赛默飞色谱
资讯中心

仪器快讯周刊359期

仪器信息网APP

资讯 专题
搜索
当前位置:首页 > 资讯中心 > 百态

崔福德教授专栏:粉体技术在药物固体制剂中的应用及展望

仪器信息网 2020/03/20 16:12:47 点击 1449 次
[导读] 中国颗粒学会-生物颗粒专委会主任委员崔福德教授深入讲解粉体技术在固体制剂的处方设计、生产过程以及质量控制等方面的应用和发展空间。

固体制剂与液体制剂相比,制备过程复杂,质量控制的风险比较大,但服用方便,携带方便,相对稳定等优点深受患者欢迎,在医药产品中约占70%~80%。固体制剂的起始原料是药粉,为保证固体制剂的产品质量和生产过程的顺利进行,往往对药物进行加工和处理,如粉碎、分级、混合、制粒、干燥、压片等,每一步单元操作都渗透着粉体技术的应用。

随着现代科学的发展,GMP规范化和QbD理念的推广,使固体药物制剂的研究、开发和生产从经验模式走上量化控制的科学化轨道,粉体的基础理论和处理方法不断渗入到固体制剂的制备过程中,引起了药学工作者的广泛兴趣和观注。

540_200.jpg

4月9日上午9:30,崔福德教授将做客仪器信息网公益网络讲堂,带来《药物粉体的流动性及其测定方法》的视频直播报告,欢迎网友们报名预约听课名额

点击进入报名地址

粉体系指无数个固体粒子的集合体,粒子是粉体运动的最小单元。在药物固体制剂中,常用的粒度范围为从药粉的1µm到片剂的10mm左右。我们通常接触到的“粉”和“粒”都属于粉体的范畴,通常将≤100 µm的粒子叫“粉”,>100 µm的粒子叫“粒” ,从感觉上“粉”流动性差,“粒”流动性好。我们把100μm叫临界粒度。

崔福德教授专栏:粉体技术在药物固体制剂中的应用及展望.png

组成粉体的单元粒子可能是单体结晶或单体颗粒,也可能是多个单体粒子聚结在一起的颗粒,我们将前者称为一级粒子(primary particles);将后者称为二级粒子(second particles),如图2所示。在固体制剂的制备过程中,粉碎就是一级粒子的加工过程,制粒是二级粒子的加工过程。

崔福德教授专栏:粉体技术在药物固体制剂中的应用及展望2.png

物态有三种,即固体、液体、气体。液体与气体具有流动性,而固体没有流动性。但固体形成粉体状之后,则具有与液体相类似的流动性,具有与气体相类似的压缩性,也具有固体固有的成形性,所以有人把粉体列为“第四种物态”来进行研究。

粉体性质简介

粉体性质受各个粒子几何学性质的影响,因此通常把单个粒子的几何学性质叫粉体的第一性质(primary properties),把粒子集合体的粉体性质叫粉体的第二性质(second properties)。

粉体的第一性质有:粒子的形状、大小、表面粗糙度,比表面积等,是粉体的最基本性质,这些性质的变化直接影响粉体的第二性质。

粉体的第二性质有:密度、空隙率、吸湿性、润湿性、粘附性、凝聚性 、流动性、充填性、压缩成形性等。也有把与工艺过程相关的性质,如流动性,充填性,压缩成形性叫粉体的第三性质。

粒径是粉体的最基本性质,粒径的改变影响着粉体的所有性质。因此粒径是固体制剂的制备过程中首先要控制的粉体性质。粒径的表达方式有多种,如图3所示。表达方式不同,表现出不同大小,因此必须表明是什么粒径。另外,粉体中所含粒子的形状大小各异,所以往往不是一个特定常数,而是一个平均值或粒度分布或范围值。

崔福德教授专栏:粉体技术在药物固体制剂中的应用及展望3.png

值得注意的是,粉体的其他性质也往往有多种表达方式,如流动性的表达方式有休止角,流出速度,压缩度,Hausner比,流动因素等。

固体制剂的制备工艺路线

图4归纳了制备不同固体剂型的工艺路线,即,粉碎/过筛—混合—制粒—干燥—整粒—混合—压片等以及湿法制粒的现代制粒技术。可以看出,固体制剂的制备过程都与粉和粒打交道,充分说明固体制剂的制备过程就是粉体的处理过程。

