其他行业应用专题 | 基于 LUMiSizer 的烧伤愈合乳膏稳定性研究与配方优化

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摘要：烧伤愈合软膏在临床治疗中需求广泛，尤其是针对一、二度烧伤，需兼顾常温稳定性与皮肤接触时的易涂抹性，以提升治疗效果和患者使用体验。本实验以油脂为基质、添加叶绿素生物活性成分的烧伤愈合软膏为研究对象，通过LUMiSizer的STEP技术，结合不同温度条件下的稳定性测试、长期老化观察以及ATR-FTIR光谱分析和流变学测试等方式，解决了软膏配方优化问题，确定了基质配方，确保成品软膏在常温下存储稳定且接触皮肤时（37℃）易于涂抹。

关键词：LUMiSizer；烧伤乳膏；稳定性测试

烧伤作为一种常见创伤，其中一、二度烧伤在家庭护理及临床诊疗场景中尤为多见，这使得市场对烧伤愈合软膏存在较大需求。然而，现有此类软膏普遍存在稳定性欠佳的问题，不仅在储存过程中易发生相分离，部分产品还因涂抹困难而影响治疗效果。鉴于此，本研究拟开发并优化以油脂为基质、添加叶绿素生物活性成分的烧伤愈合软膏，旨在通过设计和优化制备方法，系统评估其在不同条件下的稳定性，最终确定配方。

1. 实验设备：LUMiSizer稳定性分析仪、混合流变仪Discovery HR - 2、带ATR晶体的Nicolet iS50光谱仪、磁力加热搅拌器、机械搅拌器等设备

   
   

2. LUMiSizer设备原理：基于图1呈现的STEP技术（Space and Time-resolved Extinction Profiles，空间时间消光图谱法），在离心过程中通过870nm近红外光照射样品，利用两千多个CCD探测器实时记录光透射率的时间变化曲线（图2）。配套分析软件 SEPView则依据斯托克斯定律，精确计算颗粒的迁移速度，从而实现对颗粒运动行为的量化分析。

图2.1  LUMiSizer测试原理

图2.2  LUMiSizer透光率指纹图谱

1. 实验材料：synderman、白色凡士林、洋甘菊提取物、叶绿素、蜂蜡等化学试剂

   
   

2. 样品制备：

   
   

• 制备了4种不同组成的软膏基质样品（A、B、C、D），其白色凡士林和synderman的质量占比不同（表2.1），并对其进行均质处理（图2.3分别为四种样品在均质过程中的状态）。

表2.1  四种基质样品成分及比例

图2.3  四种基质样品A~D在分别均质15、30、45和60分钟时的实物状态（从左至右）

• 基于稳定性预分析结果（表2.2、2.3），分别选择不稳定性指数低时的基质样品A（均质30min时）和B（均质60min时），添加蜂蜡、洋甘菊提取物和叶绿素制备两种完整乳膏样品（表2.4）

表  2.2  基质样品A在25℃下均质不同时间后的不稳定指数

表  2.3  基质样品B在25℃下均质不同时间后的不稳定指数

表2.4  成品乳膏配方

LUMiSizer稳定性测试方案设置：

• 离心参数：转速为 4000rpm/min，测试时长为每次5小时。

• 温度条件：设置两个温度组，分别为 25℃（实验室温度）和 37℃（人体温度）。

• 数据采集时间点：在测试过程中，分别于100分钟、200分钟、300分钟三个时间点采集数据。

• 样品容器：使用2mm光程的PC材质离心管。

• 监测方式：通过865nm近红外光透射样品，实时监测因颗粒沉降或上浮导致的透射率变化。

• 稳定性评估指标：计算不稳定性指数（Instability Index），该数值越低，表明样品的稳定性越高。

图3.1  样品A和B在25℃时的不稳定性指数对比

图3.2  样品A和B在37℃时的不稳定性指数对比

添加活性成分后的完整软膏样品稳定性测试显示：

• 25℃时：样品 B 的不稳定性指数为 0.356±0.011，显著低于样品 A 的 0.392±0.016，表现出更好的稳定性（表3.2）；

• 37℃时：样品 A 的不稳定性指数为 0.564±0.008，低于样品B的0.680±0.013。由于在制备软膏时，要求其在实验室温度（即25° C）下稳定，但在37° C 时稳定性降低，以便更容易涂抹于受伤部位。所以样品B更符合药膏在室温稳定、体温下易涂抹的要求（表3.2）；

