CN101721312B

CN101721312B - 一种纳微结构药物颗粒的制备方法及装置

Info

Publication number: CN101721312B
Application number: CN 200810223732
Authority: CN
Inventors: 陈建峰; 胡婷婷; 赵宏; 初广文; 王洁欣; 乐园; 沈志刚
Original assignee: Beijing University of Chemical Technology
Current assignee: Beijing University of Chemical Technology
Priority date: 2008-10-10
Filing date: 2008-10-10
Publication date: 2013-05-29
Anticipated expiration: 2028-10-10
Also published as: CN101721312A

Abstract

一种纳微结构药物颗粒的制备方法及装置属于药物制备领域。该方法是以内循环旋转填充床作为沉淀结晶装置，液体物料在腔体内通过提升器由底部提升至转子的内壁，转子在电机带动下旋转产生离心力，使料液穿过填料层从转子的外壁甩出，在重力作用下回到腔体的底部，如此循环往复。两种料液体积比为1:2～1:100，在填料层中充分混合后得到结晶悬浮液。电机频率为25～50Hz、混合时间为5～20min，结晶温度为0～25℃。将结晶悬浮液进行过滤、洗涤、干燥，得到纳微结构药物粉体。本发明通过调整两种结晶体系、料液的体积比、结晶温度、混合时间、电机频率等，能够得到平均粒径可控的、均匀的纳微结构药物颗粒。并具有工艺简单、操作安全、节能、成本低等优点。

Description

一种纳微结构药物颗粒的制备方法及装置

技术领域

本发明属于药物制备领域，特别涉及一种纳微结构药物颗粒的制备方法及装置。

背景技术

与传统药物颗粒相比，纳微结构药物颗粒具有溶解性能好、生物利用度高、毒副作用小，以及可实现靶向输运等优点。因此，纳微结构药物的研究开发已成为现代制药学发展的重要方向之一。

目前，制药工业中得到药物颗粒最通用的方法是液相结晶法。液相结晶法根据析出晶体的原理不同，又可分为冷却结晶法、蒸发结晶法和沉淀结晶法等，其中，以沉淀结晶法在纳微结构药物颗粒的制备中应用最广泛。

工业上，沉淀结晶过程按照操作方式可分为连续结晶和间歇结晶。连续结晶具有生产能力大、能耗小、操作成本低等特点。但是，这种结晶方式也有其故有的缺点。在连续结晶过程中，待结晶的物料得到充分混合的时间较短，因此，仅适用于成核诱导特征时间为1ms级快速结晶体系。然而，很多药物的结晶过程成核诱导特征时间较长(远大于1ms级)，晶体的成核速率较慢，无法在短时间内结晶充分形成稳定的晶体。因此，这类结晶体系如采用连续结晶操作，生产的结晶悬浮液不能完全达到平衡态，有可能在结晶出口管道或其他部位继续结晶，出现不希望有的固体沉积现象。并且，需要将结晶悬浮液放入一个中间贮槽中，等待它达到平衡态后再继续后续操作。而间歇结晶操作由于可有效延长待结晶物料的混合时间，从而使产生的结晶悬浮液达到热力学平衡态，比较稳定。此外，间歇操作便于批间对设备进行清理，可防止批间污染，保证药的高质量。因此，在制药工业中，很多药物的制备往往只有使用间歇操作才能生产出指定纯度、粒度分布和晶型的合格产品。

机械搅拌冷却式结晶器是常规的沉淀结晶器，外观为圆柱形容器，多为不锈钢材质。器内装有搅拌器，以电机驱动进行搅拌。待结晶的物料可以从器顶的进料口加入，结晶产品可以从器底的出料口排出。这类设备在结晶过程中将搅拌桨插入待结晶料液其中，通过搅拌桨的转动使器内的所有物料进行混合后析出晶体。同时夹套内通以液态介质与器内的物料进行换热达到控制温度的目的。但是该类设备在实际应用中，由于搅拌桨的局限性往往导致设备内混合不均匀，甚至出现混合死区，从而导致器内各点浓度分布不均一，成核过程在非均匀的微观环境中进行，微观混合状态严重影响了成核过程，这就使得所制备的颗粒粒度分布不均、批次间重现性差。此外，当需要得到较小颗粒或结晶规模较大时，通常需要搅拌桨高速旋转，能耗巨大。

