前言
幹法製粒在製藥領域應用廣泛,有將近70年的使用(yòng)曆史,本文從幹法製粒儀器結構、物料可壓性損失、影響幹法製粒工(gōng)藝(yì)的因素、幹法(fǎ)製粒注(zhù)意事項等方麵對幹法製粒工藝過程進行簡單剖析,最後(hòu)通過FDA於2012年(nián)發布的有關仿製藥開發QBD運用實例,對QBD思(sī)維在幹法製粒工藝中運用的思路進行梳理,加(jiā)深大家對幹法製粒工藝(yì)過程的理解(jiě)。
一、幹法製粒介紹
幹法製粒是將鬆散的粉末壓(yā)縮團聚,然後將壓實的粉末粉碎製粒使粉末的流動性(xìng)得到改善的過程,適用於工藝生產如壓片膠囊灌裝(zhuāng)等。與濕法製粒相比,幹法(fǎ)製粒(lì)的優點是在整個工藝過程中無需水(shuǐ)或其(qí)它機(jī)溶劑的參與,對濕、熱敏感的藥物尤為合適。另外,輥壓幹法製粒從技術方麵來(lái)看更容易實現自動化控製,效率高、工藝簡單且更加(jiā)環保。粉末壓縮方(fāng)式有輥壓與(yǔ)非輥壓方(fāng)式,輥壓是製(zhì)藥行業的主流,其主要優勢是工(gōng)藝過程連續具有更大的生(shēng)產能(néng)力、粉末對潤滑劑的依(yī)賴性小等。一般幹法製粒(lì)輥壓工藝主要變量有三個:壓力大小、進料螺杆的轉速(sù)及輥筒轉(zhuǎn)速。混合粉末中(zhōng)對輥壓影(yǐng)響較大的輔料主要有兩種:粘(zhān)合劑與潤滑劑(jì)。
輥壓結構(gòu)如下圖1,物料輥(gǔn)壓過程分三個區域:1進(jìn)料區,物料所(suǒ)受壓力較小;2壓縮區,物料所(suǒ)受壓力高且物料顆(kē)粒產生塑性形變;3出料區,壓實的物料呈條帶狀(zhuàng)薄片排出。輥壓過程需(xū)要(yào)充足的粉末進入輥輪間隙以保證工(gōng)藝的連續進(jìn)行,在整個壓製過程中為保證不(bú)漏(lòu)粉輥輪區需要一(yī)定的密封措施,為保(bǎo)證製備顆粒的均勻性輥壓力要盡可能穩定。
圖1,輥壓結構圖,及物料壓製不(bú)同區域
不同廠家設計的儀器(qì)設備會有一定差異,如物(wù)料進入輥筒方向(如下圖2所示),輥筒表麵的設計有光滑、凹槽或口袋等形式,另外密封係統(tǒng)、輥筒大小、輥筒寬(kuān)度(dù)及進料係統(重力進料或強製進料(liào))等也會有一定差異。
圖2,輥進料的三種方式(shì)
二、影響幹法製粒工藝的因素
物料含水量的影響(xiǎng)。物料的含水(shuǐ)量影響物料的形變(biàn)與拉伸強度,從而影響片(piàn)劑的可壓性。因此在幹(gàn)法製粒(lì)工藝過程(chéng)中,即(jí)使是相同的物料也要嚴格控製水分含量。
潤滑劑的影響。潤滑劑的加入會影(yǐng)響一些物料的可壓性,潤滑劑的(de)加入量(liàng)及(jí)加入方(fāng)式是影響片(piàn)劑可壓性最(zuì)重要(yào)的(de)兩個方麵,另外,相同潤滑劑的晶(jīng)型與比(bǐ)表麵積同樣會影響混合物料的(de)可壓性。
