Tim Freeman“粉體流動”專欄 | 用于粉霧劑的粉體表征技術(shù)

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作者：Tim Freeman 來源：CPhI制藥在線

2018-02-02

研發(fā)吸入過程中能有效分散的處方，并設(shè)計相關(guān)加工過程是一項艱巨的任務(wù)，但現(xiàn)已有工具可以輔助。其中一種就是結(jié)合整體、剪切和動態(tài)測試于一體的粉體流變儀，它能夠更全面地探究粉霧劑(DPI)處方的本質(zhì)。

用于粉霧劑的粉體表征技術(shù)

粉霧劑最核心的技術(shù)是如何應(yīng)對高要求粉體工程的挑戰(zhàn)。粒徑小于5微米的顆粒，對肺部沉積而言最理想，然而此種顆粒易粘結(jié)，難處理，難分散。將活性成分有效地分散至可吸入的尺寸是處方開發(fā)者的首要目標(biāo)。然而，解決初期的生產(chǎn)問題也是有利的。對于穩(wěn)定的藥物遞送而言，準(zhǔn)確和可靠的生產(chǎn)是很重要的，其中關(guān)鍵的步驟是取出極少劑量注入膠囊或泡罩。研發(fā)吸入過程中能有效分散的處方，并設(shè)計相關(guān)加工過程是一項艱巨的任務(wù)，但現(xiàn)已有工具可以輔助。其中一種就是結(jié)合整體、剪切和動態(tài)測試于一體的粉體流變儀，它能夠更全面地探究粉霧劑(DPI)處方的本質(zhì)。

微細(xì)顆粒劑量（FPD）指基于粒徑、滲透到肺部的活性物質(zhì)的量，通常使用體外實驗檢測遞送的有效性。對于絕大多數(shù)DPI而言，藥物所需的霧化能量僅由患者自身提供。因此研發(fā)易于有效分散的處方對于取得較高的FPD而言十分關(guān)鍵。許多DPI處方中均使用載體改善流動特性，因此分散的過程變得十分復(fù)雜，還包括了如何將活性物質(zhì)從輔料大顆粒表面剝離的過程。

DPI的分散機理目前尚未完全理解，但已知需要通過流化過程完成分散，因此粉體對于空氣的響應(yīng)就變得極其相關(guān)。動態(tài)粉體表征的特性之一--粉體流動性，可以測量處于充氣或流化的狀態(tài)下的粉體。對于非粘性的粉體，氣流自下而上穿過整個樣品，分離并潤滑單個顆粒。因此隨著充氣氣流速率的增加，動態(tài)參數(shù)--流動能急劇下降。而粘性的粉體，會對氣流產(chǎn)生阻力，最終形成貫穿粉體的氣流通道，而非均勻地流化。

近來研究表明，充氣流動能與DPI的FPD具有直接的相關(guān)性。充氣時流動阻力相對較大的處方，較充氣流動能較低的處方，會產(chǎn)生更高的FPD。可視化的研究也解釋了流動阻力較大的處方，最終需要一個高能活動使其流化，而非逐增的風(fēng)化作用使其緩慢分散。

由此可見，充氣流動能可充分描述粉體分散行為，研究也證明DPI的生產(chǎn)中，定量要求越精確，流動性和壓縮性越能反應(yīng)加工性能。而劑量一致性取決于如何將恒定密度的粉體裝填于一定的容積內(nèi)，例如注入沖模，定量器中。流動性較差的粉體易于造成不完全充填，而這些粉體本身相對可壓，在壓緊到一定的密度后易于形成堵塞。

上述分析也表明研發(fā)、優(yōu)化DPI處方時，使用多元粉體測試的必要性。由于處方的不同，以及需要從一開始就滿足建立穩(wěn)定的產(chǎn)品性能，因此產(chǎn)品的使用和生產(chǎn)場所也會有所差異。通用的粉體測試儀器，例如FT4粉體流變儀，量化各個方面的粉體性能，得到可重復(fù)、省時、高效的數(shù)據(jù)?？梢奆T4對于特殊要求的應(yīng)用，例如粉霧劑方面，是十分有效的解決方案。

作者簡介：

Tim Freeman，富瑞曼科技有限公司總經(jīng)理

自20世紀(jì)90年代末，Tim Freeman作為粉體表征公司富瑞曼科技有限公司的總經(jīng)理，在FT4粉體流變儀®和通用型粉體測試儀的設(shè)計和持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮了重要作用。Tim與各專業(yè)機構(gòu)合作并參與行業(yè)活動，對促進(jìn)粉體加工領(lǐng)域的發(fā)展做出了杰出貢獻(xiàn)。

Tim擁有英國薩塞克斯大學(xué)的機電一體化學(xué)位。他是美國結(jié)構(gòu)化有機微粒系統(tǒng)工程研究中心 (Engineering Research Center for Structured Organic Particulate Systems) 許多項目組的導(dǎo)師，并經(jīng)常組織粉體表征和加工領(lǐng)域的行業(yè)會議。作為美國藥學(xué)科學(xué)家協(xié)會 (AAPS) 的"過程分析技術(shù)"焦點小組的前任主席，Tim是制藥技術(shù)編輯顧問委員會的成員，以及《歐洲藥物評論》雜志的行業(yè)專家組成員。Tim還是化學(xué)工程師學(xué)會"顆粒技術(shù)"特別興趣小組的委員會成員、ASTM負(fù)責(zé)粉體和松裝固體的特性和處理的D18.24小組委員會副主席，以及美國藥典 (USP) 通論 - 物理分析專家委員會 (GC-PA EC) 的成員。

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