Biofarmaseuttisten valmisteiden tehokkuuden parantaminen ruiskukuivauksen avulla

Suihkukuivaus on erittäin nopea kuivausmenetelmä erittäin suuren hiukkaspinta-alan ja korkean lämmönvaihtokertoimen ansiosta. Suuri hiukkaspinta-ala mahdollistaa myös kuivauksen suorittamisen kohtalaisissa tai matalissa lämpötiloissa. Nopea kuivuminen ja kohtuulliset lämpötilat tekevät ruiskukuivauksesta sopivan lämpö{2}}herkille materiaaleille. Nopea kuivuminen ja siihen liittyvä nopea materiaalin stabiilisuus tekevät suihkukuivauksesta ihanteellisen kapselointiin ja kuivien emulsioiden tai amorfisten materiaalien valmistukseen. Hiukkastekniikan mahdollisuudet sisältävät myös jauheen suorituskykyominaisuudet, kuten aerodynaamiset mitat, hiukkasgeometria, hiukkaskokojakautuma ja jauheen virtausominaisuudet.

Nanohiukkasten sumutuskuivaus käsittää sopivaan nesteeseen (kuten veteen) suspendoitujen nanopartikkelien kuivaamisen. Sumutuskuivauksen avulla voidaan suojata alkuperäisiä hiukkasia ja saavuttaa samalla uusia, halutumpia jauheominaisuuksia. Tämä tarkoittaa, että jauheella on hyvät virtausominaisuudet ja vähemmän pölyä muodostuvaa taipumusta, tai sillä on hyvät jauheen virtausominaisuudet ja pieni aerodynaaminen hiukkaskoko.

Mikrokapselointi voidaan saada aikaan käyttämällä sumutuskuivaus- ja sumutuskondensaatioprosesseja. Suihkukuivatussa mikrokapselointiin käytettävä materiaali on nestettä, jossa lääkeaine on suspensiossa tai liuenneena pakkausmateriaalissa. Sopivia liuottimia voivat olla vesi, alkoholi, asetoni jne. Toinen vaihtoehto on suihkukuivaus, jossa pakkausliuos korvataan sulalla pakkausliuoksella. Sumutuskuivauksen tai sumutuskuivauksen avulla hiukkaskokoa voidaan helposti muokata säätämiseen ja muihin haluttuihin jauheominaisuuksiin sopivan kontrolloidun vapautumisen morfologian saavuttamiseksi.

Kuivat emulsiot ovat muunnelma mikrokapselointiteknologiasta. Kuiviin emulsioihin on kapseloitava mikropisaroita, eli öljyliuoksia, jotka sisältävät öljyliukoisia lääkkeitä. Sumutuskuivauksella valmistettava materiaali on emulsio, joka sisältää liuenneen kiinteän kantajan. Suihkukuivatut kuivaemulsiot voidaan yhdistää alkuperäisen pisarakoon säilyttämiseksi lääkkeen biologisen hyötyosuuden parantamiseksi samalla, kun saadaan muita toivottuja jauheominaisuuksia.

Kiinteitä amorfisia dispergointiaineita/liuoksia voidaan saada sumutuskuivauksella. Kiinteiden amorfisten dispergointiaineiden valmistukseen käytetty materiaali koostuu lääkkeestä ja sopivasta liuottimesta, joka sisältää stabilointiaineita. Sopivia liuottimia ovat alkoholi, asetoni, dikloorimetaani jne. Suihkukuivatut kiinteät amorfiset dispergointiaineet voivat parantaa lääkkeen biologista hyötyosuutta ja stabiilisuutta samalla kun ne saavuttavat muita toivottuja jauheominaisuuksia, kuten jauheen juoksevuuden ja suoran puristuskyvyn.

Kuivaus

Kun lääkkeellä on termoplastisuus ja korkea affiniteetti liuottimia kohtaan, tuote on vaikea kuivua. Lääkkeillä, joilla on korkea liuotinaffiniteetti, tuotteessa oleva liuottimen jäännösmäärä vaatii korkeampia kuivauslämpötiloja tai pienempää liuotinhöyrypitoisuutta pakokaasussa, mikä on merkittävä haaste erityisesti tuotteille, jotka ovat myös kestomuovia. Lääkkeille, jotka osoittavat termoplastisuutta ja joilla on alhaiset siirtymälämpötilat, tehokas kuivauslämpötila-alue on melko rajallinen. Kaksi ristiriitaista tekijää määrää tämän rajoitetun lämpötila-alueen: tuotteen lämpötilan on oltava riittävän alhainen tuotteen stabiilisuuden varmistamiseksi ja takertumisen estämiseksi; samanaikaisesti kuivauslämpötilan tulee olla riittävän korkea materiaalin kuivumiseksi tehokkaassa ajassa ennen kuin materiaalipisarat/hiukkaset törmäävät kuivaustornin seiniin. Vielä pahempaa on, että materiaalissa oleva liuotin toimii pehmittimenä ja alentaa tuotteen sallittua lämpötilaa. Väärät kuivausolosuhteet voivat johtaa erittäin alhaisiin saantoihin tornin seiniin kertyneen materiaalin vuoksi; sekä liian matalat että liian korkeat kuivauslämpötilat voivat johtaa tähän tulokseen.

