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粉体（powder）是指细小固体粒子的集合体。粒子（particles）是粉体运动的最小单元，包括粉末（粒径小于100μm）和颗粒（粒径大于100μm）。通常说的“粉末”“粉粒”或“颗粒”都属于粉体学的范畴。可见组成粉体的粒子可能是单个粒子，也可能是多个单体粒子聚结在一起的粒子。研究粉体的基本性质及其应用的科学称为粉体学（micromeritics）。
在医药产品中固体制剂占70%～80%，含有固体药物的剂型有散剂、颗粒剂、胶囊剂、片剂等。在固体剂型的制备过程中，无论是经粉碎的粉末，还是经过制粒的颗粒、小丸，甚至是片剂的集合体都属于粉体的范畴。块状原料加工成粉体后，其粒径、形态、比表面积和表面状态不同，其理化特性发生很大的变化，故影响原料在生产中的粉碎、过筛、混合、结晶、沉降、过滤、干燥等工艺过程及各种剂型（如散剂、颗粒剂、胶囊剂、片剂、混悬剂等）的成型。此外，粉体的基本特性（如粒径、表面积等）直接影响药物的稳定性、释放与疗效。因此，粉体学已成为药剂学的基础知识之一，为固体制剂的处方设计、生产过程、质量控制以及产品包装等提供了重要的理论依据和技术方法。
1.单个粒子大小的表示方法 粉体粒子大小是以粒子直径的微米（μm）数为单位来表示的。粉体大部分是不规则颗粒，代表粒径大小的表示方法有：几何学粒径、有效粒径、比表面积粒径等。
（1）几何学粒径 是指用显微镜看到的实际长度的粒子径。通常用的是如图5-16所示测定方法。
（2）有效粒径 用沉降法求得的粒子径，即以粒子具有球形粒子的同样沉降速度来求出。又称Stokes粒径或沉降粒径。
图5-16 几何学粒径表示方法
a.定方向径（对一定方向的粒子长度） b.定方向等分径（定方向的一条线把粒子投影像面积切成二等份长度） c.外接圆径（粒子外接圆的直径）
（3）比表面积粒径 用吸附法和透过球法求得的粉体的单位表面积的比表面积，这种比表面积法是假定所有粒子都为球形求出的粒子径。
2.粒径测定方法
（1）显微镜法 是用显微镜直接测定粒径的检测方法。光学显微镜可以测定微米级的粒径，电子显微镜可以测定纳米级的粒径，可测粒径范围为0.2～100μm。除了进行粒度测试之外，还常用来观察和测试颗粒的形貌。
（2）筛分法 是测定比较大的粒子（40μm以上）的最常用方法。让药粉通过不同筛号的筛，然后从各号筛上残留的粉末重量求出药粉的粒度分布。
（3）沉降法 是让粒子在液体中沉降，根据其沉降速度来测得粒径。本法是根据Stokes公式计算，适用于100μm以下的粒径的测定，代表性方法是吸管法和天平法。如图5-17所示。
图5-17 沉降法
吸管法（每隔一定时间，吸取一定量的液体，测定其中粒子数）
天平法〔在一定高度（
h
）于天平一侧的盘上沉降下来测定粒子的重量〕
（4）小孔透过法（库尔特法） 是将粒子分散于电解质溶液中，中间有一小孔，两侧插上电极。混悬粒子通过小孔时两极间电阻瞬时产生变化，这种变化的大小和粒子容积成比例。通过测出粒子变化数值的大小，可求出粒子分布。本法可以用于测定混悬剂、乳剂、脂质体、粉末药物等的粒径分布。图5-18为示意图。
图5-18 小孔透过法
（5）激光衍射法 利用颗粒对激光的散射特性作等效对比，所测出的等效粒径为等效散射粒径，即用与实际被测颗粒具有相同散射效果的球形颗粒的直径来代表这个实际颗粒的大小。当被测颗粒为球形时，其等效粒径就是它的实际直径。一般认为激光法所测的直径为等效体积径。激光粒度分析仪是根据光的散射原理测量粉体颗粒大小的，是一种比较通用的粒度仪。集成了激光技术、现代光电技术、电子技术、精密机械和计算机技术，具有测量速度快、动态范围大、操作简便、重复性好等优点，测量范围为20nm～2mm，现已成为全世界最流行的粒度测试仪器。
