药剂学药物制剂的设计原则

药剂学药物制剂的设计

原则

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药剂学－药物制剂的设计原则

药物制剂的设计原则

一、制剂设计的基本原则

在给药途径及剂型确定后，针对药物的基本性质及制剂要解决的关键问题，重要的工作就是选择适宜辅料和工艺将其制备成质量可靠和病人应用方便的药物制剂。药物制剂直接用于病人，无论经哪个途径用药，都应把质量放在最重要的位置，稍有不慎，轻则迨误疾病治疗，重则给病人将带来生命危害，同时也将给生产厂家带来不可估量的信誉损失和经济损失。药品的质量构成包括安全性、有效性、稳定性和顺应性。此外，对于制剂的设计者和生产者，制剂的生产成本和药品的价格也应是考虑的因素之一。

1、安全性

药物制剂的安全性问题来源于药物本身，也与药物剂型与制剂的设计有关。任何药物在对疾病进行有效治疗的同时，也可能具有一定的毒副作用。有些药物在口服给药时毒副作用不明显，但在注射给药时可能产生剌激性或毒副作用。例如布洛芬、诺氟沙星的口服制剂安全有效，但在设计成肌肉注射液时却出现了严重剌激性。一些药物在规定的剂量范围内的毒副作用不明显，但在超剂量用药或制剂设计不合理使药物吸收过快时产生严重后果，这类情况对于象茶碱、洋地黄、地高辛、苯妥英钠等治疗指数较小、药理作用及毒副作用都很强的药物更需要引起注意，临床上要求对这类药物进行血药浓度监测，就是为了尽量减少事故的发生。

对于药物制剂的设计者来说，必须充分了解用药目的、药物的药理、药效、毒理和药动学性质以确定给药途径、剂型及剂量。应该注意，在某些药物的新剂型及新制剂设计过程中，由于改变了剂型、采用新辅料或新工艺而提高了药物的吸收及生物利用度时，需要对制剂的剂量以及适应症予以重新审查或修正，对于毒性很大的药物或治疗指数小的药物一般不制备成缓释制剂、也不采用微粉化工艺加速其溶解。

2、有效性

在保证安全性的同时，药物制剂的有效性是设计的重要考虑。药品的有效性与给药途径有关，也与剂型及剂量有关。第一节已经强调了给药途径对药效的影响，如硝酸甘油通过透皮、舌下粘膜吸收以及颊粘贴等取得不同的治疗或预防效果。又如硫酸镁在口服时是有效的泻药，而在制备成静脉注射液时则起到了解痉镇静的作用。即使在同一给药途径，不同的剂型也可能产生不同的治疗效果。溶液剂、分散片、口溶片等制剂能够较快地起效，迅速地起到抗菌、镇痛、退热、止咳等作用，但往往维持时间较短，需要频繁用药，如布洛芬分散片、布洛芬颗粒剂等。将其设计成缓释制剂时则能够维持更长的作用时间，每天1-2次即可维持全天的镇痛作用。象高血压、精神焦虑等慢性、长期性疾病的治疗以及预防性治疗等选择缓释剂型具有优越性。

在保证用药安全的前提下，通过合理的制剂处方及工艺设计可以提高药物治疗的有效性，对于某些口服难溶性药物、胃肠道吸收差的药物，使用高效崩解剂、增溶剂、固体分散技术或微粉化技术等可以提高药物的溶解速度及吸收，提高其治疗有效性。将一些药物制备成脂质体、微球、乳剂等剂型，不仅提高了药物的有效性，还能减少毒副作用。前列腺素E1具有强烈血管扩张作用，在制备成乳状型注射液后，其有效性比溶液型注射液有数倍的提高，剂量降低至原来的1/10~1/5，同时还减小了药物对血管的剌激性。

3、稳定性

稳定性是保证药物制剂安全性和有效性的基础。不仅要考虑在处方配伍及工艺过程中的药物稳定性，而且还要考虑在贮存期以及使用期间的稳定性。药物的化学不稳定导致有效剂量降低，形成新的未知（或已知）毒副作用的有关物质；药物制剂的物理不稳定性导致液体剂型的沉淀、沉降、分层等，固体制剂的变形、破碎、软化、液化等现象；药物的生物学不稳定性导致制剂的污损、霉变、染菌等严重问题。所有这些问题或使制剂的有效剂量发生变化、制剂的均匀性变差，或使药品外观发生不良变化等，从而影响治疗及影响病人及医护人员的顺应性。制剂设计中的稳定性考虑不仅是与处方成分配伍有关，也与采用的制备工艺有关，如前述所提及的葡萄糖注射液、维生素C、阿司匹林等受湿、热和处方润滑剂等添加剂的影响，而且还需要考虑制剂的合理包装，特别是引湿性

