研磨方法的选择如何显著影响粉末材料的最终性能 IGC表征

通过使用反气相色谱法 （IGC），可以更深入地了解了不同加工技术中表面特性如何随研磨时间而变化。研究结果表明，通过干法研磨和湿法研磨生产的粉末表现出明显不同的表面特性。值得注意的是，与未加工的药物相比，两种研磨的萘普生样品都显示出更高的表面能，特异性相互作用的显着增加表明由于研磨而导致表面官能团的重排。干法研磨样品表现出更高的表面自由能、更大的内聚力和更低的润湿性。相比之下，湿法研磨产生的颗粒更细，润湿性更好，表面能更低，内聚属性更低，这使得它们更有利于进一步加工。形态学指数和相对形态学指数也存在差异。干磨粉末表现出更大的纳粗糙度，而湿磨样品显示出更平坦、更光滑的表面。总体而言，该研究表明，湿法研磨往往生产出具有更理想的处理和制造特性的粉末。这些对表面特性的见解为选择最合适的研磨方法提供了一个有价值的框架，有助于避免与下游应用中的粉末行为相关的潜在问题。

介绍
     颗粒特性的知识对于固体剂型的设计和开发至关重要。然而，大多数药物尤其是用于通过肺途径输送药物的活性药物成分 （API），很少得到所需的尺寸结晶。因此，研磨工艺常用于获得具有所需粒度特性的粉末，以满足处理、加工、配方开发或改善 API 的溶解和治疗特性的特定要求。较大的颗粒研磨过程中施加的机械能不仅会影响颗粒大小，还会影响比表面积及其形状。另外，由于粉末填料的变化，颗粒的大小和形状会对流动性和稳定性产生负面影响。细颗粒表现出固有的热力学不稳定性，主要是由于它们的高比表面积和相应的色散表面能增加。此外，固体机械处理技术也会诱发可能导致多晶性转变、晶体缺陷和部分或完全非晶化的出现。API可以表现出机械性能、溶解速率、表面能、水分吸附、降解速率、摩擦电行为和物理稳定性的变化。研究也可以预期，机械活化将主要发生在粉末表面，导致包含无定形区域的异质产品。
    研磨通常可以使用干法或湿法工艺进行，即在气体或液体存在的情况下进行。了解这些方法之间的差异对于选择合适的方法至关重要，因为这两种方法都会影响粉末的固态特性。研磨过程在干法和湿法技术之间有所不同，导致与每种方法相关的不同颗粒破碎机制。已经表明，各种研磨机制会导致表面化学发生变化，这反映在表面自由能中。颗粒粉末的表面能由其化学成分和物理性质决定。值得注意的是，粒径的变化和形成团聚体的趋势会显着影响有效接触面积，从而影响颗粒间相互作用和整体材料行为。众所周知，表面特性决定了粉末的行为，因此，即使颗粒形成或预处理作中的微小差异也会导致细微的批次间变化，而使用传统方法可能无法检测到这些变化。尽管控制粒度的药品标准变得越来越严格，但通过各种机械粉碎过程减小粒度仍然是一门实证科学。虽然在过去的几十年里，基本的颗粒破损研究引起了研究人员的极大关注，但仍然需要通过耗时的中试规模试验来测试每种材料的研磨条件，因为所需的结果通常仅适用于指定的研磨机和有限的作条件据报道，必须建立一种方法，能够使用最少的药物粉末确定具有代表性的研磨行为，因为各种加工途径都会影响其体积和表面特性。在这种情况下，反气相色谱 （IGC） 允许使用非常少量的材料生成大量定量信息，例如表面能。表面能是一个特别重要的热力学参数，有助于了解颗粒材料性能中的颗粒行为，例如加工或胶体稳定性、团聚、流动性或溶解。据报道，与未研磨的结晶或无定形形式相比，研磨的粉末通常表现出更大程度的活化，即使它们不是最具能量的形式。虽然经典的热力学方法预测表面自由能会随着颗粒的减少而减少，但基于分子动力学计算的方法预测表面自由能会随着颗粒尺寸的减小而增加。研究人员多年研究也普遍观察到，由于研磨过程，材料的表面自由能值随着粒度的减小而增加。该领域越来越多的出版物进一步支持了这些发现，并且这种现象被广泛接受。
    尽管对研磨的影响进行了相对深入的研究，但尚未有研究调查研磨工艺类型在改变表面特性方面的具体作用。研究通过检查使用相同类型的研磨设备进行干磨和湿磨加工的 API 的结果差异来解决这一差距。研究的主要目的是评估萘普生表面能 （包括总表面能、纳米粗糙度和内聚力） 随研磨时间的变化。萘普生因其明确的物理化学特性、在药物研究中的广泛使用以及作为水溶性差的生物药剂学分类系统 （BCS） II 类药物的相关性而被选为模型药物。研究的目的是使用一种具有代表性的、与行业相关的化合物来研究不同研磨条件对表面性能的影响。为此，采用了反气相色谱 （IGC），因为它对表面修饰高度敏感，并且能够检测表面相互作用，特别是那些涉及反应性最强的吸附位点的相互作用。研究结果表明，IGC 是评估机械应力下表面特性变化的有效方法，尤其是在传统表征技术可能无法提供结论性结果的情况下。这项工作为研磨过程在调节 API 表面特性中的作用提供了有价值的见解，对制药和配方开发具有重要意义。