崔福德教授专栏:粉体技术在药物固体制剂中的应用及展望4.png

下面介绍制剂过程中常用的一些粉体性质。

粒度是粉体的最基本性质,而且直接影响其他粉体性质的关键性质,因此首先要掌握的粉体性质。

原料药的粉碎/过筛是在所有固体制剂的制备过程中,首先进行的单元操作,目的是控制药物颗粒大小。药物是制剂的核心,药物颗粒大小直接影响制剂产品质量。小而均匀的药物颗粒:①有利于各成分的混合均匀;②有利于难溶性药物的溶出;③有利于药物的压缩成形。

然而减小粒径之后表面能增加,静电力的增加;从而产生粘附性(Adhesion)、粘着性(Cohesion)而团聚、结块等,反而不利于流动和混合均匀,因此加入适宜辅料和制粒手段等改善药物的粉体性质。

绝大多数固体制剂的处方中都含有各种辅料,如稀释剂(赋形剂)、粘合剂、崩解剂,助流剂,润滑剂,pH调节剂,润湿剂等,不同辅料负有不同功能,以满足固体制剂质量的要求。辅料是药物制剂必不可少的组成部分,药剂人常说的“没有辅料就没有剂”的说法,一语道破了辅料在制药工业中的重要地位。

另一方面,制剂技术和制药设备是粉体操作顺利进行的保障,保证制剂产品质量的重要工具。因此选择适宜辅料以及采用适宜的制备技术与设备是制剂研究的主要内容。

原辅料的粉体性质与制备工艺的相关性

以片剂的制备工艺为例说明原辅料的粉体性质与制备工艺的关系。归纳片剂的制备过程分为两大类或四小类:

(i)制粒压片法 — ①湿法制粒压片法;②干法制粒压片法;

(ii)直接压片 — ③粉末(结晶)直接压片法;④半干式颗粒压片法。

压片过程无论采用哪种方法压片,物料需要经过三大步骤——充填,压缩,推片,而顺利完成这些步骤所必须具备的三大要素是:流动性,压缩成形性,润滑性。

①流动性—影响预压物料顺利流入模子的充填性,影响片重差异;

②压缩成形性—影响物料的可压片性,是制备优质片剂的保障;

③润滑性—影响片剂与模壁之间的摩擦力,影响使片剂完整顺利地推出模子。通常,药物本身不具备这些性质,因此需要辅料的帮助和经过一系列制剂处理后才能满足压片工艺所需的粉体性质。下面介绍各制备方法对物料粉体性质的要求与解决措施。

1. 湿法制粒压片法  对原/辅料粉体性质的要求不高,主要通过制粒的方法解决原辅料粉体性质不足的问题。前已述及,制备固体制剂的第一步是粉碎,粉碎后的药物粒径(一级粒子)很小,流动性很差,但后续的制粒过程给予了很好的修复机遇。药物粉末与稀释剂等辅料混合均匀后淡化药物的特性,加之实施制粒工艺后可以获得流动性优良的颗粒(二级粒子)。而且在湿法制粒时,粘合剂将药物和辅料均匀粘接在一起,润湿颗粒表面,经干燥后,不仅防止不同成分的离析,而且表面改质,显著提高药物的压缩成形性。然而湿法制粒不得当也会带来不少麻烦,如:①压片过程中粘冲,顶裂,涩冲,重量差异,等;②压片后片剂的崩解性,溶解性,含量均匀性,片剂硬度等不合格。因此严格控制制粒质量,避免过分制粒或制粒不足的现象发生。

湿法制粒压片法,辅料的用量相对少,原辅料粉体性质的改善比较显著,是首选的压片工艺,应用最为广泛。主要缺点是对湿热不稳定的药物不适用。

2. 干法制粒压片法  干法制粒是将原辅料的混合物压制成薄片状或大片状后粉碎制粒的方法。制粒后显著改善流动性和压缩成形性,因此对原料粉体性质的要求并不高,但对辅料粉体性质的要求较高。辅料应具备较好的塑性变形,压缩成形性好或具有干粘合剂的作用,不然先压制薄片状后粉碎制粒时容易碎成粉状,颗粒的产率不高。主要是对湿热不稳定的药物需要制粒时所采取的有效方法。

