水分活度和药物
几十年来，制药行业一直在测量水分，因为大多数配方设计师认为水是 API 稳定性的敌人。研究表明他们只是部分正确。
水分是产品中的水分含量。水分活度 (aw) 测量水的能量水平。能量水平与影响药物的反应的相关性要好得多。考虑这三个问题：
所有这些都是时间相关的反应，其速率受水分活度的影响。例如，USP 1112 明确指出，水分活度可用于减少对水解敏感的 API 制剂的降解。
了解药物（蛋白质、药物、乳膏、粉末和赋形剂）的水分活度对于获得具有最佳化学、物理、微生物和保质期特性的剂型至关重要。水分活度影响药物、蛋白质、生物药物、保健品和植物化学品剂型的化学稳定性、微生物稳定性、流动特性、压实度、硬度和溶解速率。
国际协调会议 (ICH) 的目的是为建立质量测试和批次放行计划提供指导（Hussong 2009）。它强调质量测试计划应该以风险为基础并得到科学的支持。ICH Q6A 中概述了药物放行计划的测试程序和验收标准。有关确定微生物属性的最佳方法的说明，请参见决策树 #6 和 #8。在这两种决策树中，微生物限度测试的需求是基于产品本身是否“干燥”到足以不支持微生物生长。
通常，制药行业的假设是，这种干燥度可以通过产品中的水分含量或水量来确定，通常通过卡尔费休分析。然而，自从 Scott 在 1950 年代的工作以来，已经确定是水分活度或水的能量实际上决定了微生物是否可以进入系统中的水（Scott 1957）。因此，ICH Q6A 决策树中引用的“干燥度”应使用水分活度来衡量。
微生物具有有限的水分活度，低于该水分活度它们不能生长。了解不同水分活度水平下微生物的行为对于满足联邦食品、药品和化妆品法非常重要。此图表列出了药品中常见微生物的生长限制。设计一种水分活度低于这些生长限制的产品将保持产品的微生物安全。
| w范围 | 该范围内最低 a w通常 抑制的微生物 | 一般在此范围内的消费品和 药品 |
|---|---|---|
| 1.00–0.95 | 假单胞菌、大肠杆菌、 变形杆菌、志贺菌、克雷伯氏菌、 芽孢杆菌、产 气荚膜梭菌、一些酵母菌 | 抗酸剂混悬液、发胶、 消炎软膏、 氯己定凝胶、止咳糖浆、 外用乳膏、口服液 混悬液、洗发水 |
| 0.95–0.91 | 沙门氏菌、肉毒杆菌、 沙雷氏菌、乳杆菌、 片球菌、一些霉菌、 酵母（红酵母、毕赤酵母）、 副溶血性弧菌 | 凝胶消炎药 （局部使用），泻药， 神经强直糖浆， 葡萄糖酸钾（酏剂） |
| 0.91–0.87 | 许多酵母菌（念珠菌、圆酵母菌 、汉逊酵母菌）、 微球菌 | 消炎悬液、 止咳药、粘液 酏剂、鼻喷雾剂、口服液 |
| 0.87–0.80 | 大多数霉菌（产霉菌毒素的青霉菌 ）、金 黄色葡萄球菌、大多数酵母菌 (bailii) spp.、Debaryomyces | 消炎霜、 杀菌霜、口腔溃疡 凝胶（口服）、柠檬酸 和维生素 C 糖浆、癫痫 糖浆、乳果糖糖浆（泻药） |
| 0.80–0.75 | 大多数嗜盐细菌， 产霉菌毒素的曲霉 | 高果糖玉米糖浆、 肥皂（常规） |
| 0.75–0.65 | 嗜干霉菌（Aspergillus chevalieri、A. candidus、 Wallemia sebi）、Saccharomyces bisporus | 外用软膏、 肥皂（含甘油） |
| 0.65–0.60 | 嗜渗透酵母 （Saccharomyces rouxii）、少量 霉菌（Aspergillus echinulatus、 Monascus bisporus） | 蜂蜜 |