超重力法克服了传统结晶设备的缺点，在旋转填充床中利用旋转产生的离心力模拟超重力环境，当液体在多孔介质(转子中的填料层)中流动接触时，使液体的表面张力变得微不足道，在巨大的剪切力下被撕裂成纳米级的膜、丝和滴，产生巨大的和快速更新的相界面，使相间的传递速度比传统的塔器中的提高1～3个数量级，微观混合和传质过程得到极大强化。连续式超重力旋转填充床装置在早期专利(中国专利CN91111028.3，CN91109255.2，ZL95215430.7)中已经公开。该装置适用于一些成核诱导特征时间为1ms级的快速药物结晶体系的制备，其具体应用详见早期专利(中国专利ZL95105344.2，ZL03128673.9，ZL02127654.4，美国专利US2006/020130，欧洲专利EP1619198A1等)。但是当该装置应用于成核诱导特征时间较长的药物结晶体系时，所得产品结晶不完全、结晶性差、收率低。在后续处理中晶体将继续生长，使颗粒大小难以控制，无法达到所需的纳微结构要求。

发明内容

本发明提供了一种纳微结构药物颗粒的制备方法以及可以实现间歇结晶的装置。本发明提供的制备方法及装置具有操作工艺简单、能耗少、效率高、成本低、易于规模化生产，具有良好的工业化前景等特点。

本发明提供的可以实现间歇结晶的装置为内循环超重力旋转填充床(简称内循环RPB)，其特征在于，包括一个内循环RPB的腔体，内循环RPB的腔体的进料口位于内循环RPB的腔体的顶部，出料口位于内循环RPB的腔体的底部，内循环RPB的腔体的壳体带有控温夹套；内循环RPB的腔体内设有由含填料层的转子与液体提升器)组成的料液混合装置；转子位于腔体的上部与电机相连，转子下端与提升器相连。

上述装置中，内循环RPB的腔体的顶部带有便于洗涤转子的洗涤口。

上述装置中，转子中的填料是普通金属丝网、烧结或压制成型的整体金属丝网填料。

上述装置中所述的填料的孔隙率在60～99％范围内变化，优选为70～95％，更优选为80～90％。

本发明所提供的一种利用内循环RPB制备纳微结构药物颗粒的方法，包括如下步骤：

步骤1，将原料药溶于水或有机溶剂中配制成溶液；沉淀剂加入水或有机溶剂中配制成溶液，或沉淀剂为水或有机溶剂；上述原料药溶液以及沉淀剂或沉淀剂溶液以下称为料液，这两种料液为待发生沉淀结晶的料液，体积比为1:1～1:200；其中体积较大的称为料液A，体积较小的称为料液B；

步骤2，将恒温的换热介质持续由夹套进口9通入夹套8中，再由夹套出口7流出，换热介质温度为-20～100℃；

步骤3，将体积较大的料液A通过进料口1加入内循环RPB的腔体3中；开启控制电机的数显调频仪，频率范围为10～50Hz；料液A在内循环RPB的腔体3内通过提升器10由底部提升至转子5的内壁，转子5在电机带动下旋转产生离心力，使料液A穿过填料层2从转子5的外壁甩出，在重力作用下回到内循环RPB的腔体3的底部，如此循环往复；当数显调频仪上显示的数字由0升至所需频率，并稳定显示10秒钟以上后，较小的料液B由进料口1加入，与料液A混合后一起进行上述循环；料液B的加料速度可调，可根据需要在混合过程内任意时间完成料液B的进料；