3. 粉末直接压片法  将药物和辅料混合均匀后直接进行压片的方法。工艺路线最短,制备工艺最简单的压片方法,但对原/辅料的粉体性质的要求高。如果原料药的粒径大小适宜,密度较大,流动性较好时可以通过辅料的帮助能够满足压片所需的粉体性质。直接压片法,一般辅料的用量较大才能有效改善药物的粉体性质,因此处理剂量较大的药物或微粉化的难溶性药物时,不适合采用直接压片法。直接压片法在操作过程中药物和不同辅料分离的风险和装量不均的风险,因此特别关注含量均匀性和片重差异。

4. 半干式颗粒压片法  将辅料制粒后和药物粉末混合,直接压片的方法。药物含量较低,流动性很差时,粘附于辅料颗粒表面,靠辅料的作用增强流动性,压缩成形性。压片工艺所要求的粉体性质完全由辅料颗粒粉体性质来满足。药物的稳定性差,制粒困难时,可采用这种方法压片。

粉体流动性的影响因素与改善方法

粉体的流动性是固体制剂的制备过程得以顺利进行的关键性质。影响粉体流动性的因素很多,如粒子大小、粒度分布、粒子形态、堆密度、表面状态等,加上粒子间的粘着力、摩擦力、范德华力、静电力等作用阻碍粒子的自由流动。其中重点关注的粉体性质是粒径和颗粒密度(重力影响)。

崔福德教授专栏:粉体技术在药物固体制剂中的应用及展望5.png

(1)粒度的影响:图5无机物粉末的粒子径与重力/粘附力的实验结果,重力与粘附力相同的临界直径是50µm,有研究报道,有剂化合物的临界点在100µm左右。粒径小于临界直径时,粘附力大于重力,;而粒径大于临界直径时,重力大于粘附力,颗粒易于离开颗粒而流动。如乳糖粉末,粒径小于74 µm时,休止角为60°;而制粒后粒径在149~420 µm范围,休止角为38°,大大改善了乳糖的流动性。说明粒径大,有利于流动,但粒度过大,分装时易产生重量差异。因此在流动性满足生产的前提下粒度越小越有利于充填量的均匀。

(2)颗粒密度的影响:颗粒密度大,重力发挥作用,易于流动,不同制粒方式或使用不同粘合剂的不同用量,都可以改变颗粒的堆密度,从而改变其流动性。一般颗粒密度大于0.4g/ml时可以满足生产时对流动性的要求。

(3)粒子形态及表面粗糙度:颗粒表面粗糙度增加,颗粒间摩擦力就增加,会影响流动性。极端例子:表面光滑的球形粒子,减少接触点数,减少摩擦力,可显著提高流动性。但过于光滑表面的球形颗粒反而易于离析,影响混合均匀度。因此微丸和粉末的混合不易混合均匀。

(4)制剂过程中经常加入助流剂:以提高流动性。常用助流剂为滑石粉,微粉硅胶等。助流剂吸附于物料颗粒的粗糙表面减少颗粒间摩擦,减少阻力,减少静电力等。但助流剂过多时,产生助流剂粉的离析反而增加阻力。因此必须适量加入,一般加入量为  0.5%~2%。

另外,粉体的吸湿性也不可忽略。因粉体的表面积大,易于吸附空气中的水分,增强粘着力,影响流动性。因此,必须在适宜的空气环境中操作。但过分干燥时也易产生静电,也不利于流动。特别是处理水溶性物料时必须在物料的临界相对湿度以下操作。

总之,根据药物和辅料的具体性质灵活采用有效措施改善粉体性质。

展 望

随着现代科学的进步和制药行业的发展以及质量源于设计(QbD)理念的推广,粉体技术在固体制剂中的应用越来越受到广泛的关注。粉体技术的应用将为固体制剂的处方设计、生产过程以及质量控制等方面提供科学的理论依据,从经验控制提高到量化控制的境界。同时,制药工业的不断发展也对粉体技术提出了更高、更新的要求,粉体技术也有了更广阔的发展空间,必将得到更完善的发展和提高,从而促进制药工业的发展。 

参考文献:

[1] 粉体工学会 製剤と粒子設計部. すぐに役に立つ粒子設計加工技術、じほう株式会社、2003 

[2] 崔福德,药剂学,第7版,北京,人民卫生出版社,2011

[3]由田昌樹、『製品品質を左右する粉砕、造粒、乾燥、整粒、混合工程』;《製剤設計、製造技術の新たな潮流》日本薬剤学会 製剤技術伝承委員会,2018

[4]片岡捷夫,『打錠工程の注意点と打錠障碍』、《経口投与製剤の製剤設計と製造法》日本薬剤学会 製剤技術伝承委員会。2018

[5]平井 真一郎,「製剤設計の重要性と具体例」 《経口投与製剤の製剤設計と製造法》日本薬剤学会 製剤技術伝承委員会。2018

[6] 卢寿慈. 粉体技术手册. 北京:化学工业出版社,2004

[7] Developing Solid Oral Dosage Forms. Pharmaceutical theory and practice, Elservier Inc. ,2009

