制药行业中的热熔挤出

制药企业使用双螺杆挤出机,将活性药物成分(API)与合适的聚合物进行分子级混合,尤其适用于药物成分溶解度差或在加工过程中不稳定的情况。挤出技术同样可用于制备肠溶包衣制剂、开发缓释剂型、掩味,以及制备薄膜等特定形态。

热熔挤出工艺

热熔挤出(HME)是指在聚合物材料的玻璃化转变温度(T<sub>g</sub>)以上对其进行加工,使热塑性粘结剂和/或聚合物与活性化合物在分子水平实现混合。HME 广泛应用于多个行业,通过热能与机械能的协同作用提升连续化加工能力,实现材料加工的可重复性,同时减少粉尘与溶剂使用,并支持在线监测。

 

在制药生产中,HME 用于将 API 在基质中以分子水平分散,从而形成固体溶液。这使得针对难溶药物的给药系统成为可能,并可制备诸如经皮贴剂用薄膜等特殊剂型。


热熔挤出用聚合物

在 HME 中,选择合适的聚合物作为基质以形成稳定的固体溶液至关重要。具有较高增溶能力的聚合物尤为适合,因为它们可溶解大量药物。用于热熔挤出实验的聚合物基于不同的单体与化学结构,例如均聚物、共聚物、两亲性共聚物,以及增溶剂与增塑剂等。评估每种材料时,需要考虑聚合物在溶剂中的溶解性,其特征可从高度亲脂到高度亲水不等。

 

热熔挤出用聚合物必须具有热塑性特征,并在合适的挤出温度下保持热稳定性。在开发 HME 药物体系时,玻璃化转变温度与熔点是关键因素。聚合物的可挤出性主要由 T<sub>g</sub> 或 T<sub>m</sub> 以及熔体黏度决定。多数聚合物呈现触变行为,即黏度会随剪切应力增加而降低。


制药挤出技术

当前的药物发现方法往往产生分子量更大、亲脂性更强的候选药物,从而导致溶解度与渗透性较差。不到 10% 的新药候选物同时具备高溶解度与高渗透性;并且据报道,世界卫生组织基本药物目录中的药物有约 30–40% 为水溶性差或偏亲脂性。HME 通过形成固体溶液,使药物在基质中以分子水平分散。

 

HME 可用于多种应用,包括无定形固体分散体、控释系统、多晶型生成、新型共结晶(无溶剂连续共结晶)以及多孔聚合物体系。


热熔挤出工艺参数

在热熔挤出过程中,API 与辅料被送入挤出机。各组分经历剪切、加热、塑化、混合与分散,最终通过模口挤出成型。开发基于 HME 的制造项目需要控制多项影响最终产品质量的工艺参数:需考虑停留时间分布与单位机械能消耗(SMEC),以及挤出机模口处熔体温度、模口压力与螺杆扭矩。


热熔挤出从中试到商业化规模的放大

在实验室规模筛选药物候选物

Thermo Scientific 双螺杆挤出机在不同规格之间采用相似的几何结构设计,使得基于实验室规模(11 mm 螺杆)设备开展的实验与可行性项目能够以科学的方法放大到商业化规模。使用实验室挤出机可最大限度减少昂贵 API 的用量,并便于在实验间快速、轻松清洁。

微型混合机助力筛选药物候选物

确定合适的 API/辅料配方,并验证该配方是否适合作为热熔挤出的候选体系,往往具有挑战。Thermo Scientific Pharma mini HME 微型混合机仅需少至 3 克总物料即可帮助识别适合热熔挤出的药物候选体系。该混炼机采用锥形同向或反向旋转螺杆,旨在减少浪费并降低清洁所需停机时间。

用于研究与小规模生产的台式挤出机

台式挤出机的最小通量为 20 g/h,非常适用于 I 期(Phase 1)研究应用,尤其是在开发与测试含昂贵 API 及相关化合物的配方时。作为符合 GMP 的设备,Thermo Scientific Pharma 11 双螺杆挤出机也适用于临床试验与小规模生产,通量最高可达 2.5 kg/h。其螺杆与机筒设计在 Thermo Scientific 全系列挤出机产品线中可按几何比例放大,覆盖从实验室与中试到生产规模。

制剂开发平台

模块化的 Thermo Scientific Pharma 16 双螺杆挤出机定位于开发实验室与生产线之间,可支持多种制剂项目,包括控释制剂、溶解度提升、共挤出与植入剂、防滥用制剂,以及湿法与熔融造粒项目。模块化设计使制剂科学家能够在热熔挤出与连续造粒项目之间切换,而无需对挤出系统进行工程化改造。

生产规模 HME

为实现对适用于 PAT 的热熔制剂进行一致、可控加工,Thermo Scientific Pharma 24 双螺杆挤出机可缩短产品切换时间并降低放大风险,同时支持快速、便捷清洁。

 

该平台集成了适用于项目开发与商业化生产的配套设备,包括预混机、喂料器、冷却辊、风冷输送带、切粒机,以及片材或吹膜产线。配套设备可提供符合 GMP 标准的制药版本,采用不锈钢结构并配备防尘密闭的触屏操作界面。


制药双螺杆挤出机选型指南

快速找到适合你制剂开发与生产需求的 Pharma 双螺杆挤出机。

 

Pharma 双螺杆挤出机

Pharma Mini HME

Pharma 11

Pharma 16

Pharma 24

Pharma 24 TSG

推荐用途

可行性验证

研究

研究/中试

生产制造

生产制造

HME 典型通量*

3 g batch or 100 g/h

20 g/h - 2.5 kg/h

0.5 kg/h - 10 kg/h

1 kg/h - 30 kg/h

不适用

TSG 典型通量*

不适用

up to 3 kg/h

up to 20 kg/h

up to 80 kg/h

up to 80 kg/h


尺寸 (L × W × H)

58 x 37 x 34 cm

83 x 48 x 41 cm

210 x 76 x 176 cm

210 x 85 x 173 cm

195 x 32 x 42 cm

下游配套选项

牵引带、基于激光的定径与切割装置

输送带、切粒机、片材牵引装置

输送带、切粒机、冷却辊、端面切粒机

输送带、切粒机、冷却辊、端面切粒机

用于产线集成

螺杆设计

锥形,同向或反向旋转

平行,同向旋转

平行,同向旋转

平行,同向旋转

平行,同向旋转

最大扭矩

5 Nm

6 Nm / shaft

18 Nm / shaft

52.5 Nm / shaft

18 Nm / shaft

*实际通量取决于配方

 


仅供科研使用。不得用于诊断用途。

For Research Use Only. Not for use in diagnostic procedures.