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热熔挤出机最新制药应用

更新时间:2024-05-10浏览:62次

热熔挤出机最新制药应用

热熔挤出技术的基本思想是在一个轴向空间内连续设置多种单元件操作,即通过固体输送物料熔融剪切混合排气匀化熔体输送挤出成型等单元操作使在强剪切力和套筒提供的热能作用下分散混合使多组分物料粒径不断减小,从宏观层面下降到分子层面,同时彼此间进行空间位置的对称交换和渗透,均匀分散,实现物料体系的匀化,最终达到分子水平的混合(部分性混合)由入口的多相状态转变为出口处的单相状态,并在出口处通过模孔对其赋型,单相物的性质是各组分性质的总和。所以经过筛选合适的辅料和操作条件,热熔挤出过程可以使得药物和载体达到良好的相容性,从而形成固体溶液

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热熔挤出机最新制药应用

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1. 热熔挤出配合3D打印

用于各种药物的3D打印技术研究中包括基于树脂、基于挤出、基于液滴和基于粉末的系统。在基于挤出的3D系统中,材料在压力下挤出,可以是液体(预混合糊状物或墨水)或熔化的物质(热辅助)。挤出的丝状物被用于3D打印物体轮廓。基于挤出的系统包括熔融沉积建模(FDM/熔融丝材制造(FFF)、多相喷射固化(MJS)、压力辅助微注射器(PAM)和精确挤出沉积(PED

2.热熔挤出制备的固体分散体(Solid Dispersions)用于提高药物的溶解度和生物利用度

HME(热熔挤压)的最常见应用之一是制备固体分散体,旨在增加药物的溶解度。通过将具有低溶解度的活性成分与惰性载体在HME过程中混合并转化为非晶态形态,可以提高该活性成分的溶解度。非晶态结构具有更快的溶解速率,并且在生物体内可能导致API的过饱和,从而增加那些在胃肠液中溶解度很低的化合物的生物利用度。非晶态物质具有更高的自由能,使其在热力学上处于亚稳态,并且通过熵效应驱使其向高度稳定的晶态状态转变。研究人员也尝试使用其他添加剂来稳定非晶态形态,从而形成了非晶态固体分散体(ASDs),其中成分由活性成分和稳定聚合物的单一相混合组成。


热熔挤出机最新制药应用

3.共挤出工艺

共挤出物由两个同心排列的聚合物基质组成:一个亲脂中心和一个亲水包膜。共挤出法涉及通过具有两个或多个出口的出口同时加工两个或多个成分,合并成最终产品。它常用于双层或多层结构给药系统的制备。通过HME可以实现两种不相容的活性成分或具有外层保护内层的释放机制的变化。

4. 不同形状的药物递送系统。(例如:膜剂颗粒微丸制粒固体植入剂

4.1膜剂

薄膜在各种药物输送系统中被使用,包括颊下、口服、舌下、经皮、眼科和阴道,可以产生局部和全身效应。由于其易于吞咽和自行管理以及迅速溶解的特性,薄膜已经成为一种新的药物输送机制。生物粘附膜被制成,以增加产品的有效性,使药物在较长时间内释放。在植入物和薄膜的制备中,溶剂浇铸是常用的方法。

热熔挤出法是一种连续的低成本工艺,且不需要有机溶剂。物料通过旋转螺杆将它们传送到预热的筒中之前,添加药物、增塑剂和成膜聚合物来制备的。聚合物的熔化状态,与混合相结合,使更均匀的微粒分散成为可能,从而提高了药物的分子分散度,增加了生物利用度。溶剂浇铸膜在药物均匀性方面也面临着挑战,热熔挤出法更有优势。

4.2颗粒微丸

颗粒微丸可以使用HME制备,其中材料通过熔融泵或挤出机挤出,然后通过模具泵送,冷却,并手动或借助切粒机切割。颗粒也可以用来实现所需的剂量强度,而无需改变配方或过程。这样制备的颗粒具有出色的流动性能。

颗粒药物输送系统具有许多优点,包括能够设计和构建具有很大灵活性的口服药物输送系统(悬浮剂、片剂、胶囊、小袋)。颗粒通常与食品添加剂混合以增加口感。HME技术使颗粒的处理变得简单,然后可以进一步通过颗粒制粒机进行处理。颗粒制粒机的入口温度和制粒机的进料速度会影响最终颗粒的一致性。

4.3制粒

制粒(Granulation)是一种将颗粒与颗粒聚集在一起的过程,可以改善材料的性质,包括可压性、流动性和均匀性,使其更容易进行下游处理。由于具备实时监测、螺杆的自洁能力、简单的可拓展性、提高的产品一致性和可重现性,双螺杆制粒(TSG)是连续制粒一种吸引人的解决方案。在TSG操作中,引入了拉曼和3D高速成像摄像机、近红外光谱、空间滤波测速、光度立体成像以及中心光束反射测量等分析工具,用于实时监测加工过程。