粘合劑的影響。粘合劑可以補償顆粒硬度損(sǔn)失、減少幹法製粒過程中(zhōng)細粉的量及確保片劑的拉伸強度。Mangal等人對比了八種不同粘合劑在(zài)幹法製粒過程中的影響,其中六種粘合劑結構與纖維素相關,兩種與(yǔ)聚維酮相關,結果表明不同的粘合劑對顆粒粒度分布與片拉伸強度的(de)影響不同,正確的選擇粘合劑對幹法製粒工(gōng)藝較為重要,特別是對於脆(cuì)性的API物料(liào),粒度分布是粘合劑的一個關鍵物料屬性,另外研究還表明片劑的掉蓋現象與粘合劑的用量緊密相關。
輥筒壓力的影(yǐng)響。當輥筒壓力較低時,對於相同的物料損失(shī)的可壓性差別很小,但是當滾筒壓力較大時,相同物料的可壓性損失就會很大。在較低壓(yā)力下製備(bèi)得到的顆粒孔隙較多,在壓片時顆粒更容(róng)易破裂,因此可壓性高。結合輥壓結構(圖1),相同屬性的物料在不同區域所受壓力也不同,壓力單位很難準確反應擠壓過程中物料實際所受壓力情(qíng)況,因此,通常(cháng)以輸出物料(liào)的屬性來反應壓力(lì)的大小,如薄片(piàn)或顆粒的(de)孔隙率(lǜ)、密度等。
物理屬性的影響。很多API和輔(fǔ)料具有不同的物(wù)理形態,包括多(duō)晶型、溶劑化物和無定型等。即使是相同的物質也有(yǒu)批間的差異,如(rú)粒度分(fèn)布、形態學(晶型、晶癖、結塊)、表麵粗糙度(dù)等,在幹法(fǎ)製粒過程中同樣會影響物料的可壓性。
三、使用幹法製粒工藝的四(sì)條準(zhǔn)則
1、控製薄片相(xiàng)對密度(孔隙率)。對薄片質(zhì)量的控製與放大而言,薄片相對密度是一個關鍵質量屬性。在一個給定處方中,薄片相對密度受輥壓力、輥間隙和進(jìn)料速率等三個因(yīn)素影響,為了保證(zhèng)薄片相對密度的一致,這些工藝參數(shù)會隨(suí)著不同的(de)儀器與不同的物料而改變。薄片(piàn)相對密度與孔隙率關係見下公式:
其中γ為相對密度,P為孔隙率、ρe為包封密度、ρtrue為真實密度。
2、避免壓力過大。在(zài)所製備顆粒能到達粒度分布與流動性要求的前提下,使用的輥壓力(lì)盡可能(néng)控製在較低的水平。薄片壓的過實(shí)會使顆粒的可(kě)壓性降低,這些顆粒在壓片時的形變範(fàn)圍很窄,影響片(piàn)劑質量。另外,製粒過程的參數同樣(yàng)需要優化,主要是製粒轉速與(yǔ)製粒篩網孔徑,確保所製備顆粒(lì)粒度分布的均一性(xìng),提升顆粒的流動性與可壓性。
3、起始物料使用(yòng)粒度較小的顆粒。在幹法製粒工藝過程中,起(qǐ)始物料的粒度能影響最終片劑(jì)的拉伸強度,通常較(jiào)小粒(lì)度的物料可壓(yā)性較高,但是顆粒(lì)的粒徑也不能太小,以(yǐ)至於對物料的流動性產生不良(liáng)影響,保持一定的(de)流(liú)動性是幹法製粒工(gōng)藝能連續穩定生產(chǎn)的前提。
4、平衡起(qǐ)始(shǐ)物料的機械性能,如控製脆性(xìng)輔(fǔ)料與塑性輔料的比例。通常塑性輔(fǔ)料對工藝參數的變化更為敏感,如輥壓(yā)力的變化,潤滑劑的加入量(liàng)、加入方式與(yǔ)混合時間等的變化;脆性物料所製得的顆粒對潤滑劑的(de)變化敏感度較低,同時壓片時所需的衝模壓力更高(gāo)。
四、幹法製粒過程中容易出現的問題及其解決方式
製(zhì)得(dé)的(de)顆粒細粉比例較高,或出現(xiàn)漏粉的情況。一(yī)種解決方式是使用(yòng)有凹槽的(de)