摘要：
目的——了解活性炭的性能，掌握其用法和用量，合理地應(yīng)用在制藥生產(chǎn)中以提高制劑質(zhì)量。
方法——對(duì)活性炭的制備原料、制備方法、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，以及活性炭在制藥生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行了綜述。
結(jié)果——活性炭 具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)、巨大的比表面積、良好的穩(wěn)定性、很強(qiáng)的吸附能力，用于制藥生產(chǎn)中吸附熱原、雜質(zhì)等。
結(jié)論——建議在制藥生產(chǎn)中，考慮多方面的因素，采用優(yōu)選工藝，活性炭才能發(fā)揮出顯著的性能。
活性炭作為重要的工業(yè)原料得到廣泛的應(yīng)用。由于活性炭具有物理、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐酸堿，耐高溫、高壓，不溶于水和有機(jī)溶劑，可再生利用等諸多優(yōu)點(diǎn)，已應(yīng)用于制藥、化工、食品、環(huán)保等各個(gè)領(lǐng)域。根據(jù)其物理吸附和化學(xué)吸附的雙重特性，可選擇吸附氣相、液相中的各種物質(zhì)，達(dá)到脫色精制、消毒除臭、去污提純等目的。在臨床應(yīng)用中，常用活性炭搶救病人。在制藥行業(yè)中，由于活性炭具有吸附熱原、除雜、脫色、助濾等作用而被應(yīng)用于生產(chǎn)。
1 活性炭的制造工藝
活性炭能夠通過(guò)各種炭質(zhì)材料經(jīng)過(guò)炭化、活化處理制得，由于原料成分結(jié)構(gòu)和活化工藝的不同，制得活性炭的吸附性能也各異。只有選擇合適的原料和工藝條件，才能夠制造出具有適用于各種特殊用途的細(xì)孔結(jié)構(gòu)和表面特性豐富的活性炭。
1.1 活性炭的制備原料
活性炭的制備原料十分廣泛，常見(jiàn)活性炭生產(chǎn)的原料有木材、木屑、椰子殼、果核、泥煤、褐煤、無(wú)煙煤、石油焦、聚氯乙烯、聚丙烯、各種樹(shù)脂、舊輪胎等。中國(guó)藥典2005版一部收載的藥用炭作為吸附藥物未對(duì)原料做規(guī)定，但GB/T13803.4-1999針劑用活性炭的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定其原料以木屑、木炭或其它木質(zhì)材料為原料，采用化學(xué)法或物理法活化工藝制成的粉狀活性炭。由此可見(jiàn)，不同的活性炭制品，運(yùn)用于不同的領(lǐng)域，其制備原料也就不同。由于注射劑需要高度的安全性，所以該領(lǐng)域必須使用優(yōu)很原料。
1.2 活性炭的制備方法
活性炭的制備方法常用的為物理活化法和化學(xué)活化法，針劑用活性炭的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定采用以上兩種方法來(lái)生產(chǎn)。
1.2.1 物理活化法的制備方法
將原料先炭化，再在高溫下利用水蒸氣、二氧化碳等氣體與之發(fā)生活化反應(yīng)，形成眾多微孔結(jié)構(gòu)，故又稱(chēng)氣體活化法。由于H2O在顆粒中的擴(kuò)散速度快，所以工業(yè)上多采用水蒸氣活化法。工藝流程如圖1所示。
物理活化法實(shí)質(zhì)是活化氣體與含碳材料內(nèi)部“活性點(diǎn)”上碳原子反應(yīng)，通過(guò)開(kāi)孔、擴(kuò)孔和創(chuàng)造新孔形成豐富的微孔。炭化溫度一般在600℃，活化溫度一般在800~900℃之間。其工藝特點(diǎn)是活化溫度高、時(shí)間長(zhǎng)，能耗高，但反應(yīng)條件溫和，對(duì)設(shè)備材質(zhì)要求不高，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。
1.2.2 化學(xué)活化法的制備方法
將原料與化學(xué)試劑（活化劑）按一定比例混合浸漬一段時(shí)間后，在惰性氣體保護(hù)下將炭化和活化同時(shí)進(jìn)行的一種制備方法。工藝流程如圖2所示。
化學(xué)活化法實(shí)質(zhì)是化學(xué)試劑鑲嵌入炭顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)中作用而開(kāi)創(chuàng)出豐富的微孔。按活化劑不同分ZnCl2法、H3PO4法、KOH法。這三種方法中前兩種工藝較成熟，活化作用體現(xiàn)在促進(jìn)熱解反應(yīng)過(guò)程，形成基于亂層石墨結(jié)構(gòu)的初始孔隙；填充孔隙，避免焦油形成，清洗除去活化劑后留下發(fā)達(dá)的孔結(jié)構(gòu)。ZnCl2法污染嚴(yán)重，H2PO4法需高溫不易生產(chǎn)，且產(chǎn)品孔徑偏小。KOH法制備的活性炭比表面積較高，微孔分布均勻，吸附性能優(yōu)異，是目前制備高性能活性炭或超級(jí)活性炭的主要方法。
