緩釋制劑系指用藥后能在較長時間內持續釋放藥物以達到長效作用的制劑。其與相應的普通制劑比較,給藥頻率比普通制劑減少一半或給藥頻率比普通制劑有所減少,且能顯著增加患者的順應性的制劑。緩釋制劑有以下優點:a對半衰期短的或需要頻繁給藥的藥物,可以減少服藥次數;b血藥濃度“峰谷”波動小,血濃平穩,可避免超過治療血藥濃度范圍的毒副作用,又能保持在有效濃度范圍(治療窗)之內以維持療效;c可較少用藥的總劑量,因此可用最小劑量達到最大藥效。本文將著重介紹緩釋微丸包衣工序需研究的重要參數。
緩釋包衣需要用到流化床,流化床由進風處理單元,主機單元,出風處理單元,噴霧單元,出料單元,進料單元,氣動執行系統,電氣控制及操作系統等八部分組成。
流化床工作原理:流化床由進風系統,加熱柜,底部進風室,頂噴制粒物料曹,噴霧擴散室,底噴包衣物料槽,速度調節擴散室,帶過濾器的除塵室,高壓風機等部件組成。自下而上的進風氣流穿過物料槽底部篩網推物料向上運動,只要空氣流動的能量大于物料粒子受到的重力,使底部的物料形成渦流狀移動。在氣流的推動下,進入擴散(噴霧)室。由于擴散室的空間比物料槽的空間要大,這樣擴散室內的空氣流速就比物料槽要低。因此在擴散室內物料粒子速度降低。當物料粒子的重力克服了進風氣流自下而上的推力,物料粒子就下落,回到料槽的邊緣區。在整個生產過程中,物料在料槽及擴散室內上下來回運動,形成了不規則的循環流化態。同時由于料槽有一定的角度,保證物料在料槽內的移動狀態很強烈,使粒子在床體內處于一個升降速度過程,也稱為流化態。
包衣是指對十分精細均勻的顆粒進行包復數層漿膜,不希望有團聚現象出現,在包衣過程是嚴格受到控制的。在標準流化床里的底噴裝置是用烏斯特高速包衣單元,代替了頂噴物料槽和擴散(噴霧)室,它包括下列部件,帶d底噴霧化器的錐形物料槽及推車,圓錐形擴散室。通過底噴物料槽,物料槽底板及內部分隔導流筒的適當設計可幫助實現理想的產品運動效果(有序的流化效果),即氣流通過特殊的氣流分布板,進入物料槽,在內部分隔導流筒的作用下穩定的控制顆粒進入內部分隔導流筒包衣區,使其成個體分散狀態,消除顆粒間的粘滯,內部分隔導流筒到氣流分布板的間距可調節。在高速包衣過程中,霧化器位于流化層中,并以同一方向噴液霧化,產品緊貼霧化器或以更近的距離通過霧化器。這樣噴液速度不是由空氣的干燥能力控制。而是由包覆材料的性質(黏性)和緊鄰霧化器周圍的霧化區域控制的。所以,第一關鍵就是這個區域,霧化用空氣和流化態空氣之間的速度梯度在霧化器附近形成負壓區,內部分隔導流筒外顆粒狀物料會被吸引到這個區域的中心,并進入液體噴霧中正在形成霧化的最濕的區域中。要控制可能出現的嚴重粘結問題,噴液速度必須降低,這使得干燥能力得不到充分應用。而烏斯特的設計可使顆粒只接觸完全霧化的區域。這樣剩余的過量干燥能力就可被利用上,噴液速度可以大幅上升,由于顆粒不靠近噴流形態的最濕部分,粘結因此得以大幅降低甚至消除。
某緩釋微丸A工序為上藥層、緩釋層、保護層。
包衣微丸工藝流程圖、需要考察的參數及考察項目見下圖。
進風流量
流動空氣是顆粒循環流動的動力;分布板將氣流分成兩股:中央區氣流速約2-10米/秒,周圍區約0.2-1米/秒,高速氣流形成負壓,使懸浮態顆粒流向導流管下方;高速氣流推動顆粒經導流管上沖;沖頂顆粒轉向氣壓較低的周圍,再借自身重力下落。進風流量影響流化狀態,從而影響包衣均勻性(即含量均勻度);
進風流量及其分布對流化狀態的影響見下圖2.
