药物微粉化,为啥需要气流粉碎机

随着药监局对固体制剂仿制药的一致性评价政策的推出和实施，国内制药的标准也在大跨步的向上提升，多数的仿制药以及创新型药物都是难溶性原料药，其粒径要求及粒径控制对制剂的溶出率起到了关键的作用。 原料药的微粉化可以明显提高难溶性药物的溶解度，经过超微粉的难溶性药物制备的固体制剂，其溶出度可达到国内一致性评价的要求。气流粉碎机是超微粉碎设备中最重要的组成之一，它可以将物料粉碎至几微米的粉体。气流粉碎机又称为气流磨或者流能磨，是利用高速气流或过热蒸汽使物料之间相互碰撞、磨檫、剪切进而使物料粉碎的。 气流粉碎机在药粉制备过程中的工作原理 压缩后的空气或惰性气体在喷管内受压后，利用高速弹性流体的喷射力，使颗粒之间、气体与颗粒、颗粒与器壁及其他部件相互产生强烈的冲击、剪切、碰撞、摩擦等作用。同时，在气流旋转离心力的作用下，或者与分级器结合，对粗细颗粒进行分级，实现超细粉碎。气流粉碎机作为药物粉碎的常用制备方法，适用于抗菌素、酶、低熔点等热敏药物的粉碎。 气流粉碎机的分类 用于制备药物粉体的气流粉碎机主要有扁平式气流粉碎机、对喷式气流粉碎机、靶式气流粉碎机、循环管式气流粉碎机、流化床（对喷）式气流粉碎机。 （1）扁平式气流粉碎机 扁平式气流粉碎机也称圆盘式气流磨，该类型设备的工作原理是压缩空气通过入口进入气流分配室，会产生负压，物料进入混合室，随后被喷嘴喷射出的高速气流喷入粉碎室。喷嘴和粉碎室的半径方向是有一定角度的，所以物料在喷嘴喷射出的高速气流下以极高的速度旋转，作循环运动。物料与物料之间、物料与粉碎室的内壁之间进行着相互的碰撞、磨檫等，因此物料被粉碎。不符合需求的较粗的物料在离心力的作用下被甩向壁面继续粉碎，细粉则从粉碎机的出口管进入气流磨的搜集系统搜集粉碎后的产品。 气流粉碎机 （图片来源：东贵精密机械（无锡）有限公司） （2）对喷式气流粉碎机 对喷式气流粉碎机，又被称为逆向喷射磨，是物料在超音速气流中自身对撞进而粉碎的装置。它是利用在同一直线上但方向相反的喷嘴喷射出的超音速气流使物料进行冲击和碰撞，喷嘴的数量可以是一对也可以是若干对。逆向喷射磨具有不易磨损的特点，结构设计避免了颗粒与管壁碰撞造成的磨损，也避免了管壁材料混入物料中会对粉粒产生污染，降低了对产品的污染程度。 JET MILL Pilot超微粉气流粉碎 （图片来源： 诺泽流体科技（上海）有限公司） （3）靶式气流粉碎机 靶式气流粉碎机是最早的一种气流粉碎方式，这种形式的气流粉碎机的能量利用率较高，它是利用被高速气流喷射而加速的高速颗粒撞击在一个刚性的物体上进而进行粉碎的。而被撞击的靶通常硬度都很大，所以比较适用于粉碎一些比较难以粉碎、粒度较粗且具有较好弹性和韧性的物料。通常用来粉碎一些纤维状物料以及高分子聚合物。物料除了与靶发生撞击之外，也会与粉碎室内壁进行反复的碰撞。靶式气流粉碎机因为撞击方式的原因所以粉碎强度较大，粉碎效率较高，粉碎后的产品产量较大。 新一代节能型气流粉碎机 （图片来源：江苏密友粉体新装备制造有限公司） （4）循环管式气流粉碎机 循环管式气流粉碎机的工作原理是压缩气体通过喷嘴高速射流，物料由于负压通过加料口被自动吸入混合室并混合流被送入粉碎室。物料被加速后颗粒之间、颗粒与粉碎室内壁产生冲击、相互碰撞和摩擦进而被粉碎。因为惯性，粗颗粒在外壁运动，而细颗粒在内壁运动，所以粗颗粒和细颗粒在分级时，细颗粒会被分离出来作为产品收集，粗的未被粉碎的物料沿下行管返回继续被粉碎。 符合GMP要求的气流粉碎机组 （图片来源：江苏密友粉体新装备制造有限公司） （5）流化床（对喷）式气流粉碎机 流化床（对喷）式气流粉碎机是一种较新的气流粉碎设备。流化床对喷式气流粉碎机的工作原理是气流通过一组喷嘴（数量>2个）在磨内形成对喷射流场，物料呈流态化。气流磨内的物料在喷嘴射流的交汇点处颗粒之间会发生强烈的碰撞、摩擦冲击，进而被粉碎。被粉碎后的粉体在负压的作用下通过分级机，符合需求的产品由旋风分离器及除尘器搜集，而不符合要求的较粗颗粒则受重力影响又返回到粉碎区粉碎。 Micron Jet Mill 6超微粉气流粉碎机 （图片来源： 诺泽流体科技（上海）有限公司） 气流粉碎机用于药物破碎的特点 01粒度分布范围窄，平均粒度细 通过高压气流粉碎过程和精密分级机的气流旋转离心力，实现不同粒径的自动分级，得到的产品粒径分布狭窄，平均粒径细，D50粒径在5~10μm之间。 02粉末形状好，产品纯度高 气流粉碎机制成的粉末外观为球形，颗粒表面碰撞光滑，形状规则，分散性好，破碎过程中机械磨损小，产品纯度高。 03适用于低熔点和热敏药物 气流粉碎机以压缩空气为动力，高速喷射气动产生焦耳汤姆逊效应，气动在喷嘴处绝热碰撞，从而降低破碎系统温度，抵消药物碰撞和摩擦产生的热量。粉碎室内环境温度可达零下几十摄氏度，适用于制备低熔点和热敏药物。 04密封性好，无污染 由于气流粉碎机密封性能好，产品收率高；整个破碎过程在负压下进行，不会泄漏，对环境无污染，可以无菌操作。 05操作简单 粉碎过程连续，采用封闭循环系统技术和自动控制技术，操作简单。 06粉碎-混合-干燥在线操作 气流粉碎机可以实现粉碎、混合、干燥等在线操作，也可以同步改性药物粉末。例如，一些药物在粉碎过程中喷入液体，覆盖和改性颗粒。 气流粉碎机目前已成为研制各种高性能微粉材料的首选设备。 当然气流粉碎机也有缺点，例如①气流粉碎较球磨机和其他机械粉碎能量利用率低，能耗高，生产成本高。粉碎的过程能量是由电能→压缩空气的势能→喷射气流的动能→颗粒运动的动能作用到颗粒上进行粉碎。随着这个过程的进行，粒子越来越小，产生的动能也逐渐减少，粉碎过程越难进行，因此低附加值产品不宜使用。②在粉碎过程中，高速气流易将挥发性成分带走，造成药物有效成分的损失。③由于气流粉碎机的性质决定了气流粉碎机产量一般都比较小。 参考来源： 药剂微粉服务：影响气流粉碎机粉碎效果的因素 成都志凯粉体设备：为什么需要气流粉碎机？它的存在理由是什么 诺泽科技：超微粉气流粉碎机在药物微粉化的卓越运用 苏偲禹. 气流粉碎对粉体物性的影响及破碎机理研究 中国粉体网：药物超细粉碎设备之“气流粉碎机” （中国粉体网编辑整理/青黎）