不管是作為原材料、中間產品還是zui終產品,粉體都是大量工業過程中不可或缺的成分,占據所有制造商品的大約80%。盡管它們普遍存在,但在產品開發、制造和質量保證中,我們仍面臨著許多挑戰。粉體常常被打上"不好"的標簽,而實際上,更準確地說,這只是因為我們對它們的特性不夠了解。粉體本身并無好壞之分,它們適合于不同的情況。
有效的粉體加工是幾乎所有藥品制造的基礎。絕大多數活性成分都是以粉體形式遞送,例如制成片劑或懸浮劑,或者通過干粉吸入劑等方式運送。即便那些非粉體形式遞送的活性成分,通常在生產過程的某個環節也會以粉體的形式處理。因此,充分了解粉體行為對于實施基于理論的研發方法至關重要,正如FDA的質量源于設計 (QbD) 所倡導的那樣。
粉體行為常被描述為不穩定,主要是設備與材料之間的相互作用導致的加工問題,比如分層、卡管或料斗溢出。粉體處方的設計與加工人員需要了解此類行為的原因,以便確保材料的特性與工藝條件和應用需求相吻合。可靠、全面地表征與加工表現相關的粉體特性變得越來越重要。
由于粉體特性受許多不同變量的影響,因此粉體的加工和表征都很復雜。主要參數 (如顆粒尺寸和形狀、孔隙率、表面粗糙度和靜電) 都是影響因素,同時系統變量和環境條件也會產生巨大影響。空氣和水分含量尤其重要。
這種靈敏度解釋了為什么完成一項看似不重要的操作變更很容易產生重大影響。例如,料斗卸料的容易程度可能會受料斗充填方式以及運行高度的影響。
充填方法會影響粉體中夾帶的空氣量,而料斗中的料層高度將決定了材料流出時的壓實力;易于壓縮的粉體由于粉床高度緣故而更容易受操作變化的影響。
這種復雜性使得粉體的加工具有挑戰性,且難以可靠地量化其特性。考慮粉體流動性是制藥廠商zui重要的特性之一。一種直觀的分析表明顆粒尺寸和形狀、充氣/壓實程度以及水分含量均會影響流動性。因此,可重現地量化流動性至少需要在所有這些變量方面保持一致。樣品準備和操作上的一致性也非常重要。
在QbD背景下,研究人員需要對影響粉體行為的因素有足夠的了解,以確保目標產品質量滿足特定的工藝。開發這些知識需要適當的工具。使用單個參數并不能充分領會粉體行為的復雜性,所以多變量的表征提供了更為合理的方法。通過使用zui有價值的粉體表征工具,研究人員如今能夠研究粉體的整體和剪切特性,以及壓實、預處理、充氣甚至流化粉體的動態流動特性。生成的數據使我們對粉體的了解遠遠超出了傳統方法 (比如休止角、豪斯納比和卡爾指數) 所達到的水平,從而使開發人員能夠更準確地預測工藝性能。利用這一知識確保zui優的粉體與設備組合,從一開始就保證制造工藝的質量。