一、實驗目的
依托芬蘭Kibron動態表面張力儀搭載帕爾貼程控變溫模塊，建立甘油、丙二醇二元藥用混合溶劑配比梯度+溫度梯度雙變量變溫張力標準化可復現測試體系。甘油與丙二醇作為藥用溶劑、助溶劑、保濕劑、霧化載體，二者不同復配比例及儲存/使用溫度會改變分子氫鍵網絡、黏度、界面分子排布密度，直接影響液體制劑潤濕能力、霧化性能、黏膜鋪展性、體系穩定性與低溫儲存析晶風險。
本方案通過Wilhelmy吊片法采集不同體積配比、連續階梯溫度下靜態平衡表面張力、長時間動態張力曲線，量化溫度系數、配比-張力響應規律，確定藥用最優復配比例、適宜使用溫度區間、低溫冷鏈穩定性邊界，為口服液、外用凝膠、吸入霧化液、透皮制劑處方開發及質量標準建立提供藥典合規的界面物性量化數據，整套測試流程可完全重復用于申報資料原始記錄。
二、實驗前期準備
1. 儀器與耗材準備
1.1 測試主機與配套模塊
主機選用芬蘭Kibron EZ-Pi+或Epsilon動態表面張力儀，配備帕爾貼程控變溫樣品臺（溫度可控5 ℃～60 ℃）、Wilhelmy合金吊片探針、溫度閉環控制系統、動態張力采集軟件；大批量配比梯度篩查可搭配Delta-8八通道高通量模塊。
1.2 實驗耗材
藥用級甘油（丙三醇）、藥用級1,2-丙二醇（符合藥典注射級/外用級標準）；18.2 MΩ超純水；100 mL容量瓶、高精度移液管、比重瓶；0.22 μm濾器；丁烷噴燈；異丙醇、無水乙醇；低吸附石英樣品杯；恒溫超聲清洗機；封口膜。
1.3 探針與容器預處理規范
每組測試前，丁烷火焰充分灼燒Wilhelmy吊片，徹底去除多元醇羥基吸附殘留，室溫自然冷卻后懸掛于傳感器，在對應溫度純水體系完成零點校準與純水張力標定，確?；€波動≤±0.1 mN/m。
石英樣品杯每次使用后依次異丙醇浸泡、無水乙醇沖洗、超純水多次潤洗，氮氣吹干，禁止手部觸碰內壁液相區域，避免有機物污染造成張力漂移。
1.4 儀器環境與基礎參數鎖定
設備放置減震大理石臺面，遠離壓縮機、搖床震動與空調直吹氣流；整機通電預熱40 min，軟件統一設定吊片浸入深度、樣品臺升降速度、數據采集頻率；變溫模式設置升溫/降溫速率統一為0.5 ℃/min，防止溫度驟變導致液體對流擾動液面。
2. 混合液配制與雙梯度實驗組別設計
2.1 梯度配比設計（體積分數，無水二元混合體系）
設置9組連續配比梯度，覆蓋制劑常用區間：
1. 純甘油 100:0
2. 甘油90%+丙二醇10%
3. 甘油80%+丙二醇20%
4. 甘油70%+丙二醇30%
5. 甘油50%+丙二醇50%
6. 甘油30%+丙二醇70%
7. 甘油20%+丙二醇80%
8. 甘油10%+丙二醇90%
9. 純丙二醇 0:100
配制操作：室溫精準量取兩種輔料，渦旋攪拌5 min至均一透明體系，40 kHz超聲脫氣30 min消除微小氣泡，密封避光靜置備用，現配現測避免吸潮引入水分干擾結果。
2.2 變溫溫度梯度（模擬制劑全場景）
按照藥品儲存、加速穩定性、生理使用、霧化高溫工況設置階梯溫度點：
5 ℃（冷藏儲存）、15 ℃、25 ℃（室溫基準）、37 ℃（人體生理溫度）、40 ℃（加速穩定性）、50 ℃、60 ℃（霧化加熱極限）。
執行方式：同一配比樣品從低溫到高溫逐級升溫測試，每一個溫度點恒溫保溫15 min，保證樣品內部溫度均勻一致再開始采集數據。