较强、光敏感的药物制剂还必须严格防潮、避光包装。有些在制剂处方和工艺设计中难解决的稳定性问题，通过制剂包装材料的选择则比较容易解决。

4、顺应性

顺应性指病人或医护人员对所用药品的可接受程度（acceptance）。如前所述，从给药途径而言，口服是应用最广泛的、最容易被接受的给药途径，而注射剂需要专业技术人员操作、注射时的疼痛感等使许多人，特别是儿童患者不易接受。而直肠用药，对婴幼儿而言是一种较好的给药途径，在欧洲许多患者也比较乐意接受栓剂，但在我国的应用则不够广泛，需要进一步推广。所以从顺应性出发，只要口服给药安全有效，则在剂型选择上一般总是以口服制剂为首选。

顺应性的范围也包括对剂型及制剂的外形、外观、色泽、嗅味、使用方法等多面的考虑。较小的体积、较少的数量、明快的色彩、良好的口味会受到更多患者的欢迎。胶囊、囊形片较圆形片更容易吞咽。解决一些药物的苦味是颗粒剂、咀嚼片、液体制剂处方设计和工艺设计中的专门技术。细腻、洁白、水性、涂展性好等优点使乳剂较油膏剂更为普遍。缓释制剂的发展的原因之一就是减少了病人每天用药的次数，方便了病人。更重要的是，优质的外观将进一步提高患者和医护人员对优良内在质量药品的信任度。相反，即使偶然的外观瑕纰都可使患者不能放心用药，甚至影响治疗效果。

在制剂的设计中，除了上述原则外，生产成本往往是列入考虑的重要因素。在保证质量和达到相同的治疗目的情况下，选择适宜剂型、辅料及工艺以降低成本无论对生产者或对患者以及对于全社会均具有重要意义。药物经济学的迅速发展将加强药品价格核算在药品生产及应用中的地位。

二、制剂处方与工艺的优化

1、一般性考虑

在掌握了药物的理化性质和确定了可以应用的辅料后，进一步的工作是根据制剂要求设计处方和工艺。处方的设计包括对辅料种类的选择也包括对辅料用量的选择。工艺的设计包括对工艺的类型及工艺过程中具体的制备条件如温度、压力、搅拌速度、混合时间等的选择。一些研究者常常可以

根据自已对相同剂型及制剂的经验，在原有的基础上进行适当的调整而设计出符合要求的处方及工艺，但在很多情况下，需要对入选的辅料、辅料用量、工艺及工艺条件，采用优化技术，设计一系列处方或处方与工艺的组合方案，制备试验用制剂样品并进行试验。

常用的优化技术有正交设计、均匀设计、单纯形优化法、拉氏优化法等。所有这些方法都是应用多因素数学分析的手段，按照一定的数学规律进行设计，根据试验得到的数据或结果，建立一定的数学模型或应用现有数学模型对试验结果进行客观的分析和比较，综合考虑各方面因素的影响，以较少的试验次数及较短的试验时间确定其中最优的方案或者确定进一步改进的方向。近年来，随着计算机技术的发展，专家系统、人工智能神经网络等优化设计技术得到迅速的发展。有关优化技术的原理及应用实例已有大量的数理统计学专着及教材可供读者参阅和借鉴。

2、优化设计的要素

优化技术是一类适合各行各业、具有普遍意义的应用数学方法，因此，将药物制剂处方工艺设计的实践知识和成熟的经验与这些数学方法结合，是保证优化技术成功的关键。在进行优化设计之前，应确定优化设计的几个要素。1 制剂的目标参数；o 各目标参数的对该制剂的重要性；? 辅料或工艺种类的实用性；? 辅料用量及工艺参数的适宜范围；? 辅料、工艺相互间的影响。

制剂的目标参数是指制剂应达到的特性，也即优化设计中的应变量。例如对片剂的要求包括崩解时限或溶出度，脆碎度、片重差异或含量均匀性以及片剂的外观等。对注射液的要求包括溶解性、澄明度、剌激性、外观等。要求优化方案达到的目标参数越多，设计的方案中所考虑的辅料及工艺因素就越多，设计方案就越复杂，实验时间的次数随之增加。因此，只选择重点的目标参数，而忽略一般的目标参数或者将它们留待优化后解决，可以简化设计，抓住主要问题。例如某个难溶性药物的片剂处方的优化设计，主要以溶出度为目标参数，针对性地选择辅料及工艺，而对于脆碎度、片重差异等很可能不是主要问题，则可以在取得优化结果后再考虑。

在优化方案中，需要确定优化的因素及水平。优化的因素通常是指作为自变量存在、对处方目标参数有重要作用或影响的辅料或工艺的种类，优化的水平则是指对于每个因素可能选择的几个不同的范围。同一个药物的处方有很多辅料可供选择，但在一个方案内不可能选择太多种辅料或工艺，