與物理活化法相比，化學(xué)活化法對(duì)溫度要求低，活化產(chǎn)率高，通過(guò)選擇合適的活化劑控制反應(yīng)條件可制得高比表面積活性炭，但對(duì)設(shè)備腐蝕性大，污染環(huán)境，其制得的活性炭中殘留化學(xué)藥品活化劑，應(yīng)用受到限制。
在活性炭制備過(guò)程中，不同的原料中存在的獨(dú).特結(jié)構(gòu)形式會(huì)影響活化效果。對(duì)原料進(jìn)行一些適當(dāng)?shù)那疤幚砗秃筇幚頃?huì)對(duì)活性炭的成品質(zhì)量有較大的提高，如原料本身帶有堿性或者在活化處理時(shí)添加的活化劑使活性炭帶有堿性，多用磷酸、鹽酸等進(jìn)行酸化處理。酸處理后須清洗干凈，一方面去除酸堿性，另一方面去除活化劑殘留的有害離子。
2 活性炭的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
活性炭的質(zhì)量隨生產(chǎn)原料、生產(chǎn)工藝和后處理等的不同而異，質(zhì)量要求也隨應(yīng)用的不同而異。一般按活性炭的用途制訂相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，包括產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)方法。
目前國(guó)際上主要的活性炭標(biāo)準(zhǔn)化組織及標(biāo)準(zhǔn)有：美國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)及其標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó)自來(lái)水工程協(xié)會(huì)及其標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó)食品醫(yī)藥管理局及其醫(yī)藥和食品級(jí)活性炭標(biāo)準(zhǔn)等。美國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)是目前較為活躍的活性炭標(biāo)準(zhǔn)，每五年修訂一次，且根據(jù)實(shí)際發(fā)展需要，不斷提出新的活性炭標(biāo)準(zhǔn)。
中國(guó)的活性炭品種經(jīng)過(guò)約半個(gè)世紀(jì)左右，已從原來(lái)的幾個(gè)發(fā)展到現(xiàn)在的近百個(gè)，但進(jìn)入全國(guó)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的為數(shù)不多，絕大部分仍然是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)，有一部分是生產(chǎn)和使用企業(yè)相互約定的標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)的活性炭標(biāo)準(zhǔn)分為木質(zhì)活性炭標(biāo)準(zhǔn)和煤質(zhì)活性炭標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)照兩類(lèi)活性炭國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)項(xiàng)目，這兩類(lèi)活性炭各有22個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目，其中方法基本相同的有7項(xiàng)，項(xiàng)目相同而方法差異較大的有4項(xiàng)，完全不同的有11項(xiàng)。造成試驗(yàn)項(xiàng)目不同的原因主要是由于活性炭用途不同：如木質(zhì)活性炭中的味精精制用活性炭，除常規(guī)項(xiàng)目外，有鐵含量的試驗(yàn)項(xiàng)目；糖液脫色用活性炭有焦糖脫色率，氯化物、鐵含量、酸溶物等的試驗(yàn)項(xiàng)目；針用活性炭則有硫酸奎寧吸附值、未炭化物、氰化物、硫化物、氯化物、硫酸鹽、酸溶物、鐵含量、重金屬含量等試驗(yàn)項(xiàng)目。而煤質(zhì)顆粒活性炭類(lèi)中的防護(hù)用活性炭除常規(guī)項(xiàng)目外，另有苯蒸氣防護(hù)時(shí)間、氯乙烷蒸氣防護(hù)時(shí)間、水容量等試驗(yàn)項(xiàng)目。這兩類(lèi)活性炭的試驗(yàn)項(xiàng)目各有針對(duì)性，在對(duì)活性炭的性能試驗(yàn)中可互相補(bǔ)充。
3 活性炭在制藥生產(chǎn)中的應(yīng)用
由于活性炭具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)、巨大的比表面積、良好的穩(wěn)定性、很強(qiáng)的吸附能力，因此在制藥行業(yè)常用來(lái)吸附熱原、除雜、脫色、助濾等，是制劑生產(chǎn)中常用的輔料。
