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喷雾干燥的利与弊

来源:国际医药商情     发布时间:2022-08-18
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当涉及到配方开发时,制药喷雾干燥是当今最通用的解决方案之一。这项技术可成功用于溶解性差的小分子活性药物成分(API)、生物制剂、疫苗等。本文将讨论喷雾干燥的工作原理以及喷雾干燥过程的优势与缺点。

什么是喷雾干燥?


虽然现代药品喷雾干燥依赖于先进的技术,但它实际上是一种可以追溯到19世纪的工艺,并在20世纪初开始被广泛用于工业用途。当时,喷雾干燥最常见的用途是生产奶粉。


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制药喷雾干燥始于20世纪40年代,包括各种提取物、输液、肾上腺素、维生素C和无机药盐。随着技术的发展,应用的数量增加,特别是在制药辅料和分离温度敏感和难以结晶的活性成分的生产。
喷雾干燥提供了一种温和的干燥处理方法,只将物质暴露在短暂的极端温度下,然后通过蒸发过程产生降温效应,从而保护喷雾干燥的药品免受较高的体积温度的影响。

制药工业中的喷雾干燥


在过去的25年中,难溶性新化学实体(NCE)和候选药物的数量有所增加。事实上,目前制药管道中多达70% 到80% 的化合物可被归类为难溶性物。可溶性相关的问题可能导致生物利用度降低,从而导致药物递送不理想。


传统上,配制难溶性药物的方法是通过创造新的盐形式或共晶体。但是,随着药物越来越难以溶解,出现了更复杂的技术和方法。


其中一种方法是无定形药物物质。这种类型的制剂被称为无定形固态分散体,通过增加其在生物体液中的溶解速率和程度来改善药物的生物利用度。因此,这项技术已经成为难溶性药物达到生物利用度目标的标准。


喷雾干燥是如何发挥作用的?无定形固体分散体可以通过热熔挤压或喷雾干燥制备。这就解释了为什么喷雾干燥在工业制药中越来越受欢迎,因为难溶性NCE和候选药物的增加引发了需要喷雾干燥的非晶态固体分散体的增加。


除了与提高药物生物利用度的配方方法相联系外,喷雾干燥还能提供掩味作用,特别是对于吸入性药物(如粉状胰岛素)和控释制剂。甚至现有药物的制造商也越来越多地将喷雾干燥作为一种重新配制的手段,以克服其现有配方无法解决的生命周期管理挑战。


喷雾干燥是如何工作的?


喷雾干燥在高温干燥气体中将液体雾化成小液滴,这种闪蒸将液滴干燥成固体颗粒。这些颗粒从气体中分离出来,然后被送到制药过程的下一个阶段。

 1. 进料雾化
喷雾干燥过程的第一步是将饲料雾化成细小的喷雾。用于喷雾干燥的液体原料可以是悬浮液、溶液或乳液,并在专门的干燥室中进行雾化。


雾化通常是使用加压喷嘴或旋转盘式喷雾器来完成的,尽管当颗粒必须很细或用于小规模制造时,可以使用超声喷嘴和双流体喷嘴。

 2. 干燥颗粒
一旦悬浮液、溶液或乳剂雾化,细小的喷雾就会与热的干燥气体接触。这导致液体几乎瞬间蒸发,形成固体颗粒。


由喷雾干燥形成的固体颗粒可以是颗粒、粉末或团块。


当进料和气体相遇时,进料和气体的流动可以是逆流、并流或混合流动。因为它有较低的高温损坏风险,也因为它更灵活,并流干燥是最广泛使用的喷雾干燥。逆流式喷雾干燥通常只用于热稳定性好、需要高温干燥的粗大物质。

3. 分离
喷雾干燥过程的最后一步是将干颗粒从气体中分离出来。这是通过使用过滤器或旋风分离器完成的。


即使在这个过程中有三个独立的步骤,喷雾干燥也是相当快的,因为它涉及到进料雾化。雾化的进料从液体流中产生大量的液滴,形成一个相当大的表面积。增加的表面积可以让液体在短短几毫秒内蒸发,提供一个快速的干燥。喷雾干燥过程的速度意味着热损伤的风险很小。