• 25℃和37℃两种温度条件下，样品A和B经加速离心后实物图可见明显分层情况，样品管上半部分呈现出的液体较为澄清、无明显浑浊，样品管下半部分反之（图3.4、3.5）。

表3.2  成品软膏样品的不稳定性指数

图3.3  样品 A 和 B 在 25℃与 37℃时的稳定性对比

图3.4  在25° C温度下样品A和B经加速离心后实物图

图3.5  在37° C温度下样品A和B经加速离心后实物图

通过LUMiSizer对老化前、后（经过53天静置）的样品进行稳定性测试，对比不稳定性指数可以观察到样品稳定性发生显著变化：

• 所有样品在 25℃和 37℃下的不稳定性指数均有所降低，其中样品 A 在 25℃时下降明显，从 0.392 降至 0.253±0.014（表3.3）。

• 图 3.6 和图 3.7 中出现了明显的分层现象，颗粒物沉积在样品管的下半部分。经初步判断，该现象主要归因于奥氏熟化和絮凝作用。具体而言，较小的颗粒具有更大的溶解度，溶解后的物质会转移至较大颗粒的表面，进而形成更大的聚集体，最终引发了分层现象。

表3.3  老化前后样品不稳定性指数对比

图3.6  在25° C下样品A和B经53天老化后加速离心后实物图

图3.7  在37° C下样品A和B经53天老化后加速离心后实物图

通过 ATR-FTIR 光谱对软膏及其各组分（白凡士林、Synderman、叶绿素等）进行分析，识别出多种特征官能团：

• 白凡士林在 2955 cm^-1 处有甲基不对称振动吸收峰。

• 软膏样品 B 在 2920 c^-1（亚甲基不对称 C-H 振动）和 2850 cm^-1（亚甲基对称C-H 振动）处有特征峰。

• Synderman 在 1737 cm^-1（烷基酯 C=O 伸缩振动）、1465 cm^-1（亚甲基剪式振动）等位置有吸收峰。

• 叶绿素在 1261 cm^-1、1207 cm^-1（C-C-O 伸缩振动）和 1169 cm^-1（O-C-C 振动）处有特征峰，印证其酯类结构。

基于上述测试结果，所有样品的吸收峰均显示出对应组分的官能团特征，表明各成分在软膏中稳定存在，未发生明显化学变化。

在 25°C 条件下，对两种成品乳膏进行了振荡和旋转测试以评估其流变性能。结果显示：

• 振荡测试（振幅与频率）中，两个样品均以弹性为主，类似固体，且样品 B 的粘弹性更突出；

• 旋转测试中，样品 B 的临界应力、粘度等参数更高，表现出更强的抗负荷能力和更显著的粘弹性。

总体而言，样品 B 的流变性能优于样品 A，尤其在粘弹性和抗负荷能力方面更具优势。

1. 通过 LUMiSizer 稳定性分析仪为烧伤愈合软膏的配方优化提供了科学依据，STEP技术能够有效应用于处方的快速筛选及长期稳定性预测，为配方的优化与评估提供了有力支持。、

   
   

2. 基于LUMiSizer稳定性测试结果、红外光谱及流变学性质的综合分析，本实验确定了好的软膏配方：样品B以30%白凡士林与70% Synderman基质为基础，添加2.72g叶绿素、4g蜂蜡及1mL洋甘菊提取物。该配方展现出多方面优势，在温度适应性上，25℃时稳定性优良，37℃时黏度适当降低，既保证了储存时的稳定性，又便于涂抹和皮肤吸收；在长期稳定性方面，经过老化处理后其稳定性进一步提升，有助于延长产品保质期；同时，通过流变仪测试可知其具备良好的假塑性，符合软膏的使用要求。