步骤4，内循环RPB持续运转1～30min后，停止电机，打开器底的出口阀11，结晶悬浮液从出料口4中流出，用烧杯收集；将上述结晶悬浮液进行过滤、洗涤、干燥，即得纳微结构药物粉体；从洗涤口6通入的水或有机溶剂冲洗内循环RPB内部转子、填料及器壁。

本发明中，可利用此方法制备的药物包括：(1)硫酸沙丁胺醇，抗哮喘类药物；(2)琥珀酸舒马普坦，抗偏头痛类药物；(3)布地奈德，抗哮喘类药物；(4)比卡鲁胺，抗雄激素的非皮质类固醇，主治前列腺癌，(5)达那唑，甾醇类治疗子宫内膜异位症。

本发明中，所使用的有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、正丁醇、丙酮、乙酸、乙酸乙酯、无水乙醚、异丙醚、石油醚、环己烷、正己烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、二甲基亚砜、乙腈、1，4-二氧六环、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、甲苯或它们的混合物。

本发明中，原料药溶液浓度为相同温度下饱和溶液浓度的80～100％，优选95～98％。

本发明中，两种料液的体积比为1:1～1:200，优选1:2～1:100；

本发明中，结晶温度为-20～100℃，优选0～25℃；

本发明中，电机频率为10～50Hz，优选25～50Hz；

本发明中，混合时间为1～30min，优选5～20min；

发明效果

采用本发明的方法，两种结晶料液在超重力场的作用下在多孔填料层中得以充分、均匀的接触，在巨大的剪切力下被撕裂成纳米级的膜、丝和滴，强化了分子级的微观混合，克服了传统搅拌釜中两种溶液接触不均匀、不充分的问题，同时也避免了搅拌釜中通常出现的局部过饱和现象。

本发明中，内循环RPB中由于液体提升器的存在，待结晶料液分批循环进入转子中的填料层，单位时间内的处理量大大减少。因此，电机所需功率与传统搅拌结晶装置相比，对于处理相同结晶规模的料液，节能可达70～90％。与其他结晶设备相比，还具有相对简单、通用性强、热交换器表面上结垢现象不严重等特点。

采用本发明的方法，可通过调整两种结晶体系、料液的体积比、结晶温度、混合时间、电机频率等，能够得到平均粒径可控的、粒度分布窄的纳微结构药物颗粒。

附图说明

图1是实施例1中使用的反应装置的示意图。

图2是实施例1制得的纳微结构硫酸沙丁胺醇颗粒粒度分布随混合时间的变化曲线。

图3是实施例2制得的纳微结构琥珀酸舒马普坦的扫描电镜照片。

图4是实施例3制得的纳微结构琥珀酸舒马普坦的扫描电镜照片。

图5是实施例4制得的纳微结构布地奈德的扫描电镜照片。

图6是实施例5制得的纳微结构布地奈德的扫描电镜照片。

图7是实施例6制得的纳微结构比卡鲁胺的扫描电镜照片。

图8是实施例7制得的纳微结构比卡鲁胺的扫描电镜照片。

图9是实施例8制得的纳微结构达那唑复合物微球的扫描电镜照片

具体实施方式

实施例1

采用的反应装置如图1所示，腔体3体积为1200mL，填料2为普通金属丝网。

精确称取10.0±0.1g沙丁胺醇原料药，在25℃溶解于异丙醇(IPA)中，并用定容至1000mL配制成0.04mol/L的沙丁胺醇IPA溶液，通过进料口1加入内循环RPB的腔体3(以下简称腔体3)中。将25℃的水不断通入RPB夹套8中。开启控制电机的数显调频仪至50Hz。沙丁胺醇IPA溶液在提升器10和转子5的共同作用下，在腔体3内持续循环。填料层2的孔隙率为90％。当调频仪上显示的数字由0升至50Hz，并稳定显示10秒钟后，2.0mol/L的硫酸10mL通过进料口1快速加入内循环RPB中，与沙丁胺醇IPA溶液充分进行混合，在循环过程中反应结晶生成所需的硫酸沙丁胺醇。

