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影响高压均质机工艺参数的因素

2023-04-03   

高压均质机是制药行业中专门用于分散体尺寸缩小、混合和稳定的设备,包括粗乳液、微乳液和悬浮液,它产生很高的局部应力,导致颗粒尺寸急剧减小。

在大规模条件下的连续生产使得该类设备适合规模放大方法,在高压均质机中,液体在高压下通过狭窄的间隙。进样至均质器的液体可以是粗乳液、微悬浮液或分散液,一般称为预混料。根据可用的设备类型,高压均质机工作压力范围为50 - 500 MPa。其中,能够在200 MPa及以上压力下运行的均质机被归类为超高压均质机 (UHPH)。压力的单位包括:MPapsibar。均质压力是迫使液体通过狭窄缝隙所必需的,预混料在高压下突然通过窄腔是导致尺寸减小和液滴破裂的原因。

在液体通过高压均质机的过程中,液体会以不同的方式组装分子。这些分子与液体和固体在界面上相互作用,改变了液体的分子动力学。液体的分子动力学提供了许多同时或并行发生的界面现象共存的信息。研究这种界面现象对保持产品质量的一致性,特别是对开发新型给药系统具有重要意义。尽管纳米药物递送系统因其独特性而闻名,如保护药物模体和通过包封控制释放、双重载药、降低尺寸以及增加表面积,但在规模放大时会出现大量批次失败。究其原因,在于缺乏对各工艺参数的关注,也缺乏对各参数相互依赖关系的研究。

影响工艺的参数

1.均质压力

均质压力是迫使液体通过狭窄间隙的压力,范围在10500 MPa之间。液滴经历剪切、空化和湍流,从而分解成更小的液滴。液滴只有当有足够的剪切来克服Laplace压力时才会破裂。均质压力的增大会形成更强的涡流,进一步减小液滴的尺寸。压力的增加会产生更高的压降,这很容易克服Laplace压力并导致尺寸进一步减小。因此,均质压力通过湍流直接影响颗粒尺寸,使其成为一个关键的工艺参数。力密度成为获得预期平均粒径时需要调整的重要参数。

2.循环次数和时间

在指定的压力条件下,收集的预混料再次循环通过狭窄的间隙,一个循环完成。当液体再次经历剪切、空化和湍流时,液滴的大小也进一步减小。因此,在恒定压力条件下,循环/再循环次数与平均直径大小直接相关。完成一个循环所需的时间取决于液体的粘度。由于液滴尺寸的减小,在经过两到三次循环后,乳化液的粘度降低,从而减少了完成循环所需的时间。

3.流体动力学

在某些产品线中,中试和生产规模均质机内部的流体动力学会略有不同,因为用于生产规模的均质机间隙高度较高。对于具有三活塞泵或五活塞泵的生产或中试规模的高压均质机,脉冲很小,只会导致流场中的轻微振荡。这不会影响效率,并且意味着对生产和中试规模高压均质机的研究证明持续流入是合理的。在实验室规模设备的情况下,脉冲足够大并且确实会改变流场。当所有其它参数保持不变时,脉冲也有望导致更有效的击穿,因为在通过间隙期间流速更高。因此,在转换实验室和生产规模高压均质机的结果时,应考虑每种规模的可变性。


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