مطالعه موردی: بهینه سازی تولید ایمولسیون چربی بار دارویی با تکنولوژی امولسیفکیشن برش بالا
در صنعت تولید دارویی، تولید امولسیون های چربی بار دارویی یک چالش معمول در پردازش سیستم های ناهمگن است.که به عنوان وسایل مهم تحویل مواد دارویی فعال محلول در چربی (API) استفاده می شوند.، نیاز به کنترل دقیق توزیع اندازه قطره، ثبات فاز و یکنواخت API برای اطمینان از اثربخشی درمانی و ایمنی بیمار دارد. This case study details the implementation of advanced high-shear emulsification equipment in addressing process inefficiencies and quality inconsistencies in the production of a 10% drug-loaded fat emulsion (DHA fish oil-based).
1پیش زمینه و چالش های فرآیند
فرآیند تولید امولسیون چربی پر از داروی هدف شامل دو مرحله اصلی بود: یک مرحله روغن که شامل روغن سویا و پودر لسیتین است و یک مرحله آبی حاوی آب تصفیه شده,گلیسیرین، داروی فعال و مواد کمکی. قبل از اتخاذ تجهیزات امولسیفیکیشن جدید، فرآیند تولید با سه چالش اصلی مواجه بود:
اول، مسائل پراکنده شدن لسیتین. پودر لسیتین که به عنوان یک روان کننده استفاده می شود، در مرحله روغن رطوبت ضعیف را نشان می دهد.تمایل به جمع شدن در توده ها یا قرار گرفتن در کف ظرفاین نه تنها باعث کاهش کارایی امولفایزاسیون می شود بلکه باعث ایجاد ناخالصی های ذرات می شود که کیفیت محصول را تحت تاثیر قرار می دهد.
دوم، عدم ثبات امولسیفاسیون اولیه. فرآیند امولسیفاسیون اولیه به تجهیزات مخلوط کننده معمولی متکی بود که نیروی برش کافی را تولید نمی کرد. در نتیجه،فاز های روغن و آب نمی توانند به طور کامل پراکنده شوند.داده های آزمایش نشان داد که D90 (اندازه ذرات که در آن 90٪ از ذرات کوچکتر هستند) از امولسیون بین 15 μm تا 25 μm،که از محدوده پذیرفته شده 5 تا 10 μm بسیار فراتر می روداین عدم سازگاری به طور مستقیم ثبات امولسیون را به خطر می اندازد و در عرض 24 ساعت از آماده سازی روغن شناور قابل مشاهده است.
سوم، بهره وری تولید پایین و نرخ نقص بالا. فرآیند امولسیفیکیشن ناکارآمد به زمان مخلوط طولانی نیاز داشت و تکمیل هر دسته تقریباً 4 ساعت طول می کشد.علاوه بر این، ثبات ضعیف امولسیون اولیه منجر به نرخ صلاحیت محصول تنها 85٪ شد، که منجر به اتلاف مواد و تاخیر تولید شد.تجهیزات معمولی فاقد قابلیت کنترل فرآیند موثر بودند.، که حفظ پارامترهای ثابت در هر دسته را دشوار می کند، که نوسانات کیفیت را بیشتر تشدید می کند.
این چالش ها به دلیل الزامات قانونی سختگیرانه برای تولید داروسازی بیشتر شد. تجهیزات مورد استفاده باید با استانداردهای GMP مطابقت داشته باشند.از جمله استفاده از مواد مواد غذایی و دارویی در تماس با محصول، و با سیستم های CIP (Clean-in-Place) و SIP (Sterilize-in-Place) سازگار باشد تا از ناباروری در طول فرآیند تولید اطمینان حاصل شود.
2انتخاب تجهیزات و بهینه سازی فرآیند
پس از ارزیابی جامع الزامات فرآیند و مشخصات فنی، یک سیستم امولسیفیکیشن دو مرحله ای تصویب شد.که شامل یک مخلوط کننده پراکندگی جت و یک امولسیفاتور با سرعت برش بالا از نوع لوله استانتخاب بر اساس نیازهای خاص تولید ایمولسیون چربی بار دارویی با ملاحظات کلیدی از جمله بهره وری برش، سازگاری مواد و کنترل فرآیند بود.