2.3 對照組設置
1. 空白純水對照組：每個溫度點標定純水理論張力，用于儀器可靠性校驗；
2. 單一純品對照組：純甘油、純丙二醇單獨作為基線參照；
3. 平行重復組：每個配比+溫度組合獨立配制3份樣品，三次測試取平均值計算標準差，滿足統計學要求。
3. 基線預校準驗證
在25 ℃下完成純水張力標定，數值與文獻標準值偏差＜0.2 mN/m判定儀器合格；隨機選取中間配比（50:50）做全溫度預掃描，確認變溫臺控溫精度、液面無揮發明顯損耗、無氣泡擾動，方可啟動正式梯度測試。
三、Kibron變溫梯度標準化上機操作全流程
1. 單配比樣品逐級變溫測試步驟
1.1 樣品加樣
沿恒溫石英杯內壁緩慢平穩加入160 μL甘油丙二醇混合液，加注動作平緩，杜絕沖擊液面裹入氣泡，目視存在氣泡直接作廢重新取樣。將樣品杯卡入帕爾貼溫控卡槽，關閉儀器防風外罩隔絕氣流影響。
1.2 低溫起點恒溫平衡
設置第一檔目標溫度5 ℃，儀器自動以0.5 ℃/min速率降溫至設定值，系統自動保溫15 min，軟件實時監測溫度探頭讀數，待溫度穩定無波動后，啟動傳感器零點二次微調。
1.3 動態+靜態張力數據采集
兩種模式同步采集，用于規律分析：
模式一：平衡靜態表面張力，吊片浸入液面穩定60 s，讀取穩定張力數值并記錄；
模式二：長時間動態表面張力，連續采集90 min張力-時間曲線，觀察多元醇分子界面吸附是否隨時間發生漂移，判斷體系界面穩定性。
每組測試完成導出原始曲線與穩態數值。
1.4 梯度升溫連續測試
當前溫度點測試結束后，設置下一檔溫度，繼續以0.5 ℃/min升溫，每一檔均恒溫保溫15 min再重復采集張力數據，直至完成60 ℃最高溫全部點位。
1.5 樣品更換與探針清潔
該配比全溫度梯度測試完畢后，升起探針火焰灼燒徹底清潔，倒掉廢液，樣品杯溶劑清洗吹干，再更換下一個配比混合液重復上述整套變溫流程。測試順序建議黏度由低到高（純丙二醇→逐步提高甘油比例），減少高黏度甘油在探針殘留污染。
2. 高通量微孔板批量測試（Delta-8機型可選）
96孔板每孔加入50 μL不同配比混合液，按配比矩陣排布，每孔設置3復孔；封板靜置脫泡后放入帶溫控模塊載板，軟件設置程序階梯升溫，設備八通道同步自動完成全溫度梯度掃描，每完成一塊板插入純水孔復測基線，抵消長時間運行傳感器零點漂移。
3. 輔助關聯驗證試驗（數據規律落地應用）
將張力梯度結果與制劑關鍵物性關聯測定，完善論證鏈條：
1. 不同溫度下混合體系黏度測定；
2. 低溫5 ℃長期放置觀察是否析晶分層；
3. 模擬黏膜接觸角、霧化粒徑測試；
把表面張力變化與霧化效率、低溫穩定性、潤濕鋪展能力做對應擬合。
4. 實驗收尾儀器維護
全部梯度測試結束后，整機做純水多點溫度校準；所有容器有機溶劑浸泡去除多元醇殘留；探針灼燒清潔干燥存放；歸檔所有配比編號、溫度點、原始張力曲線、平行樣均值與標準偏差數據表。
四、數據處理、變化規律判定與藥用處方優化依據
1. 核心量化參數提取
從Kibron導出數據中提取可用于論文與申報資料的5項關鍵指標：
1. 各溫度下穩態平衡表面張力數值；
2. 張力-溫度線性擬合斜率（溫度系數，表征溫度敏感程度）；
3. 同一溫度下張力隨甘油/丙二醇體積占比變化趨勢；
4. 動態張力90 min平臺漂移量（判斷界面穩定性）；
