粒度分布是用一定方法反映出一系列不同粒徑區間顆粒分別占顆粒總量的百分比。在原料藥和藥物制劑的質量標準中，粒度分布（Particle Size Distribution, PSD）已經成為一個較為重要的檢測項目。粒度分布的測定方法有篩分法、顯微鏡法、沉降法、離心法、動態光散射和激光衍射法等，其中激光衍射法因快速、方便和樣品用量小等優點，成為一種常用的粒度分布測定方法。

單色光束照射到顆粒后發生衍射現象，由于衍射光的能量分布與顆粒的大小有關，通過測定衍射光的能量分布，根據米氏散射理論和弗朗霍夫近似理論，可計算出顆粒的粒度分布。激光衍射法是測量一組顆粒的衍射光在不同角度下的強度分布。馬爾文（Malvern Mastersizer）激光衍射粒度分析儀是最常見的激光衍射粒度分析儀。

根據分散介質的不同，粒度分布測試方式可分為濕法測試（分散介質為液體）和干法測試（分散介質為氣體），各有優點，如表1所示。 

表1 濕法測試與干法測試的比較

一、開發系列一濕法測試

濕法測試時，樣品通過分散介質（必要時加入添加劑）和機械外力（攪拌超聲）來分散團粒以及穩定分散效果。濕法測定方法開發要點有四個：（1）取樣代表性；（2）分散介質的選擇；（3）添加劑的選擇；（4）測量條件的設置。

01取樣具有代表性

取樣必須獲得能夠代表整個樣品，尤其是大顆粒樣品（大于70μm），取樣代表性是保證測試重現性的前提，如果取樣不具代表性，測試偏差可達到20%以上。為確保樣品具有代表性，可采用適當的分樣技術，如旋轉分樣技術和樣品分裂技術等。

02分散介質的選擇

分散介質的選擇首先必須考慮：

（1）是否透明；

（2）是否與被測物質發生化學反應；

（3）是否與被測物質產生溶解與溶脹現象；

（4）是否與被測物質的折射率相同；

（5）是否可浸潤被測物質以免結塊；

（6）黏度是否在合適范圍，以保障后續的循環和攪拌

（7）是否容易產生氣泡。

根據極性不同，可將分散介質分為5類，如表2所示。水因為透明、經濟和環保，成為分散介質的首選。

表2 分散介質的類型

03添加劑的選擇

為了降低表面張力，浸潤樣品，需要添加少量的表面活性劑。表面活性劑的選擇取決于顆粒表面化學性質和分散介質的性質，根據離子類型可分為非離子表面活性劑、陽離子表面活性劑與陰離子表面活性劑，如表3所示。

表3 表面活性劑的類型

為了防止顆粒再次團聚、沉淀、凝聚，有時也需要加入分散劑，通過靜電穩定、空間位阻和靜電位阻等方式助分散，如六偏磷酸鈉、檸檬酸銨和焦磷酸鈉，可電離成離子后吸附于顆粒表面，顆粒表面形成一種雙電層結構，提高表面電荷密度，通過表面同種電荷斥力作用，克服了顆粒間的范德華引力，從而達到分散效果。其濃度一般低于1%，否則電導率太高可能導致凝聚。

04測試條件的設置

濕法測試中的測量條件主要包含泵/攪拌器的轉速、樣品的濃度、超聲處理。

泵和攪拌器的轉速可以通過測量值的粒徑變化隨泵/攪拌器轉速變化情況來確定，一般來說，合適的轉速，可使樣品均勻、連續的進入樣品檢測池，測量結果有較好的重復性。低轉速時，樣品中的大顆粒未懸浮，可能導致粒徑結果偏低；提高轉速，使顆粒保持良好的懸浮，均勻到達測試區，此時，粒徑測量結果與真實值接近。但需要注意的是，高轉速時要避免產生氣泡，同時也要防止大顆粒被攪碎。

樣品濃度主要根據遮光度確定，樣品濃度過低，取樣代表性不足或者信噪比差；樣品濃度太高，產生多重衍射現象，導致測量結果偏低。對于小顆粒樣品（粒徑小于10μm），樣品濃度應使遮光度5%~10%；對于大顆粒樣品，樣品濃度應使遮光度達到8%~20%。

對于固體顆粒，可采用超聲處理方式分散樣品。根據測量值的粒徑變化隨超聲時間或者超聲強度變化情況來確定超聲參數；而對于乳液，則不需要超聲處理，否則會促進進一步乳化。

二、開發系列二干法測試

干法測試時，粉末通過機械力（壓縮空氣或者真空壓差的能量）分散團粒、懸浮顆粒。干法測定方法開發要點有三個：（1）樣品的選擇；（2）取樣代表性；（3）測量條件的設置。

01樣品的選擇

干法測試的樣品需要符合以下幾點要求：（1）易分散，可通過氣流分散開；（2）樣品的脆性適當，不易被打碎；（3）樣品無毒性；（4）樣品量足夠。

02取樣代表性

與濕法測試一樣，取樣代表性是保證測試重現性的前提。

03測試條件的設置

干法測試中的測量條件主要包含進樣速度的選擇、文丘里管的類型選擇、分散壓力的選擇和測量時間的選擇。

樣品的進樣速度通過進樣振動速度、進樣盤的類型和遮光度設置（遮光度過濾）調節。優化進樣速度，保持連續穩定的樣品流動，并使遮光度穩定在合適的范圍內。遮光度太低，信噪比不足；遮光度太高，會減弱分散效果，可能帶來假峰。小顆粒樣品的遮光度范圍一般在0.5%~3%之間，其他樣品的遮光度范圍在0.5%~6%之間。

文丘里管類型根據樣品特性選擇。易碎的樣品選擇標準文丘里管（Standard Venturi）；小顆粒，尤其是粉碎后樣品（極易粘結和團聚）則選擇高能量文丘里管（High energy Venturi），增加碰撞機會，增加分散機會。

分散氣流壓力可以通過測量值的粒徑變化隨分散氣流壓力變化情況來確定，從高壓到低壓，篩選出粒徑的平臺壓力。一般情況下，小顆粒樣品（粒徑小于10μm），顆粒間的相對粘附力較大，團聚能越大，難于分散，而大顆粒樣品（粒徑大于10μm），團聚能越小，較易分散。

測量時間的選擇要適中，對于寬分布樣品，可設置多次短時間測試取平均值。

三、分析方法驗證Validation

相對于其他分析方法的驗證，激光衍射粒徑分布測定法的驗證內容較少，主要包括耐用性和精密度（重復性和中間精密度），其中干法測試與濕法測試的耐用性內容有所區別，如下表4所示。此外，驗證前還需要對取樣和樣品分散體系進行確認。

表4 耐用性內容

在激光衍射測定過程中，對儀器的性能有要求，EP10.0與USP42盡要求儀器在測試CRM和RM時，平行測試的均值應該在樣品規格范圍的一定偏差內；ChP2020要求測試標準粒子時，均值和測試重復性相對標準偏差RSD均要符合要求，具體如表5。

表5 儀器性能要求

本文主要系統介紹了激光衍射粒度分布測定方法開發、方法學驗證中需要重點考慮參數，希望為大家今后的粒徑分布測定工作帶來一定的幫助。