Created for http://www.uapf.com.ua

2.9. Ф&рм&ко-технологічні випробування

F, — втрата в масі при висушуванні після випробування, у відсотках (середнє значення двох визначень);

т, — маса гранул або сфероїдів до випробування, в грамах;

т2 — маса гранул або сфероїдів після випробування, в грамах.

2.9.45.ЗМОЧУВАНІСТЬ ПОРИСТИХ ТВЕРДИХ РЕЧОВИН І ПОРОШКІВ

ВСТУП

Змочуваність твердих поверхонь звичайно характеризується прямим або непрямим вимірюванням кута зіткнення. Кут зіткнення (6) рідини з твердою речовиною - це кут, який утворюється при дотику краплі рідини з твердою поверхнею. Це зображено на Рис. 2.9.45.-1. Для даної рідини змочувані тверді речовини мають малий кут зіткнення, а незмочувані тверді речовини утворюють кут 900 або більше.

Рисунок 2.9.45.-1. Спостережуваний кут зіткнення (в) нерухомоїкраплі з непаристою поверхнею

Нижче наведені 2 методи визначення змочуваності. Методи дозволяють вимірювати змочуваність таких пористих твердих речовин, як порошки та гранули. Обидва методи виражають змочуваність вимірюванням кута зіткнення певної рідини з пористою твердою речовиною.

Метод нерухомої краплі заснований на прямому вимірюванні кута зіткнення нерухомої краплі з диском спресованого порошку.

Методом Вашбурна кут зіткнення вимірюють не прямо. Метод заснований на капілярному ефекті nop порошку. Ефект (масове посилення) реєструється спеціальними електронними вагами, починаючи з моменту зіткнення зразка порошку з поверхнею рідини, переважно такої, що не розчиняє або мало розчиняє зразок. Вимірювання чинить мінімальну дію або взагалі не діє на стан порошку.

Випробовувані зразки не рекомендується піддавати будь-якій попередній обробці, оскільки це може значно змінити властивості речовини. Наприклад, пресування порошку у вигляді диска може зменшити вільну поверхневу енергію при зміні кристалічного стану порошку (наприклад, метастабільні форми) або може збільшити вільну поверхневу енергію утворенням дефектів кристалів (недолік методу нерухомої краплі, оскільки при випробуванні проводять пресування порошку в диск).

Методи звичайно застосовують для дослідження таких параметрів:

—відтворюваність зразка в плані змочуваності від партії до партії;

—ефект в'язкості рідини на змочуваність;

—ефект поверхневого натягу рідини на змочуваність;

—зміни поверхневих властивостей зразків.

МЕТОД НЕРУХОМОЇ КРАПЛІ

Цей метод може використовуватися для прямого визначення змочуваності покриттів і пресованих дозованих лікарських форм, таких як таблетки. Більш того, іноді можливо це використовувати в динамічних вимірюваннях (вимірювання динамічного кута зіткнення нерухомої краплі, Рис. 2.9.45.-2) пористої твердої речовини з рідиною при зменшенні кута зіткнення. Вимірюючи декілька значень кута як функцію в часі, можна вивчити швидкість поширення і супутнє проникнення краплі рідини в злегка пористу тверду речовину.

162	Л Р Р Ж А В Н А <ЬАРМ А к ' Л П Р Я У К Р А Ї Н И 1 4

Created for http://www.uapf.com.ua

газ

7s

тверда речовина

2.9. Фармахо-технологічні випробування

ПРИНЦИП

Якщо пориста тверда речовина торкається рідини, але не занурюється в неї, а рідина лише стикається із поверхнею, то попадання рідини в пори твердої речовини внаслідок капілярних сил визначають такими рівняннями:

Рисунок 2.9.45.-2. Визначення нерухомоїкраплі візуальним оглядом краплі

В умовах рівноваги кут зіткнення нерухомої краплі залежить від трьох взаємопов'язаних поверхневих натягів і визначається з використанням рівняння Янга (див. Рис. 2.9.45.-2, перша частина):

Y s = Y a + Y £ C o s 6 ,

де:

ys — поверхневий натяг на межі твердої речовини з повітрям;

Ysi ~ міжфазовий натяг твердої речовини з рідиною;

jL — поверхневий натяг на межі рідини з повітрям.

А

де:

т — маса рідини, яку увібрала тверда речовина; / — час контакту твердої речовини з рідиною;

А— константа, залежна від властивостей рідини і випробовуваної речовини, розрахована з використанням наведеної формули:

А =	с х р	Г ^	(2)
		xyxcoso

де:

ті — в'язкість рідини;

р— густина рідини;

у— поверхневий натяг рідини;

0 — кут зіткнення рідини з твердою речовиною;

с— константа речовини, залежна від пористої структури твердої речовини.