粉体的状态属固体粉末，包括形状、大小、分布等。实际中的粉体很多是由粉碎过程而制成，粉体的形状极为复杂，尤其中药粉末更是如此。几何形态规则者，可用球形、立方形、柱形等表示，某些结晶可能呈针状、片状、板状等；但形状不规则的就很难用一名称或形容词说明其形态，而且很多微粒的表面很粗糙，就更难以表示。因此，研究工作者提出了一些对微粒形态的表示方法。例如用显微镜观察微粒的形状并测定粒子三个轴的长，即长（ l ）、宽（ b ）、高（ h ）等，并用三者的关系定量地表示其形态，如用扁平度（ b/l ）、延伸度（ l/b ）。若以 d 代表微粒粒径， S 代表粒子的实际表面积， V 代表粒子的实际体积，则微粒的表面状态可用表面形态系数（surface shape factor） φ S = S / d 2 表示；粒子的体积形态可用体积形态系数（volume shape factor） φ V = V / d 2 、比表面形态系数（specific surface shape factor） φ = Sd/V 等表示。比表面形态系数是其中常用的表示方法，简称形态系数（shape factor）。还有人对表面粗糙的微粒用皱度系数（coefficient of rugosity）表示其表面形态，皱度系数是指粒子的真实表面积与其假设的理想几何形态粒子的表面积之比。
比表面积系指单位重量或容量粉体所具有的总的表面积，分为体积比表面积和重量比表面积。由于大多数粉体中粉粒的表面很粗糙，有的粉粒有缝隙和微孔，中药粉末更是如此，所以有很大的比表面积。粉体的比表面积大小能够反映出药物的特性，如吸附能力、表面粗糙情况与空隙的多少等，因此测定粉体的比表面积是有意义的。
1.粉体的密度 密度系指物质单位容积的质量。欲求得密度，需先求得物质的容积，对于流体或无缝隙的固体来说，测定其准确的容积或体积并不难，然而对粉体来说则不甚容易。为此研究工作者使用了许多表示粉体容积的方法，随之也有许多密度表示方法。
（1）真密度（true density） 系指除去微粒本身的孔隙及粒子之间的空隙占有的容积后求得物质的容积，并测定其质量，再计算得到的密度称为真密度，为该物质的真实密度。通常采用气体置换法求得。
（2）粒密度（granule density） 系指除去粒子间的空隙，但不排除粒子本身的细小孔隙，测定其容积而求得的密度称为粒密度，亦即粒子本身的密度。可用液体置换法求得粒密度。因液体不能钻入微粒本身的微孔，所以用本法测得的容积实际上是微粒的真容积与微粒内部孔隙的容积之和，称量样品的质量，即可求得粒密度。
（3）堆密度（或称松密度，bulk density） 系指粉体质量除以粉体所占容器的容积求得的密度，该容积是指包括微粒本身的孔隙以及微粒间的空隙在内的总容积。测定粉体的堆密度时，一般是将粉体充填于量筒中，并按一定的方式使振动，以保证实验条件一致，重现性好，量得粉体容积，由质量及容积求得堆密度。在固体粉末药物中有“轻质”与“重质”之分，如氧化镁与碳酸镁等，则指其堆密度不同。凡堆密度小，亦即堆容积（包括微粒内孔隙及微粒间空隙）大的属于“轻质”；“重质”则是粉体堆密度大，而堆容积小。粉体的“轻质”与“重质”主要与该粉体的总孔隙有关，即与堆密度有关，而与真密度无关。
2.孔隙率（porosity） 粉体中的孔隙包括微粒本身的孔隙和微粒间的空隙。其孔隙率系指微粒中孔隙和微粒间的空隙所占的容积与粉体容积之比。用下式表示：
（5-3）
式中， E 总 为孔隙率； V b 为粉体的体积； V p 为粉体本身的体积。
粉体的孔隙率受很多因素的影响，如粉体形态、粉体大小、粉体表面的摩擦系数、温度及压力等。但是如果测出药物粉末的真密度，便可以求出总孔隙率。