ویژگی های اصلی تجهیزات شامل:
1مخلوط کننده پراکندگی جت: این تجهیزات برای پراکندگی اولیه فاز روغن طراحی شده و دارای یک ساختار جذب و گردش تخصصی است که به طور موثر لیسیتین پودری را جذب می کند و برش می دهد.طراحی ماژولار آن اجازه می دهد تا برای جایگزینی سریع سر کار، و از فولاد ضد زنگ 316L با خشکی سطحی Ra ≤ 0.4 μm ساخته شده بود، که الزامات GMP برای تولید دارویی را برآورده می کند. مخلوط کننده در محدوده سرعت متغیر کار می کرد،که امکان تنظیم دقیق بر اساس لزوم فاز روغن را فراهم می کند.
2. امولسیفوری با تراش بالای نوع لوله: مجهز به یک سیستم سه مرحله ای روتور-استاتور، این امولسیفوری حداکثر سرعت خطی 40 m/s و حداقل فاصله روتور-استاتور 0,1 mm را به دست آورد.تولید نیروی برش شدید برای شکستن قطرات روغن به اندازه های یکسانیطراحی خط لوله، امولسیفیکیشن و گردش مداوم آنلاین را تسهیل می کند و اجازه می دهد تا امولسیون برای تصفیه بیشتر از طریق سیستم گردش کند.این تجهیزات همچنین یک سیستم کنترل سرعت تبدیل فرکانس را در خود جای داده است.، امکان تنظیم دقیق سرعت چرخش با حاشیه خطای ± 1٪ را فراهم می کند و تکرار فرآیند را تضمین می کند.برای مقاومت در برابر دمای کار تا 150 درجه سانتیگراد و فشار تا 0.4 MPa، سازگار با فرآیندهای استریلیزه بعدی.
فرآیند تولید بهینه شده به شرح زیر اجرا شد:
1مرحله قبل از درمان: مرحله روغن (نفت سویا + پودر لسیتین) به ظرف مخلوط اضافه شد و مخلوط کننده پراکندگی جت برای ایجاد یک میدان جریان آشفته فعال شد.نیروی جذب قوی مخلوط کننده پودر لسیتین را به منطقه برش بالا جذب کرد، جلوگیری از تجمع و اطمینان از پراکندگی کامل برای تشکیل یک فاز روغن شفاف.
2فاز امولسیفکیشن اولیه:فاز روغن از پیش پراکنده شده و فاز آب (آب تصفیه شده + گلیسیرین + API + مواد کمکی) به طور مداوم در یک نسبت کنترل شده به امولفایر با برش بالا نوع لوله وارد می شوند.سیستم سه مرحله ای روتور-استاتور دو فاز را در معرض نیروهای شدید برش، ضربه و حفاری قرار می دهد و قطرات روغن را به ذرات ظریف تجزیه می کند.
3مرحله تصفیه گردش: محصولی که در ابتدا جذب شده بود به ظرف مخلوط کننده برگردانده شد و برای 2-3 چرخه از طریق امولسیفاتور لوله دوباره گردش کرد.هر چرخه حدود 30 دقیقه طول می کشداین فرآیند چند چرخه ای توزیع اندازه قطره را یکنواخت و افزایش ثبات امولسیون را تضمین می کند.
4مرحله بعد از پردازش: امولسیون نهایی در درجه حرارت 131-145 درجه سانتیگراد و 0.3-0.4 MPa استریلیزه شد.با مواد و طراحی ساختاری تجهیزات امولسیفاسیون که سازگاری با این پارامترهای استریلیزه را تضمین می کند.