4.4固体植入剂

"可植入药物递送系统"是一种药物递送装置,将其插入系统并以特定速率在一定时间内释放药物(药物)。就在特定部位的增加停留时间、定向和持续药物递送、最小化毒副作用和防滥用特性而言,这些系统优于传统方法。通过改变挤出速度和输送带来控制质量挤出速率的能力是获得一致质量植入物的一种可行技术。

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PLGA载体:热熔挤出长效制剂溶出曲线,溶出介质USP pH7.4



5.半固体药物递送系统

通过热熔挤出开发半固体药物制剂是一个较为迅速且一步到位的过程,因为它直接将成分融化并混合在一起。热熔挤出技术用于制备各种半固体产品,如乳霜、软膏和凝胶。Mendonsa等人使用热熔挤出技术开发了聚乙二醇盐类凝胶。最终挤出的产品没有气泡,因此不需要像传统方法那样的冷却装置或除气器。由于螺杆元件在混合中起着重要作用,因此无需额外的刮板或搅拌器。螺杆元件还在颗粒尺寸缩小方面发挥着重要作用。混合材料的高剪切和分散过程导致了活性成分在熔融混合物中均匀分布,当将水相和油相混合在一起时,不会出现水相和油相的团块。此外,利用螺杆的不同区域的作用,可以改变半固体制造操作,以获得所需的产品质量,同时降低对热敏感产品的停留时间。热处理可提高剂量稳定性,并增强药物对经皮膜的热力学影响。

6.微胶囊技术

微胶囊化是一种将药物物质(核心)包封、分散或溶解在包衣物质或基质内的方法。因此,在内部药物剂与外部环境之间形成了一个物理屏障。使用制药热熔挤出(HME)进行药物微胶囊化有许多好处,包括几乎不需要或根本不需要溶剂,从而降低了成本。它还可以用于掩盖不愉快药物的味道,并保护敏感药物。通过封闭药物,可以轻松将其直接传递到特定区域,防止其在给药后与之干扰的任何降解或有害pH条件体系发生相互作用。

7.自乳化药物输送系统(SMEDDS

SMEDDS(自乳化药物输送系统)是一种由油、表面活性剂以及可能的协溶剂和辅助表面活性剂混合而成的各向同性混合物。SMEDDS通常用于增强水溶性较差的药物的溶解度。这些材料被引入到料斗中,在螺杆的作用下在机筒中混合,形成SMEDDS的混合物。当这些SMEDDS被引入到类似胃肠道液体的水相中时,它们会乳化成o/w乳液,并由于胃肠道的蠕动而形成搅拌作用。液态SMEDDS存在一些缺点,比如需要昂贵的软明胶,这会导致胶囊中的油性材料渗出。它还可能容易发生化学不稳定性,导致药物成分沉淀。将液态SMEDDS吸附到合适的固体载体上可以制得自由流动的粉末,因此固体SMEDDS是提高生物利用度和稳定性、提高渗透性、易于获得和准确剂量的良好选择。

8.纳米技术

纳米医药学由于其更小的粒径和更好的溶解特性已经在制药行业广泛应用。它涉及延长药物释放时间、减少重复剂量给药和提高细胞吸收,从而提高治疗的疗效。传统方法通常会遇到问题,如批次一致性不可靠以及由于涉及多个步骤而导致的相对较高的成本。为解决这些困难,研究人员正转向HME技术,以制备既对活体组织友好的口服和局部纳米系统。传统的批次法仍然被用来制备基于纳米技术的药物输送系统,包括纳米晶体、纳米结构脂质载体(NLC)、纳米悬浮液、固体脂质纳米颗粒(SLN)和纳米乳化液。先进的热熔挤出技术现在正被用于在一个单一相或与探头声波破碎机/均质器(高压)结合使用,以进一步减小粒子的大小。这项技术在纳米医药制造中已被证明具有益处,因为它减少了批次间的不一致性、生产成本和加工时间。

9.共晶技术

通过增加稳定性、溶解度和传递能力,共晶体被形成以提高药物生物利用度,而不改变药物的功能。共晶系统利用了生物分子合成法,其中药物的药效和药代动力学特性被改变,以提高药物的低水溶性。制药共晶体由两个主要组成部分组成:药物和共晶剂。由于高剪切和激烈的混合,药物与共晶剂之间的相互作用在HME过程中得到了加强,导致了共晶体的形成,而无需使用溶剂。非共价键,如H-H键、范德瓦尔斯键、静电相互作用和卤素键等被用来在药物和共晶剂之间进行相互作用。

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