CN103191021A

CN103191021A - 一种连续生产微球的设备及其应用

Info

Publication number: CN103191021A
Application number: CN2013100053447A
Authority: CN
Inventors: 孙考祥; 姚东刚; 王涛; 粱荣才; 刘万卉; 张晓喜
Original assignee: Shandong Luye Pharmaceutical Co Ltd
Current assignee: Shandong Luye Pharmaceutical Co Ltd
Priority date: 2012-01-10
Filing date: 2013-01-08
Publication date: 2013-07-10
Also published as: CN203042961U

Abstract

本发明涉及药物制剂领域，提供一种新的制备微球制剂的工艺设备及方法，本发明减少流速对微球粒径的影响，并减小产物收率损失，减少材料转移步骤，减少处理时间并降低生产成本。

Description

一种连续生产微球的设备及其应用

技术领域

本发明涉及药物制剂领域，具体涉及制备微球制剂的工艺设备和方法。

背景技术

近几十年来，注射用缓释微球在医药领域获得广泛应用，此类制剂以不同降解周期的高分子材料为骨架，通过制剂工艺将生物活性成分（治疗作用的化合物、疫苗等）均匀分散于骨架内，通常形成5—250μm球体或类球体的微粒，该制剂可通过高分子材料的选择，获得一次给药即具有几个星期甚至几个月的治疗效果，明显提高患者顺应性。缓释微球的药物释放行为受粒径和粒径分布影响较大，药物在体内的释放对治疗效果有至关重要的作用，因此必须在工业生产上严格控制微球粒径及其分布。

制备注射用缓释微球最常采用的方法是乳化-溶剂挥发法，该法一般采用批处理的反应罐中安装间歇乳化设备，或单用静态混合器、连续乳化设备等设备来实现。

采用批处理的反应罐中安装间歇乳化设备的方式制备注射用缓释微球，通常情况下，物料（油相）在分散介质（水相）中剪切概率较低，所制备微球粒径分布范围宽，同时先加入物料和后加入物料在均质时间上的差异，也会造成所制备微球粒径差异较大；正是由于制备的微球粒径的分布范围宽，在实际生产过程中，通常进一步采取过两层筛的方式控制截留微球的粒径；由于该法自身的原因，和在过筛过程中需要多次样品转移操作，使该法所生产微球的收率有大幅度下降。另外，采用间歇法生产缓释微球，从小试规模到中试、生产规模，设备尺寸、形状等巨幅变化，均导致小试工艺参数在产品放大过程中可参考性差，增加不可预测性。

单用静态混合器的方式获得缓释微球，存在微球参数（粒径等）对流速敏感的问题，油相、水相流速及油水两相总流速均对粒径及其分布产生较大影响，除控制复杂外，小试工艺参数放大到中试或生产规模，流速等势必发生变化，这对中试或生产规模的参数摸索是不利的。

单用连续乳化设备（如管线式高剪切乳化分散均质机）实验证明由于没有很好的预混过程，生产的微球粒径分布范围较宽，同时进入设备时两相溶液的流速对粒径及其分布也会产生较大影响，小试工艺参数直接放大到中试或生产规模无法实现。

因而希望能有一种微球生产设备及方法，尽可能减少油相、水相流速及油水两相总流速对微球粒径的影响，同时提高收率，减少样品转移操作，并可实现连续大工业生产。

发明内容

本发明人经过深入研究，采用一种连续生产微球的设备解决上述技术问题，设备包括油相储液罐1、水相储液罐2、密封管道4、静态混合器5和连续乳化装置6，油相储液罐1、水相储液罐2分别与静态混合器5通过密封管道4连接，静态混合器5再与连续乳化设备6串联密封连接；优选进入静态混合器5的密封管道装有无菌过滤装置8。

所述连续乳化装置6可以是管线式高剪切乳化分散均质机，管线式高剪切乳化分散均质机包含机壳、机体、至少一组“定子—转子组”，定转子设计成对偶咬合，齿型密集排列；设备优选装有冷却装置，具体可以是冷却水通道，冷却水通道设置在机壳与机体的夹层内，或单独的盘绕设置在机壳外。静态混合器5设置型号为SV型、SX型、SL型、SK型、SH型或JHF型。

