在納米科技和材料科學的研究中,粒徑分布是一個非常重要的參數,它直接影響到納米材料的性能和應用。而衡量粒徑分布的方法有很多,其中常用的兩個指標是多分散指數(PDI)和粒徑分布寬度(SPAN)。那么,它們到底有什么區別呢?
01
多分散指數(PDI)
多分散指數(Polydispersity Index,PDI)是表征顆粒分布均勻程度的重要參數之一,它是實際粒徑分布與理想單分散體系(即所有顆粒大小相同)之間的偏差度量。PDI的數值通常由動態光散射(DLS)測量得到,反映了顆粒尺寸分布的寬度和均勻性。
PDI的計算公式如下:
其中,σ是顆粒的標準偏差,ZD 表示光強加權平均粒徑。PDI的數值范圍一般在0到1之間:
PDI = 0:表示單分散,即所有顆粒的尺寸相同。
PDI < 0.1:表示較高均一的分散體系。
PDI > 0.5:表示體系中顆粒尺寸分布較寬,存在較大程度的多分散性。
02
粒徑分布寬度(SPAN)
粒徑分布寬度(SPAN)是另外一個表征顆粒分布寬度的指標。SPAN通常用于表征非對稱分布的顆粒體系,特別是在顆粒直徑分布呈現較大偏斜時。
SPAN的計算公式如下:
其中,d10、d50和d90分別表示粒徑累計分布達到10%、50%和90%的粒徑值。SPAN值越大,表明顆粒尺寸分布越寬。
03
PDI與SPAN的區別
在納米顆粒粒徑分布評價中,常規的PBE分析是基于D10、D50、D90和SPAN的;其中D50和SPAN作為主要BE參數,D10和D90作為支持參數;目前,無論是作為選項還是要求,Z-average和PDI僅作為D50和Span的替代品,作為某些產品(如DLS設備)在無法給出SPAN時所采用的替代方案;與SPAN相比,PDI放大了的T/R(受試藥物與參比藥物)差異;與SPAN相比,想通過PBE評價,使用PDI可能更困難。
4、數值范圍和標準不同:
PDI的數值范圍在0到1之間,主要用于評估顆粒分布的均一性。而SPAN沒有固定的范圍,更加關注顆粒分布的寬度。
04
結論
對于科學研究和工業應用,選擇合適的指標進行表征,有助于更好地理解和控制納米顆粒的特性和行為??偟膩碚f,PDI和SPAN都是評估納米顆粒粒徑分布的重要指標,它們在不同的應用場景中有各自的優勢和適用性。
對于采用當前藥物開發中科學評價PBE的角度,PDI不是合適的參數,也不是替代SPAN的正確選擇。PDI可能僅僅是伴隨DLS技術的廣泛使用才應用到藥物顆粒評價中的,但用于藥物遞送中外泌體、脂質納米粒、病毒粒等生物顆粒樣本往往是多分散的,DLS等基于顆粒布朗運動的表征方法嚴格上說并不適用。因此,國家藥品監督管理局(NMPA)藥品審評中心亦在發文中建議除平均粒徑外,積累顆粒累積分布D10,D50,D90,SPAN及總顆粒數等研究數據。由于DLS方法原理測算的是擬合平均粒徑 (Z-average),無法給出顆粒累積分布D10,D50,D90參數,因此建議采用多種檢測方法對納米顆粒進行深入研究 [1]。
通過本文的介紹,希望大家對PDI和SPAN有了更清晰的認識,在以后的研究和應用中,能夠更加準確地選擇和使用這些指標。
[1] 楊丹,趙欣,李小靜,李敏. 預防用mRNA疫苗脂質納米顆粒質量研究及質量控制藥學評價的考慮. 中國新藥雜志. 2023年 第32卷 第24期
[2] Pathak SM, Ruby PK, Aggarwal D. In vitro and in vivo equivalence testing of nanoparticulate intravenous formulations. Drug Res (Stuttg). 2014;64(4):169-176. doi:10.1055/s-0033-1357204
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