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Modern Physics
现代物理
, 2014
, 4, 1-5
http://dx.doi.org/10.12677/
mp
.2014.41001
Published Online
January 2014 (http://www.hanspub.org/journal/mp.html)
OPEN ACCESS
1
Determine the Surface Tension of Chinese Herbal
Tablet—Siwu Tablet
Hui Yang, Zaiyo u T
an
*
, Ke Liang, Hao Zhang, Ruiling L i u, Yuqing Huang,
Chunmei Tong, We nfei Chen, Tingyu Huang
School of Pharmacy, Guangdong Pharmaceutical University,
Guangzhou
Email:
cynthia_yang@yeah.net,
*
tanzaiyou@medmail.com.cn
,
cocolk1983@163.com
,
376031763@qq.com, liuruilingg321@126.com
,
HUANG_YQ1989@163.com
,
tcm258@
hotmail.com
,
61369359@qq.com, huangtingyu13@126.com
Received: Oct. 9
th
, 2013; revised:
N
ov
.
10
th
, 2013; accepted: N
ov
.
18
th
, 2013
Copyright © 2014
Hui Yang
et al
. This is an open access article distributed under the Creative Commons Attribution License, which permits unre-
stricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the o riginal work is properly cited. In accordance o f the Creative Commons A
t-
tribution License all Cop yrights © 2014 are reserved for Hans and the owner of the intellectual property Hui Yang
et al
. All Copyright © 2014 are
guarded by l
aw and by Hans as a guardian.
Abstract:
Objective:
Lobes problem could encounter by film coating technology, which will affect the appearance of
the coated tabl
ets and, most importantly, will affect the uniformity of the film
-
coated tablets and the release of the active
materials
. Therefore
,
a parameter
which
could represent the q uality o
f the tablet coating is needed.
Research shows that
the surface tension is a
n essential factor to the adhesion between the film and the tablet core. The study investigated the
surface energy characteristic
s
of Siwu tablet. The surface free energy of tablet core was measured by Zisman critical
surface tension method.
Method:
After
measuring
the contact angle of a series of pure liquid
on th e surface of the core
by contact angle instrument, the surface tension of Siwu tablets w
as
determined by Zisman critical surface tension me
-
thod.
Result
: Surface tension of Siwu tablet core was a
bout 70
dyne/cm
3
.
Conclusion:
Siwu tablet is a high surface
energy and hydrophilicity substance
and
has the bipolar characteristics. This study also indicates that the Zisman critical
surface tension method could accurately measure and calculate the
surface tension of solid.
Keywords:
Film Coating; Surface Tension; Zisman Critical Surface Tension Method; Solid; Tablet
传统中药片剂
——
四物片的表面张力测定
杨
慧,谭载友
*
,梁
可,张
浩,刘瑞玲,黄玉清,童春媚,陈文菲,黄婷玉
广东药学院,广州市
Email:
cynthia_yang@yeah.net,
*
tanzaiyou@medmail.com.cn
,
cocolk1983@163.com
,
376031763@qq.com, liuruilingg321@126.com
,
HUANG_YQ1989@163.com
,
tcm258@hotmail.com,
61369359@qq.com, huangtingyu13@126.com
收稿日期:
2013
年
10
月
9
日;修回日期:
2013
年
11
月
10
日;录用日期:
2013
年
11
月
18
日
摘
要:
目的:薄膜包衣技术会出现裂片等情况,这影响包衣片的外观,更重要是会影响薄膜的均匀性,从而
影响包衣片活性物质的释放。因此需要一种能够反映片剂包衣质量的参数。研究表明,片剂的表面张力对薄膜
与片芯之间的粘附性有重要的影响。本文主要通过
Zisman
外推法测定中药片
——
四物片的表面张力。
方法:通
过测定一系列测定液在片芯表面的接触角,采用
Zisman
外推法得到片芯的表面参数
—
表面张力。
结果:
测得四
物片芯的表面张力为
70 dyne/cm
3
。
结论
:四物片具有高表面能、亲水性强及双极性的特性,
Zisman
外推法能够
准确测定中药片剂的表面张力。
关键词:
薄膜包衣;表面张力;
Zisman
外推法;固体;片剂
*
通讯作者
。
传统中药片剂
——
四物片的表面张力测定
OPEN ACCESS
2
1.