管线式高剪切分散乳化均质机是通过转子高速平稳的旋转，形成高频、强烈的圆周切线速度、角向速度等综合动能效应；在定子的作用下，定、转子合理狭窄的间隙中形成强烈、往复的液力剪切、摩擦、离心挤压、液流碰撞等综合效应，物料在容器外循环往复处理或在线一次性处理完成以上工作过程，最终使不相溶或难相溶的两相或多相迅速、均匀、细腻地完成分散、乳化、均质、溶解等工艺过程。

本发明冷却装置用以降低混合时的温度，使二次混合、高强度剪切阶段所使用的设备具有优良的冷却效应，形成了低温混合的良好环境，对热不稳定药物起到很好的保护作用，同时为乳化后快速冷却乳化液创造了必要的条件。

优选油相储液罐1连接密封管道通过弯头9进入静态混合器5中，减少两相初混时，流速及压力对混合效力的影响，混合更加均匀，保证了产品质量的稳定。

具体设备构成是由油相储液罐1、水相储液罐2通过密封管道4并分别设置两台计量泵3与静态混合器5连接，计量泵3用来精确控制油、水两相的比例和流速，在计量泵3的驱动力下，油、水两相自端口流入静态混合器5；经固定在静态混合器5管壁内部的混合原件的作用下，油相在水相中初步分散，进而流入所串联的连续乳化设备6，在短时间内即可进一步均匀处理。

本发明所提供的设备具有如下优势：1、采用静态混合器串联连续乳化设备的方式，相对于使用间歇乳化设备或单用静态混合器等传统方式，物料所受剪切力更均匀，物料分散更充分。2、采用本发明设备所生产的微球径距更小，更加均匀；3、微球的粒径及径距基本不受高分子材料的粘度，和水相油相流速的影响；4、微球前期突释小、释放平稳，中后期药物逐渐释放，整个周期均匀释放；5、所有设备均为通用设备，整体设备占地面积小，投资少，适于大规模生产。

微粒制剂的粒径分布数据，可以用径距（跨距）表示，径距愈小分布愈窄，即粒子大小愈均匀。

径距=（D₉₀-D₁₀）/D₅₀

式中，D₁₀、D₅₀、D₉₀分别指粒径累积分布图中10%、50%、90%处所对应的粒径。

所述设备生产微球的方法，包括下列步骤：将生物活性成分和生物降解型高分子材料在有机溶剂中溶解或分散形成油相，水溶性高分子材料在水溶液溶解后形成水相，先将水相注入到设备中，充满设备后，再将水相、油相通过不同的管道按一定流量比例同时通过设备，进一步除去有机溶剂，洗涤、过滤，制得微球。方法的油相与水相的流量比例为1:30-1:1000，优选为1:50-1:200。所述有机溶剂选自卤代烃(如二氯甲烷、氯仿、氯乙烷、二氯乙烷、三氯乙烷等)、乙酸乙酯、甲酸乙酯、乙醚、环己烷、苯甲醇或它们的混合溶剂；优选二氯甲烷。所述水溶性高分子材料选自聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸钠、聚丙烯酸钠或它们的混合物；优选聚乙烯醇。所述生物降解型高分子材料为丙交酯-乙交酯共聚物(PLGA)。

丙交酯-乙交酯共聚物，英文名称为Poly(lactide-co-glycolide)，简称PLGA，PLGA的特性粘度为0.10-0.90dL/g，优选范围0.15-0.60dL/g。PLGA的特性粘度（inherent viscosity）测定方法：将PLGA用氯仿配制成约0.5％（w/v）的溶液，于30℃采用Cannon-Fenske玻璃毛细管粘度计测定其特性粘度。