粉体的流动性（flowability）与粒子间的作用力（如范德华力、静电力等）、粒度、粒度分布、粒子形态及表面摩擦力等因素有关。有些粉末松散并能自由流动；有的则具有黏着性（stickiness）。一般粉体的粒径小于10μm可以产生胶黏性，当把小于10μm的微粒除去或把小于10μm的粒子吸附在较大的微粒上时，其流动性便可以改善；若因微粒湿度大而致流动性不好，可将其干燥使流动性改善。流动性在药剂生产与应用中，如散剂、冲剂分装，片剂颗粒往模孔中充填，外用散剂撒布等均有较大意义。粉体流动性的表示方法较多，一般用休止角和流速等表示。其测定方法如下。
1.休止角（angle of repose） 休止角是表示微粒间作用力的主要方法之一。其测定方法一般是使粉体经一漏斗流下并成圆锥体堆。设锥体高为 H ，锥体底部半径为 R ，则tg α = H/R ， α 角即为休止角，如图5-19所示。测定休止角的方法，可以归纳为以下四类。
（1）固定漏斗法 将漏斗固定于水平放置的绘图纸的上方一定距离，漏斗下口距绘图纸的高度为 H ，小心地将粉体倒入漏斗中，一直到漏斗下形成的圆锥体的尖端接触到漏斗的下口为止，圆锥体底的直径为2 R ，可从绘图纸上测出休止角，如图5-20（Ⅰ）所示。
（2）固定圆锥槽法 将圆锥槽的底部直径固定，例如可用固定大小的圆盒底或盖来接收由漏斗漏下的粉体，漏斗中不断注入粉体，直到得到圆锥体为止，如图5-20（Ⅱ）所示，计算出休止角。
（3）倾斜箱法 于矩形盒内装满粉体，其松实程度适宜，将盒逐步倾斜至粉体开始流出为止。盒子倾斜的角度即为休止角，如图5-20（Ⅲ）所示。
（4）转动圆柱体法 在圆柱体中装入半满量的粉体，使其在同一水平面上按一定速度转动，粉体与水平面所成的角度，即为休止角，如图5-20（Ⅳ）所示。
图5-19 休止角
图5-20 测定休止角的四种基本方法
休止角与细粉的百分比有关，如百分比大，休止角亦大。片剂颗粒中加入滑石粉，并以加入量对休止角作图，可以看到休止角出现一临界点，即在此百分比时有最小的休止角，即有最好的流动性，如图5-21所示。休止角与粒径大小有关，粒径增加休止角可以减小。休止角与粒子表面有关，粒子表面愈粗糙，愈不规则，休止角就愈大，当 α 等于45°时，粉末就具有松散感。休止角越小，说明摩擦力越小，流动性越好。一般认为 α ≤30°时流动性好； α ≤40°时可以满足生产过程中流动性的需求。粉体中的水分含量对休止角有影响，在一定范围内休止角因水分含量的增加而变大。但当超过某一限度（12 % ）时，则又逐渐变小。一般认为这是由于粉体的孔隙被水分子所充满，以及含水量达到一定限度后水可起润滑作用的综合原因所造成。
2.流速（flow rate） 流速系指粉体由一定孔径的孔或管中流出的速度。流速是粉体的重要性质之一，它能反映粉体的粒度和均匀性。一般来说，粉体的流速快，则其流动均匀性好，即流动性好。流速的测定方法是在圆筒容器的底部中心开口（出口大小视粉体粒径大小而定），把粉体装入容器内，测定单位时间里流出的粉体量。如图5-22所示。
图5-21 滑石粉对颗粒休止角的影响
图5-22 粉体流出速度的测定
3.影响流动性的因素及改善流动性的方法 粉体的流动性会影响到多种固体制剂的制备，如胶囊剂的填充、片剂的压片等。影响粉体流动性的因素和改善流动性的方法如下。
（1）粒子大小 一般粉状物料流动性差，大颗粒可有效降低粒子间的黏附力和凝聚力等，有利于流动。在制剂中造粒是增大粒径、改善流动性的有效方法。
（2）粒子形态及表面粗糙度 球形粒子的表面光滑，可以减少粒子间的摩擦力。
（3）密度 在重力流动时，粒子的密度大有利于流动。一般粉体的密度大于0.4g/cm 3 时，可以满足粉体操作中流动性的要求。
（4）含湿量 由于粉体的吸湿作用，粒子表面吸附的水分增加了粒子间黏着力，从而降低了粉体的流动性。
（5）助流剂的影响 由于助流剂的粒径较小，可以填入粒子粗糙表面的凹面而形成光滑表面，减少阻力。因此，在粉体中加入助流剂时可大大改善粉体的流动性。
