制剂稳定性实验方法

张明 2026-06-10

药品的疗效与其质量密切相关。药品可能在从生产到使用这段时间内因各种因素而失效，如湿度、温度、氧气、光照等都会影响药品的稳定性。

药品抵御这些不稳定因素的能力取决于处方本身的性质、包装材料的性质及其贮存环境。稳定性实验的目的就是要确定稳定的处方，合适的包装及贮存条件，以保证药品在有效期内的有效性及安全性。稳定性实验方法通常有留样观察法和加速实验法。对药品稳定性的研究的分析方法应该灵敏、专一，目前一般要求用色谱分析法，如 HPLC 分析法，希望能够对活性成分及降解产物进行准确定量。

一、留样观察法

留样观察法是考察药物制剂稳定性的最可靠方法，也是新药上市前必须考察的项目之一。该法是在自然存放条件下考察药物制剂的稳定性。在0，1，2， 3，6，12，18，24，36个月，分别取样测定有关质量指标。各种制剂的质检项目各不相同，如片剂，包括性状、分解产物、溶出度、含量等。本法能准确反映制剂稳定性的实际情况，但费时长，不易及时发现和纠正问题。

二、温度加速实验法

在药物研究与开发或生产过程中，能尽早发现其稳定性方面存在的问题对于研究者和生产者都非常重要。所以人们采用加速实验的方法来满足这方面的需求。也就是在比自然条件严酷的条件下进行实验，以预测实际的制剂稳定性。这类方法省时，可反映降解反应的机理及规律，可以用来指导处方的筛选、工艺的确立及有效期的预测，能够及时发现问题并加以纠正。但与实际情况可能有偏差。所以任何新产品的加速实验结果，都必须结合实际留样观察结果才有意义。

1．常规实验法

实验时，将温度设置在37～40℃，相对湿度为 75％，考察时间为 3 个月，每个月取样分析。如各项指标在所要求范围内，则产品可暂定有效期为 2 年。我国的新药申报及美国 FDA 都承认此法。常规实验法的特点是比较符合实际情况，但仍然需要一定的时间。2．经典恒温法该法的理论根据是 Arrhenius 方程，将 Arrhenius 方程写成对数形式有：lgk = E／2.303RT + lgA即反应速度常数的对数与绝对温度的倒数成正比。将样品分别在不同的温度下加热，温度点一般不少于 4 个，在一定时间取样并测定含量，根据相同温度下时间与含量的变化关系确定反应级数，作图或通过计算机拟合求出各温度下的反应速度常数，也就是 k 值，将 lgk 对 l／T 作图，或拟合求出斜率。从 A rrhenius 方程中可见，从斜率可求出反应的活化能 E，进一步可求出室温下的反应速度常数 k25℃，从而可计算出药物制剂的有效期，即降解 10％的时间(t0.9)使用经典恒温法应该进行预试，以寻找合适的温度。在各温度下药物的降解量一般应大于 30％，不能低于 15％，以便能正确地确定反应级数。温度点应不少于 4 个，以减小误差，而且温度点应尽量靠近 25℃，因为外推温度范围越大，造成误差越大。但药品加热时间又不能太长，以免反应机理变化。3．活化能估算法一般反应的活化能在 41.8～83.6kJ／mol(10～20kcal／mol)之间，以此为上下限，根据某些温度下的反应速度常数 k，可估算出产品室温下降解 10％的相应最大与最小时间(t0.9)，这种根据一般活化能的值来估算产品有效期的方法，称为活化能估算法(activation energy calculation)。如果以 t0.9代替 A rrhenius 方程中的 k，则有：lgt0.9 = E／2.303RT + lgA在不同温度 T1、T2下，可推出：

如果已经通过加速实验求出某一温度(T2)下的化合物降解 10％的时间 t″ 0.9，就可以根据活化能的范围求出室温下(T1 = 298.2K)化合物降解 10％所需时间(t´0.9)的最大值和最小值。也可利用以上公式，求算任一温度下药物降解 10％所需最长和最短时间。

本法的特点是简便，可用一个温度下的加速实验结果估计室温下的有效期范围。

2．线性变温法

线性变温法又称为非恒温法(non-isothermal method)，与经典恒温法相比，具有耗时少，样品检测量小等优点。非恒温法根据温度与时间的函数关系的不同，又有 Rogers 对数升温法、Okusa 线性升温法以及 Eriksen 和 Stelmac h 法。其中 Okusa线性升温法比较简便、易掌握。此方法只需要一套自动升温仪，一组样品，通过一次连续实验，即可求出有关动力学参数。

