在納米科技和材料科學(xué)的研究中,粒徑分布是一個(gè)非常重要的參數(shù),它直接影響到納米材料的性能和應(yīng)用。而衡量粒徑分布的方法有很多,其中常用的兩個(gè)指標(biāo)是多分散指數(shù)(PDI)和粒徑分布寬度(SPAN)。那么,它們到底有什么區(qū)別呢?
01
多分散指數(shù)(PDI)
多分散指數(shù)(Polydispersity Index,PDI)是表征顆粒分布均勻程度的重要參數(shù)之一,它是實(shí)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(shù)值通常由動(dòng)態(tài)光散射(DLS)測(cè)量得到,反映了顆粒尺寸分布的寬度和均勻性。
PDI的計(jì)算公式如下:
其中,σ是顆粒的標(biāo)準(zhǔn)偏差,ZD 表示光強(qiáng)加權(quán)平均粒徑。PDI的數(shù)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(gè)表征顆粒分布寬度的指標(biāo)。SPAN通常用于表征非對(duì)稱(chēng)分布的顆粒體系,特別是在顆粒直徑分布呈現(xiàn)較大偏斜時(shí)。
SPAN的計(jì)算公式如下:
其中,d10、d50和d90分別表示粒徑累計(jì)分布達(dá)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(qū)別
在納米顆粒粒徑分布評(píng)價(jià)中,常規(guī)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(shù),D10和D90作為支持參數(shù);目前,無(wú)論是作為選項(xiàng)還是要求,Z-average和PDI僅作為D50和Span的替代品,作為某些產(chǎn)品(如DLS設(shè)備)在無(wú)法給出SPAN時(shí)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(guò)PBE評(píng)價(jià),使用PDI可能更困難。
4、數(shù)值范圍和標(biāo)準(zhǔn)不同:
PDI的數(shù)值范圍在0到1之間,主要用于評(píng)估顆粒分布的均一性。而SPAN沒(méi)有固定的范圍,更加關(guān)注顆粒分布的寬度。
04
結(jié)論
對(duì)于科學(xué)研究和工業(yè)應(yīng)用,選擇合適的指標(biāo)進(jìn)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?lái)說(shuō),PDI和SPAN都是評(píng)估納米顆粒粒徑分布的重要指標(biāo),它們?cè)诓煌膽?yīng)用場(chǎng)景中有各自的優(yōu)勢(shì)和適用性。
對(duì)于采用當(dāng)前藥物開(kāi)發(fā)中科學(xué)評(píng)價(jià)PBE的角度,PDI不是合適的參數(shù),也不是替代SPAN的正確選擇。PDI可能僅僅是伴隨DLS技術(shù)的廣泛使用才應(yīng)用到藥物顆粒評(píng)價(jià)中的,但用于藥物遞送中外泌體、脂質(zhì)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(yùn)動(dòng)的表征方法嚴(yán)格上說(shuō)并不適用。因此,國(guó)家藥品監(jiān)督管理局(NMPA)藥品審評(píng)中心亦在發(fā)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(shù)等研究數(shù)據(jù)。由于DLS方法原理測(cè)算的是擬合平均粒徑 (Z-average),無(wú)法給出顆粒累積分布D10,D50,D90參數(shù),因此建議采用多種檢測(cè)方法對(duì)納米顆粒進(jìn)行深入研究 [1]。
通過(guò)本文的介紹,希望大家對(duì)PDI和SPAN有了更清晰的認(rèn)識(shí),在以后的研究和應(yīng)用中,能夠更加準(zhǔn)確地選擇和使用這些指標(biāo)。
[1] 楊丹,趙欣,李小靜,李敏. 預(yù)防用mRNA疫苗脂質(zhì)納米顆粒質(zhì)量研究及質(zhì)量控制藥學(xué)評(píng)價(jià)的考慮. 中國(guó)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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