利用激光粒度分布仪在线检测了硫酸沙丁胺醇颗粒的大小随混合时间的变化关系。如图2所示，随着反应在内循环RPB中的持续，产品颗粒有一个明显的减小趋势，粒度分布曲线当混合时间超过5min后由单峰曲线变成了双峰曲线，并且随着混合时间的延长，大尺度处的峰位置随着混合时间的延长逐步向小尺度方法移动，小尺度处的峰面积越来越大，15min后两个峰相互重叠。持续混合20min后，所得到的硫酸沙丁胺醇颗粒的平均粒径为0.98μm，当混合时间达到30min时，平均粒径为0.93μm，有所减小但变化不大，说明体系已经基本趋于稳定。混合20min后收率为98.3％，而采用连续式RPB进行反应时无法得到稳定结晶产品。

实施例2

采用的内循环RPB与实施例1相同。

精确称取3.0±0.1g(0.01mol)舒马普坦原料药溶解于四氢呋喃(THF)中，并用定容至500mL配制成的舒马普坦THF溶液，通过进料口1加入内循环RPB中。开启控制电机的数显调频仪至50Hz，填料层2的孔隙率为90％。精确称取2.4±0.1g(0.02mol)丁二酸(也叫琥珀酸)溶解于四氢呋喃(THF)中，并用定容至200mL配制成丁二酸THF溶液。当调频仪上显示的数字由0升至50Hz，并稳定显示10秒钟后，将上述丁二酸THF溶液通过进料口1快速加入内循环RPB中，与舒马普坦THF溶液充分进行混合，反应结晶生成所需的琥珀酸舒马普坦。混合时间为6min，结晶温度为20℃。将收集到的浆料进行过滤、洗涤，然后在60℃真空干燥箱中进行干燥即得纳微结构琥珀酸舒马普坦粉体。从图3所示的扫描电镜照片中可以看出，琥珀酸舒马普坦为平均粒径10μm且形貌比较规则的球形团聚颗粒。混合6min后收率为96.0％，而采用连续式RPB进行反应时无法得到稳定结晶产品。

实施例3

采用的内循环RPB与实施例1相同。

精确称取3.0±0.1g(0.01mol)舒马普坦原料药溶解于四氢呋喃(THF)中，并用定容至500mL配制成的舒马普坦THF溶液，通过进料口1加入内循环RPB中。开启控制电机的数显调频仪至50Hz，填料层2的孔隙率为90％。精确称取2.4±0.1g(0.02mol)丁二酸(也叫琥珀酸)溶解于四氢呋喃(THF)中，并用定容至200mL配制成丁二酸THF溶液。当调频仪上显示的数字由0升至50Hz，并稳定显示10秒钟后，将上述丁二酸THF溶液通过进料口1快速加入内循环RPB中，与舒马普坦THF溶液充分进行混合，反应结晶生成所需的琥珀酸舒马普坦。混合时间为6min，结晶温度为0℃。将收集到的浆料进行过滤、洗涤，然后在60℃真空干燥箱中进行干燥即得纳微结构琥珀酸舒马普坦粉体。从图4所示的扫描电镜照片中可以看出，琥珀酸舒马普坦为平均粒径为1μm的颗粒，粒度分布均匀。混合6min后收率为99.1％，而采用连续式RPB进行反应时无法得到稳定结晶产品。

