微晶纖維素 (MCC) 來(lái)源豐富，易于生產(chǎn)，不易降解，多年來(lái)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(shí)出現類(lèi)似的差異，最終致使產(chǎn)品與技術(shù)規范不符，需要返工，甚至報廢。最新的質(zhì)量源于設計 (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) 的穩健方法，將幫助構建可接受的原材料屬性的設計空間。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(jià)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(gè)等級MCC。三個(gè)等級各自的粒徑分析得到幾乎相同的D50值 (100 µm)，致使無(wú)法區分三種樣品。
使用FT4粉體流變儀™進(jìn)一步分析三個(gè)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。
測試結果
動(dòng)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(shuō)明在樣品中引入空氣后導致其排列結構發(fā)生了較大的變化。這通常表示顆粒之間的粘結強度較低。
與樣品C相比，樣品A和樣品B表現出不同的響應，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(gè)樣品大得多，表明它是三者之中透氣性的。透氣性低意味著(zhù)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(shuō)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的結果，其屈服軌跡 (由數據點(diǎn)的擬合線(xiàn)生成) 十分陡峭，因此Y軸截距在原點(diǎn)下方。導致粘結應力值為負，未能得到流動(dòng)函數的結果 (因為無(wú)法構建次莫爾圓因而無(wú)法得到無(wú)約束屈服強度值)。這揭示了記錄剪切應力實(shí)際測量值和莫爾圓分析推導參數的重要性，因為用于獲取這些參數的數學(xué)模型并不總能提供可比較的數據。
結論
FT4可清晰、重復地區分三種等級MCC之間的差異，揭示了無(wú)法僅憑粒徑這個(gè)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(guò)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出較好的流動(dòng)特性。樣品C產(chǎn)生的剪切應力值，對充氣最敏感，表現出最差的透氣性，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(guò)程環(huán)境與材料屬性之間關(guān)系的必要性。
粉體流動(dòng)性并非材料的固有屬性，而是粉體在特定設備中以所需方式流動(dòng)的能力。成功的加工過(guò)程需要粉體與工藝的完美匹配，相同的粉體在一個(gè)工藝中性能良好，而在另一個(gè)工藝中卻不佳的情況并不罕見(jiàn)。這表明需要多元特性表征方法，得出的結果能夠與工藝評估相聯(lián)系，從而構建對應于可接受的工藝行為的參數設計空間。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(lái)描述所有的過(guò)程行為。
作者簡(jiǎn)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計和持續發(fā)展方面發(fā)揮了重要作用。Tim與各專(zhuān)業(yè)機構合作并參與行業(yè)活動(dòng)，對促進(jìn)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(xué)的機電一體化學(xué)位。他是美國結構化有機微粒系統工程研究中心 (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(huì )議。作為美國藥學(xué)科學(xué)家協(xié)會(huì ) (AAPS) 的"過(guò)程分析技術(shù)"焦點(diǎn)小組的前任主席，Tim是制藥技術(shù)編輯顧問(wèn)委員會(huì )的成員，以及《歐洲藥物評論》雜志的行業(yè)專(zhuān)家組成員。Tim還是化學(xué)工程師學(xué)會(huì )"顆粒技術(shù)"特別興趣小組的委員會(huì )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(huì )副主席，以及美國藥典 (USP) 通論 - 物理分析專(zhuān)家委員會(huì ) (GC-PA EC) 的成員。
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