粒度分布是用一定方法反映出一系列不同粒径区间颗粒分别占颗粒总量的百分比。在原料药和药物制剂的质量标准中，粒度分布（Particle Size Distribution, PSD）已经成为一个较为重要的检测项目。粒度分布的测定方法有筛分法、显微镜法、沉降法、离心法、动态光散射和激光衍射法等，其中激光衍射法因快速、方便和样品用量小等优点，成为一种常用的粒度分布测定方法。

单色光束照射到颗粒后发生衍射现象，由于衍射光的能量分布与颗粒的大小有关，通过测定衍射光的能量分布，根据米氏散射理论和弗朗霍夫近似理论，可计算出颗粒的粒度分布。激光衍射法是测量一组颗粒的衍射光在不同角度下的强度分布。马尔文（Malvern Mastersizer）激光衍射粒度分析仪是最常见的激光衍射粒度分析仪。

根据分散介质的不同，粒度分布测试方式可分为湿法测试（分散介质为液体）和干法测试（分散介质为气体），各有优点，如表1所示。 

表1 湿法测试与干法测试的比较

一、开发系列一湿法测试

湿法测试时，样品通过分散介质（必要时加入添加剂）和机械外力（搅拌超声）来分散团粒以及稳定分散效果。湿法测定方法开发要点有四个：（1）取样代表性；（2）分散介质的选择；（3）添加剂的选择；（4）测量条件的设置。

01取样具有代表性

取样必须获得能够代表整个样品，尤其是大颗粒样品（大于70μm），取样代表性是保证测试重现性的前提，如果取样不具代表性，测试偏差可达到20%以上。为确保样品具有代表性，可采用适当的分样技术，如旋转分样技术和样品分裂技术等。

02分散介质的选择

分散介质的选择首先必须考虑：

（1）是否透明；

（2）是否与被测物质发生化学反应；

（3）是否与被测物质产生溶解与溶胀现象；

（4）是否与被测物质的折射率相同；

（5）是否可浸润被测物质以免结块；

（6）黏度是否在合适范围，以保障后续的循环和搅拌

（7）是否容易产生气泡。

根据极性不同，可将分散介质分为5类，如表2所示。水因为透明、经济和环保，成为分散介质的首选。

表2 分散介质的类型

03添加剂的选择

为了降低表面张力，浸润样品，需要添加少量的表面活性剂。表面活性剂的选择取决于颗粒表面化学性质和分散介质的性质，根据离子类型可分为非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂，如表3所示。

表3 表面活性剂的类型

为了防止颗粒再次团聚、沉淀、凝聚，有时也需要加入分散剂，通过静电稳定、空间位阻和静电位阻等方式助分散，如六偏磷酸钠、柠檬酸铵和焦磷酸钠，可电离成离子后吸附于颗粒表面，颗粒表面形成一种双电层结构，提高表面电荷密度，通过表面同种电荷斥力作用，克服了颗粒间的范德华引力，从而达到分散效果。其浓度一般低于1%，否则电导率太高可能导致凝聚。

04测试条件的设置

湿法测试中的测量条件主要包含泵/搅拌器的转速、样品的浓度、超声处理。

泵和搅拌器的转速可以通过测量值的粒径变化随泵/搅拌器转速变化情况来确定，一般来说，合适的转速，可使样品均匀、连续的进入样品检测池，测量结果有较好的重复性。低转速时，样品中的大颗粒未悬浮，可能导致粒径结果偏低；提高转速，使颗粒保持良好的悬浮，均匀到达测试区，此时，粒径测量结果与真实值接近。但需要注意的是，高转速时要避免产生气泡，同时也要防止大颗粒被搅碎。

样品浓度主要根据遮光度确定，样品浓度过低，取样代表性不足或者信噪比差；样品浓度太高，产生多重衍射现象，导致测量结果偏低。对于小颗粒样品（粒径小于10μm），样品浓度应使遮光度5%~10%；对于大颗粒样品，样品浓度应使遮光度达到8%~20%。

对于固体颗粒，可采用超声处理方式分散样品。根据测量值的粒径变化随超声时间或者超声强度变化情况来确定超声参数；而对于乳液，则不需要超声处理，否则会促进进一步乳化。

二、开发系列二干法测试

干法测试时，粉末通过机械力（压缩空气或者真空压差的能量）分散团粒、悬浮颗粒。干法测定方法开发要点有三个：（1）样品的选择；（2）取样代表性；（3）测量条件的设置。

01样品的选择

干法测试的样品需要符合以下几点要求：（1）易分散，可通过气流分散开；（2）样品的脆性适当，不易被打碎；（3）样品无毒性；（4）样品量足够。

02取样代表性

与湿法测试一样，取样代表性是保证测试重现性的前提。

03测试条件的设置

干法测试中的测量条件主要包含进样速度的选择、文丘里管的类型选择、分散压力的选择和测量时间的选择。

样品的进样速度通过进样振动速度、进样盘的类型和遮光度设置（遮光度过滤）调节。优化进样速度，保持连续稳定的样品流动，并使遮光度稳定在合适的范围内。遮光度太低，信噪比不足；遮光度太高，会减弱分散效果，可能带来假峰。小颗粒样品的遮光度范围一般在0.5%~3%之间，其他样品的遮光度范围在0.5%~6%之间。

文丘里管类型根据样品特性选择。易碎的样品选择标准文丘里管（Standard Venturi）；小颗粒，尤其是粉碎后样品（极易粘结和团聚）则选择高能量文丘里管（High energy Venturi），增加碰撞机会，增加分散机会。

分散气流压力可以通过测量值的粒径变化随分散气流压力变化情况来确定，从高压到低压，筛选出粒径的平台压力。一般情况下，小颗粒样品（粒径小于10μm），颗粒间的相对粘附力较大，团聚能越大，难于分散，而大颗粒样品（粒径大于10μm），团聚能越小，较易分散。

测量时间的选择要适中，对于宽分布样品，可设置多次短时间测试取平均值。

三、分析方法验证Validation

相对于其他分析方法的验证，激光衍射粒径分布测定法的验证内容较少，主要包括耐用性和精密度（重复性和中间精密度），其中干法测试与湿法测试的耐用性内容有所区别，如下表4所示。此外，验证前还需要对取样和样品分散体系进行确认。

表4 耐用性内容

在激光衍射测定过程中，对仪器的性能有要求，EP10.0与USP42尽要求仪器在测试CRM和RM时，平行测试的均值应该在样品规格范围的一定偏差内；ChP2020要求测试标准粒子时，均值和测试重复性相对标准偏差RSD均要符合要求，具体如表5。

表5 仪器性能要求

本文主要系统介绍了激光衍射粒度分布测定方法开发、方法学验证中需要重点考虑参数，希望为大家今后的粒径分布测定工作带来一定的帮助。