某些辅料或工艺只能作为固定不变的因素存在，所以需要确定哪些是在方案中作为变量的因素（辅料或工艺），那些是不作为变量的因素而在方案中需要固定的辅料或工艺。另外，在应用优化技术设计处方及工艺时还需要注意因素之间相互影响以及同一因素对不同的目标参数可能同时存在的正反两面的影响。例如在选择表面活性剂增加药物的溶解度时，可能减弱防腐剂的效力，此时就需要把两者的相互作用列入考虑范围。所有这些都需要方案的设计者除了对目标参数的了解，还应具备有一定的经验，需要熟悉不同辅料的性质、应用范围、各种工艺的特点以及实用性等，才能作出恰到好处的选择。在必要时需要进行一些初步的摸索。否则，优化的结果可能并非是好的结果。

三、制剂（固体、液体）稳定化原理与克服不稳定性的基本原则

在药物制剂设计中应针对药物的稳定性问题及影响因素，从处方、工艺、包装和贮存条件等多方面采取相应的稳定化措施。在某些情况下，也可以通过改变剂型达到稳定目的，例如将注射液改变为采用冷冻干燥工艺制备的注射用无菌粉末，使用时再行溶解。

1．调节pH

pH对药物的水解及氧化降解速率有重要影响。如阿司匹林在pH 2~3的水解速率最小，而在pH 4以上降解速度显着增加。盐酸吗啡注射液在pH 3~4稳定，在近中性时立即氧化。H+，OH? 对药物降解的催化作用称为特殊酸碱催化（specific acid-base catalysis），降解反应速率常数k与H+、OH? 浓度的关系如下：

k = k

+k H C H + k OH C OH

式中C H和C OH分别是H+和OH? 的浓度，k0、k H、k OH分别是H2O（或其它溶剂分子）、H+和OH? 的催化速率常数。分别在酸性pH及碱性pH条件下测定药物的降解速率常数k，用各自k值或lg k对pH 值作图，可以得到pH-降解反应速率曲线如图2-13所示。不同药物酸碱催化的程度不同，有的仅受H+催化，有的仅受OH? 催化，有的则同时受H+、OH? 和水分子的催化。某些药物既受碱催化降解也受酸催化降解，则在某一pH最稳定，在pH-lg k图上出现最小值；如果降解反应与pH无关或者水分子或其它溶剂分子的催化作用大于酸或碱的催化作用，在pH-lg k图中即表现为水平线。从pH-lg k

图可以了解药物的最稳定的pH，为处方设计中确定所需调节的pH范围。稳定pH的选择还需要考虑生理的可接受性，如注射剂的pH范围一般在pH 3~9。另外，调节pH也要考虑到某些难溶性解离药物的溶解性质，防止药物从溶液中沉淀（参见第二节，药物溶解度与p K a及pH的关系）。

图2-13 pH与降解反应速率常数关系图

在液体制剂中通常用盐酸或氢氧化钠调节pH，有时也可以采用醋酸、乳酸、三乙醇胺等有机酸碱。在固体制剂中多用枸椽酸、酒石酸、苹果酸等有机酸和碳酸钠、磷酸氢钠等调节pH。

2. 选择缓冲剂及其浓度

醋酸盐、磷酸盐、枸椽酸盐、硼酸盐等缓冲剂也是液体制剂或注射液中常应用的pH调节剂，缓冲剂的应用有利于减小pH的变化而稳定pH。但这些缓冲对中的共轭酸碱对一些药物的降解可产生催化作用，这种由共轭酸碱产生的催化作用称为广义酸碱催化(general acid-base catalysis)或一般酸碱催化。如磷酸根阴离子对青霉素和链霉素水解的催化，醋酸根阴离子对葡萄糖水解的催化等。用不同缓冲剂调节某药物溶液在相同的pH时，如果出现不同的降解速度，则可以确定某种缓冲剂的共轭酸碱对该药物的广义酸碱催化作用。配制一系列盐与酸的比例相同但浓度不同的缓冲对，调节药物溶液在恒定的pH，可以发现，随着缓冲对浓度的增加，药物的降解速度进一步加快，说明了广义酸碱催化作用随缓冲剂浓度而发生变化。通过实验，可以选择没有降解催化作用的缓冲对或尽可能地减少缓冲剂的浓度以提高制剂的稳定性。

3. 防止光化和氧化

（1）遮光和遮光剂对于容易氧化或光化的药物，稳定的重要措施是防止药物与氧及光的接触。药物光降解的防止方法主要是避免在强光下操作、采用遮光包装材料或遮光容器。棕色玻璃可以阻止波长小于470 nm的光线透过，利用棕色安瓿灌装并在包装合内加盖黑色衬纸等是防止一些注射液光解变色的常用方法。对于一些容易光化变色药物的片剂和胶囊剂，可以在片剂包衣处方或胶壳处方中加入二氧化钛、滑石粉或色淀等遮光剂等。

