水分活度的制药应用
了解药品固体（蛋白质、药和赋形剂）的水分活度对于获得具有较佳化学、物理、微生物和保质期特性的固体剂型至关重要。水分活度（aw）影响药品、蛋白质、生物制药、营养保健品和植物化学制剂的化学稳定性、微生物稳定性、流动性、压实度、硬度和剂型溶解速度。很早以前食品工业就认识到测量水分活度的重要性，而尽管传统上制药行业较少测量水分活度这一指标，但食品行业所使用的水分活度测量设备也适用于制药行业。
水分活度（aw）或平衡相对湿度（ERH）是药剂型中游离水的量度。它定义为在相同温度下物质（p）的水蒸气压与纯水（po）的蒸气压之比：aw=p/po。平衡相对湿度是以百分比表示的水分活度：ERH=awx100。与某种物质相关的水可被分类为游离的和结合的两种类型。自由水（有时称为流动水或未结合水）松散地吸附在物质表面，并具有游离水的性质。结合水与材料直接或紧密结合，并且不易与其他物质发生化学相互作用。另外还有一些水的结合较不紧密，其所能反映的物质结构信息比游离水多得多，但比紧密结合的水要少。因此，自由水的量——而不是总水的量，对于湿度敏感的原料药的化学和物理稳定性至关重要。
在平衡状态下，物质的水分活度等于其所处的大气环境的相对湿度（RH）。了解水是否会被特定组分吸收或解吸对于防止降解至关重要，尤其是在系统存在对水分敏感的物质的情况下。例如，存储在25％RH下的两种单独的材料（一开始具有不同的水分含量和水分活度aw）平衡时都将达到0.25的水分活度，尽管两种材料的*终水分含量会有所不同。如果将物料移至相对湿度较高或较低的环境下，则物料的水分将分别增加或减少，直到达到平衡为止。同样，如果将水分含量相同但水分活度不同的两种材料混合在一起，则水分将在两种材料之间转移，直至体系达到平衡为止，即具备相同的水分活度。因此，相较于水分含量，水分活度能为药品配方设计、制造条件和包装要求提供更多有用的信息。
水分含量和水分活度之间的关系很复杂。水分活度（aw）的增加几乎总是伴随着水分含量的增加，但是变化以非线性的方式出现。这些关系曲线可以通过实验确定。尽管许多学科使用水分含量计算来调节产品质量，但是，水分含量测量存在不准确且耗时的问题，尤其是对药品水分含量的测定。例如，特定的化合物具有低至0.05％的水分含量，该范围内的水分含量难以测量，且测量时体系需要准确的平衡。对于该化合物，尽管水分含量的变化小至0.02％，但对应的水分活度（aw）变化量为0.2。显然，使用水分活度（aw）这一指标允许我们对产品规格进行更严格的控制。
微生物生长
与水分含量相比，水分活度是指示微生物生长的更好指标。水分活度概念已经为微生物学家和食品技术专家服务了数十年，是相关行业**性和质量*常用的标准。微生物具有一定的极限水分活度（aw），低于该极限它们将无法生长。了解药品在不同水分活度水平下的微生物行为对于满足联邦食品、药品和化妆品法规至关重要。
组分相容性
水分活度这一指标（而不是总水量）的重要性在涉及水分敏感性 药品的配制前相容性研究中得到了利用。吸湿性赋形剂（淀粉、纤维素和氢氧化铝镁）已成功运用于水分敏感药品的制剂中。赋形剂可以优先结合水分，并使剂型在制造、运输、储存或患者使用期间不易受到相对湿度变化的影响，从而延长了药品的保质期。这一规律也适用于其他具有药用价值的聚合物系统，例如蛋白质（明胶、角蛋白）和各种合成水凝胶。
稳定度
蛋白质、酶和生物制剂的稳定性由于其相对脆弱的性质而受到水分活度的显着影响。在药品相关条件下，必须格外小心以防止聚集。大多数蛋白质、酶和生物制剂也必须保持完整性才能保持活性。因此，保持临界水分活度水平以防止发生溶解、聚集和构象变化对于提供正确的剂量很重要。
其他应用
粉末的水分活度影响固体剂型的流动、结块、紧密性和强度特性。此外，水分活度（aw）也可用于研究药品的保质期、老化和包装要求，或用于涂料技术的设计和开发。了解固体剂型对变化的环境的响应有助于确定制剂和包装要求。当片剂处于水分活度平衡过程时，或者片剂具有涂层，应将其压碎，以准确获得整个片剂的游离水分水平。
上面仅列出了水分活度在制药行业的众多应用中的几个。在市售的水分活度仪中，AquaLab能满足快速准确地测量药品的水分活度的要求。由于其准确性、速度和易用性，AquaLab在整个食品工业中已得到成功的应用。AquaLab是由美国METER Group,Inc.公司制造的，仪器使用冷镜传感器实现水分活度的测量。样品在AquaLab中达到平衡相对湿度条件所需的时间少于五分钟；红外温度计可独立测量样品温度；然后，AquaLab可以根据原理计算水分活度（aw），而无需对样品温度进行假设。与其他水分活度仪所使用的传感器相比，AquaLab的读数范围更广（aw从0.030到1.000）。 因此，AquaLab可以快速测量粉末、颗粒、乳膏、液体或片剂的水分活度。