在藥物制備過(guò)程中去除熱原是當(dāng)今生物技術(shù)領(lǐng)域中的一大難題，生產(chǎn)中避免熱原污染制品及清除熱原的工作，顯得尤為重要，提純的中間品或成品如果發(fā)現(xiàn)被熱原污染，應(yīng)采取相應(yīng)的措施去除，但又不能影響制品的生物活性和收率。采用活性炭吸附去除破傷風(fēng)抗毒素制品中的熱原，試驗(yàn)結(jié)果表明該方法操作快速、簡(jiǎn)便，對(duì)制品中熱原吸附效果明顯且重復(fù)性較好，吸附后進(jìn)一步改善了制品的外觀。通過(guò)活性炭在紫杉醇注射液中的應(yīng)用研究得出在配制紫杉醇注射液的過(guò)程中，加入一定量的活性炭是提高注射液的澄明度、吸附熱原等的行之有效的方法。加入0.25%的活性炭，在35℃下進(jìn)行吸附，既可以保證紫杉醇的含量，又能使注射液中有關(guān)物質(zhì)、澄明度、細(xì)菌內(nèi)毒素達(dá)到要求。研究了活性炭對(duì)生脈注射液人參皂苷Re的吸附作用，實(shí)驗(yàn)證明活性炭對(duì)人參皂苷Re有較強(qiáng)的吸附作用，隨著炭量增加，吸附量明顯增多，在不同pH下對(duì)人參皂苷Re的吸附作用無(wú)明顯改變，溫度對(duì)活性炭的吸附有一定影響，吸附作用隨溫度升高而增強(qiáng)。波濤活性炭廠家測(cè)定不同溫度下紅參提取液中加人不同量的活性炭吸附前后的HPLC指紋圖譜，對(duì)其中的14個(gè)人參皂苷進(jìn)行比較分析，結(jié)果表明活性炭對(duì)人參皂苷的吸附作用隨加入量增加、溫度升高而增強(qiáng)，但對(duì)不同皂苷的作用差異很大。并且報(bào)道了活性炭在人參總皂苷注射液制備工藝中的作用，該工藝中二次用到活性炭，通過(guò)對(duì)使用方法、用量以及作用時(shí)間進(jìn)行考察，從而確定活性炭在脫色除雜和除熱原中的較佳工藝條件。得出在提取精制工藝中，活性炭加入人參莖葉提取液中，使其含量為1%，加熱回流30min，對(duì)提取液有很好的脫色除雜效果；在成型工藝中，加入0.2%的活性炭，加熱回流20min，對(duì)注射液起到良好的除熱原效果。
在多糖的加熱浸提過(guò)程中，蔗糖等會(huì)發(fā)生焦糖化作用，形成色素，使提取液顏色加深，影響到多糖質(zhì)量。脫去多糖顏色的方法比較多，工業(yè)上常用的還是活性炭。在黃精多糖提取液的活性炭脫色研究中采用顆粒活性炭作脫色劑，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，用2%的活性炭在50℃的條件下脫色40min時(shí)，提取液的脫色效果佳。
結(jié)束語(yǔ)
由于活性炭有著獨(dú)特而優(yōu)良的性能，在制劑生產(chǎn)中發(fā)揮著巨大的作用，但在使用中要掌握好用法和用量，否則不但會(huì)降低吸附力，而且會(huì)污染藥液、影響制劑質(zhì)量。
首先，要選擇符合相應(yīng)工藝要求的活性炭。在配制大、小容量注射液時(shí)注意一定要選用一級(jí)針劑用活性炭（767型針用炭）。活性炭在使用前應(yīng)根據(jù)具體情況，進(jìn)行必要的預(yù)處理，可大大提高活性炭的除熱原能力。活性炭的用量沒(méi)有嚴(yán)格的規(guī)定，每個(gè)產(chǎn)品應(yīng)視原料質(zhì)量、藥液澄明度等而定。一般使用量是藥液總量的0.02%~1%，分2~3次加人效果佳，能使制劑質(zhì)量明顯提高。活性炭的臨界吸附溫度為45~50℃，當(dāng)溫度低于臨界吸附溫度時(shí)活性炭的吸附力較差。使用時(shí)除需冷藏或不便加熱的藥液外，一般采用加熱煮沸后吸附20~30min，冷至45~50℃時(shí)濾過(guò)脫炭。脫炭最好在短時(shí)間內(nèi)完成，以后溫度下降或在放置過(guò)程中發(fā)生可脫吸附作用。活性炭的吸附力還與溶媒的性質(zhì)、藥物的結(jié)構(gòu)有關(guān)。活性炭在水中比在有機(jī)溶媒中的吸附力強(qiáng)，對(duì)極性基團(tuán)多的化合物的吸附力大于對(duì)極性基團(tuán)少的化合物，對(duì)芳香族化合物的吸附力大于脂肪族化合物，對(duì)分子量大的化合物吸附力大于分子量小的化合物。因此使用活性炭時(shí)要注意其對(duì)藥物的吸附作用，特別是對(duì)小劑量藥物如生物堿鹽等的吸附，要通過(guò)加炭前后藥物含量的變化，確定能否使用。例如，活性炭對(duì)人參皂苷Re有較強(qiáng)的吸附作用，因此在生產(chǎn)含有人參皂苷Re的制劑時(shí)，要嚴(yán)格控制用量，在保證澄明度的前提下，應(yīng)盡量少加。此外，在主藥含量低的藥液用活性炭處理時(shí)，可先用活性炭處理溶劑后，再加主藥；在配制主藥量較大的藥液時(shí)，常采用濃配法。利用活性炭吸附在高濃度時(shí)不溶解的雜質(zhì)。
綜上所述，在制劑生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用中，綜合考慮多方面的因素，摸索出較佳工藝條件，活性炭才能發(fā)揮出很大的吸附性能，從而提高制劑質(zhì)量。