其他其他>方法开发检测 | 赛默飞为您打开Pharma Mini锥形双螺杆的正确使用方法和针对剂型应用-赛默飞世尔科技材料表征

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应用领域	制药/生物制药
检测样本	其他
检测项目	其他>方法开发
参考标准	双螺杆制药熔融挤出

熔融挤出（Melt-extrusion），或者被大家俗称的热熔挤出（Hot-melt extrusion）技术，在后一致性评价阶段和4+7形势下，已被众多制药企业作为制药新工艺和新剂型开发的热门工艺。赛默飞「 HAAKE 」流变学与连续化工艺自2008年开始在国内推广此技术，陪伴着国内用户对此技术从设备认识（1.0阶段：2016年前），工艺加速（2.0阶段：2016-2019年）至今天的3.0产品化，已经积累了百套从Pharma Mini锥形双螺杆系列，Pharma 11至Pharam 24平行双螺杆系列的庞大连续化工艺用户群。但发现用户任然在面对何种配方和辅料，使用何种工艺，配套何种挤出工艺和设备，互相混淆。那么此次将通过从原理、工艺配套设备至如何产品化开始讲解。

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配置单

实验室级热熔挤出机Pharma Mini HME
型号：Pharma Mini

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熔融挤出工艺只有平行双螺杆吗？

赛默飞为您打开Pharma Mini锥形双螺杆的正确使用方法和针对剂型应用

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熔融挤出（Melt-extrusion），或者被大家俗称的热熔挤出（Hot-melt extrusion）技术，在后一致性评价阶段和4+7形势下，已被众多制药企业作为制药新工艺和新剂型开发的热门工艺。赛默飞「 HAAKE 」流变学与连续化工艺自2008年开始在国内推广此技术，陪伴着国内用户对此技术从设备认识（1.0阶段：2016年前），工艺加速（2.0阶段：2016-2019年）至今天的3.0产品化，已经积累了百套从Pharma Mini锥形双螺杆系列，Pharma 11至Pharam 24平行双螺杆系列的庞大连续化工艺用户群。但发现用户任然在面对何种配方和辅料，使用何种工艺，配套何种挤出工艺和设备，互相混淆。那么此次将通过从原理、工艺配套设备至如何产品化开始讲解。

赛默飞「 HAAKE 」拥有两大类连续化制药挤出设备：

1 ）平行同向双螺杆Pharma 11mm,16mm和24mm

2）同向/异相锥形双螺杆Pharma Mini

同时也具有单螺杆挤出机，均来自赛默飞「 HAAKE 」强大的转矩流变仪家族，而「 HAAKE 」转矩流变仪平台无论在国际还是国内，各大高校和研究院的高分子\材料\化工学院及企业对从材料配方研发至中试，都扮演了举足轻重的地位。

Melt extrusion (ME) combines Thermal Energy（T.E.） and Mechanical Energy（M.E.）

熔融挤出是结合了热能与机械能的一套工艺。

针对以上两类挤出设备，其工艺原理、针对的工艺及剂型都不尽相同：

Parallel 平行同向双螺杆

+ 可组合螺纹设计

+ 剪切强弱可调整

+ 分子级别的高混合能力

+ 结合了热能与机械能

- 口模物料流体波动脉冲

Conical 锥形双螺杆

同向/异向旋转

+ 泵送效果

+ 高压力挤出

+ 物料流体无波动脉冲

- 主依靠热能

- 螺纹固定

对于熔融挤出（ME）工艺采用何种类型的挤出机进行加工，取决于配方物料的流变学性质及针对剂型（难溶药物增容、缓控释、特殊剂型等）的工艺和设备匹配，而非全部采用平行同向互相啮合双螺杆。

Pharma Mini锥形双螺杆主要应用方向：

一、微量混合挤出

微型锥形双螺杆，专用于合成量少且昂贵API的配方筛选(5-8g) 和工艺路径确认阶段，而平行双螺杆Pharma 11可收集稳定工艺的配方筛选用量为20g起（当机械能和热能等工艺稳定后，20g中可收集10g工艺稳定物料用于后续测试）。

