Verbetering van de efficiëntie van biofarmaceutica door middel van sproeidrogen

Sproeidrogen is een zeer snelle droogmethode vanwege het extreem grote deeltjesoppervlak en de hoge warmte-uitwisselingscoëfficiënt. Dankzij het grote deeltjesoppervlak kan het drogen ook bij gematigde tot lage temperaturen worden uitgevoerd. Dankzij de snelle droging en gematigde temperaturen is sproeidrogen geschikt voor warmte-gevoelige materialen. De snelle droging en de daarmee gepaard gaande snelle materiaalstabiliteit maken het sproeidrogen ideaal voor inkapseling en de productie van droge emulsies of amorfe materialen. De mogelijkheden voor deeltjestechniek omvatten ook poederprestatiekenmerken, zoals aerodynamische afmetingen, deeltjesgeometrie, deeltjesgrootteverdeling en poedervloei-eigenschappen.

Sproeidrogen van nanodeeltjes omvat het drogen van nanodeeltjes gesuspendeerd in een geschikte vloeistof (zoals water). Door middel van sproeidrogen kunnen de originele deeltjes worden beschermd en tegelijkertijd nieuwe, wenselijkere poedereigenschappen worden bereikt. Dit betekent dat het poeder goede vloei-eigenschappen heeft en een verminderde neiging om stof te genereren, of dat het goede poeder-vloei-eigenschappen heeft en een kleine aerodynamische deeltjesgrootte.

Micro-inkapseling kan worden bereikt met behulp van sproeidroog- en sproeicondensatieprocessen. Het materiaal dat wordt gebruikt voor gesproei-gedroogde micro-inkapseling is een vloeistof waarin een medicijn in suspensie of opgeloste vorm in het verpakkingsmateriaal aanwezig is. Geschikte oplosmiddelen kunnen water, alcohol, aceton, enz. zijn. Een ander alternatief is sproeidrogen, waarbij de verpakkingsoplossing wordt vervangen door een gesmolten verpakkingsoplossing. Door middel van sproeidrogen of sproeidrogen kan de deeltjesgrootte eenvoudig worden aangepast om een ​​morfologie met gecontroleerde afgifte te bereiken die geschikt is voor afstemming en andere gewenste poedereigenschappen.

Droge emulsies zijn een variatie op de micro-inkapselingstechnologie. In droge emulsies moeten microdruppeltjes, dat wil zeggen olieoplossingen die in olie-oplosbare geneesmiddelen bevatten, worden ingekapseld. Het door sproeidrogen te produceren materiaal is een emulsie die een opgeloste vaste drager bevat. Gesproei-gedroogde, droge emulsies kunnen opnieuw worden gecombineerd om de oorspronkelijke druppelgrootte te behouden en zo de biologische beschikbaarheid van het medicijn te verbeteren, terwijl andere gewenste poedereigenschappen worden verkregen.

Vaste amorfe dispergeermiddelen/oplossingen kunnen worden verkregen door middel van sproeidrogen. Het materiaal dat wordt gebruikt om vaste amorfe dispergeermiddelen te produceren bestaat uit een medicijn en een geschikt oplosmiddel dat stabiliserende materialen bevat. Geschikte oplosmiddelen zijn onder meer alcohol, aceton, dichloormethaan, enz. Gesproei-gedroogde vaste amorfe dispergeermiddelen kunnen de biologische beschikbaarheid en stabiliteit van het medicijn verbeteren, terwijl andere gewenste poedereigenschappen worden verkregen, zoals de vloeibaarheid van het poeder en directe compressieprestaties.

Drogen

Wanneer een medicijn thermoplasticiteit en een hoge affiniteit voor oplosmiddelen vertoont, is het product moeilijk te drogen. Voor geneesmiddelen met een hoge oplosmiddelaffiniteit vereist een bepaald niveau aan resterend oplosmiddel in het product hogere droogtemperaturen of een lager oplosmiddeldampgehalte in het uitlaatgas, wat een aanzienlijke uitdaging is, vooral voor producten die ook thermoplastisch zijn. Voor geneesmiddelen die thermoplasticiteit vertonen en lage overgangstemperaturen hebben, is het effectieve temperatuurbereik voor het drogen vrij beperkt. Twee tegenstrijdige factoren bepalen dit beperkte temperatuurbereik: de producttemperatuur moet laag genoeg zijn om de stabiliteit van het product te garanderen en vastplakken te voorkomen; tegelijkertijd moet de droogtemperatuur hoog genoeg zijn om het materiaal binnen een effectieve tijd te drogen voordat de materiaaldruppels/deeltjes tegen de wanden van de droogtoren botsen. Erger nog, het oplosmiddel in het materiaal werkt als weekmaker, waardoor de toegestane temperatuur van het product daalt. Onjuiste droogomstandigheden kunnen leiden tot zeer lage opbrengsten als gevolg van materiaalophoping op de torenwanden; zowel te lage als te hoge droogtemperaturen kunnen tot dit resultaat leiden.