引言
薄膜包衣是用喷雾的方法将包衣溶液或混悬液
以雾滴形式喷到滚动的片芯表面,并在片芯表面润湿
和铺展,然后形成一层牢固黏着于片芯表面的干燥的
高分子薄膜衣。在过去的二十年,薄膜包衣技术在固
体药品,颗粒剂等生产应用率显著升高。薄膜包衣技
术得到广泛应用的原因众多,其中:
1)
提高产品的外
观,减少药物不良气味,帮助患者能够更好吞咽药片
等;
2
)
提高药片的辨识度,特别是某些需要服用多种
药物的病人,通过在薄膜包衣液中添加着色剂能够帮
助病人辨识药物,避免混淆;
3)
保护活性成分不受光
照,热以及水分等的影响;
4
)
将与活性成分不相容的
物质分离;
5
)
防止在高速流水线生产以及包装的过程
中灰尘进入药片中;
6
)
控制有效活性成分,通过
pH
依赖性的包衣材料或者是具有扩散膜作用的包衣材
料,来控制药物的释放速度。在实际操作中,包衣材
料与片芯表面的相配情况决定着包衣的致密度等质
量评价。一旦相配不合理,药片就会出现裂片,麻片
和剥离片等质量情况,这可以影响包衣片的外观,更
会影响薄膜的均匀性从而影响包衣片活性物质的释
放。因此寻找一项薄膜包衣相关的质量控制指标就非
常必要。片芯和包衣液的表面自由能相配应该成为主
要的研究问题。
片芯的表面自由能、极性以及与包衣液的相互作
用、会影响包衣液在片芯表面上的铺展、穿透作用,
因此,当研究固体制剂的薄膜包衣过程时,不得不考
虑:表面性质对包衣液在片芯表面上的润湿作用和它
进一步对最终形成的干燥薄膜衣的粘着性的影响,表
面自由能参数的考察对于测定薄膜和药物之间的粘
附力很重要;然而,关于药物薄膜包衣表面自由能及
粘附功方面的研究较少
[1
-4]
,关于中药薄膜包衣片的表
面自由能研究更是未见报道,因此测定片芯和包衣膜
的表面能研究有其重要的意义。良好粘合性的先决条
件是雾化液滴能够很好在片剂的表面铺展以及包衣
液在药片表面渗透。以上这两个条件均需要依靠表面
张力来决定
[5]
。目前尚无可靠的直接测定固体物质表
面张力的方法,这是因为固体不具有流动性,所以现
有的测定表面张力技术都不能使用。本工作将测定一
系列测定液
在片芯表面的接触角,采用
Zisman
外推法、
测定四物片的表面张力。
2.
仪器与材料
JZ8002
型电子天平
(
上海天平仪器厂
)
;
GZX-
9240MBE
数显鼓风干燥箱
(
上海迅博实业有限公司医
疗设备厂
)
;
JC2000C1
接触角测量仪
(
上海中晨科技有
限公司
)
。
四物素片
(
实验室自制
)
;乙基纤维素
(
EC
,广东 达
濠精细化学品公司
)
;二碘甲烷
(
百灵威公司
)
;甲酰胺
(
国药集团化学试剂有限公司,分析纯
)
;乙二醇
(
广州
化学试剂厂,分析纯
)
;甘油
(
汕头市光华化学厂
,分析
纯
)
;邻苯二甲酸二甲酯
(
DMP
,广东汕头新宁化工厂
)
。
3.
四物片芯表面能的实验测定
3.1.
四物片的制备
因为接触角必须在平整光滑的表面上测量,而普
通压片机压出的片型具有弧度,所以本研究采用氧氮
头压片机。称取
350 mg
的四物颗粒,压制成片厚为
2
mm
的光滑平整片备用。
3.2.
四物片的预处理
因为片的表面不可避免具有孔隙,当液体滴在四
物片表面时,
2 s
内快速渗透入片芯,无法得到稳定的
接触角,因此
我们采用待测液蒸汽将片进行饱和处
理,
待测液能在片表面形成稳定的液滴。预处理:用氧氮
头压片机压制片厚为
2 mm
的光滑片;将水、甘油、乙
二醇、甲酰胺及二碘甲烷这五种测试液各
10 mL
分别
置于培养皿中,再分别置于密闭的干燥器中,将四物
片放入干燥器中静置
48 h
,使其与待测液蒸汽饱和。
3.3.
测定不同液体在四物片表面的接触角
测量过程:用
JC2000A
接触角测量仪测量四种待
测液在四物片的接触角。控制室温
25
℃,将一滴待测
液滴在四物片表面上,
5 s
后开始调焦拍照。对每种待
测液分别进行
10
次测试,用量高法测定,取其平均值
作为
θ
值,测试结果
及图像见表
1
和图
1(a)
~
(e)
。
4.
试验结果
4.1.
不同液体在四物片表面的接触角
不同液体在四物片表面的接触角如表
1
所示。
传统中药片剂
——
四物片的表面张力测定
OPEN ACCESS
3
Table 1. Contact angle and surface tension of the tested liquids on
Siwu tablet
表
1.
