药品水分测量的重要性
———不是水分含量，而是水分活度
对于大多数药品的化学、物理和微生物稳定性而言，水分被认为是非常重要的。长期以来，制药工业上通过化学以及结构键合或者通过某种干燥方法控制药品中的水分。这不仅控制了微生物的生长，而且还可以控制化学和物理制剂的稳定性。
传统上，关于药品或成分中水分的讨论集中于水分或者水分含量，这是一种定量或体积分析，其决定了药品中存在的水的总量。
水分活度
然而，还有另一种更重要的水分分析，称为水分活度（aw）。水分活度描述了药品中水的能量状态，因此可用作溶剂并参与化学或生物化学反应或可用于微生物生长。它表明水在结构上或者化学上的结合程度。
水分活度是在密闭测量室中样品水分平衡后上方气体的相对湿度。它是在给定温度下样品上方的蒸汽压（p）与纯水（p0）的蒸汽压比值。水分活度aw乘以100后得到与药品上方平衡后的空气的相对湿度（ERH）。
水分活度是微生物生长的一个比水分含量更好的指标。水分含量测量对于确定对微生物生长的敏感性是不可靠的。例如，药品中含有相对大百分比的水分时，如果水与添加的保湿剂或溶质（例如盐、糖或多元醇）化学结合，则水在生物学上是无法用于微生物生长过程的。
微生物学家和食品科学家已经把水分活度的概念用了几十年，是目前食品安全和品质的通用的指标。在微生物学角度，微生物生长有一个低的水分活度限值，低于该限值，微生物无法生长。
低水分活度aw改善药品贮藏
美国药典USP<1112> Microbiological Attributes of Nonsterile Pharmaceutical Products – Application of Water Activity Determination提供了关于水分活度影响的指导，因为它涉及到产品配方对污染物的敏感性。本章讨论了通过保持低水分活度来提高产品防腐的潜力。药品的非无菌制剂水分活度测量有助于：
优化产品配方，提高防腐体系的抗菌效果。
减少易发生化学水解的产品配方中活性药物成分的降解。
降低配方（尤其是液体、软膏、乳液和乳膏）对微生物污染的敏感性。
提供一种工具用于使用《微生物通用性测试》章节中包含的方法，减少有害微生物的微生物限度测试和筛选的频率，以进行产品放行和稳定性测试。
化学稳定性
与微生物控制类似，影响药物制剂稳定性的许多化学反应的速率取决于水分活度。水可以通过作为溶剂，反应物或通过影响药物剂型的粘度来改变反应物的流动性来影响化学反应性。水分活度影响非酶褐变、脂质氧化、微生物降解、酶促反应、蛋白质变性、淀粉糊化和淀粉回生等。
物理稳定性和货架期
由于水分活度描述了产品内水的热动力学能量状态，因此水分活度与药物形式的物理稳定性和货架期之间存在密切关系。水的差异组分或组分之间的活性水平和环境湿度是水分迁移的驱动力。了解水是否会从特定组分中吸附或解吸对于防止降解至关重要，特别是如果其中某一种物质对水分敏感的时候。
例如，如果将相同质量的组分A（水分含量2%）和组分B（水分含量10%）混合在一起，组分之间是否会有水分交换？混合后的产品终含水量为6%，但组分A和组分B之间是否会有任何的水分交换？
答案取决于两个组成部分的水分活度。如果两种组分的水分活度相同，则两种组分之间不会交换水分。这在涉及湿度敏感药物的预配方兼容性研究中非常重要。吸湿性赋形剂（如淀粉、纤维素和magaldrate）已经成功开发用于湿敏药物，因为材料的水分活度相似。
同样，当混合在一起时，相同含水量的两种成分可能不相容。如果将具有不同水分活度但具有相同水分含量的两种材料混合在一起，则水会在材料之间调节，直到水分活度平衡。因此，对于明胶胶囊开发，应该使胶囊的水分活度与内部药物剂量配方相匹配。如果胶囊材料的水分活度高于剂量配方，则水将迁移到剂量配方中并可能增加化学降解速率或导致胶囊收缩或破裂泄漏。
相反，如果药物配方的水分活度高于胶囊，水会迁移到胶囊中并可能导致胶囊膨胀或变粘。因此，水分活度为配方设计、制造条件和包装要求提供了比水分含量更多的有用信息。
水分吸附等温线
在一定温度下水分活度与水分含量之间的关系称为水分吸附等温线。由于水和固体组分在不同水分含量下的相互作用，这种关系对于每种产品而言是复杂且的。水分活度的增加几乎总是伴随着水分含量的增加，但是以非线性方式。对于大多数产品，水分吸附等温线的形状为S形，尽管含有大量结晶材料（糖或小的可溶性分子）的样品具有J形等温线形状。
许多方面使用水分含量来规范产品质量。然而，水分含量测量可能是不准确的，耗时且昂贵，尤其对于药物而言。水分活度和水分吸附等温线可以替代用于测量计算水分含量，并且具有更好的结果、成本更低。
例如，如果特定的水分含量为0.05%，那么测量该范围内的水分含量是非常困难，并且需要精确称量或者卡尔费休法分析。
从该化合物的水分吸附等温线来得到水分含量，其变化小至0.02%，相当于水分活度0.2 aw的变化。显然，水分活度测量允许更严格的控制产品的规格。
是水分活度，而不是水分含量在药物计量配方和成分的微生物学、化学和物理稳定性中起关键作用。了解药物的水分活度对于获得具有佳保质期的制剂是必不可少的。