在凍干工藝過(guò)程中,,選擇適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)溶劑或潛溶劑系統(tǒng)有利于提高凍干產(chǎn)品的質(zhì)量和工藝優(yōu)化。其優(yōu)點(diǎn)主要有升華速率加快,,縮短干燥時(shí)間,,提高預(yù)凍藥液的化學(xué)穩(wěn)定性,通過(guò)提高藥物的潤(rùn)濕性和在溶液中的溶解度來(lái)提高物質(zhì)溶液的產(chǎn)量,,改善復(fù)水重構(gòu)性質(zhì),,加強(qiáng)預(yù)凍物質(zhì)液的無(wú)菌性。
一,、有機(jī)溶劑對(duì)凍干冷凍過(guò)程的影響
有機(jī)溶劑的濃度和種類影響制品干燥前的冷凍性質(zhì),,完1全凍結(jié)或不完1全凍結(jié)明顯影響冰的晶癖、干燥速率,、塌陷溫度,、干層的外觀、干層的表面積,、重構(gòu)性質(zhì)等,。不同的溶劑也影響藥物結(jié)晶度,,如異丙醇可使頭孢唑啉鈉更容易形成高結(jié)晶度。
有機(jī)溶劑的加人會(huì)改變物料的凍結(jié)特性,,如結(jié)晶性狀,、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度等,進(jìn)而改變升華速率,、凍干品外觀及復(fù)水性等,。不同的有機(jī)溶劑可能產(chǎn)生不同大小和形狀的晶體,高熔點(diǎn)的溶劑如叔丁醇會(huì)引起溶劑在溫度降低時(shí),,在冰層間結(jié)晶,。叔丁醇可改變冰的晶癖,晶體大小隨著系統(tǒng)中叔丁醇的量而改變,。有專家研究了蔗糖水溶液中加入叔丁醇后玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的變化情況,,發(fā)現(xiàn)溶液降溫時(shí)叔丁醇結(jié)晶不充分,引起玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下降,。另外,,如果殘留在蔗糖中的叔丁醇凍干后仍能保待無(wú)定形,在貯存過(guò)程中可能結(jié)晶,,導(dǎo)致生物制品的不穩(wěn)定,。在升華干燥前進(jìn)行退火處理,可使降溫過(guò)程中沒(méi)來(lái)得及析出的成分充分結(jié)晶,。采用退火技術(shù)可去除亞穩(wěn)態(tài)晶體,。
通常,叔丁醇在3%~19%的濃度范圍可形成針狀結(jié)晶,,這有利于制品的干燥,,因?yàn)獒槧罹w升華后會(huì)形成一個(gè)更加疏松、抗性弱的骨架,。其他溶劑如二甲基碳酸酯也有應(yīng)用于產(chǎn)生低共熔固體(即冰,、藥物、輔料相混合的固體有機(jī)溶劑),。
但絕大多數(shù)的有機(jī)溶劑如甲醇,、乙醇、正丙醇,、正丁醇,、乙腈、二氯甲烷和甲基異丁基酮并不是以凍結(jié)狀態(tài)存在于凍干層中,,而是以殘留液形式存在于冷凍骨架中,。研究顯示如果溶液中含有8%乙基醋酸鹽、10%二甲基碳酸鹽或10%的正丁醇會(huì)加快干燥,,但如含有10%的乙醇,、10%的正丙醇或10%的甲醇時(shí),,干燥會(huì)變慢,當(dāng)乙醇增加到20%時(shí),,餅狀物會(huì)塌陷,,幾乎不可能干燥。另外,,一些親水性溶劑如甲醇,、乙醇在水中仍保留相當(dāng)?shù)囊徊糠郑瑑H在溫度降低時(shí)才部分凍結(jié),。
由于有機(jī)溶劑的升華加熱溫度比冰低得多,,所以有機(jī)溶劑存在的體系干燥樣品時(shí)應(yīng)避免輻射加熱,防止穩(wěn)定波動(dòng)以及不均一干燥所帶來(lái)的影響,。為避免溶劑回流,,還應(yīng)縮短灌裝和冷凍藥液的時(shí)間間隔。
二,、有機(jī)溶劑對(duì)升華速率的影響
提高溶劑通過(guò)局部已干層的傳質(zhì)速率可提高制品的升華速率,因此縮短了凍干周期的第一階段干燥相,。
總阻力總阻力包括已干層的總阻力,、管形瓶/塞子的阻力及凍干倉(cāng)內(nèi)阻力。其中最主要的阻力是藥品的阻力,,占了總阻力的 90%,。
適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)溶劑會(huì)改變冰的晶癖和晶體大小,促進(jìn)大針狀晶體的形成,,由于升華過(guò)程中產(chǎn)生的已干層孔徑增大而增大了已干層的滲透性,,故可極大加快溶劑總流量的速率而提高升華速率。