圖2:進風流量及其分布對流化狀態的影響
分布板
當投料量大、顆粒粒徑和比重較大時,或者周圍區顆粒流動不暢時,選用周圍區開孔較大的分布板,反之則選用較小的分布板。分布板影響流化狀態,從而影響包衣均勻性(即含量均勻度);
分布板對流化狀態的影響見下圖3.
圖3:分布板對流化狀態的影響
導流管與分布板的間距
間距控制進入導流管顆粒流量,間距過小,管內顆粒稀疏,反之過密,疏密合適,使顆粒能充分有效地接受霧滴。且間距也會影響流化狀態,從而影響包衣均勻性(即含量均勻度);
對流化狀態的影響見下圖4.
圖4:導流管與分布板間距對流化狀態的影響
霧化空氣壓力和體積
對于小顆粒的包衣,霧化空氣壓力可略微升高,使形成小液滴以避免聚集。對于親水性材料,噴液率大約控制在0-100g/min,下圖5顯示的是液滴平均粒徑與霧化空氣壓力之間的關系,以25g/min的噴液率噴水,在1-2bar范圍內,液滴隨著壓力增加而減小,而在大于2bar-6bar范圍內增加壓力不會影響液滴大小,部分原因是25g/min的噴液率正好在噴嘴的霧化能力范圍內。
從下圖6-1可以看出,液滴隨噴液率的加快而變大(在常用的霧化空氣壓力下)。當噴液率低于250g/min的情況下,就需要升高霧化空氣壓力、體積或流速,使液滴粒徑小于20um。然而,500g/min噴液率的數據表明,即便在最高的實際霧化空氣壓力下(6bar),也不可能產生20um的液滴(噴水)。在較大容量的設備中,有一個需要考慮的重要因素,即必須要有較強的干燥能力,而限速因素是噴嘴不能以工藝空氣消除由此產生的水蒸汽的速率來霧化液體(理想的液滴大小),增大干燥能力的唯一可能性是擴大噴嘴的口徑(在同樣壓力下使用更多的壓縮空氣)。
即便是在非常高的霧化空氣壓力下,940系列的噴嘴以500g/min的噴液率也不能產生小于20um的液滴。即使該工藝有很強的干燥能力,依然受液滴大小所限制(如細顆粒包衣),如果升級到HS噴嘴,它能在同一霧化空氣壓力下使用更為大量的壓縮空氣(約為940系列噴嘴體積的3倍),將大幅度地提高干燥能力。圖6-2描繪的液滴與940系列噴嘴(以250g/min的噴液率)曲線相似,不同的是HS的噴液率為1000g/min,為940系列的4倍。這使HS噴嘴可以在較低的霧化空氣流量和壓力下運轉,從而限制了由高動能產生的摩擦效應。
圖5:schlick 970系列噴嘴(噴水)霧化空氣壓力與液滴尺寸之間的關系
圖6-1:霧化空氣壓力與液滴尺寸之間的關系
圖6-2:霧化空氣壓力與液滴尺寸之間的關系
增濕和去濕的協調
噴液太快,顆粒表面過濕,相互粘連,噴液太慢,顆粒表面過干,影響成膜質量及包衣致密性;進風空氣過干,顆粒運動,相互摩擦,當床內相對濕度小于45-50%,靜電積累,影響顆粒運動,使包衣均勻性變差,進風太干燥還會嚴重影響包衣致密性。因此噴液流量與空氣溫濕度相互協調是形成致密包衣的必要條件。噴液速率的調節:操作時,從小流量開始,逐步增加速率,取樣觀察顆粒是否有粘連。當進風空氣過干,引起靜電時:可以降低進風溫度,增加床內相對濕度以消除靜電,也可使進風預增濕來消除靜電。下圖7是以出風相對濕度90%為目標,調節進風溫度和噴液速率,營造合適成膜環境。
圖7協調進風溫度和噴液流量營造合適成膜環境
緩釋微丸包衣,通過合理控制這些關鍵的包衣參數,即可得到的是完美的外觀、可控的質量(較好的包衣均勻性、較好的包衣致密性)以及高的包衣效率。