制药喷雾干燥的利与弊
选择喷雾干燥配制药物有很多原因,但是这种方法也有一些缺点。一个有使用喷雾干燥的经验的合同开发和生产组织(CDMO)可以帮助制药公司为他们的产品做出正确的决定。

—— 喷雾干燥的好处 ——


● 提高生物利用度
很多治疗性化合物在结晶状态时是稳定的,但是它们的水溶性可溶性和溶解速率都很差。其结果是降低了API的生物利用度,这种情况可能非常严重,以至于完全消除了任何治疗效果。


用聚合物喷雾干燥API可以产生稳定的无定形分散,从而改善溶解速率,从而提高生物利用度。也可以通过在较大的复合颗粒中创造隔离的纳米颗粒,然后通过喷雾干燥回收它们来提高生物利用度。

● 味觉掩蔽
当一种物质被封装后,其味道可以被掩盖。喷雾干燥使制造商能够溶解或悬浮API和可生物降解的辅料,然后将进料雾化并干燥成粉末。


虽然这似乎不是喷雾干燥的一个值得注意的好处,但掩盖原料药的苦味或不愉快的味道这一简单步骤可以大大改善病患的依从性。用喷雾干燥掩盖味道可以在不影响药物释放的情况下完成。

● 改良释放
持续或改良的释放也可以通过包囊来实现。这对许多不同类型的药物都有还原剂,比如抗生素和精神类药物的剂量要求。消除药物浓度的峰值也可以减少副作用。

● 无菌制造
当一种药物需要无菌生产时,这就带来了一些挑战,因为目前良好生产规范(cGMP)对无菌生产的要求很复杂。喷雾干燥比其他形式的无菌制造(包括低压冻干法)有许多优势,后者也会使原料药干燥。


喷雾干燥使制造商对产品的生产过程和最终形式拥有更大的控制权。在许多情况下,喷雾干燥比其他无菌技术更具成本效益。


当喷雾干燥用于无菌生产时,API与具有相同粒度分布的辅料相结合。当无菌饲料被雾化和喷雾干燥时,会产生无菌颗粒,而没有引入污染物的风险。

● 精细粉末
喷雾干燥使制造商能够制造出非常精细的粉末,随着吸入药物数量的增加,喷雾干燥的这一特点也变得越来越重要。许多针对肺部疾病的药物必须被吸入肺部,但甚至像激素和肽这样的大分子生物治疗剂也可以通过这种方式给药。这里的挑战是颗粒必须足够小,以便在到达肺部之前在空气中传播;喷雾干燥可以应对这一挑战。

● 提高稳定性
生物制剂的市场份额不断增加,但这些药物因其不稳定性而很难处理。可以使生物制剂在运输和储存中更加稳定的方法之一是喷雾干燥。许多类型的疫苗、蛋白质、酶、单克隆抗体和肽都可以用喷雾干燥来稳定。

—— 喷雾干燥的缺点 ——


● 高开销
喷雾干燥设备需要大量的初始投资,以及大量的持续维护投资。喷嘴容易被堵塞,旋转盘式雾化器随着时间的推移会被腐蚀。对于制药公司而言,将喷雾干燥外包给技术熟练的CDMO是明智之举,因为它们已经拥有必要的设备、知识和资源来维护这些设备。

● 某些API不适用
喷雾干燥只适用于可以被雾化的进料。通常稀释剂和溶剂可以克服雾化问题,但并非总是如此。尽管短期暴露在高温下,但也有一些物质一旦与干燥机中的热气接触就会融化。

● 尚未广泛使用
具有医药喷雾干燥能力的生产设施并不多,特别是在涉及到产品和工艺开发时。喷雾干燥的知识,在医药制造业也是有限的。

来源:Ascendia Pharma
翻译:John Xie


来源:荣格-《国际医药商情》

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