З рівнянь (1) і (2) отримуємо (3):

« « ^	4 - ,	о,
t	сх р~ху

МЕТОДИКА

Оскільки порошки не здатні утворювати абсолютно плоску поверхню, порошок звичайно пресують у вигляді диска для того, щоб зробити поверхню гладшою. Краплю рідини певного об'єму поміщають на диск (див. Рис. 2.9.45.-2) і безпосередньо вимірюють кут зіткнення, використовуючи гоніометр, забезпечений окулярним кутоміром, або геометричною побудовою на фотомікрографі. Можуть бути використані інші фізичні і математичні методи аналізу результатів. Об'єм краплі може впливати на результат. Проводять декілька вимірювань кута зіткнення

(6) (п=6) і розраховують середнє значення.

МЕТОД ВАШБУРНА

Метод Вашбурнадозволяє вимірювати кут зіткнення пористих твердих речовин у діапазоні від 0 до 90

Випробовуваний матеріал — це поєднання зразка, тримача і системи фільтрів. Отже, підрахунок або визначення дійсного значення не можливі та можна визначити лише спостережувані значення кута зіткнення. Однак кут зіткнення зразка — функціональна властивість, від якої значно залежить результат. Підсумком випробування є складання впорядкованого переліку змочуваності різних субстанцій або ГОТОВИХ лікарських засобів за їх спостережуваним кутом зіткнення.

І5ЬДЕРЖАВНА ФАРМАКОПЕЯ УКРАЇНИ 1.4

При визначенні методом Вашбурна використовується рідина з відомою густиною (р), в'язкістю (л) 1 поверхневим натягом (у). У цих умовах, коли маса рідини розтікається по порах твердої речовини, вимірюється як функція в часі (оскільки швидкість капілярного проникнення (пг/і) є експериментальним даним), у рівнянні (3) залишаються 2 невідомих — кут зіткнення (0) з твердою речовиною і константа твердої речовини (с).

Визначення константи матеріалу (с). Константу матеріалу для пористих твердих речовин визначають за наведеною нижче формулою, вважаючи пори циліндричними:

7t3xrsxN2

2

'

(4>

де:

г— середній радіус капіляра в порах твердої речовини;

N— кількість капілярів на одиницю об'єму.

Якщо визначення методом Вашбурна проводять з рідиною, кут зіткнення якої з твердою речовиною вважається таким, що дорівнює 0 0 (cos. 0°=1), тоді константа твердої речовини залишається єдиним невідомим у рівнянні (3) і має бути визначена. Рекомендується для визначення константи матеріалу використовувати я-гептан через його низький поверхневий натяг (20.14 мНм 1 при 25 °С). Також

І >7

Created for http://www.uapf.com.ua

2.9. Фармако-технологічні випробування

можна використовувати «-гексан (18,43 мН м 1 при 25 °С), але він більш леткий. Якщо порошок розчиняється дуже швидко в цих речовинах, можна використовувати гексаметилдисилоксан (15.9 мН м1 при 25 °С). Проводять паралельні визначення (п=6) і розраховують середнє значення.

Після визначення константи (с) для випробовуваної твердої речовини можна визначити її змочуваність іншою рідиною. Константа матеріалу, визначена випробуванням з л-гептаном, використовується у рівнянні Вашбурна разом із даними щодо швидкості капілярного проникнення (m2/t) при випробуванні речовнни із зазначеною рідиною. Це дозволяє розрахувати кут зіткнення.

ПРИМІТКА: якщо для даної твердої речовини проводять випробування з рядом рідин (не менше 2 рідин разом із рідиною, використаною для визначення константи матеріалу), отримані результати шодо кута зіткнення можуть використовуватися для розрахунку поверхневої енергії пористої твердої речовини.

ОБЛАДНАННЯ

A.Електронні ваги

B.Комп'ютер

C.Тримач зразка

D.Фільтр

E.Рідина занурення

F.Підйомник

Рисунок 2.9.45.-3. Прилад для вимірювання кута зіткнення методом Вашбурна

На Рис. 2.9.45.-3 наведені основні складові частини приладу. Головний пристрій - це електронні ваги з підхожим процесором, які забезпечують відповідне розділення вимірювання витіснення і відповідне розділення підйому рідини занурення до зразка.

У Табл. 2.9.45.-1 наведені шмчайно підхожі для е.іекіронних шнів нарамеїри.

