美国明尼苏达大学孙常全教授 “固体制剂开发中的材料科学”专题讲座

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2017年4月19日,来自美国药学家协会院士(AAPS Fellow)、明尼苏达大学药学院研究生主任孙常全教授,莅临杭州领业医药,结合他的一部分研究课题,理论联系实际,讲述:如何利用材料科学四面体理论,对固体物料压片性难、流动性差的情况进行优化。

材料科学四面体,即从结构、性质、性能和制作工艺四个角度,阐述了不同材料间性能不同的原因以及相应的改性途径。材料的性能是由其性质决定的,而性质是由材料本身的物理结构或者化学结构所决定。在实际生产中,通过改变制作工艺可以改变物料本身的结构,从而改变材料的性能。

片剂是将药物与辅料混合均匀后,经过压力压制而成,具有一定硬度范围、片重差异符合限度范围的片状制剂。压制成型时,颗粒的形变方式对可压性有直接的影响。颗粒的形变方式可分为塑性形变、脆性形变和弹性形变。其中塑性、脆性形变有利于片剂的成型;弹性形变往往因为抗张力的变大,从而导致片剂的药裂或顶裂,使其成型性变差。在生产过程中如果遇到这一类的问题,则可以考虑改变关键物料的结构,如转晶、制备共晶或者成盐等方式来增加物料的可压片性。若直接改变关键物料的结构较难,则可以通过表面修饰的方式,如增加包衣来加强颗粒间的黏聚力和接触面积,从而起到加强物料可压片性的性能。

在实际压制过程中,若压制前物料流动性过差,会出现片重差异不合格的情况。从材料科学四面体的角度考虑,产生该问题的原因是由于物料颗粒本身的粒径不足或者颗粒表面的光滑度不够所引起。当物料的粒径大于某一临界值时,物料的重力起到主导作用,此时物料自身借助重力可以很好的流动;当物料的粒径较小时,颗粒间的吸附力起主导作用,尤其当颗粒的表面比较光滑,即光滑吸附力较大时,物料的流动性也较好。如果物料因其表面光滑吸附力不足而导致其流动性较差,则可以通过表面修饰的方式,如与其他材料进行研磨、形成纳米包衣或添加助流剂来解决。

image004同时,孙教授结合具体案例,将5-氟胞嘧啶颗粒制造工艺中出现的问题,结合材料四面体理论,并借助与标杆物质微晶纤维素Avicel PH102做对比,以此解决了5-氟胞嘧啶物料流动性及物料本身可压片性的难题。

讲座最后的提问和分享环节中,各位来宾就各自制药生产中遇到的问题与孙教授进行了深入探讨,并对孙教授提到的理论联系实际的重要性纷纷表示赞同。整个讲座在轻松诙谐的气氛中圆满结束。