为方便描述，下文对PLGA丙交酯和乙交酯的摩尔比以及特性粘度在其括号中进行表示。如“PLGA（75/25，0.5，75000）”表示丙交酯和乙交酯的摩尔比为75:25，特性粘度为0.5 dl/g，分子量为75000道尔顿的丙交酯乙交酯共聚物。

上述方法制备的微球，可以制备成无菌粉末形式，所述无菌粉末含有制备的微球和药剂生产常用的辅料，可以采取如下方法制备：取制备的微球，注射用水冲洗，转移至冻干盘中，加入辅料如甘露醇和适量注射用水，置冷冻干燥机中冻干；冻干品经过筛混匀，无菌分装，轧盖，即得无菌粉末。在向患者给药前，将无菌粉末混悬于一种可接受的分散溶媒中，所述分散溶媒由助悬剂、pH调节剂、等渗调节剂、表面活性剂中的一种、或几种及注射用水组成，所述助悬剂可以是羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、海藻酸钠、甘油中的一种或多种，所述等渗调节剂可以是氯化钠、葡萄糖、甘露醇、山梨醇中的一种或多种等，所述表面活性剂为非离子型表面活性剂，如聚山梨酯系列（如聚山梨酯80、聚山梨酯60等）、泊洛沙姆系列（如泊洛沙姆188等）。

本发明制备的微球制剂采取肌肉或皮下注射，所述制剂为粉针剂。

附图说明

图1 本发明的设备示意图

图2油相弯头进入静态混合器示意图

图3不同生产设备及参数生产的微球体外释放试验结果图

图例说明：1.油相储液罐2.水相储液罐3.计量泵4.密封管道5.静态混合器6.连续乳化设备7.收集罐8.无菌过滤装置9.弯头

具体实施方式

下面通过实施例对本发明加以进一步的说明，但不以任何形式限制本发明。

实施例1

称取0.6g地西泮、1.4g PLGA（50/50，0.24，26000）置于15ml西林瓶中，向其中加入10ml二氯甲烷，搅拌溶解，作为油相；称取1.0g聚乙烯醇（PVA）加入至适量80℃的热水中，搅拌至全溶，补充至1000ml，作为水相；调节水相计量泵3流量至200-250ml/min，待水相充满管线式高剪切乳化分散均质机6工作腔体后，开启均质头，调节油相计量泵3至2.0-2.5ml/min，以保证油/水两相按照体积比1：100比例混合，直至油相、水相均完全泵入管线式高剪切乳化分散均质机6，收集泵出液于室温下搅拌挥发二氯甲烷，标准筛过滤，水洗，冻干，即得地西泮微球，包封率为 59.7%，平均粒径为 55.9μm，径距为1.442。

实施例2

称取0.6g地西泮、1.4g PLGA（50/50，0.25，26000）置于15ml西林瓶中，调节水相计量泵3流量至450-500ml/min，水相充满管线式高剪切乳化分散均质机6工作腔体后，开启均质头，调节油相计量泵3至4.5-5.0ml/min，其它按实施例1的方法制备微球；包封率为 46.7%，平均粒径为 51.8μm，径距为1.418。

实施例3

称取0.6g地西泮、1.4g PLGA（75/25，0.5，70000）置于15ml西林瓶中，调节水相计量泵3流量至200-250ml/min，水相充满管线式高剪切乳化分散均质机6工作腔体后，开启均质头，调节油相计量泵3至2.0-2.5ml/min，其它按实施例1的方法制备微球；包封率为 53.1%，平均粒径为 57.6μm，径距为1.587。

实施例4

称取0.6g地西泮、1.4g PLGA（50/50，0.24，26000）置于15ml西林瓶中，调节水相计量泵3流量至100-150ml/min，待水相充满静态混合器5工作腔体后，调节油相计量泵3至1.0-1.5ml/min，其它按实施例1的方法制备微球；包封率为 43.7%，平均粒径为122.7μm，径距为1.642。

