凝胶二氧化硅在药物制剂中的应用技术综述

一、概述

1.1 定义与来源

凝胶二氧化硅（Hydrated Silicon Dioxide），CAS号为112926-00-8，是制药工业中常用的助流剂。多孔结构的二氧化硅凝胶，具有较强的吸附性能。常用于液体制剂的粉末化处理和作为助流剂改善粉末流动性。

要点速览

• 凝胶二氧化硅（Hydrated Silicon Dioxide），CAS号为112926-00-8，是制药工业中常用的助流剂。
• 由硅酸钠溶液与酸反应生成硅酸，硅酸聚合形成凝胶，经老化、洗涤、干燥和活化处理而得。
• 凝胶二氧化硅已被《中国药典》2025年版、美国药典USP-NF 2025和欧洲药典EP 11.0等多个国家药典收载。
• 凝胶二氧化硅化学结构稳定，在常规制剂加工条件下具有良好的相容性和稳定性。
• 凝胶二氧化硅的多孔结构赋予其强大的吸附能力。

1.2 制备方法

由硅酸钠溶液与酸反应生成硅酸，硅酸聚合形成凝胶，经老化、洗涤、干燥和活化处理而得。

1.3 质量标准

凝胶二氧化硅已被《中国药典》2025年版、美国药典USP-NF 2025和欧洲药典EP 11.0等多个国家药典收载。不同药典在性状、鉴别、检查项目和限度上存在一定差异，制剂选用时应根据目标市场要求确认适用的质量标准。

二、理化性质

2.1 物理性质

凝胶二氧化硅的主要物理参数见下表：

2.2 化学性质

凝胶二氧化硅化学结构稳定，在常规制剂加工条件下具有良好的相容性和稳定性。

2.3 与其他助流剂/吸附剂的对比

制药工业中常用的助流剂和吸附剂包括凝胶二氧化硅、胶态二氧化硅（气相法）、沉淀法二氧化硅、硅酸钙等，它们在吸附性能和功能侧重上差异显著：

凝胶二氧化硅的核心优势在于其丰富的孔道结构和大孔容（0.5-1.5 mL/g），使其在液体吸附方面表现突出，可将30-70%的液体转化为可流动粉末。与胶态二氧化硅相比，凝胶二氧化硅更适合液体吸附应用，但助流效率不如气相法产品；与沉淀法二氧化硅相比，凝胶二氧化硅吸附能力更强但成本更高；与硅酸钙相比，凝胶二氧化硅对水性液体吸附更好，硅酸钙则更适合油脂吸附。

三、作用机制

凝胶二氧化硅的多孔结构赋予其强大的吸附能力。其助流机制主要通过吸附在颗粒表面降低摩擦力实现；吸附机制则依赖其巨大的比表面积和丰富的孔道结构，可吸附液体或气体分子。

四、药物制剂中的应用

4.1 在片剂中的应用

在片剂中主要作为助流剂（0.1-2.0%）和液体吸附剂（30-70%）。特别适用于将液体API转化为可压片的自由流动粉末。

4.2 在胶囊剂中的应用

在胶囊中作为助流剂（0.25-0.5%）和干燥剂，改善粉末流动性，防止吸湿。

4.3 在半固体制剂中的应用

在半固体制剂中作为增稠剂和稳定剂（2.0-10.0%），利用其三维网络结构增加黏度。

4.4 在栓剂中的应用

凝胶二氧化硅在栓剂中的应用需根据具体处方进行评估。建议通过小试验证其在栓剂基质中的相容性和稳定性。

4.5 在液体制剂中的应用

凝胶二氧化硅在液体制剂中的应用需考虑其溶解性和稳定性。建议进行相容性试验和加速稳定性试验评估。

五、影响应用效果的因素

5.1 用量

凝胶二氧化硅的推荐用量范围为助流剂：0.1-2.0%；吸附剂：30-70%；增稠剂：2.0-10.0%。过量使用可能导致制剂性能下降，如影响崩解、溶出或片剂硬度。

5.2 混合条件

充分而均匀的混合是确保凝胶二氧化硅发挥应有效果的关键。混合时间和设备类型对最终制剂性能有显著影响。

5.3 配伍辅料

与大多数辅料相容性良好。高用量时可能影响片剂硬度。

5.4 环境因素

储存环境的温度和湿度可能影响含凝胶二氧化硅制剂的稳定性。建议进行加速稳定性试验（40°C/75%RH）评估。

六、同类产品对比

凝胶二氧化硅与同类助流剂/吸附剂的详细对比如下：

与亲水胶态二氧化硅对比

• 比表面积：凝胶二氧化硅300-700 m²/g，胶态二氧化硅90-450 m²/g，凝胶型孔道更丰富

• 孔容：凝胶二氧化硅0.5-1.5 mL/g，远大于胶态二氧化硅的<0.3 mL/g

• 吸附能力：凝胶二氧化硅可吸附30-70%液体，胶态二氧化硅一般吸附10-30%

• 助流效率：胶态二氧化硅因三维枝状结构，助流效果优于凝胶型

• 价格：凝胶二氧化硅通常高于沉淀法但低于气相法产品

与沉淀法二氧化硅对比

• 制备方法：凝胶型为溶胶-凝胶法，沉淀型为酸碱沉淀法

• 孔结构：凝胶型为连续三维网状孔道，沉淀型为颗粒间空隙

• 吸附效率：凝胶型远高于沉淀型

• 适用场景：凝胶型适合液体吸附和粉末化，沉淀型适合一般助流

与硅酸钙对比

• 化学组成：凝胶二氧化硅为纯SiO₂，硅酸钙为CaO·SiO₂复合物

• 吸附选择性：凝胶二氧化硅对极性液体吸附好，硅酸钙对非极性油脂吸附好

• pH影响：凝胶二氧化硅呈中性，硅酸钙呈弱碱性

选择建议

当需要将大量液体（>30%）转化为可流动粉末时，凝胶二氧化硅是常用；当需要高效助流（<0.5%用量）时，应选择胶态二氧化硅；当吸附油性载体时，硅酸钙可能更合适；成本敏感时可考虑沉淀法二氧化硅。

七、安全性与法规

凝胶二氧化硅已被多国药典收载，安全性数据充分。在推荐用量范围内使用，通常被认为是安全的。操作时应遵循常规粉尘防护要求。

八、总结与应用建议

凝胶二氧化硅作为重要的药用助流剂，在药物制剂中具有广泛的应用价值。在实际应用中，应根据药物性质、剂型要求和工艺条件进行处方优化。推荐从典型用量范围的中间值开始优化，通过小试验证适宜用量。

未来随着制剂技术的发展，凝胶二氧化硅在新剂型（如缓控释制剂、纳米制剂等）中的应用有待进一步探索。

参考文献

[1] Sheskey PJ, Cook WG, Cable CG. Handbook of Pharmaceutical Excipients[M]. 8th ed. London: Pharmaceutical Press, 2017.

[2] 国家药典委员会. 中华人民共和国药典: 四部[S]. 2025年版. 北京: 中国医药科技出版社, 2025.

[3] United States Pharmacopeial Convention. USP-NF 2025[S]. Rockville: USP; 2025.