造粒形成のメカニズムと方法
造粒は、粉末形態を一緒に結合させてより大きな多粒子実体または顆粒を形成する製薬業界で採用されているプロセ 一次粒子間の結合は、圧縮によって、または結合剤を使用することによって形成される。 造粒はいくつかの理由で行われる。
- それは粉の混合物の第一次原料の分離か分離を防ぐのを助け、また混合物の特性の流れを改善します。 偏析は、混合物中の異なる成分のサイズまたは密度の違いによるものである。 理想的な造粒固体では、混合物のすべての成分は、各顆粒中で正しい割合である。
- 粉体混合物の圧縮と密度を向上させるために、粒子のサイズを変更します。 多くの粉末は、小さなサイズおよび不規則な形状の粒子を有する。 彼らは凝集性であり、よく流れません。 造粒は、より良好な流動特性を有するより大きなより均質な粒子をもたらし、錠剤製造プロセスを改善する。
- 密集させた微粒は粉と比較されるより少ない容積/単位重量を占め、貯え易く、出荷し易い。
- 造粒プロセスは、薬物放出プロファイルを修正または改善することができる。
造粒の追加の利点には、(a)顆粒が水分を吸収することができるが、顆粒サイズが大きいために流動する能力を保持するため、吸湿性材料の固化のリスクが低減されること、および(b)毒性材料の取り扱いが微粉末の場合よりも危険性が低いことが含まれる。 理想的には、造粒された材料は、高い機械的強度を示し、脆くないはずである。
造粒のメカニズム
顆粒は、粉末粒子同士が結合することによって形成される。 十分な強い結合は、粒子間に多く形成され、それらが付着して壊れないようにする。 粒子の間に形成される五つの認識された結合があります:
- 粒子間の不動液体中の接着力および凝集力
- 顆粒内の可動液体膜中の界面力
- その後の溶媒蒸発後の固体ブリッジの形成–乾式造粒における主な機2023>
医薬品製剤の造粒には、乾式造粒と湿式造粒の二つの広範な方法が用いられています。
乾式造粒
乾式造粒は、造粒される材料が水分や熱に敏感である可能性があるため、液体溶液を使用せずに顆粒を形成するために使用されます。 水分なしで顆粒を形成するには、粉末を圧縮して高密度化する必要があります。 このプロセスでは、一次粉末粒子は高圧下で凝集される。 乾式造粒は湿式造粒よりも工程段階が少ない。
乾式造粒のための粉末の圧縮は、重い打錠プレスを使用するか、チルソンコンパクターと呼ばれる二つの反回転ローラの間で粉末を圧搾して、連続したシートまたはリボンの材料を製造することができる。
ローラー圧縮機の場合、まず異なる成分を秤量し、必要な割合で混合します。 生じる混合物はスクリュー給紙装置かオーガーが付いている圧縮区域そしてcompationのローラーに、普通運ばれる。 それはローラーの圧縮（スラグになること）によってそれからはじめて圧縮されます。 これは望ましい最終的な形態に油を差され、圧縮される前に丁度一致した密度の微粒に製粉される圧縮された材料のシートで起因する。 ローラーによって圧縮される粒子は鋭利なプロフィールと通常密、である。 乾式造粒のために錠剤プレスを使用する場合、粉末は、製品をダイキャビティ内に均一に供給するのに十分な自然な流れを持たず、その結果、様々な程度の緻密化が生じることがある。
乾式造粒では、粒子間に二つのタイプの魅力的な魅力的な物理的力があり、それらを結合させる
- 静電気力–一般的に弱いが、材料が最初に混合されたときに凝集を引き起こす可能性がある。
- Vand der Waals力–これらは静電気力よりも強く、粉体の圧縮中に粒子間距離が減少するにつれて増加します。
乾式造粒では、圧力を加えると粒子の吸着層間の接触面積が増加し、粒子間距離が減少し、材料の最終的な強度に寄与します。 乾式造粒中に加えられる圧力はまた、粒子が接触し、高圧が発生する低融点材料を溶融させることができる。 これが起こるとき粒子は一緒に結合し、圧力が取り除かれるとき結晶化は起こるかもしれません。
湿式造粒
湿式造粒では、羽根車（高せん断造粒機）、ねじ（二軸造粒機）、または空気（流動層造粒機）の影響を受けている粉末層上に造粒液（通常は水溶液）を添加 添加された液体と共に粒子を撹拌すると、一次粉末粒子間の結合が生じ、湿潤顆粒が生成される。 液体は、乾燥によって除去することができるように揮発性でなければならず、典型的には水、エタノールまたはイソプロパノールを単独でまたは組み合わせ 水性液体は、有機溶媒よりも安全に使用できます。 水は最初に粒子を一緒に結合するかもしれませんが、蒸発すると粉末が崩壊する可能性があるため、接着剤の一種である結合剤が添加されます。 典型的にはポビドン（ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ））が使用される。＜6063＞＜5464＞水または溶媒が混合物から蒸発すると、結合剤は粉末粒子を顆粒状に一緒に固定し、次いで所望の寸法に粉砕することができる。
このプロセスは、粉末の特性、錠剤製造の最終的な目的、および利用可能な装置に応じて、非常に単純または非常に複雑になる可能性があります。 従来のぬれた粒状化方法でぬれた固まりはふるいを通して続いて乾燥するぬれた微粒を作り出すために強制されます。
湿式造粒のメカニズムは、粉末に液体を添加すると、粒子間に液体の薄い不動の膜が形成されることから始まります。 これは、粒子間距離の効果的な減少および粒子間の接触面積の増加を引き起こす。 粒子間距離の短縮はｖａｎｄｅｒｗａａｌｓの引力を増加させる。 より多くの液体は、通常、移動性液体膜を形成するために湿式造粒中に添加される。 その結果、粒子間の液体の分布を記述することができる三つの状態があります:
- Pendular状態-通常、低水分レベルでは、これは、粒子が液体のレンズ状のリングによって一緒に保持されているが、それは主に粒子間の空気であるときです。
- ケーブル状の状態–これは空気が粒子間から変位し始める中間状態です
- 毛細管状の状態–これはすべての空気が粒子間から変位したときです。
毛細管状態では、液体が粒子の細孔を貫通し、液体が蒸発すると粒子間に固体のブリッジを形成し、最も強い接着力を与えます。
湿式造粒における顆粒の核形成は、ペンデュラ状態で多数の粒子が一緒に結合することから始まります。 混合物の攪拌により、粒子は毛細管状態を採用し、この時点で、粒子はさらなる顆粒成長のための核として作用する。 混合物が攪拌されると、さらに顆粒状の成長が起こり、かなり広いサイズ分布を有する多数の小さな顆粒を形成する。 これは理想的な構成です。 二つ以上の顆粒は、より大きな顆粒を形成するために合体してもよく、またはそれらは他の顆粒に付着することができる断片に分割されてもよい。 また粉の粒子の機械連結があるかもしれません。 攪拌があまりにも遠くに継続されると、顆粒は合体して、使用できない過剰に塊状の物質球を形成する。 添加される液体の量および出発材料の性質は、必要な混合時間およびミキサーのタイプに影響を及ぼす。 高せん断ミキサーは、多くの場合、低せん断ミキサーよりも少ない液体を必要とし、高い羽根車回転速度は、蒸発による混合物の局所的な加熱および溶媒の損失を引き起こす可能性がある。
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