（2）驱氧和应用惰性气体空气中氧可以直接引起药物的降解，减少与药物直接接触的溶剂及容器中的氧含量是防止氧化的重要措施之一。在生产注射液或液体制剂时，如果药物容易氧化，可以通过临用前加热制备用水（必要时冷却）以驱逐水中溶解的氧。氧在水中的溶解达平衡时，25℃的水中含氧量为 ml/L，50℃时，为 ml/L, 在100℃的水中已几乎没有氧存在。丙二醇、甘油和乙醇等溶剂中氧溶解量较小，油溶液中氧溶解量相对较大。

在溶剂中充填惰性气体以置换溶解的氧也是常用的抗氧化措施。在水中充填CO

2

至饱和时，残余

氧含量为 ml/L, 充填氮气时，残余氧含量为 ml/L。氮气的置换效果比CO

2略差，但CO

2

可能降低溶

液的pH，使之酸化或者与处方成分发生相互作用，所以不如氮气使用广泛。减少药物与氧接触机会的方法是在包装时向容器中充填惰性气体，例如在注射液安瓿熔封、注射用冻干粉末压盖以及软膏管封口时均可同时采用充填操作。充填的惰性气体必须符合药用纯度及安全性要求。对于采用软塑料包装的固体制剂，也可以采用真空包装技术。

（3）抗氧剂为避免包装、容器及制剂中残存的少量氧诱发药物氧化降解，在制剂处方中常加入少量的抗氧剂（antioxidants）。抗氧剂可以分为水溶性抗氧剂和油溶性抗氧剂两类。许多水溶性抗氧剂是比药物更容易氧化的强还原剂，它可以消耗制剂中残余的氧而保护药物不被氧化。常用的水溶性抗氧剂有亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠、硫代硫酸钠和亚硫酸钠等。前两种适用于偏酸性环境，后两种适用于偏碱性环境。硫代硫酸钠在偏酸性条件下，形成亚硫酸并析出硫的微细沉淀。半胱氨酸、蛋氨酸、抗坏血酸（维生素C）等也用作水溶性氧化剂。

油溶性抗氧剂主要是一些可提供质子的、具有酚羟基结构的化合物。如没食子酸丙酯、（PG）、叔丁基对羟基茴香醚（BHA）、二丁甲苯酚（BHT）、特丁基对苯二酚（TBHQ）[13]等。这类抗氧剂主要用于脂性易氧化药物和油脂性辅料的稳定。其作用机理是，通过与自氧化反应中的自由基结合而形成稳定产物，从而阻止反应的发生和进行。如果制剂已经发生严重氧化或加入的抗氧剂浓度不足，则不能阻止氧化的进行。α-生育酚（维生素E）、卵磷脂、抗坏血酸棕榈酸酯[13]等也可以作为油溶性抗氧剂使用。

常用的抗氧剂见表2-5。有时在制剂中混合应用两种以上抗氧剂以提高稳定效果，如BHA与BHT 结合使用，卵磷脂可用作维生素E抗氧的增效剂，两者与抗坏血酸棕榈酸酯或没食子酸丙酯结合使用等对油脂的稳定具有更好的作用。但应注意的是，一些药物和辅料可与抗氧剂发生相互作用而改变药物的性质或使抗氧剂失效。如肾上腺素与亚硫酸氢钠在水溶液中可形成无光学与生理活性的磺

分解、亚硫酸氢盐使氯霉素失活，甘露醇、酚类、酸盐化合物，亚硫酸钠在pH 5左右可使维生素B

1

醛类、酮类物质可降低亚硫酸盐类抗氧剂的活性等。

表2-5 常用抗氧化剂

（4）金属离子螯合剂原辅料及生产过程中带入的微量金属离子对自氧化反应有显着催化作用，它们缩短氧化作用的诱导期，增加自由基生成速度。如 mmol/L的铜能使维生素C氧化速度提高10 000倍。因此除严格控制原辅料的质量和可能带入金属离子的操作过程及设备外，还可以加入与金属

离子螯合剂如依地酸（EDTA）、枸椽酸、酒石酸、磷酸或它们的盐、枸椽酸酯、二巯基乙基甘氨酸等。因为螯合剂只能阻止金属离子的催化作用，而不能阻止氧化的发生，故一般作为抗氧剂的增效剂与之联合使用。依地酸二钠常用量为%~%。

4. 其它稳定化方法

(1) 控制生产及贮存温度如前所述，提高温度将加速降解反应的进行，温度每升高10℃，反应速度增加2~4倍。在许多生产过程中都需要采用加热操作，如溶解、干燥、灭菌等。对于不稳定的药物选择最适的加热温度和加热时间，保证在既达到规定要求又不影响药物的稳定。例如应避免对葡萄糖注射液的长时间热压灭菌，降低阿司匹林湿颗粒的干燥温度等。对于那些对热非常敏感的药物如青霉素、链霉素等抗生素以及干扰素、白介素、重组人生长激素等生物技术产品，则不能采用加热灭菌，只能选用过滤除菌等工艺。药品应贮存于阴凉处，控制温度在20~25℃范围。特殊药品应在4~8℃或更低的温度下冷藏。