5. 高低溫張力極差Δγ（評估溫度波動帶來物性波動大?。?。
對三次平行樣品求取算術平均值，做單因素方差分析，標注顯著性差異P值。
2. 通用變化規律判定（甘油丙二醇二元體系固有特征）
（1）溫度對張力的統一影響規律（所有配比通用）
在5～60 ℃區間內，任意固定配比，表面張力隨溫度升高呈近似線性單調下降。分子熱運動加劇削弱分子間氫鍵作用力，界面過剩自由能降低，張力平穩走低；擬合斜率絕對值越大，代表該配比體系對溫度越敏感，加速試驗、霧化加熱時物性波動越明顯，處方優先選擇斜率偏小的低溫度敏感性配比。
低溫5 ℃冷藏條件下張力整體最高，黏度最大，可用于預判低溫下液滴收縮、霧化粒徑變大、容易析出結晶的風險。
（2）配比對張力的影響規律（固定單一溫度）
同等溫度條件下，純甘油表面張力＞純丙二醇表面張力；隨著混合液中丙二醇體積占比提升，整體平衡表面張力持續平緩下降。
原理：丙二醇碳鏈疏水作用更強，更容易在氣液界面定向排布，降低界面自由能；甘油大量羥基形成分子間氫鍵網絡，界面束縛力更強，張力更高。二者復配屬于非理想混合體系，張力數值介于兩組分之間，不存在極值突變點，可通過配比線性插值精準設定目標張力區間。
（3）動態張力曲線穩定性判定標準
優質藥用混合體系：90 min動態張力曲線平直，漂移量＜0.3 mN/m，說明界面分子排布穩定，長期儲存不會發生界面組分偏析；
若曲線持續緩慢下滑，代表長時間界面發生緩慢吸附重排，制劑長期放置后潤濕、霧化性能會緩慢改變，需要調整配比或添加少量穩定劑。
3. 基于測試結果的藥用處方優化規則
1. 吸入霧化制劑：優先選擇丙二醇占比偏高配比，整體表面張力更低，高溫霧化下更容易撕裂形成細小液滴，微細粒子分數更高，同時溫度系數適中，加熱霧化張力波動可控；
2. 外用保濕凝膠、透皮制劑：適當提高甘油比例，張力偏高帶來更好的黏膜鋪展黏附性，保濕持久度更強；
3. 冷鏈儲存穩定性要求高的口服液：選取張力隨溫度變化斜率最小的中間復配比例，減小冬夏溫度波動帶來的物性差異，降低低溫析晶概率；
4. 通過張力拐點確定最低有效添加比例，在滿足潤濕/霧化需求前提下減少高黏度甘油用量，改善制劑流動性與使用口感。
4. 論文/申報資料圖表呈現規范
1. 二維折線圖：橫坐標溫度，縱坐標表面張力，9條曲線區分不同甘油丙二醇配比，圖例注明芬蘭Kibron變溫表面張力儀測定；
2. 等高線熱力圖：X軸甘油體積分數、Y軸溫度、Z軸張力數值，直觀展示雙變量梯度全域變化；
3. 柱狀圖：同一溫度下各組平均張力±誤差棒，標注統計學顯著性；
4. 擬合公式：給出各配比γ-T線性回歸方程與R2，量化溫度依賴關系。
五、實驗關鍵注意事項
1. 甘油黏度極高，極易在Wilhelmy金屬吊片表面形成羥基吸附膜，每一個樣品、每一次溫度切換必須火焰灼燒探針，否則會造成系統性偏低讀數；
2. 高溫60 ℃測試時多元醇存在微量揮發，每一個溫度點保溫時間嚴格統一，減少揮發帶來濃度微小改變導致張力偏差；
3. 所有混合液必須充分超聲脫氣，微小氣泡附著探針或液面會造成張力曲線劇烈震蕩，無法讀取穩態數值；
4. 全程杜絕臺面震動與熱風直吹，震動導致液面晃動讀數不穩，氣流加速溶劑揮發改變實際配比；
5. 本測試僅為無水二元溶劑表界面物性表征，最終制劑藥效、刺激性、微生物穩定性仍需結合處方穩定性試驗、安全性評價綜合確定。
