基于熔融的3D印刷技术塑造配方开发的未来

三维(3D)印刷是一种强大的技术,具有广泛的应用,包括许多制药行业。在制备药物剂量的生产中,粉末的系统经常施加使用粉末的系统,该系统利用粉末或选择性激光烧结和使用液体基体系的液体基体系经常施加。通过基于液体的技术,使用UV,激光能量或高温诱导聚合并构建3D结构.1 3D印刷过程提供了生产针对患者需求的药物和各种形状的药物,具有不同释放配置文件的尺寸和纹理,可以使用传统技术产生可能难以生产

在本白皮书中,探讨了使用3D打印来克服配方发展期间的挑战,专注于在固体分散体中提高活性药物成分(API)的生物利用度。据估计,目前临床管道中的60-70%的药物物质被分类为生物制药分类系统(BCS)中的II类,其表明口服配方的溶解度低,适当的API溶解度对于胃肠道中的吸收至关重要道。如果在制定发展过程中不能克服溶解性问题,则可能必须抛弃另一种有前途的治疗候选者。


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使用聚乙烯醇的热熔挤出

Merck WhitePaper 3DP图1
图1:在热熔挤出中,API与挤出机中的基质聚合物混合,以使API在聚合物中均匀分散。

非晶固体分散体方法的创建是通过在某种类型的赋形剂中嵌入它们在某种类型的赋形剂中嵌入植物的良好制定API的策略,从使用尿素等结晶载体,以热熔挤出(HME)的聚合物而发展。聚乙烯醇(PVA)以增强和延长低可溶性化合物的过饱和状态。为了使用HME形成固体分散体,API使用挤出机螺钉施加的升高的热能和机械力来分散在聚合物基质中(图1)。该方法能够生产可用于各种下游应用的药物负载聚合物长丝。

各种聚合物可用于HME方法,包括纤维素衍生物,聚丙烯酸酯,聚甲基丙烯酸酯,聚乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。最近,聚乙烯醇(PVA)被突出显示为一个

聚合物特别适合于HME.4,5,6,它是通过由乙酸乙烯酯的聚合和所得酯化聚合物的部分水解产生的合成聚合物。现在可以使用新型聚合物筛选工具来克服传统HME筛选的缺点通过使用最小量的API.7

Merck白皮书3DP表1

PVA为基础Partick®MXP.赋形剂专门用于HME;优化的颗粒性质提供恒定和精确的材料,导致稳定的方法(图2)。优化Parteck®MXP赋形剂的流动性以确保热熔挤出机中的聚合物均匀进料。粒度和休息角也是重要标准;两者都经过优化,以确保良好的流动性。由于聚合物链的强对准,熔融温度为约170℃,而高劣化温度意味着聚合物可以承受超过250℃的温度。

图2显示粘度符合剪切速率,粘度随着剪切速率的增加而降低。当通过非常小的喷嘴处理材料时,这是必不可少的;粘度会随着较高的剪切抗冲击而降低,这将实现有效的下游过程。

merck白皮书3dp图2
图2:Partick®MXP的特点使其适合在HME中使用。

灯丝通过HME创建

典型的HME过程如图3所示。输送带的速度用于确定可以缠绕或用作单独股线的细丝的直径;商业直径通常为1.75或2.85毫米。

为了评估和优化丝状生产的过程,将光激光扫描技术作为在线进程控制中加入,以连续监测丝状物质,提高长丝的均匀性,这对于确保最终药物的精确剂量是必不可少的。该过程分析技术(PAT)允许同时测量三个轴,可以集成到制造过程中。图4A显示了安慰剂长丝的过程控制,绘制为直径与时间,仅包含Partick®MXP.赋形剂具有熔融泵配件,用于管理丝径均匀;图4B示出了未使用熔体泵时的波动。使用熔体泵,直径的波动随着熔体泵而表明该过程的均匀性可能增加。

Merck WhitePaper 3DP图3
图3:丝网生产熔融挤出方法的示意图。

为了评估和优化丝状生产的过程,将光激光扫描技术作为在线进程控制中加入,以连续监测丝状物质,提高长丝的均匀性,这对于确保最终药物的精确剂量是必不可少的。该过程分析技术(PAT)允许同时测量三个轴,可以集成到制造过程中。

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