（2）控制湿度和水分在有水存在时，一些药物可能发生水解，在生产及贮存中减少药物与水的接触是防止水解的重要措施。阿司匹林遇水分解成水杨酸，所以在制备其片剂时，如果采用全粉末直接压片工艺而避免含水的湿法制粒及干燥过程，有利于保证其质量。对于容易吸湿的固体制剂，除保持贮存环境的干燥外，可在包装瓶内附加硅胶等干燥剂。

（3）改变剂型和工艺对稳定性较差的药物，可以针对降解反应类型在剂型设计、工艺中采取相应措施。在水溶液中稳定性差的药物可以选择固体剂型或者选择非水溶液制剂。例如将青霉素等采用冷冻干燥工艺制备成注射用无菌粉末等。对湿热不稳定的药物可以采取直接压片工艺减少水分及干燥温度的影响，如前述阿司匹林片。一些药物的吸湿及光敏性问题，可以通过用高分子辅料将药物微囊化、用环糊精制备成包合物、采用防潮或遮光材料包衣等方法解决。

四、矫味、着色与防腐的应用原则

1. 概述

药物制剂除了保证安全、有效和稳定外，提高或改善病人用药的顺应性也是一项很有治疗意义和经济意义的工作。一些药物的苦味、腥臭等不良嗅味常使病人不愿意用药，或者在服药时引起呕吐反应，一些药物制剂的外观或色泽可能使人产生厌憎或抵触情绪，甚至对药品的质量产生怀疑。应用矫味剂与着色剂能在一定程度上掩蔽与矫正某些制剂的不足，使病人乐意服用，从而保证治疗的顺利进行。特殊的色、香、味也可以作为一种药品的识别特征和品牌特征。防腐剂是水性液体制剂或乳膏等含水半固体制剂常用添加剂，以防止制剂在贮存中滋生细菌或霉菌，保证制剂的生物学稳定性。矫味剂、着色剂和防腐剂在制剂中的用量一般都很小，在药物治疗中起到辅助作用，但这些成分的加入也可使制剂的处方或工艺复杂化，有些则可能与药物产生相互作用，或者一些添加剂本身就有一定副作用，所以，应掌握在不影响药效等制剂质量的前提下必要时使用和限量使用这一原则，防止它们的滥用。

2. 矫味剂

矫味剂（flavoring agents）是指能够掩蔽药物的不良嗅味或改善药物嗅味的一类添加剂。矫味剂有甜味剂、芳香剂、胶浆剂以及泡腾剂等类型，可根据不同制剂的嗅味及矫味要求选择应用或合并应用。

芳香剂（spices）包括天然的植物挥发性芳香油或用芳香油调配的芳香水剂，如薄荷油、橙皮油、丁香油、香兰素、生姜油等，这些挥发油既可矫味也有一定防腐效能。也包括用苯甲醛、桂皮醛、丙二酸酯、乙酰乙酸乙酯、香茅醛等各种合成香料成分相互调配而成的香精，如香蕉香精、桔子香精、柠檬香精、樱桃香精、草莓香精等。

甜味剂（sweetening agents）的种类很多，如蔗糖、单糖浆、蜂蜜以及橙皮糖浆、枸椽糖浆、樱桃糖浆、甘草糖浆等各种果味糖浆。果味糖浆既可增甜，还具有芳香气味。应用糖浆时合用山梨醇、甘油或其它多元醇可以防止蔗糖的结晶，甘油本身也可用作甜味剂，同时又具有防腐作用。

对于糖尿病等一些不能服用蔗糖或对糖不能耐受的病人，或者为了满足一些病人减少蔗糖摄取或防止龋齿的要求，可以选用另一些天然甜味剂或合成甜味剂，如山梨醇、麦芽糖、木糖醇等，但价格较高。也可使用糖精（saccharin,邻磺酰苯甲酰亚胺）、甜菊苷(stevioside)、甘草酸二钠等，

这些甜味剂的甜度比蔗糖大几百倍，用量很少就可达到矫味的目的。如糖精钠常用量为%, 甜菊苷常用量为%~%。这些甜味剂的味感与蔗糖略有不同，如能与适量蔗糖配合使用则更加适口。甜味剂对掩蔽苦味有较好效果，但在用糖浆矫味时常因粘度增加而使残留的苦味持久，加入薄荷油等芳香剂可改进其效果。

阿司帕坦（aspartame）又名蛋白糖，其化学名为天门冬酰苯丙氨酸甲酯，甜度是蔗糖的200倍，甜味与蔗糖接近，但热稳定性较差，不耐高温，甜度受pH影响，食用后在体内分解为相应的氨基酸，故苯丙酮酸尿症患者不能使用。美国FDA在1992批准了另一种甜味剂阿沙苏法（acesufame），这也是一种非营养性甜味剂，甜度约为蔗糖的130倍，比阿司帕坦的热稳定性好[14]。

