不同脱气方式对溶出介质中溶氧量的影响

何欢,安京烨,李潇,张喆△（.北京市药品检验研究院（北京市疫苗检验中心）·国家药品监督管理局仿制药研究与评价重点实验室·中药成分分析与生物评价北京市重点实验室,北京 006;.北京市医疗器械检验研究院·国家药品监督管理局体外诊断试剂质量评价重点实验室·医疗器械检验与安全性评价北京市重点实验室,北京 0）

溶出度检查是考察固体制剂质量和工艺的常用检查项目，通过测定药物的溶出度，可以反映制剂的批间一致性，针对不同的活性成分设计不同的溶出介质，可以预测药物在体内的溶解过程。在溶出度检查中，溶出介质中存在的溶解气体可以以多种方式影响溶出度结果[1]，溶解的气体可以显著改变非缓冲溶液的pH值，可以通过气泡的形成干扰流体-流动模式[2]，若气泡附着在固体颗粒表面，会使得其浮力增加，从而溶出速率增大；若气泡聚集在转篮或片剂外，形成物理屏障，则会导致溶出速率降低[3]，因而对溶出介质进行脱气是很有必要的。《中国药典》2020年版提出溶出介质应新制并经过脱气[4]，但并未对脱气方式以及脱气效果进行进一步的要求。《美国药典USP2023》则对脱气的必要性进行了说明，并且推荐了一种溶出介质的脱气方式：首先将溶出介质预热至41℃，立即在真空状态下经0.45μm微孔滤膜滤过，缓缓搅拌并保持5分钟[5]，即减压过滤法。大部分溶出介质都是以纯化水为主要溶剂，目前实验室主要的脱气方式有煮沸、超声、抽滤、减压过滤等，有部分溶出仪配备了氮气或氦气脱气程序，而减压过滤主要是通过真空脱气机实现。目前市面上有两种真空脱气仪，非在线真空脱气仪是预先加入定量的纯化水，仪器进行加热、循环、抽真空等操作对水进行脱气，脱气的时间可以设定，一般实验室设定为30分钟，其优点是储量大、出水快，缺点是脱气时间长，需要等待脱气完成后才能进行后续实验。另一种在线真空脱气仪是采用“即时加热与气液分离技术”对纯化水进行实时的预热与脱气，只要水源充足，就可以及时且持续提供脱气水，无需等待。

空气中含有氧气，氧气在一定程度上占比不变，且很容易用敏感的电极进行量化，而空气中分子态的氧溶解在水中称为溶解氧，溶解氧不会受到介质中pH的变化而改变[6]，所以可以通过测定溶解氧来判断脱气方式的效果。影响气体在水中溶解度的因素主要有温度和压力，当温度和压力一定时，水中溶解氧会达到动态平衡，此时水中的溶解氧值即为饱和值，当脱气后的水中溶解氧未达到饱和值时，就会从空气中吸收氧气，直到饱和，而当水中溶解氧超饱和时，也会向空气中释放氧，最终回到饱和值。所以即使溶出介质经过了脱气处理，也无法永远保持脱气的状态，经过一段时间的放置和搅拌，会逐渐达到溶解氧饱和，这也是《中国药典》2020年版规定了溶出介质要新制的原因。本文以纯化水为溶出介质，模拟溶出度测定的实验过程，通过测定不同脱气方式下溶出介质的溶氧量曲线，分析不同脱气方式对于溶出介质的脱气效果。

1 仪器装置与试剂

溶氧仪：YSI 550A，测定范围0-50mg/L，精度0.01mg/L；溶出仪：天大天发科技有限公司RCZ-8M；瑞士SOTAX AT70smart；真空脱气仪：天大天发科技有限公司ZKT-18F，温度范围37℃-45℃（精度±0.5℃），真空度0.02MPa-0.05MPa；在线真空脱气仪：天大天发科技有限公司TQ-1A，温度范围37℃-41℃（精度±2℃），真空度0.05MPa-0.085MPa（精度±0.01MPa）；超声机：宁波新芝生物科技股份有限公司SB-25-12D，超声功率600W；真空泵：VACUUBRAND MZ 2C NT；抽滤瓶；纯化水。

2 方法

按照溶出度与释放度测定法（《中国药典》2020年版四部通则0931第二法），以经过不同脱气方式的纯化水1000mL为溶出介质，转速为75rpm，依法操作，在0、10、30、45、60、90、120、240、480分钟及24小时时，分别测定每一杯溶出介质的溶氧量，绘制溶氧量曲线。