实施例4

采用的内循环RPB与实施例1相同。

将700ml水通过进料口1加入内循环RPB中。开启控制电机的数显调频仪至50Hz，填料层2的孔隙率为90％。精确称取3.0±0.1g布地奈德原料药溶解于甲醇中，并用定容至100mL配制成的布地奈德甲醇溶液。当调频仪上显示的数字由0升至50Hz，并稳定显示10秒钟后，将上述布地奈德甲醇溶液通过进料口1快速加入内循环RPB中，与水充分混合，反溶剂重结晶生成所需的布地奈德。所得产物浆料从出料口收集。混合时间为5min，结晶温度为0℃。将收集到的浆料进行过滤、洗涤，然后在60℃真空干燥箱中进行干燥即得纳微结构布地奈德粉体。从图5所示的扫描电镜照片中可以看出，布地奈德为长径平均3μm，厚度平均300nm且分布均匀的椭圆形片状颗粒。混合5min后收率为96.0％，而采用连续式RPB进行反应时无法得到稳定结晶产品。

实施例5

采用的内循环RPB与实施例1相同。

将700ml水通过进料口1加入内循环RPB中。开启控制电机的数显调频仪至50Hz，填料层2的孔隙率为80％。精确称取3.0±0.1g布地奈德原料药溶解于丙酮中，并用定容至100mL配制成的布地奈德丙酮溶液。当调频仪上显示的数字由0升至50Hz，并稳定显示10秒钟后，将上述布地奈德丙酮溶液通过进料口1快速加入内循环RPB中，与水充分混合，反溶剂重结晶生成所需的布地奈德。所得产物浆料从出料口收集。混合时间为5min，结晶温度为0℃。将收集到的浆料进行过滤、洗涤，然后在60℃真空干燥箱中进行干燥即得纳微结构布地奈德粉体。从图6所示的扫描电镜照片中可以看出，布地奈德为长径平均8μm，厚度平均300nm且分布均匀的方形片状颗粒。混合5min后收率为97.8％，而采用连续式RPB进行反应时无法得到稳定结晶产品。

实施例6

采用的内循环RPB与实施例1相同。

将800ml水通过进料口1加入内循环RPB中。开启控制电机的数显调频仪至50Hz，填料层2的孔隙率为90％。精确称取2.4±0.1g比卡鲁胺原料药溶解于二甲基亚砜+乙醇混合溶液(二甲基亚砜与乙醇的体积比为1:3)中，并用定容至40mL配制成的比卡鲁胺溶液。当调频仪上显示的数字由0升至50Hz，并稳定显示10秒钟后，将上述比卡鲁胺溶液通过进料口1快速加入内循环RPB中，与水充分混合，反溶剂重结晶生成所需的比卡鲁胺。混合时间为5min，结晶温度为25℃。将收集到的浆料进行过滤、洗涤，然后在60℃真空干燥箱中进行干燥即得纳微结构比卡鲁胺的粉体。从图7所示的扫描电镜照片中可以看出，比卡鲁胺为长径平均1～2μm，短径平均500nm的棒状颗粒。混合5min后收率为85.0％，而采用连续式RPB进行反应时无法得到稳定结晶产品。

实施例7

采用的内循环RPB与实施例1相同。

将800ml水通过进料口1加入内循环RPB中。开启控制电机的数显调频仪至25Hz，填料层2的孔隙率为90％。精确称取2.4±0.1g比卡鲁胺原料药溶解于二甲基亚砜+乙醇混合溶液(二甲基亚砜与乙醇的体积比为1:3)中，并用定容至40mL配制成的比卡鲁胺溶液。当调频仪上显示的数字由0升至25Hz，并稳定显示10秒钟后，将上述比卡鲁胺溶液通过进料口1快速加入内循环RPB中，与水充分混合，反溶剂重结晶生成所需的比卡鲁胺。混合时间为5min，结晶温度为25℃。将收集到的浆料进行过滤、洗涤，然后在60℃真空干燥箱中进行干燥即得纳微结构比卡鲁胺的粉体。从图8所示的扫描电镜照片中可以看出，比卡鲁胺约为400～500nm的小颗粒，且分布均匀。混合5min后收率为85.0％，而采用连续式RPB进行反应时无法得到稳定结晶产品。