蔗糖、糖精钠和阿司帕坦的矫味特性的比较见表2-6。表2-6 甜味剂的比较

胶浆剂具有粘稠、缓和的性质，可以干扰味蕾的味觉而起矫味作用，常用的胶浆剂有阿拉伯胶、西黄蓍胶、羧甲基纤维素、甲基纤维素、淀粉、海藻酸钠等，胶浆剂与甜味剂结合使用可增进矫味效果。

，使溶液呈现酸性而麻痹味蕾而起矫味作泡腾剂是利用碳酸氢钠与枸椽酸或其它有机酸生成CO

2

用，与甜味剂和芳香剂混合使用可得清凉饮料类的佳味。

3. 着色剂

着色剂（colouring agents）是指改变制剂外观色泽的一类添加剂，分为天然色素、合成色素和不溶性色淀3类。色素在制剂中的用量通常在~%，为了保证色泽的均匀性和产品批与批的一致性，推荐采用色素的稀溶液或分散液进行混合。另外，色素本身应对热、光、pH以及制剂中的抗氧剂、还原剂等其它辅料稳定，否则，生产和贮存时色泽的变化将影响药品的使用。

食用天然色素主要来自安全无毒的植物、矿物和微生物。常用的有焦糖（深棕色）、叶绿素铜钠（绿色）、氧化铁（棕红色）、姜黄素、? -胡萝卜素（红黄色）、苏木、紫草根、红曲红（红色）等。目前我国已研制开发了30多种天然色素。焦糖俗称糖色，是将蔗糖加热至180~220℃并继续加热~2 h使失去两分子水而形成的深棕色稠膏状物。

目前我国批准食用合成色素主要有苋菜红、胭脂红、柠檬黄、胭脂兰（靛兰）和日落黄等。最大用量不得超过万分之一。不同色素可以调配成其它多种色泽，如苋菜红10%与柠檬黄90%可配成琥珀色。

选用色素时，一般考虑将制剂的色泽与制剂的嗅味相协调，如薄荷味、留兰香味选用绿色，橙皮味选用橙黄色，樱桃味选用红色等。另外，要注意病人对色泽的心理。如安眠药常用暗色，咳嗽糖浆常用咖啡色或樱桃色等。外用制剂则可用伊红、品红、美兰、苏丹黄G等外用色素。

上述合成色素均为水溶性钠盐，有色离子可与具有相反电性的物质反应生成不溶性盐或改变色泽，如苋菜红与烟碱形成不溶性复合物。水溶性色素也可因见光、氧化、还原及pH改变、加入非离子表面活性剂等原因引起变色或退色。在糖衣工艺中加入的水溶性色素常因糖衣的干燥而发生迁移现象，造成色泽不匀。

有目的地将水溶性色素与氢氧化铝、硫酸钙或滑石粉等形成不溶性复合物枣色淀（lakes），可以克服其缺点。市售色淀为粒径1~30 ? m的微粉，对制剂着色均匀，掩盖力强，对水、溶剂及对光稳定，并有良好的遮光性。色淀现已广泛用于片剂包衣，使用前可直接在包衣材料溶液中混悬均匀，或先行用甘油、丙二醇或糖浆分散后稀释。不同的色淀可相互配合进行调色，利用色差计可设计或辨认出细微差别的色泽。

4. 防腐剂

含有多量水的制剂，如溶液剂、混悬剂、乳剂、乳膏剂和凝胶剂，容易被细菌或霉菌等微生物污染而发生变质。液体制剂的微生物污染不仅使制剂的性状、含量等理化性质发生变化，一些微生物及其代谢产物还可能直接危害人体。严格按照GMP生产是防止污染的根本措施，但即使是严格灭菌后的制剂甚至是抗生素类药物制剂，在贮存或使用过程中仍可能因与外界环境接触而滋生微生物，因此在液体制剂以及一些半固体乳膏剂、凝胶剂中添加防腐剂是重要的防范措施。

防腐剂是指具有抑菌作用、能抑制微生物生长发育的物质。防腐剂对微生物繁殖体有杀灭作用，对芽胞有抑制其发育为繁殖体的作用。防腐剂的作用有多种不同机理，例如醇类可使微生物蛋白质变性；苯甲酸、尼泊金类等能与病原微生物酶系统结合，竞争其辅酶；阳离子表面活性剂等可增加菌体细胞膜的通透性，使细胞膜破裂、溶解等。

防腐剂的种类很多，可分为以下5类：1 酚、醛、醇、酯类：如苯酚、甲酚、氯甲酚、麝香草酚、甲醛、戊二醛、三氯叔丁醇、苯甲醇、苯乙醇、乙醇、甘油、羟苯烷基酯（尼泊金）等。o 酸碱及其盐：苯甲酸及盐、硼酸及其盐、山梨酸及其盐、丙酸、脱氢醋酸、双醋酸盐等。? 汞化合物类：硫柳汞、醋酸苯汞、硝酸苯汞、硝甲酚汞等。? 季铵化合物类：氯化苯甲烃铵、氯化十六烷基吡啶、溴化十六烷铵、度米芬、氯己定等。? 其它：氯仿、碘、氯己定碘、聚维酮碘、挥发油等。