[8] Stephen W. Hoag and Han-PinLim. Particle and Powder Bed Properties[M]//Larry L. Augsburger, Stephen W. Hoag. Pharmaceutical Dosage Forms: Tablects, 3rd ed., vol. 1, New York, Informa Healthcare USA, Inc., 2008

作者简介:

8be28db4-4de5-4d4a-8a21-f712abe984a8.jpg崔福德:中国颗粒学会-生物颗粒专委会主任委员,中国颗粒学会常务理事,沈阳药科大学教授、博士生导师。1969年毕业于沈阳药科大学,留校任教,于1996年在日本岐阜药科大学取得药学博士学位。1996年晋升为《药剂学》教授,博士生导师,2008年被评为国家教学名师,2011年退休。工作期间,主编人民卫生出版社第五、六、七版《药剂学》;主编中国医药科技出版社,教育部面向21世纪课程教材,第一,二板《药剂学》。主译化学工业出版社《药物粉体的压缩技术》。培养博士43人,培养硕士44人;申报中国发明专利22项,授权专利16项;获得新药证书3项,临床批件5项;发表研究论文200多篇,SCI收载论文80多篇,连续五年(2014-2018)在Elservier SCI高被引论文榜上有名。主要研究方向是药物制剂新技术与新剂型的研究。多年来进行了“难溶性药物固体分散体的制备技术”,“纳米粒的制备技术”,“蛋白多肽类药物口服制剂,长效注射微球制剂的研究”,“药物粉体性质在固体制剂中的应用“,“压缩成形性研究”等。先后组织国际会议3次,国内会议3次。 目前还任国际药剂学杂志(IJP)编委,亚洲药物制剂科学杂志(AJPS)的名誉主编,《药剂学》网络版杂志名誉主编。

[来源:仪器信息网]  未经授权不得转载
我要投稿
编辑: 李易明
网友评论:
最新评论:
  • 学习了解下????
    03月22日 19:21:53
  • 固体制剂,崔老师讲的非常到位,精辟,读后受益匪浅
    03月21日 07:41:12
  • 学习好东西!
    03月20日 23:31:23

版权与免责声明:

① 凡本网注明"来源:仪器信息网"的所有作品,版权均属于仪器信息网,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用。已获本网授权的作品,应在授权范围内使用,并注明"来源:仪器信息网"。违者本网将追究相关法律责任。

② 本网凡注明"来源:xxx(非本网)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责,且不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。如其他媒体、网站或个人从本网下载使用,必须保留本网注明的"稿件来源",并自负版权等法律责任。

③ 如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起两周内与本网联系,否则视为默认仪器信息网有权转载。

仪器售后工程师
宾德环境试验设备(上海)有限公司
相关新闻
  • 傅立叶变换红外光谱技术(FTIR)助力人脸识别技术硬件:垂直腔面发射激光器(VCSELs)的研究与开发
  • 看在线拉曼光谱技术与高分子材料研究的契合点——拉曼光谱监测原理与应用在线技术交流会
  • “药物固体制剂中粉体性质表征”网络在线讲座等你来!
  • 杨芃原:质谱技术是国家战略核心技术
  • 网络研讨会预告 | 分子库药物筛选助力快速发现抗新冠病毒药物
  • 颗粒
    日排行
    周排行
    月排行
    参展仪器 耗材配件 试剂标物 解决方案 厂商 厂商动态 论坛帖子 博文 资料 谱图 资讯 期刊 求购 仪器专场 试剂专场 耗材专场 仪器分类 论坛分类 仪器问答 仪器无线 English
    关于我们 | 栏目导航 | 期刊 | 培训 | 诚聘英才 | VIP会员中心 | 客户投诉 | 友情链接 | 法律声明 | 联系我们 | 本网动态

    Instrument.com.cn Copyright ©1999-2020,All Rights Reserved 版权所有,未经书面授权,所有页面内容不得以任何形式进行复制

    京ICP证030950号