有機(jī)溶劑可加快升華速率還因?yàn)樗鼈兊恼羝麎罕人?,這更有助于促進(jìn)升華的進(jìn)行,。這是因?yàn)楹笳呷Q于蒸汽壓大小。經(jīng)比較,,采用叔丁醇作潛溶劑時(shí),,乳糖液(含5%叔丁醇溶液)、蔗糖溶液(10%的叔丁醇溶液)的凍干速率均明顯變快,,而且更易成功凍干,,其中蔗糖的干燥時(shí)間可縮短為原來(lái)的一半,并提高了坍塌溫度,。在常規(guī)抗生素慶大霉素的凍干生產(chǎn)中,,加入叔丁醇后,凍干司從原來(lái)的39h減少至28h,,而產(chǎn)品質(zhì)量保持不變,。目前叔丁醇/水的共溶劑已用于種注射劑的生產(chǎn),。
相比于一些有機(jī)溶劑如甲醇、乙醇,、異丙醇,、丙酮,正丁醇,,或二氧雜環(huán)己烷等(這些溶劑不易凍結(jié),,在升華干燥時(shí)由于溶劑沸騰和結(jié)塊坍塌而獲得不合格產(chǎn)品),叔丁醇容易冷凍,,在第一階段干燥中可保持冷凍狀態(tài),,并形成疏松多孔的結(jié)構(gòu),減少了水蒸氣的流動(dòng)阻力,,這有利于水的蒸發(fā),。
此外,叔丁醇在5%(w/v)的蔗糖溶液中還起到物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)加速劑的作用,。研究表明當(dāng)在初干燥相中含有5%(w/w)叔丁醇時(shí),,其干燥速率會(huì)加快,從而干燥時(shí)間會(huì)縮短為原來(lái)的1/10,。干燥速率加快是由于針狀晶體的形成,,這極大的降低了干燥物塊的阻力。使用5%叔丁醇而使干燥物塊的表面積擴(kuò)大了 13倍,。
叔丁醇本身并不會(huì)影響崩解溫度,,但它加快升華速度可防止產(chǎn)品達(dá)到崩解溫度。因?yàn)樵谑宥〈嫉拇嬖谙?,水分在干燥層的升華變快,,降低了黏性而阻止了產(chǎn)品坍塌。
水和權(quán)丁醇的升華速率受到叔丁醇濃度的影響,。一般當(dāng)濃度低于20%(w/w),,水升華加快,超過(guò)20%(w/w)時(shí),,叔丁醇升華加快,,在等于20%(w/w)者均升華。
叔丁醇/水系統(tǒng)也應(yīng)用于提高硫酸雙生霉素溶液的凍干速率,。但在這些系統(tǒng)中,,需加人適當(dāng)麥芽糖,才可生產(chǎn)出合格的硫酸雙生霉素凍干制品,。為縮短40%的干燥時(shí)間和生產(chǎn)合格孔隙率的凍干制品,,需對(duì)活性成分、叔丁醇/水的比例、麥芽糖在制劑中的總量等進(jìn)行優(yōu)化,。
三,、有機(jī)溶劑對(duì)凍干產(chǎn)品的穩(wěn)定性的影響
采用有機(jī)溶劑可提高凍干產(chǎn)品在低壓凍干時(shí)的化學(xué)穩(wěn)定性,這與溶劑的種類有關(guān),。其原因主要是有機(jī)溶劑的存在,,可增大干燥物塊的表面積(約5倍),這可增加藥物分子間距離,,故改善了藥物的化學(xué)穩(wěn)定性,。
另外一個(gè)穩(wěn)定性改善的例子是在頭孢唑啉鈉凍干中使用異丙醇。異丙醇的使用有助于在冷凍相時(shí)形成無(wú)定形頭孢唑啉鈉晶體,,使加熱升華時(shí)提高藥物的穩(wěn)定性同時(shí)縮短產(chǎn)品的凍干時(shí)間,,減少了凍干制品的坍塌。其他短鏈醇如甲醇,、乙醇,、正丙醇、丙酮也會(huì)改善頭孢唑啉鈉的凍干穩(wěn)定性,。
四,、有機(jī)溶劑對(duì)重構(gòu)性質(zhì)的影響
凍干產(chǎn)品在加人合適的藥用溶劑后是否容易重構(gòu)取決于許多因素,如凍干產(chǎn)品的結(jié)構(gòu),、坍塌的程度,、在干燥時(shí)發(fā)生的溫度升降、產(chǎn)品的表面積,、親水包衣的存在、干燥骨架的均一性等都會(huì)影響其重構(gòu)性質(zhì),。一般采用叔丁醇/水系統(tǒng)為溶劑制得的乳糖和蔗糖的無(wú)定形產(chǎn)品,,可很快重構(gòu)。
但應(yīng)用有機(jī)溶劑應(yīng)注意其可能會(huì)提取瓶中或包裝材料中的物質(zhì),,尤其是使用硅化處理的管形瓶或瓶塞,。有機(jī)溶劑會(huì)溶解或提取包裝材料中的硅油,提取的硅油會(huì)阻止制品的潤(rùn)濕,,導(dǎo)致制品很難被重構(gòu),,引起重構(gòu)溶液的混濁,超出了特殊物質(zhì)或澄清度的要求,。這種現(xiàn)象同樣發(fā)生在過(guò)濾,、灌裝過(guò)程中,因?yàn)槭褂昧斯杌鹉z管和無(wú)菌過(guò)濾器,。
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