各种防腐剂有不同的性质和应用范围，选择的防腐剂除应安全、稳定、无过敏性、无剌激性、与制剂成分及容器成分无相互作用等基本要求外，在使用前应了解防腐剂的抗菌谱, 最低抑菌浓度以及防腐的对象, 包括乳剂中油/水两相的比例、生产中容易污染的微生物种类、溶液pH对防腐剂解

离的影响、溶液成分的相互作用、容器的吸附性质等。常用的防腐剂有羟苯烷基酯（尼泊金）、苯甲酸、山梨酸、洁而灭等。下面简要介绍几种。

（1）羟苯烷基酯（parabens）本品无毒、无味、无臭、性质稳定，用量小、抑菌作用强，特别对大肠杆菌有很强的抑制作用。在偏酸性及中性溶液中有效、因在弱碱性溶液及强酸溶液中易水解而作用减弱。羟苯烷基酯在不同溶剂中溶解度及在水中的抑菌浓度见表2-6，可以看出，其抑菌作用与烷基链长成正比，溶解度则相应减小。混合使用不同羟苯烷基酯有协同作用，如乙酯和丙酯(1:1)或乙酯和丁酯(4:1)，浓度均为％~％。羟苯烷基酯遇铁盐变色，与聚山梨酯、聚乙二醇配伍时溶解度增加，但因分子间产生络合作用并不增加抑菌能力甚至下降。

表2-6 羟苯烷基酯类的溶解度和抑菌浓度

（2）苯甲酸 (benzoic acid) 苯甲酸在水中溶解度为％，乙醇中为43％(20℃)，用量一般为％~％。苯甲酸在酸性溶液中抑菌效果较好，在pH ~4作用最强。溶液pH值增高时因解离度增大，抑菌效果降低。与羟苯烷基酯比较，苯甲酸防霉作用较弱，防发酵能力较强。故％苯甲酸与％~％羟苯烷基酯合用可发挥最佳效果。因苯甲酸在水中溶解度较小，故在许多不宜含醇的液体制剂中，常用在水中溶解度较大的苯甲酸钠（1:，25℃）。在酸性溶液中苯甲酸钠的防腐作用与苯甲酸相当, 用量为％~％，在pH 5以上抑菌效果明显降低，用量不少于％。

(3) 山梨酸(sorbic acid) 本品是对人体毒性最小的防腐剂, 加热至80℃以上升华。在水中溶解度较小 (30℃，％)，但溶于沸水（％）、丙二醇(20℃，％)、无水乙醇（％）。对细菌最低抑菌浓度为2~4 mg／m1(pH＜? ，对酵母、真菌最低抑菌浓度为％~％。需在酸性溶液中使用, 在pH 4时效果最好。山梨酸在空气中久置易氧化、水和光加速其氧化，没食子酸或苯酚可使其稳定。也常应用水中溶解度更大的山梨酸钾、山梨酸钙等

(4) 苯扎溴铵(benzalkonium bromide) 又称新洁尔灭。淡黄色粘稠液体，低温时形成蜡状固体，极易潮解，有特臭、味极苦。无刺激性。溶于水和乙醇，微溶于丙酮和乙醚。水溶液呈碱性，对金属、橡胶、塑料无腐蚀作用，在酸性和碱性溶液中稳定，耐热压。使用浓度为％~％。

五、制剂包装的设计原则

1. 对包装材料的性能要求

药品的包装指用于药品包装的材料，包括原材料和容器。包装是药品质量的重要保证，药品包装的重要性受到越来越多的重视，这是因为包装材料和容器既是影响药物稳定性的重要因素，也是影响药品的安全性以及病人对药品的接受性等的重要因素。

设计药品包装的重要考虑之一是包装的安全性和相容性，包装材料不得含有有毒或生理活性物质，不应具有不良嗅味以及与药物可能产生相互作用的物质。包装容器应保证药品剂量分割的需要，如带有刻度滴管、量杯等的滴剂或糖浆剂包装瓶，而计量型的吸入粉雾剂的设计对包装就有很高的要求。其次，在选择药品包装时需要根据药品的性质，对材料的防潮性、气密性、遮光性、耐热性等性能进行选择。

影响药品包装选择的另一重要因素是其外观。良好的防破坏、防伪、防儿童开启、方便老人开启以及保护隐私等性能、鲜明的色泽和优美的造型设计可以增加患者对药品的信任，增强用药的顺应性。包装外观的设计常常对药品的质量以及应用和推广起到重要作用，在达到相同目的的前提下，最后对包装从药物经济学上进行比较和取舍。