Suihkukuivauksessa on tärkeää erottaa kuivaimen tulolämpötila, tuotteen lämpötila, kuivauslämpötila ja kuivaimen ulostulolämpötila. Hyvin suunnitellussa-suunnitellussa-suihkukuivaimessa kuivauslämpötila ja kuivaimen ulostulolämpötila ovat samat. Liuottimen haihtumisen vuoksi tuotteen lämpötila on alhaisempi kuin kuivaimen ulostulolämpötila, tyypillisesti 5–20 astetta.

Hiukkasten kuivuminen määräytyy ensisijaisesti sumutuskuivaimen ulostulolämpötilan ja sumutuskuivaimen pakokaasun liuotinhöyryjen perusteella. Korkeammat suihkukuivaimen ulostulolämpötilat tai pienempi liuotinhöyrypitoisuus sumutuskuivaimen pakokaasussa vaikuttavat molemmat tuotteen kuivumiseen. Kiinteällä sumutuskuivaimen ulostulolämpötilalla ja kuivauskaasun virtausnopeudella kuivaimen tulolämpötilan alentaminen johtaa syöttönopeuden laskuun, haihtumisnopeuden laskuun ja liuotinhöyrypitoisuuden laskuun sumutuskuivaimen pakokaasussa. Siksi sumutuskuivauksen parametrit on tasapainotettava huolellisesti, ja vastaus löytyy yleensä tilaisuuden sisällä.

Mahdollisuus sumutuskuivaukseen voi sallia kuivauksen edetä suurella saannolla, mutta se voi samanaikaisesti johtaa siihen, että lopputuote ei täytä vaadittua liuotinjäännöspitoisuuden tasoa. Monille tuotteille tehokas kuivumisaika on kriittisempi. Kun liuottimen jäännösliuottimen diffuusiota tuotteessa rajoitetaan, yksi-vaiheinen kuivaaja ei pysty kuivaamaan tehokkaasti, ja monissa tapauksissa on lisättävä ylimääräisiä kuivausvaiheita.

Joidenkin lääkkeiden termoplastisuus tekee niistä sopimattomia kuivattavaksi tavanomaisissa suihkukuivareissa. Tällaisissa tapauksissa matalapaineinen-sumutuskuivaus voi olla vaihtoehto. 0,5–0,7 baarin painekuivaimet mahdollistavat merkittävän kuivauslämpötilan alenemisen.

Kuivausrumpujen tyypit

Äskettäin Niru on tuonut markkinoille sarjan kuivausrumpuja, jotka on suunniteltu suorittamaan edellä mainitut tehtävät. PHARMASD (PSD) ja muut tarvittavat komponentit yhdessä mahdollistavat cGMP{1}}-yhteensopivan tuotannon lääketehtaissa.

PSD:n periaate on suunnitella sarja laitteita, joilla on samanlainen suorituskyky mutta eri tuotantokapasiteetti, muutamasta grammasta useisiin tonneihin jauhetta erää kohden. PSD-laitteiden tasainen suorituskyky mahdollistaa sujuvan-skaalausprosessin varhaisesta kehityksestä lopulliseen massatuotantoon. PSD-laitteet koostuvat useista moduuleista, jotka on yhdistetty tiettyjen vaatimusten täyttämiseksi, riippumatta käyttölämpötilasta, käyttöpaineesta, liuottimesta, saannosta tai muista tekijöistä. Siksi kuivaimet, joilla on sama tuotantokapasiteetti, voivat olla täysin erilaisia ​​suunnittelultaan, kokoonpanoltaan ja fyysisiltä mitoiltaan. PSD-kuivaimet on suunniteltu käyttämään kuumaa ilmaa tai ei-vesipitoisia materiaaleja kuivattaessa typpeä kuivauskaasuna (poistaen palamisvaaran). Niitä voidaan käyttää monenlaisten asetonin, dikloorimetaanin, alkoholin ja muiden orgaanisten liuottimien kuivaamiseen. Orgaanisia liuottimia ja typpeä käytettäessä kuivausrumpu toimii tyypillisesti suljetussa -silmukassa typen häviön minimoimiseksi ja orgaanisten liuottimien haihtumisen ja vuotamisen estämiseksi.

Yhteenvetona voidaan todeta, että valitsemalla huolellisesti toimintaparametrit, lääkkeitä, joilla on termoplastisuus ja liuotinaffiniteetti, voidaan valmistaa sumutuskuivauksella. Suihkukuivaimet tarjoavat etuja kapselointien, kuivaemulsioiden tai amorfisten materiaalien, joilla on säädellyt pitkävaikutteiset ominaisuudet, tuotantoon ja/tai biofarmaseuttisten valmisteiden tehokkuuden parantamiseen.