Mekanismen For Granulering-Dannelse Og Metoder

Mekanismen For Granulering-Dannelse Og Metoder

Granulering er prosessen ansatt i farmasøytisk industri der pulverformer er laget for å binde sammen for å danne større multipartikkel enheter eller granulater. Bindinger mellom de primære partiklene dannes ved kompresjon, eller ved bruk av et bindemiddel. Granulering utføres av flere grunner.

• det bidrar til å forhindre separasjon eller segregering av de primære ingrediensene i pulverblandingen, samt forbedrer strømmen av egenskapene til blandingen. Segregering skyldes forskjeller i størrelse eller tetthet av de forskjellige komponentene i blandingen. I et ideelt granulert fast stoff er alle bestanddelene i blandingen i riktig proporsjon i hvert granulat.
• det endrer størrelsen på partiklene som resulterer i forbedret kompresjon og tetthet av pulverblandingen. Mange pulver har partikler av liten størrelse og uregelmessig form. De er sammenhengende og flyter ikke bra. Granulering fører til større, mer homogene partikler med bedre strømningsegenskaper, og forbedrer tablettprosessen.
• Komprimerte granulater opptar mindre volum/vektenhet sammenlignet med pulver og er lettere å lagre og sende.
• granuleringsprosessen kan endre eller forbedre legemiddelfrigivelsesprofilen.

Ytterligere fordeler med granulering inkluderer (a) risikoen for caking av hydgroskopiske materialer reduseres da granulatene fortsatt er i stand til å absorbere fuktighet, men beholder sin evne til å strømme på grunn av den store granulatstørrelsen, og (b) håndtering av giftig materiale er mindre farlig enn det som er tilfelle med fint pulver. Ideelt sett bør det granulerte materialet utvise høy mekanisk styrke og være ikke-sprø.

Granuleringsmekanismer

Granulater dannes ved binding av pulverpartikler sammen. Tilstrekkelig sterke bindinger mye dannes mellom partikler slik at de holder seg og ikke bryter. Det er fem anerkjente bindinger som dannes mellom partikler:

• klebende og kohesive krefter i den immobile væsken mellom partikler
• grensesnittkrefter i mobile flytende filmer i granulater
• dannelse av en fast bro etter påfølgende løsningsmiddelfordampning – hovedmekanismen i tørr granulering
• tiltrekkende krefter mellom faste partikler – tilstedeværelse av væske ikke nødvendig
• mekanisk sammenkobling av partikler ofte mellom fibrøse eller flate partikler.partikler

det er to brede metoder anvendt for granulering av farmasøytiske formuleringer: tørr granulering og våt granulering.

Tørrgranulering

Tørrgranulering brukes til å danne granulater uten å bruke en flytende løsning fordi materialene som skal granuleres, kan være følsomme for fuktighet og varme. Forming av granulater uten fuktighet krever komprimering og fortetting av pulverene. I denne prosessen samles de primære pulverpartiklene under høyt trykk. Tørrgranulering har færre prosesstrinn enn våtgranulering.

Komprimering av pulveret for tørr granulering kan gjøres enten ved hjelp av en kraftig tablettpress, eller pulveret klemmes mellom to motroterende ruller, i det som refereres til Som En Chilson-komprimator, for å produsere et kontinuerlig ark eller bånd av materialer.

når det gjelder valsekomprimatoren, veies de forskjellige ingrediensene først og blandes i de nødvendige proporsjonene. Den resulterende blanding transporteres til komprimeringsområdet og kompasjonsrullene, normalt med en skruemater eller snekker. Den komprimeres deretter av rullekomprimering (slugging) for første gang. Dette resulterer i ark av komprimert materiale, som deretter freses til granuler med nøyaktig avtalt tetthet, før de smøres og komprimeres til ønsket sluttform. Roller komprimert partikkel er vanligvis tett, med skarpe kanter profiler. Når en tablettpresse brukes til tørr granulering, kan pulverene ikke ha nok naturlig strøm for å mate produktet jevnt inn i dørhulen, noe som resulterer i varierende grad av tetthet.

i tørrgranulering er det to typer uimotståelige, attraktive fysiske krefter mellom partikler som får dem til å binde dem sammen

