脂肪乳生产过程中粒径的影响因素研究

荀松涛 张国建

重庆药友制药有限责任公司 重庆 401120

脂肪乳是一种由油相、水相、乳化剂制成的乳剂，主要特点包括：①提供人体所需的必须脂肪酸；②脂肪氧化时可以不依赖胰岛素，有利于能量的摄入；③脂肪氧化时，产生的CO2较少，有利于减轻呼吸系统负荷。由于脂肪乳良好的理化性质及其代谢特点，在临床治疗中已经得到广泛应用[1]。在临床应用过程中，脂肪乳直接输入会发生脂肪栓塞，因此必须制成含细微颗粒的乳剂才能供静脉注射。

脂肪乳的粒径一般在100～1000nm之间，属于热力学不稳定的亚微乳，常会发生絮凝、转相、分层、合并等现象，故合适的粒径是保持脂肪乳安全稳定的基础[2]。在《中国药典》中已经明确规定，静脉用注射液中90%的乳滴粒径应小于1μm且全部不可大于5μm。Driscoll等人报道了乳剂中存在大于5μm的粒径可能引起病人的死亡。国内外很多研究表明粒径大小对于脂肪乳的产品质量具有至关重要的作用。现行的质量标准对脂肪乳的粒径限度的测定方法没有明确的规定和要求，而USP35版规定脂肪乳剂采用动态光散射法测得的平均粒径不得过0.5μm，采用光阻法测得的大于5μm乳粒不得过0.05%，一般来说，乳剂的粒径保持在0.2～0.5μm可以保持最好的物理稳定性，且容易为人体吸收。综上所述，脂肪乳的平均粒径和大粒子占比与产品的有效性和安全性有着至关重要的作用。

在借鉴文献报道的脂肪乳制备工艺的基础上，本文研究了管道设计、冷却温度、均质压力、灭菌位置对脂肪乳粒径分布的影响，旨在为优化脂肪乳的生产加工提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验仪器

均质机（GEA-NiroSoavi）、旋转灭菌柜（山东新华）、配料罐（上海日泰）、灌装机（德国BOSCH）；Mastersize2000激光粒径分析仪（英国）、PSS光学粒度仪（美国）

1.2 试药及原辅料

大豆油、甘油三酸酯、蛋黄卵磷脂、油酸钠、注射用水。

1.3 方法

1.3.1 管道设计对粒径的影响

将均质机到周转罐的线路由约24m改造成了约11m，并连续生产三批脂肪乳A，生产批量为1000L。生产结束后，对灭菌的成品进行随机抽样，使用动态光散射法检测脂肪乳的Dx（10）、Dx（50）、Dx（90）、Dx（95）值，使用光阻法检测脂肪乳中的大粒子的占比，其中大粒子占比的计算公式如下：

1.3.2 冷却温度对粒径的影响

将均质机到周转罐的线路改造成11m后，连续生产三批的脂肪乳A，生产批量为1000L。在均质6次后、冷却结束后后取样，使用光阻法检测样品中大粒子的占比。同时，取均质6次后的样品，分别检测温度在15～60℃的药液黏度。同时将均值6次的样品以不同的速率冷却到24、27、30℃，使用光阻法检测脂肪乳中的大粒子的占比，其中大粒子占比的计算公式如下：

1.3.3 均质压力对粒径的影响

将均质机到周转罐的线路改造成11m后，研究不同均质压力和次数下对产品A的粒径影响。在每次均质结束后取样，采用动态光散射法和光阻法探究对粒径和跨度的影响。其中大粒子占比的计算公式如下：

1.3.4 灭菌存放位置对粒径的影响

将脂肪乳B放入水浴灭菌柜的1～5层，每层可放420瓶（15×28瓶），规格为50ml：0.5g，剩余4层摆放空白水瓶。灭菌结束后，于每层不同位置取样，使用光阻法检测脂肪乳B中的大粒子的占比，其中大粒子占比的计算公式如下：