2. 常用药品包装材料

在传统的包装中，使用得最多的是玻璃制品。药用玻璃有很好的化学稳定性、耐热、易灭菌、防湿、阻隔空气性能，光洁透明、棕色玻璃还具有蔽光作用。根据制剂要求，可选用普通玻璃、中性玻璃以及一些特殊性质的玻璃等。普通玻璃在长期与水溶液接触过程中可释放出碱性物质和脱落不溶性玻璃碎片，特别在包装酸、碱性较强的溶液时更容易出现这类现象。中性玻璃具有较好的抗酸、抗碱、抗水性能及热稳定性，通常用于注射液的包装材料。在玻料中加以少量氧化锆或氧化钡，其性能进一步提高。

我国药典要求，用于盛装输液的玻璃瓶，其表面耐水性必须达到中的HC1级和HC2级的要求（等效于ISO4802标准）。符合该要求的玻璃是氧化硼含量在10%以上的硼硅酸盐玻璃，简称I型玻璃，是国内外都还在发展的方向。另一种是经过内表面处理的钠-钙-硅酸盐玻璃，简称II型玻璃，氧化硼含量一般为 2%~7%，经过处理其内表面有一层很薄的富硅层，能达到I型玻璃的效果，但不能重复使用，因为极薄的富硅层在洗瓶、灭菌过程中可能被破坏。同样，对于注射用抗生素无菌粉末的包装，也采用表面脱碱处理的钠-钙-硅酸盐玻璃、无硼或低硼中性玻璃制备的模制瓶或管制瓶。玻璃组成中的碱性氧化物含量一般控制在13%以下。发展高质玻材、高机械强度、低膨胀系数、规格尺寸稳定性好、外观质量及包装质量优良的管制瓶是抗生素包装的发展方向。

玻璃的缺点是易碎、贮运不便、不易加工成特殊要求的容器或成本较高，除在注射剂品种中仍占主导地位外，在药品包装总销售额中已下降到约9%。随着高分子材料工业的发展，越来越多的玻璃包装逐渐被塑料包装所代替，广泛用于包括注射剂在内的各类剂型的容器、瓶盖、瓶封、泡罩包装、注射器和安瓿等的生产，市场占有率约为28%。常用的塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚苯乙烯等。塑料包装价格低廉、加工方便、品种类型多、可以根据制剂性质和要求选择。例如，高密度聚乙烯的气密性优于低密度聚乙烯；聚偏二氯乙烯则具有良好的气密性、防潮性、耐油性以及化学反应惰性，可以用作输液的软包装，但对氨及有机胺类物质的耐受性则较差。

药用包装塑料必须符合有关法规，在塑料中不得添加有毒的增塑剂、稳定剂、防老剂等附加剂，必须控制在高分子材料合成过程中的引发剂、催化剂、单体及副产物的用量。例如，氯乙烯单体的残留量应在10 ? g/kg以下。

与玻璃相比，塑料的不足是，一定的透气性、对溶液中药物的吸附性以及塑料中添加剂的溶出等。塑料的吸附性和溶出性限制了它们在液体制剂及注射液包装中的应用。液体制剂常添加的少量防腐剂可以被聚酰胺这类材料吸附，在注射液的包装材料中，目前仅能采用聚偏二氯乙烯和聚丙烯等少数品种，但在欧美和日本，目前除营养输液仍用玻璃瓶包装外，常规输液包装已由优质塑料瓶、软管、软包装等替代。

对于片剂和胶囊剂，塑料瓶及泡罩包装是一种很流行的包装形式，但对于泡腾片这类对水分特别敏感的药品和硝酸甘油这类极易挥发的药品以及易氧化药品，采用塑料包装、尤其是简单薄膜类包装往往不能满足要求，水分的透入、药品的挥发以及与外界空气的交换均可使药品变质。厚度的聚氯乙烯薄膜在40℃，90%RH条件下透湿速度为100 g/, 所以在泡罩包装中，通常均采取聚氯乙烯、聚丙烯及铝箔等制备的多层复合膜以减少透气性和透湿性。近年来，双铝塑包装更进一步提高了药品的防湿性能。

除玻璃和塑料两大类包装材料外，橡胶是制备胶塞、垫圈、滴头等的主要材料，与塑料的性质类似，透气性、吸附性和溶出性是这类材料的主要问题。天然橡胶、氯丁橡胶和聚异戊二烯橡胶都具有很高的透气性和潜在的化学反应性；天然橡胶还存在易老化、密封性差、含有对人体有害物质以及生产工艺不稳定等问题，目前在注射剂包装中应用的胶塞材料主要是丁基橡胶。

金属包装价格相对较高，但对于气雾剂等需承受压力的制剂、可折叠管、无针头注射器、气密防潮容器等仍然是的最佳选择。

3. 有关药品包装的法规

各国药典对包装材料和容器都有明确的要求或规定。例如对玻璃容器碱性的检查，对棕色玻璃透光性的检查以及对注射玻璃容器的各项检查等。对于一些特殊用途的容器，如输液用塑料容器规定有详尽的检查项目，包括不挥发物、重金属、氨、pH、毒性、热原与溶血等。对注射用胶塞也有类