为避免由于物料量原因，采用更小直径的平行双螺杆所带来的问题：

1）进料问题：进料口太小而无法稳定连续加料

2）加工能量问题：机械能较低，主要依靠热能

3）二次混合问题：按照连续化工艺的批次概念，平行双螺杆工艺不可将物料进行二次混合

Pharma Mini的锥形螺杆设计及上机筒的回流槽（Backflow Channel）解决了：

1）在锥形螺杆尾部段进料，进料口更大，更易连续稳定加料

2）采用回流槽进行回流（此为批次工艺），为弥补工艺仅依靠热能且聚合物热传递较慢，对于微量无定型固体分散体配方，增加停留时间给予

i API充分的能量从晶型转变为无定型*

ii 聚合物通过热能达到熔融态

iii在熔融态下较充分的混合

*仅针对热稳定性较稳定的API

其设计来源于Thermo 「 HAAKE 」转矩流变仪家族具备回流槽和毛细管流变学测试的强大的MiniLab系列，各大高校高分子\材料学院微量合成物料必备加工和分析设备。

二、微量制样（尤其针对植入剂剂型）

植入剂作为另一个亮点剂型，在4+7也后被大家广泛关注。其通过熔融挤出（ME）将活性成分极好的分散在缓控释载体中，通过口模制备所需直径植入剂，达到一步挤出成型。并通过植入方式，直达病灶部位，可控释放有效成分.

借助于Pharam Mini口模处物料流动无波动脉冲，可完全应对植入剂型对极细（0）挤出物均一、密实和连续性的要求。

而平行双螺杆口模中的物料流场收平行同向推进，在口模中汇集，且口模处的压力较锥形双螺杆低，物料流动具有波动性无法避免。但借助于Thermo「 HAAKE 」强大的转矩流变仪体系中的熔体泵，可以通过齿轮将此波动性降低，保证后续口模中流场的稳压和稳流*。

*单螺杆也具备口模流场稳压和温流，但单螺杆用料量极大，且机筒内高温停留时间较长，不利于植入剂剂型的工艺温度和挤出。

Thermo于2019年已经推出普通聚合物3D打印FDM用线材挤出线（包含熔体泵和后牵引）及制药版熔体泵用于药物3D打印FDM用线材制备，但熔体泵在制药中的应用暂时未被FDA采纳。

因此，锥形双螺杆已作为国际上最新一代植入剂挤出工艺，相教前代采用活塞式（Piston）毛细管批次植入剂工艺，其有效的解决了热敏辅料降解和API分散性问题，且为完全连续化工艺。然而，植入剂作为Thermo熔融（ME）挤出工艺难度等级Level 4最高级别工艺，挤出稳定性仅为其中一个难点，另两个难点分布为：

1）后牵引定径、切割联动及排废

2）具有审计追踪和配方管理，从进料、挤出、切割至收集的高度集成系统

赛默飞现在已具有两套商品化植入剂实验和生产线:

1）具备Pharma MiniTwin失重式双螺杆喂料器，Pharma Mini锥形挤出和最新一代CaliCut定径牵引切割下游，其具备双模式植入剂切割模式

2）国际上已经投入使用的植入剂生产线，从密闭进料、高精度喂料器、稳态挤出及精确切割收集，全程由控制系统控制，整条生产线可放置于无菌车间中生产。

熔融挤出工艺并非一台挤出机，而是一整套配合配方和物料性质，搭配合适的工艺及设备完整的定制工艺生产线。

赛默飞材料科学部（MSD）及其HAAKE流变学与连续化工艺（MC），将结合众多检测和分析手段，为你打造最为完善的熔融挤出工艺生产线。

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文献贡献者

赛默飞世尔科技材料表征

白金会员丨第23年

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