实施例5

称取0.6g地西泮、1.4g PLGA（50/50，0.24，26000）置于15ml西林瓶中，调节水相计量泵3流量至200-250ml/min，待水相充满静态混合器5后工作腔体后，调节油相计量泵3至2.0-2.5ml/min，其它按实施例1的方法制备微球；包封率为67.0%，平均粒径为86.2μm，径距为1.534。

实施例6

称取0.6g地西泮、1.4g PLGA（75/25，0.5，70000）置于15ml西林瓶中，调节水相计量泵3流量至200-250ml/min，待水相充满静态混合器5后工作腔体后，调节油相计量泵3至2.0-2.5ml/min，其它按实施例1的方法制备微球；包封率为58.4%，平均粒径为94.3μm，径距为1.738。

实施例7

称取0.6g地西泮、1.4g PLGA（50/50，0.25，26000）置于15ml西林瓶中，按实施例1的方法制备油相和水相；调节水相计量泵3流量至200-250ml/min，待水相充满静态混合器5和管线式高剪切乳化分散均质机6工作腔体后，开启均质头，调节油相计量泵3流量至2.0-2.5ml/min，油/水两相按照体积比1：100比例混合，直至油相、水相均完全泵入静态混合器5和管线式高剪切乳化分散均质机6，收集泵出液室温下搅拌挥发二氯甲烷，标准筛过滤，水洗，冻干，即得微球，包封率为98.7%，平均粒径为53.7μm，径距为0.637。

实施例8

称取60g地西泮、140g PLGA（50/50，0.25，26000）置于5升储液罐1中，向其中加入1升二氯甲烷，搅拌，作为油相；称取1kg聚乙烯醇（PVA）加入至适量80℃的热水中，搅拌至全溶，补充至100L，作为水相；调节水相计量泵3流量至750-800ml/min，通过无菌过滤装置8进入静态混合器5，待水相充满静态混合器5和管线式高剪切乳化分散均质机6工作腔体后，开启均质头，调节油相计量泵3至7.5-8.0ml/min，以保证油/水两相按照体积比1：100比例混合，直至油相、水相均完全泵入设备，收集泵出液室温下搅拌挥发二氯甲烷，标准筛过滤，水洗，冻干，即得微球，包封率为 95.7%，平均粒径为57.7μm，径距为0.548。

实施例9

称取60g地西泮、140g PLGA（50/50，0.24，26000）置于5升储液罐1中，油相通过弯头9进入静态混合器5中，其它按实施例8的方法制备微球；包封率为 96.4%，平均粒径为56.2μm，径距为0.517。

实施例10

称取60g地西泮、140g PLGA（75/25，0.5，70000）置于5升储液罐中，油相通过弯头9进入静态混合器5中，管线式高剪切乳化分散均质机6外设冷却水通道，充满冰水并循环，其它按实施例8的方法制备微球；包封率为 96.9%，平均粒径为54.1μm，径距为0.487。

实施例11

称取60g地西泮、140g PLGA（75/25，0.5，70000），置于5升储液罐1中，调节水相计量泵3流量至1500-1800ml/min，待水相充满静态混合器5和管线式高剪切乳化分散均质机6工作腔体后，开启均质头，调节油相计量泵3至30-36ml/min，其它按实施例10的方法制备微球；包封率为 94.3%，平均粒径为55.6μm，径距为0.467。

实施例12

称取60g地西泮、112g PLGA（65/35，0.55，85000），28g PLGA（50/50，0.24，25000），其它按实施例10的方法制备微球；包封率为93.5%，平均粒径为54.8μm，径距为0.471。

实施例13

称取60g尼莫地平、112g PLGA（65/35，0.55，85000），28g PLGA（50/50，0.24，25000），置于5升储液罐1中，调节水相计量泵3流量至200-250ml/min，待水相充满静态混合器5和管线式高剪切乳化分散均质机6工作腔体后，开启均质头，调节油相计量泵3至2.0-2.5ml/min，其它按实施例10的方法制备微球；包封率为 93.4%，平均粒径为57.4μm，径距为0.499。

