微型粉末混合几何的快速成型

连续制造是未来制造解决方案的重要组成部分,能够提高产品质量和简化开发过程。越来越多的可能性与计算机模拟允许创新新的混合原则适用于连续制造。然而,这些基于模拟的创新想法需要实验验证。基于增材制造的快速原型技术的使用,为以低成本评估这些想法提供了可能。在这项研究中,一个新的粉末混合几何形状的原型使用增材制造,进一步,接口与在线近红外光谱仪允许研究停留时间分布(RTD)在该几何形状。

介绍

最近,连续制造作为传统批量制造的替代方法获得了越来越多的关注,因为,例如,连续制造可以直接扩大规模,实现更稳定的产品质量,并有可能降低生产成本。此外,该方法还得到了管理措施的支持,包括基于风险的方法和实施质量的设计(QbD)和工艺分析技术(PAT),以及国际人用药品技术要求协调理事会ICH (ICH Q13原料药和制剂连续生产)指南的倡议。

混合粉末是制药过程中一个普遍存在的步骤,传统上是分批处理。在开发连续生产线时,粉体连续混合的性能是非常重要的。连续混合器的性能可以通过停留时间分布(RTD)来评估,这在化学工程的许多领域是一个成熟的实践。RTD将描述粉末在混合装置中的行为,从而解决连续生产线中物料追溯的挑战。RTD最初用于描述液相过程中的流动,但也用于描述固相过程中的颗粒流动。研究RTD的常用方法是基于一个实证模型,该模型包括三个考虑因素;系统中添加的物料(示踪剂)、平均停留时间(MRT)和连续搅拌槽式反应器(CSTR)的数量。CSTR的数量为定义RTD的统计矩提供了一个模型。

对于检测和测量混合单元内的粉末,在线过程接口是连续制造过程的理想选择。一种成熟的在线过程分析方法是近红外光谱(NIR),由于分析速度和分析设备的尺寸,它适用于连续制造。此外,近红外适合于在线测量,因为该方法是无损的,而且用于漫反射测量的专用光纤探头的可及性为在连续生产线上廉价实现创造了可能性。

添加剂制造(AM)或3 d打印技术作为一个低成本快速成型的平台,它在制药领域获得了广泛的兴趣。例如,分析方法的开发,基于微流体的几何结构的生产和创新药物输送系统的设计。AM与在线分析相结合适用于制药粉末处理工艺的原型生产,以协助工艺开发。与此同时,利用过程建模和仿真来支持制药产品和工艺设计也越来越受到人们的关注。这已经在一些例子中得到了证明,例如,在网上优化操作条件和虚拟“实验设计”。然而,有必要对其进行实验验证在网上工作,并使用AM快速原型优化的加工几何是一个有吸引力的替代测试创新工艺解决方案。

本研究的目的是演示3D打印用于连续制造设备的快速原型制作。利用微型粉末混合装置和近红外光谱技术,建立了连续过程的模型,并估算了该几何结构下的RTD。

材料

三种常见辅料和一种活性化合物用于模型粉的混合体系:乳糖一水化合物(FlowLac 100SD,Meggle制药;作为载体,甘露醇(Pearlitol 100 SD,飞速上升;法国Lestrem办一座),galenIQ(101年益寿糖直流,Beneo;德国曼海姆),碳酸钙(Scora SA;Caffiers,法国)和扑热息痛(Fagron;西班牙巴塞罗那)被用作曳标枪。

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Rasmus Svane, Troels Pedersen, Cosima Hirschberg, Jukka Rantanen,
微型粉末混合几何的快速成型,
药学杂志,2021年,
https://doi.org/10.1016/j.xphs.2021.03.019。

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