3نتایج اجرا و بررسی عملکرد
پس از اجرای فرآیند و تجهیزات بهینه شده، پیشرفت های قابل توجهی در کیفیت محصول، بهره وری تولید و ثبات فرآیند حاصل شد.همانطور که با داده های تولید مداوم و آزمایش کیفیت تأیید شده است:
از نظر کیفیت محصول، توزیع اندازه قطرات امولسیون چربی بار دارویی به طور قابل توجهی بهبود یافته است.نتایج آزمایش نشان داد که D90 امولسیون به طور پایدار بین 5 μm و 10 μm کنترل می شود.، مطابق با استانداردهای کیفیت از قبل تعریف شده است. بازرسی بصری نشان داد که پس از 72 ساعت نگهداری، هیچ روغن شناور یا رسوب در امولسیون وجود ندارد.و ويسکوسيتی در سطح مشابه روغن غذایی ثابت ماند.، که نشان دهنده ثبات فاز عالی است. علاوه بر این، یکنواخت توزیع API بهبود یافت.با انحراف استاندارد نسبی (RSD) محتوای API در نمونه های مختلف از 3 کاهش یافته است.2٪ تا 0.8٪، به خوبی در محدوده قابل قبول ± 1.0٪
از نظر بهره وری تولید، زمان پردازش کل در هر دسته از 4 ساعت به 1.5 ساعت کاهش یافت، که نشان دهنده بهبود 62.5٪ در بهره وری تولید است.نرخ صلاحیت محصول از 85٪ به 98٪ افزایش یافت، به طور قابل توجهی کاهش ضایعات مواد و هزینه های تولید. طراحی خط لوله سیستم امولسیفیکیشن همچنین امکان ادغام یکپارچه با خط تولید موجود را فراهم می کند.تحقق عملیات نیمه اتوماتیک و کاهش مداخله دستی، به این ترتیب به حداقل رساندن خطر خطای انسانی.
از نظر سازگاری و ثبات فرآیند، ساخت فولاد ضد زنگ 316L و خشکی سطح Ra ≤ 0.4 μm تجهیزات با الزامات GMP برای تولید دارویی مطابقت داشت.سازگاری CIP / SIP تجهیزات اطمینان از تمیز کردن و تعقیم موثربا هیچ آلودگی باقیمانده در آزمایش پس از تمیز کردن شناسایی نشده است.سیستم کنترل سرعت تبدیل فرکانس و قابلیت های نظارت آنلاین امکان کنترل پارامترهای فرآیند منسجم در سراسر دسته ها را فراهم می کند، با ضریب تغییر (CV) پارامترهای کلیدی فرآیند (مانند سرعت چرخش و سرعت تغذیه) کمتر از 2٪ حفظ شده است، اطمینان از سازگاری دسته به دسته.
داده های عملیاتی طولانی مدت همچنین قابلیت اطمینان و دوام تجهیزات امولسیفیکیشن را تأیید کرد.تجهیزات عملکرد ثابت را بدون خرابی های عمده حفظ کردند، با افزایش چرخه نگهداری از هر دو ماه یک بار به هر شش ماه یک بار، کاهش هزینه های نگهداری حدود 60٪.
4بینش های کلیدی و نتیجه گیری
این مطالعه موردی نقش حیاتی فناوری پیشرفته امولسیفیکیشن را در رسیدگی به چالش های مرتبط با تولید امولسیون چربی بار دارویی نشان می دهد.حل موفقیت آمیز تجمع لسیتین، اندازه قطره ای متفاوت،و بهره وری تولید پایین بر اهمیت انتخاب تجهیزات متناسب با ویژگی های خاص فرمولاسیون دارویی و فرآیند تولید تاکید دارد.
بینش های کلیدی از این پیاده سازی عبارتند از: اول، پراکندگی اولیه امولسیفرها (مانند لسیتین) یک مرحله حیاتی در تضمین کیفیت امولسیون است.و تجهیزات توزیع جت تخصصی می تواند به طور موثر از تجمع جلوگیری کند و کارایی امولسیفیکیشن را بهبود بخشددوم، امولسیفکیشن چند مرحله ای با برش بالا با تصفیه گردش برای دستیابی به توزیع اندازه قطرات یکنواخت و افزایش ثبات امولسیون ضروری است.به خصوص برای فرمولاسیون های دارویی پیچیدهسوم، سازگاری تجهیزات با الزامات GMP، سیستم های CIP / SIP و فرآیندهای استریل سازی بعدی یک شرط اساسی برای تولید دارویی است.تضمین ایمنی محصولات و انطباق با مقررات.
در نتیجه،استفاده از سیستم امولسیفکیشن دو مرحله ای با برش بالا نه تنها چالش های خاص فرآیند را در تولید امولسیون چربی بار دارویی حل کرده است بلکه یک سیستم پایدار تولید چربی را نیز ایجاد کرده است.این پیاده سازی یک مرجع ارزشمند برای تولید کنندگان دارویی فراهم می کند که به دنبال بهینه سازی فرآیندهای امولسیفیکیشن برای فرمول های پیچیده هستند.,کمک به بهبود کیفیت محصول، افزایش بهره وری تولید و کاهش هزینه ها.
پیام شما باید بین 20 تا 3000 کاراکتر باشد!