2 结果与讨论

2.1 管道设计对粒径的影响

动态光散射法对中小粒子准确，但对大粒子不敏感，而光阻法对大粒子敏感。故本研究同时采用动态光散射法和光阻法研究对脂肪乳乳粒大小的影响。均质结束后的样品在流转过程中粒径可能因发生粘连而导致大粒子的聚集，故将均质机到周转罐的线路由约24m改造成约11m，灭菌后成品的粒径变化值见图、图2。从图中可以看出改造后Dx（10）、Dx（50）、Dx（90）、Dx（95）、大粒子占比均显著降低，表明均质后药液回流管线变短有助于减少乳粒中的大粒子存在[3-4]。

图1 管道设计对粒径分布的影响（动态光散射法）

图2 管道设计对大粒子的影响（光阻法）

2.2 温度控制对粒径的影响

管道改造后，三批脂肪乳A在均质结束和冷却结束后的粒径分布见表1，从表1可以看出均质6次后与冷却后的差距较大，均质结束后的大粒子占比在0.0133～0.0164%，而冷却结束后大粒子的占比在0.0102～0.036%，波动较大[5]。

表1 脂肪乳A在均质6次和冷却后的大粒子占比（%）

为了探究冷却前后粒径的变化是否与温度的控制有关，本文研究了均质6次后的样品在不同温度下的黏度，详见图3。从图3可以看出随着温度的降低，药液的黏度逐渐增加，特别是当温度≤40℃时，产品温度和药液的黏度几乎呈现线性关系。

图3 脂肪乳A均质6次不同温度下药液黏度

不同的冷却温度和冷却速率对产品大粒子的影响如表2所示，第4批产品冷却后的温度为24℃，冷却时间为51min，其大粒子占比增加0.0175%，而适当提高冷却温度、降低冷却速度后，大粒子有所改善，其中第5批增加了0.0066%，第6批增加了0.0057%。故适当提高冷却温度和缓慢冷却有助于大粒子的控制。

表2 冷却温度和速率对脂肪乳A大粒子占比的影响（%）

表3 不同均质压力下的粒径变化

2.3 均质压力对粒径的影响

均质压力和次数对脂肪乳粒径的结果。可以得出随着均质压力的变大、均质次数的变多，脂肪乳的粒径变小，且大粒子占比也显著降低。但随着均质压力和均质次数的增加，小粒子也增多明显，进而导致乳粒跨度变大（见均质7次后的结果），不易于产品的质量安全。故在生产过程中，为了降低产品的粒径和大粒子占比，可以适当提高均质压力的均质次数。

2.4 灭菌存放位置对粒径的影响

当脂肪乳B采用旋转灭菌方式进行灭菌时，高温水和水蒸气可通过两侧开孔进入到产品间隙达到灭菌的效果，因此产品在灭菌车内的位置可能会影响粒径的变化。灭菌后于每层的长、短边以及中间位置取样，其大粒子占比的结果见图4，从图中可以看出短边样品大粒子占比均小于长边样品。推测是旋转灭菌柜的盖板只有短边1面开孔，旋转灭菌方式时，高温水和水蒸气可通过两侧开孔，保证灭菌车每层短边的热交换通畅，导致靠近短边的样品大粒子占比较小。为了减少产品中的大粒子占比，脂肪乳采用旋转灭菌方式进行灭菌时，盖板4周都可以考虑开孔以提高热交换效率[6]。

图4 脂肪乳B不用灭菌板层的大粒子占比

3 结语

脂肪乳因具有容积小、供能高和血浆渗透压低等优点，在临床上得到广泛应用。脂肪乳的粒径大小和大粒子占比决定了脂肪乳注射液的物理稳定性、临床安全性和有效性，是一项重要的质控指标。通过本研究探讨脂肪乳生产工艺中的管道设计、冷却温度和速率、均质压力和次数以及灭菌的存放位置对乳粒分布的影响，表明均质后药液回流管线变短、适当提高冷却温度、均质压力和均质次数的增加，脂肪乳中的大粒子占比减少，为生产安全有效的脂肪乳提供了理论依据。同时本研究发现产品中的大粒子占比与灭菌时的摆放位置有关，目前推测利于产品热交换的位置有利于减少产品中的大粒子，但还需进一步的研究。