Bij sproeidrogen is het van cruciaal belang om onderscheid te maken tussen de inlaattemperatuur van de droger, de producttemperatuur, de droogtemperatuur en de uitlaattemperatuur van de droger. In een goed-ontworpen gelijkstroom-sproeidroger zijn de droogtemperatuur en de uitlaattemperatuur van de droger hetzelfde. Als gevolg van de verdamping van het oplosmiddel zal de producttemperatuur lager zijn dan de uitlaattemperatuur van de droger, doorgaans 5–20 graden.

Het drogen van deeltjes wordt voornamelijk bepaald door de uitlaattemperatuur van de sproeidroger en het oplosmiddeldampgehalte in de uitlaat van de sproeidroger. Hogere uitlaattemperaturen van de sproeidroger of een lager oplosmiddeldampgehalte in de uitlaat van de sproeidroger hebben beide invloed op de droging van het product. Bij een vaste uitlaattemperatuur van de sproeidroger en een vaste stroomsnelheid van het drooggas zal het verlagen van de inlaattemperatuur van de droger leiden tot een afname van de voedingssnelheid, een afname van de verdampingssnelheid en een afname van het oplosmiddeldampgehalte in de uitlaat van de sproeidroger. Daarom moeten de parameters van het sproeidrogen zorgvuldig in evenwicht worden gebracht, en het antwoord kan meestal binnen een bepaalde kans worden gevonden.

Een sproeidroogvenster kan het mogelijk maken dat het drogen met een hoge opbrengst verloopt, maar kan er tegelijkertijd toe leiden dat het eindproduct niet aan het vereiste niveau van resterend oplosmiddel voldoet. Voor veel producten is een effectieve droogtijd belangrijker. Wanneer de diffusie van resterend oplosmiddel in het product beperkt is, kan een droger met één- fase geen effectief drogen bereiken, en in veel gevallen moeten extra droogfasen worden toegevoegd.

De thermoplasticiteit van sommige medicijnen maakt ze ongeschikt voor drogen in conventionele sproeidrogers. In dergelijke gevallen kan lage-druksproeidrogen een optie zijn. Sproeidrogers die werken bij 0,5–0,7 bar zorgen voor een aanzienlijke verlaging van de droogtemperatuur.

Droger typen

Onlangs heeft Niru een serie drogers geïntroduceerd die zijn ontworpen om de bovengenoemde taken te volbrengen. De combinatie van PHARMASD (PSD) en andere noodzakelijke componenten maakt cGMP--conforme productie in farmaceutische fabrieken mogelijk.

Het principe van PSD is het ontwerpen van een reeks apparaten met vergelijkbare prestaties maar verschillende productiecapaciteiten, variërend van een paar gram tot enkele tonnen poeder per batch. Consistente prestaties van PSD-apparatuur faciliteren een soepel -opschalingsproces van de vroege ontwikkeling tot de uiteindelijke massaproductie. PSD-apparatuur bestaat uit vele gecombineerde modules om aan specifieke eisen te voldoen, onafhankelijk van de bedrijfstemperatuur, werkdruk, oplosmiddel, opbrengst of andere factoren. Daarom kunnen drogers met dezelfde productiecapaciteit totaal verschillend zijn qua ontwerp, configuratie en fysieke afmetingen. PSD-drogers zijn ontworpen om hete lucht of, bij het drogen van niet-waterige materialen, stikstof als drooggas te gebruiken (waardoor het risico op verbranding wordt geëlimineerd). Ze kunnen worden gebruikt voor het drogen van een breed scala aan aceton, dichloormethaan, alcohol en andere organische oplosmiddelen. Bij gebruik van organische oplosmiddelen en stikstof werkt de droger doorgaans in een gesloten-lussysteem om stikstofverlies te minimaliseren en verdamping en lekkage van organische oplosmiddelen te voorkomen.

Samenvattend kunnen door het zorgvuldig selecteren van bedrijfsparameters geneesmiddelen die thermoplasticiteit en oplosmiddelaffiniteit vertonen, worden geproduceerd met behulp van sproeidrogen. Sproeidrogers bieden voordelen voor de productie van inkapselingen, droge emulsies of amorfe materialen met gecontroleerde eigenschappen voor langdurige afgifte, en/of voor het verbeteren van de efficiëntie van biofarmaceutica.