1.润湿性 是指固体界面由固-气界面变成固-液界面的现象。粉体的润湿性对颗粒剂、片剂等固体制剂的崩解性、溶解性等具有重要意义。固体的润湿性用接触角表示，即液滴在固液接触边缘的切线与固体平面间的夹角。当液滴滴在固体表面时，可出现几种不同形态。当液滴在固体表面铺成薄层时，称为完全润湿；液滴在固体表面呈完整的球形，称为完全不润湿。
对于液体，固体极性越大，接触角越小；对于固体，液体表面张力越低，则接触角越小。表面活性剂由于能降低液体的表面张力而使接触角减小。粉体的润湿在制剂生产中有着十分重要的意义。如湿法制粒、制剂包衣、混悬液制剂等都要求原辅料具有良好的润湿性。片剂、胶囊剂、颗粒剂的崩解与药物溶出，都与润湿性有关。
2.药物的吸湿性 因粉体一般用粉碎方法制得，有巨大的比表面积，蓄积着大量表面能，所以置于空气中可吸收空气中的水分，出现引潮吸湿现象，使其流动性变差，并可结块、变色等。药物粉末在湿度较大的空气中容易不同程度地吸附一些水分，产生润湿、流动性降低、结块、液化，甚至发生变色、分解等变化而降低药物稳定性。
药物的吸湿性与空气状态有关。当空气中的水蒸气分压大于药粉表面水分产生的水蒸气压时，药粉发生吸湿；反之，药粉发生风干；而当空气水蒸气分压等于药粉表面水蒸气压时，吸湿与干燥达到动态平衡，此时药粉的含水量称为吸湿平衡量。吸湿平衡量与物料的性质及空气状态有关，不同药物的吸湿平衡量随空气状态而变化。药物吸湿性常用吸湿平衡曲线表示，即在不同湿度下测定平衡吸湿量，再以吸湿量对相对湿度作图即得吸湿平衡曲线。
（1）水溶性药物的吸湿性 在相对湿度较低的环境下水溶性药物几乎不吸湿，而当相对湿度增加到一定值时，吸湿量迅速增加，此时的相对湿度称为临界相对湿度（ CRH ）。 CRH 为水溶性药物的特征参数，用来衡量药物吸湿的难易程度。
在复方制剂中，水溶性物质的混合物吸湿性更强。根据Elder假说：“混合物的临界相对湿度大约等于各个药物的临界相对湿度的乘积。”
CRH AB = CRH A × CRH B
（5-4）
式中， CRH A 、 CRH B 分别表示A物质与B物质的临界相对湿度； CRH AB 为A和B物质混合物的临界相对湿度。
（2）水不溶性药物的吸湿性 水不溶性药物的吸湿性随相对湿度的变化而缓慢发生变化，无临界值。水不溶性药物的混合物的吸湿性具有加和性。
中药粉体是以细微粒子状态存在的中药生药粉、中药浸膏粉或中药固体制剂。中药粉体是含有多种化学成分的混合物，其理化性质复杂，导致吸湿性强、黏性大、流动性差、荷电性强等不良物理特性，这些不良特性会直接影响固体制剂的生产和制剂质量。在实际生产和临床应用中，中药固体制剂大多存在粒径差异大、易吸潮结块、易串油串味、挥发性成分易散失、疗效不稳定等共性问题，而这些缺陷的存在与中药粉体的诸多性质息息相关。对粉体进行改性处理可以有效改善粉体在中药制剂中的实用性。粉体改性系指采用物理、化学或机械的方法和工艺，有目的地改变粉体粒子的物理或化学性质，以提高粉体的应用性。中药的粉体改性可以改善崩解溶出性能、掩盖不良气味、降低吸湿性、改善流动填充性等，使中药粉体满足特定的制剂学性质。中药粉体改性技术研究对于实现中药制剂的质量控制标准化和剂型现代化，提高中药制剂水平具有非常重要的意义。
1.物理改性技术 物理改性技术根据改变粉体粒子形貌、大小又可分为超微粉碎技术和表面包覆技术。
（1）超微粉碎技术 超微粉碎技术是把普通粉体中大多数完整细胞粉碎成细胞级粉体，所得粉体的流动性和吸湿性等性质发生明显的改变，对制剂的成型和体内外性质产生明显影响。中药微粉的制备必须根据药物的性质选择合适的粉碎设备或制备方法，机械冲击式粉碎、气流粉碎以及振动磨粉碎常用于中药原药的微粉化，喷雾干燥或冷冻干燥等方法适用于中药提取物微粉的制备。
（2）表面包覆技术 表面包覆又称表面涂覆或表面涂层，表面改性剂与粒子表面无化学反应，包覆物与粒子间依靠物理方法或范德华力而连接。主要用于表面包覆改性的改性剂有表面活性剂、超分散剂、无机物等，采用的方法是喷雾干燥、流化床、机械混合、粉末沉积、机械磨压等。