实施例14

称取60g尼莫地平、112g PLGA（65/35，0.55，85000），28g PLGA（50/50，0.24，25000），置于5升储液罐1中，向其中加入1升氯仿，搅拌，作为油相；调节水相计量泵3流量至1500-1800ml/min，待水相充满静态混合器5和管线式高剪切乳化分散均质机6工作腔体后，开启均质头，调节油相计量泵3至15-18ml/min，，其它按实施例10的方法制备微球；包封率为 94.9%，平均粒径为52.7μm，径距为0.460。

实施例15

称取60g辛伐他汀、112g PLGA（85/15，0.71，110000），28g PLGA（50/50，0.24，25000），置于5升储液罐1中，向其中加入1升三氯乙烷，搅拌，作为油相；，调节水相计量泵3流量至1500-1800ml/min，待水相充满静态混合器5和管线式高剪切乳化分散均质机6工作腔体后，开启均质头，调节油相计量泵3至30-35ml/min，，其它按实施例10的方法制备微球；包封率为 93.7%，平均粒径为53.2μm，径距为0.427。

实施例16

称取90g紫杉醇、105g PLGA（75/25，0.42，55000），105g PLGA（50/50，0.24，25000），置于5升储液罐1中，向其中加入1升乙醚，搅拌，作为油相；称取0.75kg羧甲基纤维素钠加入至适量水中，搅拌至全溶，补充至150L，作为水相；按实施例10的方法制备微球；包封率为 94.1%，平均粒径为62.5μm，径距为0.454。

试验例1：不同生产设备及参数生产的微球粒径及粒径分布

1）试验材料

试验药物：按实施例1、2、3、4、5、6、7、8、11、12制备的微球

试验仪器：马尔文Mastersizer 2000粒度分析仪，Hydro SM小容量样品分散装置；吐温

20；标准粒子Glass Microspheres（15~120μm，批号：30342，Whitehouse Scientific）；

2）方法与结果

取制备的微球照粒度与粒度分布测定法（中国药典2005年版二部附录IX E第三法）测定。先将0.1%吐温20溶液约120ml置于粒度仪的样品分散装置中，调节转速控制装置，以2100rpm的转速搅拌。首先测量分散剂背景，然后取本品约100mg，倒入其中，待本品分散均匀后，测其粒径。计算径距。平行测量3次，结果取平均值。

结果表明：相同的药物及辅料，单用连续乳化设备、静态混合器生产微球，粒径分布宽，包封率低，水相与油相流量及流量比，高分子粘度改变对粒径和径距变化影响较大；采用静态混合器串联连续乳化设备生产微球，粒径分布窄，包封率也有较大的提高；同时，水相与油相流量及流量比，高分子粘度改变对粒径和径距变化影响很小。

表1微球不同生产设备及参数生产的微球粒径及粒径分布

试验例2：不同生产设备及参数生产的微球体外释放试验

1）试验材料

试验药物：实施例3、6、10、11制备的微球

试验仪器：Agilent 1290高效液相色谱系统，包括二元输液泵，自动进样器，柱温箱；

Anke TGL-16G飞鸽台式离心机，上海安亭科学仪器厂；

2）方法与结果

方法：将称重好的微球置于离心管中，加入释放介质（pH=7.4 磷酸缓冲液），涡旋1 min，放入37℃±0.5℃的水浴振荡器中振荡，分别于不同时间点取出离心管，在4-10℃，以3600rpm的转速离心30min，HPLC法测定样品浓度，计算释放度。分别于3h、1d、2d、3d、5d、7d、9d、11d、13d、15d、17d、19d、21d、23d、25d、27d、29d取出离心管，在5-8℃以3600rpm的转速离心15 min。测定离心液中药物的含量，计算出累积释放量（%），试验结果见表2和图3（图中释放曲线：由菱形点组成的线是实施例3，由三角形点组成的线是实施例10，由圆形点组成的线是实施例11，由正方形点组成的线是实施例6）。

