熱熔擠出技術(shù)（Hot-melt Extrusion technique， HME）是將藥物的活性成分API、輔料、聚合物載體等加熱至熔融狀態(tài)下均勻混合，結(jié)合平行雙螺桿嚙合力的作用以連續(xù)勻速狀態(tài)擠壓形成具備一定物理特性的產(chǎn)物（圖1）。
圖1 迦南熱熔擠出機(jī)擠出實(shí)物圖
熱熔擠出技術(shù)主要用于提高難溶性藥物的溶出度（圖2）、掩蓋API不良味道、制備緩控釋制劑/定位釋放制劑等，相較于傳統(tǒng)間歇法制藥工藝具有可連續(xù)化生產(chǎn)、效率高、工藝步驟少、無溶劑、可重復(fù)性高、可在線監(jiān)測等優(yōu)勢，還可給制藥企業(yè)帶來固定投資小、占地面積少，縮短藥品研發(fā)周期、降低研發(fā)成本，提升生產(chǎn)敏捷性等好處。
圖2 迦南藥學(xué)研究院某抗癌藥提高溶出度實(shí)例
熱熔擠出機(jī)的基本原理
通過篩選不同的物料和操作條件：如溫度、螺桿長度、混合模塊等條件，使藥物API和載體相互均勻熔融分散，由投料口的多相狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗酄顟B(tài)，并通過擠出孔賦型。整個(gè)熱熔擠出過程中將各物料充分均勻混合與嚙合剪切，使活性API以無定型或短小分子態(tài)均勻分散在載體,載體可抑制已分散藥物的再次聚合，從而有效的提高了藥物的溶出度。試驗(yàn)表明某些特殊活性成分經(jīng)長時(shí)間放置，因分子間相互作用力而又回到擠出前的結(jié)晶態(tài)，從而沒能達(dá)到試驗(yàn)預(yù)期。為了克服生產(chǎn)研發(fā)中的這一現(xiàn)象，我們可以針對性的選擇適合活性成分API的重結(jié)晶抑制劑，以達(dá)到制備制劑的要求。
圖3 熱熔擠出模型圖
熱熔擠出技術(shù)發(fā)展歷史
熱熔擠出技術(shù)起源于上世紀(jì)70-80年代，最初由塑料工業(yè)開發(fā)，基本用途是將粉末混合壓縮，形成密度均勻的成型產(chǎn)品。隨著工業(yè)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的不斷提高，1989年，美國Warner Lambert公司應(yīng)用熱熔制粒生產(chǎn)工藝生產(chǎn)出臨床治療糖尿病的第一款藥物曲格列酮， HME作為一項(xiàng)創(chuàng)新藥物生產(chǎn)技術(shù)，受到越來越多的關(guān)注。1994年，得克薩斯大學(xué)奧。斯。汀分校的吉姆·麥基尼在美國藥學(xué)家協(xié)會(AAPS）上發(fā)表熱熔擠出研究成果 ，正是有這些學(xué)者教授在這個(gè)空白領(lǐng)域進(jìn)行著夜以繼日的科學(xué)研究，才使創(chuàng)新藥物生產(chǎn)研究和工業(yè)設(shè)計(jì)得到重大的進(jìn)步，2004年，F(xiàn)DA推行PAT技術(shù)，鼓勵熱熔擠出在制藥領(lǐng)域的應(yīng)用。
近年來，國外制藥企業(yè)運(yùn)用HME制藥工藝生產(chǎn)的十幾種藥物得到FDA批準(zhǔn)上市，例如輝瑞公司Covero-HS、默克公司Noxafil等臨床藥物。而國內(nèi)醫(yī)藥行業(yè)受到優(yōu)化評審鼓勵創(chuàng)新、國家集采等系列政策影響，加速了藥品的研發(fā)創(chuàng)新，熱熔擠出技術(shù)也不斷應(yīng)用到BCS二類、四類等創(chuàng)新藥的研發(fā)生產(chǎn)中，幾乎所有的大型創(chuàng)新藥企業(yè)在生產(chǎn)研發(fā)中考慮應(yīng)用熱熔擠出設(shè)備。
迦南科技的熱熔擠出技術(shù)服務(wù)
迦南科技于2016年在南京成立了“藥學(xué)研究院”，幫助制藥企業(yè)進(jìn)行一致性評價(jià)、制藥工藝優(yōu)化、藥品研發(fā)等技術(shù)服務(wù)。為了更好的滿足不同客戶的需求，迦南科技通過資源整合、戰(zhàn)略合作，共同開發(fā)出了熱熔擠出機(jī)。
迦南熱熔擠出設(shè)備型號齊全，JR8－JR25型號可以滿足產(chǎn)量從5g/小時(shí)到20KG/小時(shí)范圍，可以服務(wù)于研發(fā)小試、中試到量產(chǎn)。藥物前期開發(fā)階段，研發(fā)人員經(jīng)常面臨API少或極其昂貴，同時(shí)又需對眾多配方進(jìn)行篩選優(yōu)化的挑戰(zhàn)。而迦南的JR8研發(fā)型設(shè)備最。低僅需約5g投料量即可完成一次實(shí)驗(yàn)（圖4），可大幅降低實(shí)驗(yàn)成本并縮短研發(fā)周期，深受新藥研發(fā)領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者的認(rèn)可。
圖4 迦南科技JR8研發(fā)型熱熔擠出機(jī)圖
此外，迦南科技的熱熔擠出機(jī)采用了國。際。公。認(rèn)的平行雙螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（圖5），可無縫放大至小試、中試及量產(chǎn)設(shè)備；螺桿還采用嚙合同向旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)（圖6），具有強(qiáng)大的力矩輸出，可滿足因API熱穩(wěn)定性差而受熱分解的特殊藥物研發(fā)需求；螺桿還采用了積木式設(shè)計(jì)，可針對不同物料靈活調(diào)整螺桿組合，適應(yīng)性更廣。
圖5 國際制藥領(lǐng)域公。認(rèn)的平行雙螺桿結(jié)構(gòu)圖例
圖6 平行雙螺桿模塊結(jié)構(gòu)
目前迦南科技不但為制藥企業(yè)生產(chǎn)、研發(fā)領(lǐng)域提供工藝穩(wěn)定、性能*的熱熔擠出裝備，而且可以提供完善的熱熔擠出系統(tǒng)解決方案，包括提供預(yù)混、喂料、熱熔擠出、切粒、研磨等匹配工藝的全套設(shè)備；熱熔擠出藥品研發(fā)服務(wù)外包；熱熔擠出工藝試驗(yàn)、軟件模擬、工藝優(yōu)化等一站式技術(shù)服務(wù)。
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