• Elektrostatiske krefter – det er generelt svake, men kan forårsake kohesjon når materialet blandes i utgangspunktet.
• vand Der Waals krefter – disse er sterkere enn elektrostatiske krefter, og de øker etter hvert som interpartikkelavstandene reduseres under kompresjon av pulver.

ved tørrgranulering øker trykket kontaktområdet mellom adsorpsjonslagene av partikler og reduserer interpartikkelavstandene, og bidrar dermed til materialets endelige styrke. Trykket som påføres under tørrgranulering, kan også smelte materialer med lavt smeltepunkt der partiklene berører og høyt trykk utvikles. Når dette skjer partiklene vil binde sammen og krystallisering kan skje når trykket er lettet.

Våtgranulering

i våtgranulering dannes granulater ved tilsetning av en granuleringsvæske (vanligvis en vandig løsning) på en pulverseng som er under påvirkning av en løpehjul (i en høyskjærgranulator), skruer (i en tvillingskrue granulator) eller luft (i en fluidisert bedgranulator). Agitasjon av partiklene sammen med den tilsatte væsken gir binding mellom de primære pulverpartiklene for å produsere våte granulater. Væsken må være flyktig slik at den kan fjernes ved tørking, og vanligvis brukes vann, etanol eller isopropanol enten alene eller i kombinasjon. Vandige væsker er sikrere å bruke enn organiske løsningsmidler. Selv om vann i utgangspunktet kan binde partikler sammen, når det fordamper, kan pulveret løsne seg, slik at et bindemiddel tilsettes, som er en type lim. Vanligvis brukes povidon (polyvinylpyrollidon (PVP).

når vannet eller oppløsningsmidlet fordamper fra blandingen, låser bindemidlet pulverpartiklene sammen i granulat som deretter kan males til ønsket mål.

prosessen kan være veldig enkel eller svært kompleks, avhengig av egenskapene til pulverene, det endelige målet med tablettfremstilling og utstyret som er tilgjengelig. I den tradisjonelle våtgranuleringsmetoden presses den våte massen gjennom en sil for å produsere våte granulater som deretter tørkes.

mekanismen for våtgranulering begynner når væske tilsettes til pulveret og forårsaker at en tynn og immobil film av væske dannes mellom partikler. Dette fører til en effektiv reduksjon i interpartikkelavstand og en økning i kontaktområdet mellom partikler. Forkortelsen av interpartikkelavstanden øker van Der Waals tiltrekningskrefter. Mer væske blir vanligvis tilsatt i våt granulering for å danne en mobil væskefilm. Som et resultat er det tre tilstander som kan beskrive fordelingen av væske mellom partikler:

• Pendulær tilstand-vanligvis ved lavt fuktighetsnivå, dette er når partiklene holdes sammen av linseformede ringer av væske, men det er hovedsakelig luft mellom partiklene.
• Fløibanen tilstand – dette er et mellomledd tilstand hvor luft begynner å fortrenge fra mellom partikler
• Kapillær tilstand – dette er når all luft har blitt forskjøvet fra mellom partiklene.

i kapillærtilstand penetrerer væsken porene i partiklene og vil danne en solid bro mellom partikler, noe som gir den sterkeste formen for adhesjon når væsken fordamper.

Nukleering av granulat i våtgranulering starter med et antall partikler som går sammen i pendelformet tilstand. Agitasjon av blandingen får partiklene til å vedta kapillærtilstanden, og på dette punktet virker partiklene som kjerner for ytterligere granulevekst. Når blandingen omrøres, oppstår ytterligere granulær vekst som danner et stort antall små granulater med en ganske bred størrelsesfordeling. Dette er den ideelle sammensetningen. To eller flere granulater kan samles for å danne større granulater, eller de kan bryte inn i fragmenter som kan feste seg til andre granulater. Det kan også være noen mekanisk sammenkobling av pulverpartikler. Hvis agitasjon fortsetter for langt, vil granulatene samles for å danne ubrukelige overmassede kuler av materiale. Mengden tilsatt væske og arten av utgangsmaterialene vil påvirke den nødvendige blandetiden, samt typen av mikser. Høyskjærblandere krever ofte mindre væske enn lavskjærblandere, og høye hjulrotasjonshastigheter kan forårsake lokal oppvarming av blandingen og tap av løsningsmiddel ved fordampning.