高善明,乔青安,许璞,等.微晶纤维素的制备及性质研究[J].功能材料,2007,(38):2891-2894.

[9] Sidiras D K,Koullas D P, Vgenopoulos A G, et al.[J].Cellulose Chem. Tech,1990,(24):309-309.

[10] Nelson M L,O’Connor R T[J].J Appl Polymer Sci,1964,(8):1325-1325.

[11] 朱玉琴,汤烈贵,潘松汉,等.微粉(和微晶)纤维素的微细结构[J].应用化学,1995,12(2):51-51.


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