| 0.60–0.50 | 无微生物增殖 | 镇痛药（明胶胶囊） 液、镇痛药（明胶 胶囊）明胶、抑菌 粉 |
| 0.50–0.40 | 无微生物增殖 | 镇痛药、抗过敏药、 抗生素丸（头孢西林）、抗偏头痛 丸、阿司匹林、止咳药 （液体中心）、干粉 吸入器、胰酶片 |
| 0.40–0.30 | 无微生物增殖 | 压缩片剂、润唇膏、 液体填充胶囊、粉末填充胶囊 、软凝胶液体填充胶囊、复合 维生素 片剂、维生素C片剂 |
| 0.30–0.20 | 无微生物增殖 | 硬壳胶囊、直肠 栓剂、直肠软膏 |
| <0.10 | 无微生物增殖 | 基于推进剂的计量 吸入器 |
表 1.消费品和医药产品的水分活度和微生物生长（改编自制药工业中的水分活度应用）
蛋白质、酶和生物药物的稳定性受水分活度的显着影响。必须非常小心以防止在药学相关条件下发生聚集。大多数蛋白质、酶和生物制药必须保持完整性才能保持活性。为了保持正确的剂量并防止溶解、聚集和构象变化，保持临界水分活度水平很重要。
水分活度相对于总水分的重要性通过涉及湿敏药物的预制剂相容性研究显示。吸湿性赋形剂（淀粉、纤维素和 magaldrate）已成功配制用于对水分敏感的药物。赋形剂可以优先结合水分，使剂型在制造、运输、储存或患者使用过程中不易受相对湿度变化的影响，从而延长保质期。这也适用于其他具有药学意义的聚合物系统，例如蛋白质（明胶、角蛋白）和各种合成水凝胶。
水分迁移是另一个可以使用水分活度解释和解决的质量问题。凝胶胶囊提供了一个典型的例子来说明水分迁移带来的挑战。有时胶囊在包装时会破裂，导致产品不适合。发生这种情况是因为粉末和胶囊的水分活度不同，因此水分离开凝胶胶囊并进入粉末。水分活度，而不是水分含量，是迁移的驱动力。
粉末的水分活度影响固体剂型的流动、结块、压实和强度特性。水分活度用于研究药品的保质期、老化和包装要求。它还用于设计和开发涂层技术。了解固体剂型对不断变化的环境的反应有助于制定配方和包装要求。
水分活度是另一种水分测量方法，可提供有关产品中水的能量或可用性的基本信息。大量科学研究表明，水分活度比水的总量更能预测产品的安全性和稳定性。随着 USP 方法 <1112> 的发布，水分活度现在被认为是制药行业的一种可行选择。
4TE 系列可快速测量药物、生物制药、营养保健品和植物化学品的粉末、颗粒、乳膏、液体或片剂的水分活度。
Brady Carter 博士讨论了如何利用药品中的水分活度来控制药丸稳定性和延长保质期。
涵盖的主题包括：
--- 网络研讨会 ---
您如何决定哪种辅料最适合您的产品？有很多因素需要考虑。
观看最大限度地提高药品中赋形剂的有效性—>
Enigl、Davin C. 和 Kent M. Sorrells。“水分活度和自我保存配方。” 化妆品科技丛书（1997）：45-74。文章链接。
Friedel, RR “水分活度测量在非无菌药品制造所用原材料微生物属性测试中的应用。” 在药典论坛，卷。25，没有。5，第 8974-8981 页。美国药典公约，1999 年。文章链接。
海德曼博士和 PJ Jarosz。“涉及固体剂型吸收的预制剂研究。” 药物研究 8，没有。3.（1991）：292-97。文章链接。
帕德，莫顿。口腔卫生产品和实践。Dekker，1988 年。书籍链接。
Pader, M. “口腔护理产品中的甘油”。化妆品科技丛刊11（1991）：381-393。文章链接。
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