Okusa线性变温法的温度与时间的关系为：1／T0—1／Tt = 2.303alg(1 + bt) (4—6)

式中，T0为初始时的绝对温度；Tt为 t 时间的绝对温度；t 为时间；b 是由a 而确定的常数，a = 1／2.303T0。

按式(4—6)

升温，温度的倒数随时间的对数呈线性变化，得直线升温曲线。

根据式(4—6)并结合 Arrhenius 公式及有关反应级数的方程，得出下列通式

f(C)为浓度函数。

对零级反应：f(C) = C0 - C对一级反应：f(C) = ln(C0／C)对二级反应：f(C) = 1／C0 - 1／C C0与 C 分别为初始时和 t 时的浓度。故以 f(C)对 lg(1 + bt)作图得直线，直线的斜率为

截距为

可根据斜率和截距求出活化能 E 和速度常数 k0，然后由下式计算

k25℃：

进而可根据反应级数求出 t0.9。

本方法的关键是所用程序升温仪必须达到线性变温要求。因此首先要对仪器进行考核，然后根据药物稳定程度设计升温系数、开始温度、最后温度和总升温时间。

3．温度系数法

依据Van´t Hoff 规则：γ = kT + 10／kT如用 t´0.9、t″0.9分别表示在温度 T1 和 T2 时降解 10％所需的时间，k1与 k 2分别表示在温度 T1和 T2时反应速度常数，则有：k2／k1 = t´0.9／t″0.9和 t´0.9／t″0.9 = γ(T2 - T1)／10

从二个相差 10℃的温度加速实验中求出各自的反应速度常数，即可算出γ，进而算出室温下的 t0.9。

4．单点法

根据反应恒温动力学的基本积分式：

f(C0) - f(C) = kt，若以 f(C0) - f(C)对时间作图，应为通过原点的直线。若已知反应级数，f(C)即可确定。所以理论上只需测定分解反应进行至某一时刻 t 的药物浓度 C，即每个温度只需作一次取样分析就可确定此直线，由直线的斜率即可得该温度下的 k 值。不同温度下的反应级数可能不同，但单点测定法在每个温度下的一次取样分析，可以在反应初期阶段进行。因为在反应初期阶段，反应级数对测定结果的影响并不重要。其实验方法为：任意确定一个反应级数，在各温度下一次取样并测定求出某一温度下的 ki，再根据 Arrhenius 方程，通过 ki对 l／T 作图或线性回归，从斜率求出活化能 E，从而求出 k25℃及 t0.9。7．初均速法初均速法与单点法的思路相似，但不需要确定反应级数，方法是在若干个加速稳定性试验温度下，测定反应的初始平均速度(即反应在开始阶段单位时间浓度的变化 V0)，进而按 Arrhenius 指数规律，以 V0代替 k 值，推算室温贮存期。初均速法温度至少需 7 个以上，但每个温度只作一次取样分析，与经典法比较，简便、省时。8．自由变温法对不同级数的化学反应，其微分方程为：-dC／dt = kCn或-dC／Cn = kdt积分后得：f(C0) - f(C) = ∫0tkdt或f(C) = -∫0tkdt + f(C0)(4—7)式中，C0为反应物的初浓度；浓度函数 f(C)

与反应级数有关，对零级、一级和二级反应而言，f(C)分别为-C，-lnC，-1／C。将 Arrhenius 公式写成：

代入式(4—7)得：

式中，反应活化能 E 是一未知数，但可在一定范围内假定一个 E 值代人试算。若假定的值正确，则 k25℃为一常数，可提出积分号之外，得：

从上式中可见，以浓度函数 f(C)对

作图，将得一直线，其斜率为k25℃，截距为f(C0)。若 E 值不正确，则 k25℃将不是一个常数，上述直线将发生弯曲，回归的相关系数将降低。

具体实验方法为，在一定的时间范围内对受试样品进行自由升温加热，定时取样，测定相应的Ci，并记录该点的温度 Ti。确定反应级数，从而找出相应的 f(C)。在一定的范围内假定若干个不同的 E 值，分别代入进行试算，以相关系数大者为优，并视能使γ达最大值的 E 假定值为其真实值。其斜率即为 k25℃，截距为 f(C0)，从而进一步计算出 t0.9。