结果表明：相同的药物及辅料，单用连续乳化设备生产微球（实施例3），体外释放表明前期释放量较高（0～10天），突释现象明显；单用静态混合器生产微球（实施例6），体外释放表明前期释放量很少（0～10天），无法达到临床治疗剂量；采用静态混合器串联连续乳化设备生产微球（实施例10），体外释放数据显示药物在前期释放平稳，中后期药物逐渐释放，药物在整个治疗周期均匀释放，符合药物临床应用要求；对生产中的参数：水相和油相的流量比，水相和油相的流量改变（实施例11），药物在整个治疗周期释放变化很小。

表2微球体外累计释放量（%）

时间（天）	实施例3	实施例6	实施例10	实施例11
					0.125	21.20%	3.72%	2.57%	2.59%
1	22.00%	4.30%	5.16%	5.46%
					2	23.00%	5.01%	6.97%	7.37%
3	23.70%	5.30%	8.31%	8.61%
					5	25.10%	6.08%	10.39%	10.99%
7	26.10%	6.87%	13.00%	14.00%
					9	27.50%	7.50%	17.00%	18.00%
11	28.60%	8.90%	21.00%	22.50%
					13	32.50%	10.50%	26.50%	28.50%
15	43.00%	12.50%	36.00%	39.00%
					17	64.50%	15.50%	50.00%	53.50%
19	81.50%	21.50%	70.00%	71.00%
					21	89.50%	33.50%	86.00%	87.00%
23	91.90%	46.50%	92.00%	92.50%
					25	92.60%	58.50%	94.00%	94.50%
27	93.10%	68.50%	95.00%	95.50%
					29	93.70%	75.50%	96.00%	96.50%

Claims

1.一种连续生产微球的设备，其特征在于设备包括油相储液罐（1）、水相储液罐（2）、密封管道（4）、静态混合器（5）和连续乳化装置（6），油相储液罐（1）、水相储液罐（2）分别与静态混合器（5）通过密封管道（4）连接，静态混合器（5）然后与连续乳化设备（6）串联密封连接。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于进入静态混合器（5）的密封管道（4）装有无菌过滤装置（8）。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于连续乳化设备（6）是管线式高剪切乳化分散均质机。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于设备中使用的管线式高剪切乳化分散均质机包含机壳、机体、至少一组“定子—转子组”；设备优选装有冷却装置，冷却装置设置在机壳与机体的夹层内，或单独的盘绕设置在机壳外，优选冷却装置是冷却水通道。

5.根据权利要求1-4所述的设备，其特征在于静态混合器（5）设置为SV型、SX型、SL型、SK型、SH型或JHF型，优选油相储液罐连接密封管道通过弯头（9）进入静态混合器中。

6.根据权利要求1所述的设备生产微球的方法，包括下列步骤：将生物活性成分和生物降解型高分子材料在有机溶剂中溶解或分散形成油相，水溶性高分子材料在水溶液溶解后形成水相，先将水相注入到权利要求1所述的设备中，充满设备后，再将水相、油相通过不同的管道按一定流量比例同时通过权利要求1所述的设备，进一步除去有机溶剂，洗涤、过滤，制得微球，所述油相与水相的流量比例为1:30-1:1000，优选为1:50-1:200。

7.根据权利要求6的制备方法，其特征在于所述有机溶剂选自卤代烃类二氯甲烷、氯仿、氯乙烷、二氯乙烷、三氯乙烷等及乙酸乙酯、甲酸乙酯、乙醚、环己烷、苯甲醇或它们的混合溶剂；优选二氯甲烷。

8.根据权利要求6的制备方法，其特征在于所述水溶性高分子材料选自聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸钠、聚丙烯酸钠或它们的混合物；优选聚乙烯醇。

9.根据权利要求6的制备方法，其特征在于所述生物降解型高分子材料为丙交酯-乙交酯共聚物，优选丙交酯-乙交酯共聚物的特性粘度为0.10-0.90dL/g。

10.包含权利要求6-9任一所述方法制备的微球组成制剂，其特征在于所述制剂为粉针剂。