微晶纖維素 (MCC) 來源豐富，易于生產(chǎn)，不易降解，多年來一直被用作藥用輔料。但與其它輔料一樣，不同材料批次之間的差異也將導致加工時出現(xiàn)類似的差異，最終致使產(chǎn)品與技術(shù)規(guī)范不符，需要返工，甚至報廢。最新的質(zhì)量源于設(shè)計 (QbD) 舉措對優(yōu)化生產(chǎn)工藝提出了要求，以確保最終產(chǎn)品的一致性和可靠性。
量化輔料批次差異 (可導致下游工藝行為的差異) 的穩(wěn)健方法，將幫助構(gòu)建可接受的原材料屬性的設(shè)計空間。這種方法是QbD的重要組成部分。但即使是已被廣泛接受的材料特性表征技術(shù) (例如，粒徑分析) 并不是總能提供所需的差異分析，因為它們只評價顆粒的一種物理屬性。
粉體批次間多元分析
在直壓片劑生產(chǎn)中，選取作為輔料的三個等級MCC。三個等級各自的粒徑分析得到幾乎相同的D50值 (100 µm)，致使無法區(qū)分三種樣品。
使用FT4粉體流變儀™進一步分析三個樣品，評估是否存在D50值未能識別的差異，從而評估單憑粒徑是否足以作為預測工藝性能的工具。
測試結(jié)果
動態(tài)測試：充氣
與其它樣品相比，樣品C的充氣能比 (AR) 要高得多，說明在樣品中引入空氣后導致其排列結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大的變化。這通常表示顆粒之間的粘結(jié)強度較低。
與樣品C相比，樣品A和樣品B表現(xiàn)出不同的響應，它們對引入空氣的敏感性較低，顯示它們具有較大的粘性。
整體測試：透氣性
樣品C在粉床上產(chǎn)生的壓降要比其它兩個樣品大得多，表明它是三者之中透氣性的。透氣性低意味著松裝粉體中夾帶的空氣難以逃逸。在片劑制造工藝的示例中，藥劑中空氣含量越大，通常易于導致最終產(chǎn)品蓋帽化和分層，以及存在重量差異。
剪切盒測試
樣品A顯示出與其它兩種樣品間巨大的行為差異，在低應力條件下產(chǎn)生的剪切應力值，而在高應力條件下產(chǎn)生的值。這說明，在給定工藝中，粉體所經(jīng)受的應力水平將極大程度上影響粉體行為，也揭示了使用工藝相關(guān)技術(shù)表征粉體特性的必要性。而考察樣品B的結(jié)果，其屈服軌跡 (由數(shù)據(jù)點的擬合線生成) 十分陡峭，因此Y軸截距在原點下方。導致粘結(jié)應力值為負，未能得到流動函數(shù)的結(jié)果 (因為無法構(gòu)建次莫爾圓因而無法得到無約束屈服強度值)。這揭示了記錄剪切應力實際測量值和莫爾圓分析推導參數(shù)的重要性，因為用于獲取這些參數(shù)的數(shù)學模型并不總能提供可比較的數(shù)據(jù)。
結(jié)論
FT4可清晰、重復地區(qū)分三種等級MCC之間的差異，揭示了無法僅憑粒徑這個物理屬性確認其工藝性能中可能存在的差異。
在三種樣品中，樣品A的透氣性，對充氣最不敏感，對剪切盒測試過程中所施加的應力變化也不是很敏感。這表明，在三種樣品中，該樣品最能高效排列，并且在各種條件下都表現(xiàn)出較好的流動特性。樣品C產(chǎn)生的剪切應力值，對充氣最敏感，表現(xiàn)出最差的透氣性，表明與其它樣品相比，該樣品對工藝條件較為敏感，揭示了理解過程環(huán)境與材料屬性之間關(guān)系的必要性。
粉體流動性并非材料的固有屬性，而是粉體在特定設(shè)備中以所需方式流動的能力。成功的加工過程需要粉體與工藝的完美匹配，相同的粉體在一個工藝中性能良好，而在另一個工藝中卻不佳的情況并不罕見。這表明需要多元特性表征方法，得出的結(jié)果能夠與工藝評估相聯(lián)系，從而構(gòu)建對應于可接受的工藝行為的參數(shù)設(shè)計空間。FT4多元法模擬一系列單元操作，從而直接研究粉體對各種工藝和環(huán)境條件的響應，而不是依靠單一的特性表征來描述所有的過程行為。
作者簡介：
Tim Freeman，富瑞曼科技有限公司總經(jīng)理
自20世紀90年代末，Tim Freeman作為粉體表征公司富瑞曼科技有限公司的總經(jīng)理，在FT4粉體流變儀®和通用型粉體測試儀的設(shè)計和持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮了重要作用。Tim與各專業(yè)機構(gòu)合作并參與行業(yè)活動，對促進粉體加工領(lǐng)域的發(fā)展做出了杰出貢獻。
Tim擁有英國薩塞克斯大學的機電一體化學位。他是美國結(jié)構(gòu)化有機微粒系統(tǒng)工程研究中心 (Engineering Research Center for Structured Organic Particulate Systems) 許多項目組的導師，并經(jīng)常組織粉體表征和加工領(lǐng)域的行業(yè)會議。作為美國藥學科學家協(xié)會 (AAPS) 的"過程分析技術(shù)"焦點小組的前任主席，Tim是制藥技術(shù)編輯顧問委員會的成員，以及《歐洲藥物評論》雜志的行業(yè)專家組成員。Tim還是化學工程師學會"顆粒技術(shù)"特別興趣小組的委員會成員、ASTM負責粉體和松裝固體的特性和處理的D18.24小組委員會副主席，以及美國藥典 (USP) 通論 - 物理分析專家委員會 (GC-PA EC) 的成員。
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