2.化学改性技术 化学改性是指通过改性剂与粉体进行物理化学反应以改变粉体性质的一种改性方法。中药粉体化学改性常用机械力化学改性法，利用强烈的机械力对粉体压缩、剪切、摩擦、延伸、弯曲、冲击等，促进粉体与改性剂进行物理、化学反应，机械力化学改性又可分为湿法机械力化学改性和干法机械力化学改性。
（1）湿法机械力化学改性 湿法机械力化学改性是指粉体与改性剂在固液两相环境下，受到机械力的挤压、剪切、冲击等作用，活化粉体表面，进而与改性剂发生物理、化学反应，具有分散性好、包覆均匀等特点。
（2）干法机械力化学改性 干法机械力化学改性是指粉体与改性剂在单一固相环境下进行的物理、化学反应。与湿法相比，干法具有工艺简单、改性时间短、效率高等优点。
散剂、颗粒剂、胶囊剂、片剂等固体制剂多是以粉末为原料，经过粉碎、混合、制粒等操作制成。此外，溶液剂、混悬剂等液体药剂也用一部分粉体作原料，在这些情况下，除制剂或调剂操作的难易外，粉体的特性也能影响药剂的质量。
混合是固体制剂生产中的重要过程，混合均匀度是某些固体制剂的主要质量标准之一。药物粒子的大小是影响混合均匀度的重要因素之一，若粒子大，粒子数又不多，则达不到均匀混合的要求；粉体的密度、粉体粒子形态也与混合均匀度有关。各成分的粒子大小及密度不同或形态不适宜，都可使混合发生困难或使已混匀的粉粒因加工、运输中的振动而分层。粉粒的含湿量对混合也有影响。
散剂、颗粒剂、胶囊剂的分装以及片剂生产，一般都是按容积分剂量，粉粒的堆密度对分剂量的准确性有影响。粉粒的堆密度除决定于药物本身的密度外，还与粒子大小、形态等有关。在分剂量过程中，一般是使粉粒自动流满定量容器，所以其流动性与分剂量的准确性有关，而粉粒的流动性则与粒子大小及分布、粒子形状等有关。在一定范围内，粒子大，流动性好；流动性好的粒子中若加入较多的细粉，有时会令其流动性变差；当粒子大小分布范围很宽时，小粒子可穿过大粒子间的空隙落到底层，因粒子大小不同而导致堆密度不同。粒子的形态规则，表面光滑，其流动性往往较好。
主要影响的剂型为片剂。影响的主要因素为药物细粉的晶形、形态、大小、粒度等。表面凹凸不平的晶体，可以相互嵌合，容易压制成片。堆密度大的疏松颗粒或粉末，由于在压制过程中其中的空气难以完全释放出来，容易造成松片或裂片。通常细小、粒度分布均匀的粒子具有较大的比表面积，压片时的可压性好，压制成的片剂硬度大，重量差异小。反之，粗大、粒度分布不均匀的粒子，会导致颗粒充填不均匀，片重差异大，而且使压片机的冲头压力分布不均，片剂硬度差，容易产生裂片。降低影响的措施可以采取加入改善可压性能的辅料（微晶纤维素、乳糖等）。
片剂、丸剂等崩解的首要条件是制剂本身有足够的孔隙。药物细粉的孔隙率及润湿性对固体制剂的崩解有直接影响。全浸膏片没有粉性中药粉末，因而孔隙率极小，通常需加崩解剂进行调节。
1.对口服混悬液稳定性的影响 增加口服混悬液稳定性，避免或减少沉降、分层等现象的主要措施之一是减小药物的粒径。根据Stokes定律，微粒粒径减小1/2，微粒沉降的速度则降至1/4。
2.对混悬型注射剂的影响 混悬型注射液要求有适宜的粒径：注射用混悬型注射剂的粒径≤15μm，且15～20μm不超过10%；静脉注射用混悬型注射剂的粒径2μm以下≥99%，且粒径均匀，具良好的分散性。
3.对混悬型滴眼剂的影响 混悬型滴眼液要求不得有超过50μm的颗粒，而且含15μm以下的颗粒不得少于90%，并且颗粒不得结块，易摇匀。
药物的溶解度和溶出速度是多数药物吸收和发挥作用的限速过程，尤其是难溶性药物。通过粉体化的处理，可以使难溶性药物粒径减小、比表面积增大，进而大大提高溶解性能，提高难溶性药物的吸收，有利于药效的发挥。药物的溶出性还与其润湿性有关，疏水性较强的药物仅靠减小粒径增大比表面积，对改善溶出性的作用往往不明显，如果在减小粒径的同时又改善其润湿性，则可取得更好效果。