自由变温法要求先确定反应级数或反应级数已知，数据处理比较复杂，要

在一定范围内假定E值，并以f(C)对

回归，找出具有最

佳相关系数的E 值。如果能够借助计算机程序软件来进行运算，则达到简化的目的，并可在反应级数不确定的情况下，以 C、lnC、l／C 分别为 f(C)，参加回归，找出具有最佳相关系数的 f(C)。

5．台阶变温法

反应恒温动力学的基本积分式为：f(C0) - f(C)=ktf(C0)、f(C)分别代表反应物的浓度 C0和 C 时的浓度函数；k 为反应速率； t是时间。

在变温的情况下：f(CO) - f(C) = ∫0tk[T(t)]dt (4—8)

式中，k[T(t)]表示速度常数 k 是绝对温度 T 的函数，而 T 又随时间 t变化。

根据Arrhenius 方程有：

代入式(4—8)得：

这就是一般变温动力学方法的基本方程。当台阶数为 m 时，i = 0，1，2，……m-1，于是有以下方程：

整理后，两边取对数得

对于任一个恒温段 t2i～t2i+1有：

所以有：lnki = -E／RTi+ lnA这是一个线性方程，斜率为-E／R，截距 lnA。台阶变温法的方法是：在一定的时间范围内对受试样品进行台阶升温加热。定时取样，测定相应的Ci，并记录该点的温度 Ti、时间 ti。i = 0，l，2，…… m-1，m 为台阶数。确定反应级数，从而找出相应的 f(C)，对于零级、一级、二级反应，f(C)分别为-C，-lnC，-l／C。以

对 l／Ti作图或回归，外推室温下的反应速率

k25℃。从而进一步计算出 tO.9。

变温段时间一般很短，当其浓度变化与恒温段比较可以忽略不计时，测试点可以减少一半。

三、湿度加速实验

固体药品失去过多的水分会失去颗粒间的粘合性，或失去光泽。如果吸入

过多的水分则会使片剂变硬或变软，而且会进一步引起体内崩解性能及溶出性能的变化，从而不能达到应有的疗效。包装虽然可以增加药品对湿度的稳定性，但多剂量包装的药品需要频繁开关。药品在打开包装时会吸入水分，且大部分的包装对水分仍有一定的通透性。所以应该对药品对湿度的敏感性进行研究，从而确定药品的合适包装。湿度加速实验主要考察药物及其制剂与包装材料的抗湿性能，为改进处方与包装材料提供某些信息，与温度加速实验配合，对有效期进行预测。

1．带包装湿度加速实验取带包装供试品置于较高相对湿度的密闭容器中，在25℃条件下放置3个月，观察包装情况，并按具体制剂的有关规定的项目进行检测。本实验主要考察湿度对包装材料及药品影响。目前我国新药申请报批材料中要求在温度40℃，相对湿度75％条件下，考察外观、色泽、分(降)解产物、含量等。考察时间为0、1、2、3个月，并将各数据与0月的数据和图谱结果比较。

2．去包装湿度加速实验将供试品包装除去，取一定量，置于开口的玻璃器皿内，准确称重，放置于高于药品临界相对湿度的条件下，温度25℃，暴露时间视样品性质而定，一般10天。然后精密称重，并观察外观，按具体制剂的有关规定项目，作出正确的评价。本实验主要考察药品对湿度的敏感性。我国新药申请材料中要求分别在相对湿度75％(饱和氯化钠溶液)、92.5％(饱和硝酸钾溶液)中放置10天，对有关质量标准项目进行考察。

3．平衡吸湿量与临界相对湿度的测定药物的平衡吸湿量及临界相对湿度是稳定性研究的重要信息，对处方设计、包装材料及贮存条件的选择具有指导意义。以下介绍的测定方法可供参考。精密称取样品置于称过重量的敞口称量瓶中，然后放人盛有相应盐的饱和溶液的密闭容器中。相对湿度范围一般要求10％～100％(7～9个不同的相对湿度)。在 25℃密闭容器中放置 7 天，即达平衡状态，再精密称取样品重量，从样品所增加重量即可求出各相对湿度下的平衡吸湿量。若以吸湿量为纵坐标，相对湿度为横坐标作图，得到吸湿曲线，将直线部分延长与横坐标相交，即得样品的临界相对湿度。这项实验可以定量地研究湿度对药物的影响，为制订产品的工艺条件提供科学依据。

内容来源：制药小同学

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