		Габлиня 2.9.45.-1.
Технічні параметри електронних вагів
	Підйом	Вимірювання маси
Діапазон	>1 (0 мм	0 - 2 1 0 г
Розділення	(1.1 мкм	10 мкг
Швидкість	0.099-500 мм/хв	—

Тримачі зразків. Як тримач зразка може служити маленький скляний циліндр із фільтром зі скловолокна на одному кінці.

Тримачі порошкового матеріалу також можуть бути з алюмінію (див. Рис. 2.9.45.-4); вони менш крихкі, ніж скляні, мають дрібні отвори на дні, і відповідно їх простіше чистити, ніж фільтр зі скловолокна. Кришка комірки має 2 гвинти з різзю: один приєднує кришку до камери зразка, а другий дозволяє користувачеві спрямовувати поршень всередину зразка і пресувати. Прилад аналогічний автоматичному тензіометру, окрім тримача зразка.

Вид дна поршня		Вид дна приладу
A. Фіксатор	С. Горловина	Е, F. Капілярні отвори
B. Кришка	D. Поршень

Рисунок 2.9.45.-4. Приклад тримача зразка з поршнем для пресування порошку

МЕТОДИКА

Наповнення тримача зразка. Диск із фільтрувального наперу поміщають на алюмінієвий або скляний тримач зразка. Це запобігає витіканню зразка з дна комірки. Необов'язково використовувати паперовії іі фільтр, але він має бути з матеріалу, легко змочуваною у випробовуванііі рідині. Рекомендується використовувати фільтр (чорна стрічка), що засто-

І (.4

'II РМ, A U II А ІІ-ІЛ ІЇМ A L <ЛІ1 U U \ LIMIUII 1 J

Created for http://www.uapf.com.ua

совується для зворотнього осмосу, через його високу пористість і мінімальний опір плинності.

Певну кількість порошку поміщають у комірку. Відтворюваність констант матеріалу і кута зіткнення залежатимуть від сталості наважки порошку для кожного випробування, коли достатня і визначена кількість порошку пресується однаково (тобто постукуванням/пресуванням порошку).

Для більшості порошків необхідна кількість знаходиться у діапазоні декількох грамів, що звичайно заповнює 2/3 ємності тримача. Другий паперовий фільтр поміщають зверху порошку в комірку, що запобігає втраті порошку крізь отвори поршня у процесі пресування і/або в ході визначення.

Усадка/пресування порошку. Насипаний шар порошку дуже пористий і чутливий до щонайменших дій, які можуть значно змінити пористість і згодом с-константу. Тому для отримання відтворюваних результатів краще використовувати порошок після усадки. Слід спочатку визначити відповідну кількість зіскоків: звичайно достатньо 50-100 зіскоків.

Якщо використовують алюмінієвий тримач зразка, то його можна встановити на циліндричний штампувальний волюметр, який може провести встановлену кількість зіскоків.

Якщо усадка не прийнятна, шар порошку пресують, укручуючи поршень алюмінієвого тримача зразка, докладаючи певний тиск.

Іншим можливим способом є центрифугування у певних умовах. Де застосовно, пресований диск зразка також може бути встановлений на електронні ваги. У цьому разі тримач порошку можна виключити.

Після приєднання до ватів тримач зразка з пористою твердою речовиною розташовують безпосередньо

2.9. Фармахо-технологічні випробування

над поверхнею рідини (див. Рис. 2.9.45.-3), використовуючи підйомник.

Рідину підіймають до моменту зіткнення здном пористого зразка. Записують результати маси в часі в міру проникнення рідини в тверду речовину. Дані можуть бути подані у вигляді графіків або таблиць. Прилад може все визначення проводити в автоматичному режимі.

КРИТИЧНІ ПАРАМЕТРИ

Слід врахувати таке:

Властивості зразка:

—вміст води в зразку;

—кристалічні властивості або твердий стан зразка (поліморфні форми, тип сольватації).

Підготовка зразка:

—гомогенність випробовуваної порошкової суміші;

•^розподіл за розміром частинок: іноді рекомендується до проведення випробування просіювати порошок (наприклад, з використанням сита з розміром отворів 250 мкм);

— слід визначити оптимальні параметри пресування (кількість зразка, кількість зіскоків або масу поршня);

—має бути однаковим стан пресування різних зразків порошку;

—слід ретельно очистити тримач зразка або, якщо була використана, скляну глазур;

—однорідність результатів покращується при використанні алюмінієвого тримача зразка.

Рідина занурення:

— слід зазначити специфікації рідини занурення.

І5ЬДЕРЖАВНА ФАРМАКОПЕЯ УКРАЇНИ 1.4

Created for http://www.uapf.com.ua