3 结果

3.1 未脱气水 未脱气水作为本研究的对照组，在溶出度试验对应时间点测定各溶出杯溶氧量，结果见表1。

3.2 真空脱气仪法 笔者对市面上常用的在线脱气仪和非在线脱气仪制备出的脱气水分别进行考察，并对非在线真空脱气仪的脱气时间进行考察。

3.2.1 非在线真空脱气仪 对6000mL纯化水脱气30分钟后进行溶出度试验，在对应时间点测定各溶出杯的溶氧量，结果见表2。

表2 非在线真空脱气仪脱气水24小时内溶氧量结果

此外，对6000mL纯化水脱气10分钟，同法试验，进行了120分钟溶氧量曲线的测定，与脱气30分钟的曲线进行比较，结果见图1。

图1 非在线真空脱气仪不同脱气时间平均溶氧量曲线图

3.2.2 在线真空脱气仪 对在线真空脱气仪制备出的6000mL脱气水进行溶出度试验，在对应时间点测定各溶出杯的溶氧量，结果见表3。

表3 在线真空脱气仪脱气水24小时内溶氧量结果

3.3 抽滤脱气 将6000mL预热至37℃的纯化水经0.45μm滤膜过滤后进行溶出度试验，在对应时间点测定各溶出杯的溶氧量，结果见表4。

3.4 超声脱气 将6000mL预热至37℃的纯化水超声30分钟后进行溶出度试验，在对应时间点测定各溶出杯的溶氧量，结果见表5。

表5 超声脱气水24小时内溶氧量结果

3.5 煮沸脱气 将6000mL纯化水煮沸15分钟后，加盖于室温环境放置，温度降到37℃时进行溶出度试验，在对应时间点测定各溶出杯的溶氧量，结果见表6。

表6 煮沸脱气水24小时内溶氧量结果

3.6 氮气脱气 取6000mL预热至37℃的水经SOTAX溶出仪配备的脱气系统，接入氮气后按照溶出仪预设脱气程序进行脱气，测定4小时内各时间点各溶出杯的溶氧量，结果见表7。

表7 氮气脱气水4小时内溶氧量结果

3.7 不同溶出介质配制方法的溶氧量结果考察 以0.2mol/L磷酸钠溶液为溶出介质，用减压过滤法进行脱气，考察先脱气后配制溶出介质和先配制溶出介质后脱气溶氧量情况，结果见表8。

表8 不同溶出介质配制方法溶氧量结果

3.8 结果汇总 将不同脱气方式六杯平均溶氧量曲线进行汇总，结果见图2。

图2 不同脱气方式平均溶氧量曲线

从以上实验可以看出，不同脱气方式溶氧量差异明显，其中氮气脱气和煮沸15分钟脱气溶氧量最低，这两种脱气方式在60分钟内溶出介质的溶氧量都显著低于其余脱气方式。其次是两种真空脱气机的脱气效果，在线脱气机脱气后溶氧量低于非在线脱气机，非在线脱气机的脱气时间对溶氧量结果影响不大。再次是抽滤脱气，而超声30分钟的脱气效果最差，与未脱气的对照组几乎无差异。除抽滤脱气外，其余几种脱气方式在4小时后溶氧量均趋于标准大气压下37℃的饱和值。溶出介质配制好后再进行脱气，溶氧量低于先脱气后配制。

4 讨论

氮气脱气和氦气脱气原理相同，均是通过气体置换和隔离，通过向液体中充入氮气或氦气，将溶解在液体中的其他气体扩散后带出溶液，其自身在水中的溶解度低于其他气体，又可以防止其他气体的再溶解和反扩散，从而在一定时间内达到脱气效果[7]。市面上多个溶出仪自带的脱气装置均采用此原理，具有脱气速度快、效果好、自动化程度高的优势。氦气的溶解度低于氮气，但氦气属于稀有气体，作为溶出介质的脱气手段成本较高，氮气脱气效果可以满足大部分实验需求。

煮沸、减压过滤和真空脱气等方法是通过升温或者减压的手段使液体沸腾，从而使液体里的气体溢出达到脱气效果。减压过滤和真空脱气主要是通过降低液面上方气体分压导致气体从水中逸出，根据“克拉伯龙-克劳修斯”方程：，当压力足够小时，水就可以在低温下沸腾[8]。在线脱气机的真空度为0.05-0.085MPa，略高于非在线脱气机的0.02-0.05MPa，在相同温度下，在线脱气机的脱气效果也优于非在线脱气机。在不具备携带自动脱气装置溶出仪的情况下，采用真空脱气机脱气水配制溶出介质是日常大批量溶出度试验的主要手段。

氮气脱气和煮沸脱气后水中溶氧量较低，但其在后续溶出度操作过程中引入的氧气也较多，六个溶出杯之间的变异系数CV值显著高于其他脱气方式。在60分钟内，经过脱气后的水在溶出度试验过程中对溶氧量均呈线性增长，其中脱气效果最好的是氮气脱气和煮沸脱气，其60分钟内对氧气的吸收速率也最快。对于一些对气体特别敏感的品种，或者实验室不具备其他脱气装置的情况，可以选用煮沸脱气。

煮沸、在线脱气机、非在线脱气机等方法需要在溶出介质配制之前对水进行脱气，氮气脱气和抽滤脱气可在溶出介质配制好后进行脱气。若溶出介质中有易挥发物质，比如盐酸或一些有机试剂时，应选用先脱气后配制的方法。在日常实验中应根据所做品种的特点，灵活选用不同的脱气方式。