不同液体在四物片表面的表面张力
和
接触角
Sample
表面张力
(
dyne/cm
)
平均接触角
(
˚
)
cos
θ
水
72.8
16.46
0.9591
丙三醇
63.4
38.55
0.7823
甲酰胺
58.0
41.16
0.7531
乙二醇
48.0
53.49
0.5953
二碘甲烷
50.8
54.50
0.5811
4.2.
四物片芯表面张力的计算
选用极性性质的水、甘油、乙二醇、甲酰胺四种
液体的测定数据进行分析处理。以四种液体的表面张
力与
cos
θ
作图,实验线外推到
0
θ
=
,即与
cos 1
θ
=
处交点,对应的表面张力即四物片的表面张力。由结
果可知,
Zisman
外推法测得的四物片表面张力为
s
γ
76.36 dyne/cm
s
γ
=
。外推的方程为
0.0143 0.092
yx
= −
,
2
0.9806
R
=
。图
2
是采用
Zisman
外推法测定的四物片的表面张力。
(a)
(b)
(c)
(d
)
(e)
Figure 1.
(a)
Contact angle of water in Siwu tablet;
(b)
Contact angle of glycerol in Siwu table; (c) Contact angle of formamide in Siwu tablet
;
(d
)
Contact angle of ethylene glycol in Siwu tablet
; (e)
Contact angle of diazomethane in Siwu tablet
图
1.
(a)
水在四物片表面的接触面
;
(b)
丙三醇在四物片表面的接触面
;
(c)
甲酰胺在四物片表面的接触面
;
(d
)
乙二醇在四物片表面的接
触面
;
(e
)
二碘甲烷在四物片表面的接触面
5.
讨论
Zis ma n
[ 6]
发现同系列液体在同一固体表面上的接
触角的余弦与这些液体的表面张力间有线性关系,此
线外延至
cos 1
θ
=
处相应之液体表面张力值是为该固
体的
(
润湿
)
临界表面张力常以
c
γ
表示;对于非同系物
液体
cos
θ
与液体表面张力的关系常为一窄带,窄带
外延至
cos 1
θ
=
时下限亦为
c
γ
。此时可认为
sc
γγ
≈
,
从而求得固体表面张力
s
γ
。
在测定固定的表面张力过程中均需要测量各种
已知表面张力液体与四物片芯之间的接触角,才能求
出片芯的表面张力。本文主要是采用量高法来测量四
物片与其他液体之间的接触角
[7]
。当
1
滴液体的体积
小于
6 μL
时
,
可忽略地球引力对其形状的影响
,
认为液
滴呈标准圆的一部分。如图
3
和图
4
所示
,
只要测量液
传统中药片剂
——
四物片的表面张力测定
OPEN ACCESS
4
Figure 2. Surface tension of Siwu tablets by Zisman method
图
2.
Zisman
外推法测定四物片的表面张力
Figure 3. Principle of height
-
measure method
图
3.
量高法的测定原理
Figure
4.
Height-measure method shown by JC2000A
图
4.
采用
JC2000A
测量的量高法示意图
滴在固体表面上的高度
h
以及与固体接触面的直径
D
,
就可用式
(
1)
计算出接触角
θ
。
2
2arctan
h
D
θ
=
(1)
式中:
θ
为接触角;
h
为液滴球冠的高;
d
为液滴球冠
底端圆的直径。
在直角三角形
ACO
′
中,
90
αβ
+=
,
( )( )( )
90 2
θβαβα βαβ
= +−=++−=
(2)
Figure 5. The dissolution of Siwu tablet
图
5.
四物片的体外释放曲线
tan
h
r
β
=
2
arctan arctan
hh
rD
β
= =
所以
2
2arctan
h
D
θ
=
(3)
本文结果显示采用
Zisman
能够测定四物片芯表面
能,四物片为高表面能物质
(
表面张力约为
70
dyne/cm
3
)
,亲水性强,为双极性物质。对比其他的测
定表面张力的方法,例如是
Owens
二液法和酸碱作用
力法
[8]
,两者均需要准确测定其组成的相互作用参数,
Zis ma n
法能够更好更简便测定固体表面张力。我们实
验室采用
Zisman
法测定了四物片的表面张力并且通
过表面张力数据指导调配包衣液,制备了
3
批薄膜包
衣片,其释放速率具有良好的均一性,质量达到药典
要求,说明本工作对提高药片的包衣技术质量具有较
强的指导性和实用性。其结果如图
5
所示。
Zisman
法测定固体表面张力时需要注意控制试
验环境的湿度以及试验片剂的饱和程度,如果满足以
上条件就能获得优质结果。
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