实施例8

采用的内循环RPB与实施例1相同。

将1.17g聚乙烯吡咯烷酮溶于600ml水并通过进料口1加入内循环RPB中。开启控制电机的数显调频仪至25Hz，填料层2的孔隙率为80％。精确称取1.61g比达那唑原料药，溶解于乙醇溶液中，并用定容至150mL配制成达那唑乙醇溶液。当调频仪上显示的数字由0升至25Hz，并稳定显示10秒钟后，将上述达那唑乙醇溶液通过进料口1快速加入内循环RPB中，与水充分混合，反溶剂重结晶生成所需的花状达那唑复合物微球。混合时间为10min，结晶温度为25℃。将收集到的浆料进行过滤、洗涤，然后在60℃真空干燥箱中进行干燥即得纳微结构达那唑的粉体。从图9所示的扫描电镜照片中可以看出，达那唑微球约为4～5μm的小球，分布均匀，比表面为34.07m²/g。收率为99.0％。该反应无法在连续式RPB中进行。

Claims

1.一种纳微结构药物颗粒的制备装置，其特征在于，包括一个内循环超重力旋转填充床的腔体(3)，内循环超重力旋转填充床的腔体(3)的进料口(1)位于内循环超重力旋转填充床的腔体(3)的顶部，出料口(4)位于内循环超重力旋转填充床的腔体(3)的底部，内循环超重力旋转填充床的腔体(3)的壳体带有控温夹套(8)；内循环超重力旋转填充床的腔体(3)内设有由含填料层(2)的转子(5)与液体提升器(10)组成的料液混合装置；转子(5)位于腔体的上部与电机相连，转子(5)下端与液体提升器(10)相连。

2.根据权利要求1的纳微结构药物颗粒的制备装置，其特征在于：内循环超重力旋转填充床的腔体(3)的顶部带有便于洗涤转子的洗涤口(6)。

3.应用权利要求2所述装置制备纳微结构药物颗粒的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，将原料药溶于水或有机溶剂中配制成溶液；沉淀剂加入水或有机溶剂中配制成溶液，或沉淀剂为水或有机溶剂；上述原料药溶液以及沉淀剂或沉淀剂溶液以下称为料液，这两种料液为待发生沉淀结晶的料液，体积比为1∶2～1∶100；其中体积较大的称为料液A，体积较小的称为料液B；

步骤2，将恒温的换热介质持续由夹套进口(9)通入夹套(8)中，再由夹套出口(7)流出，换热介质温度为-20～100℃；

步骤3，将体积较大的料液A通过进料口(1)加入内循环超重力旋转填充床的腔体(3)中；开启控制电机的数显调频仪，频率范围为25～50Hz；料液A在内循环超重力旋转填充床的腔体(3)内通过液体提升器(10)由底部提升至转子(5)的内壁，转子(5)在电机带动下旋转产生离心力，使料液A穿过填料层(2)从转子(5)的外壁甩出，在重力作用下回到内循环超重力旋转填充床的腔体(3)的底部，如此循环往复；当数显调频仪上显示的数字由0升至所需频率，并稳定显示后，体积较小的料液B由进料口(1)加入，与料液A混合后一起进行上述循环；

步骤4，持续运转5～20min后，停止电机，结晶悬浮液从出料口(4)中流出，用烧杯收集；将上述结晶悬浮液进行过滤、洗涤、干燥，即得纳微结构药物颗粒。

4.根据权利要求3的方法，其特征在于：在步骤4之后，从洗涤口(6)通入的水或有机溶剂冲洗转子(5)及器壁。

5.根据权利要求3的方法，其特征在于：所述的原料药是布地奈德、比卡鲁胺或者达那唑。

6.根据权利要求3的方法，其特征在于：所述的有机溶剂是甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、正丁醇、丙酮、乙酸、乙酸乙酯、无水乙醚、异丙醚、石油醚、环己烷、正己烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、二甲基亚砜、乙腈、1，4-二氧六环、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、甲苯或它们的混合物。

7.根据权利要求3的方法，其特征在于：原料药溶液的浓度为相同温度下相同原料药饱和溶液浓度的95～98％。