目前研磨工藝的發(fā)展趨勢(shì)是使微粒尺寸更小、更易控制、更具有代表性。在實(shí)驗(yàn)室里,已經(jīng)有多種設(shè)備的設(shè)計(jì)能夠快速、安全、可靠地達(dá)到這一目標(biāo)。
在固體材料分析工藝中,傳統(tǒng)的“越大越好”的觀點(diǎn)顯然不再適用。如今的目標(biāo)是生產(chǎn)出足夠小的微粒來(lái)滿足分析檢測(cè)的需要,同時(shí)保證最后的樣品能夠準(zhǔn)確地反映初始樣品的性質(zhì)。微粒這個(gè)詞對(duì)不同的人意味著不同的意思,它可以覆蓋從原子級(jí)別的微粒到尺寸在數(shù)百微米的塊狀材料。而分析人員所關(guān)注的微粒尺寸通常在 1um~2mm。選取樣品的量應(yīng)該能夠體現(xiàn)整個(gè)物料的性質(zhì),而這取決于物料的總量以及最大微粒的尺寸和微粒的平均尺寸。很多經(jīng)驗(yàn)規(guī)則可以幫助確定應(yīng)該提取樣品的量,其中絕大多數(shù)規(guī)則都包含參數(shù)D3(D是樣品中最大微粒的直徑)。類(lèi)似的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則的應(yīng)用有助于將誤差控制在允許的范圍內(nèi)。如果分析人員希望得到尺寸較小又有代表性的樣品,縮減微粒的尺寸就成為最重要的方法。
超速離心研磨設(shè)備ZM 200用于將軟質(zhì)和中等硬度的纖維材料的粒徑快速減小。
由于這套設(shè)備具有高效的粉碎技術(shù)以及較寬的應(yīng)用范圍,因此可以保證在很短
的時(shí)間內(nèi)完成分析樣品的制備。
材料在組成和物理性質(zhì)上都有很大的差別,因此,研磨原則也各有不同。同時(shí),初始添加的物料的尺寸、需要的精細(xì)程度以及可以得到樣品的量也有不同,所有這些因素,導(dǎo)致可供研究人員選擇的設(shè)備型號(hào)、種類(lèi)也有很多。一些研磨工藝可能需要另外的技術(shù)或方法來(lái)實(shí)現(xiàn)微粒尺寸的縮減,而絲毫不會(huì)污染或改變?cè)?。其中最普遍的例子就是低溫冷凍研磨,一些軟質(zhì)材料比如動(dòng)物體細(xì)胞或塑料只有在用干冰或液氮冷凍變脆之后才能進(jìn)行研磨。最后,選擇合適的研磨機(jī)往往需要生產(chǎn)商的幫助和支持。
微粒更小,研磨更細(xì)
在制藥工業(yè)中,對(duì)微粒的理論研究(包括尺寸和形狀)是非常關(guān)鍵的。微粒的性質(zhì)可以影響到許多不同的方面,包括吸入分布系統(tǒng)、片劑溶解性能、配方質(zhì)量以及溶解性能和吸收性能。同許多其他工業(yè)一樣,制藥工業(yè)中的微粒尺寸也在逐漸變小,因此研磨工藝也要求做得越來(lái)越細(xì)。下面分幾個(gè)部分來(lái)介紹制藥工業(yè)中普遍應(yīng)用的特殊研磨工藝。
動(dòng)物/人體組織
在DNA和RNA從哺乳動(dòng)物組織細(xì)胞中分離出來(lái)以前,物料必須經(jīng)過(guò)均一化處理或研磨。絕大多數(shù)動(dòng)物組織,尤其是肺臟、肝臟以及肌肉組織,在室溫下都很柔軟,并且在研磨工藝中很容易研磨因?yàn)楫a(chǎn)生的高溫而受到損壞。因此,在因?yàn)檠心デ?,將物料在液氮中進(jìn)行預(yù)處理就顯得十分重要。小珠研磨就是一種理想的預(yù)處理方法,將裝滿原料和介質(zhì)的研磨容器完全浸入液氮中,同時(shí)伴以有力地研磨,就可以在樣品溫度升高之前實(shí)現(xiàn)樣品的均一化。這種方法同樣可以應(yīng)用在一些比較堅(jiān)硬的原料中,比如骨骼和軟骨以及植物原料中。
活性成分
混合研磨設(shè)備MW 301是為少量材料添加溶劑或不添加溶劑研磨專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的設(shè)備。
是粉末與懸浮液混合研磨的理想設(shè)備,例如,為了分離DNA和RNA而打碎生物細(xì)胞就可以采用這套設(shè)備。
這項(xiàng)應(yīng)用在藥物開(kāi)發(fā)階段非常普遍,通常要求微粒尺寸減小到1um左右甚至更小。達(dá)到類(lèi)似尺寸要求所采用的研磨方法包括噴射研磨:樣品在廣口瓶中進(jìn)行處理,廣口瓶采用與原料相同的材料研磨而成的介質(zhì)制成,有不同的尺寸和材料可供選擇。與太陽(yáng)系的情況類(lèi)似,磨臼圍繞著廣口瓶轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí),廣口瓶在剩余系統(tǒng)的相反方向進(jìn)行自轉(zhuǎn)。這種運(yùn)動(dòng)形式可以產(chǎn)生很高的研磨能量,可以很快將樣品研磨到很小的尺寸。單個(gè)微米以及幾個(gè)微米尺寸可以通過(guò)有溶劑的研磨實(shí)現(xiàn),通常采用的溶劑都是乙醇;如果需要的尺寸大于幾個(gè)微米,通常采用不加溶劑的研磨。另外在研磨工藝中,還要防止重金屬的污染。上面提到的小珠研磨工藝同樣可以應(yīng)用于活性成分的尺寸控制,當(dāng)原材料的量很小或者材料需要在研磨之前進(jìn)行預(yù)處理時(shí),這種工藝顯得格外有用。
最終產(chǎn)品
制藥行業(yè)的最終產(chǎn)品通常制成片劑或膠囊,這也就給產(chǎn)品的研磨工藝提出了挑戰(zhàn)。經(jīng)典的縮減尺寸技術(shù)是將片劑在研缽中研磨,這種方法費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。而研磨機(jī)可以在很短時(shí)間內(nèi)完成這項(xiàng)工作,并得到更加均一穩(wěn)定的樣品,技術(shù)人員可以投入到其他的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中。下面的幾項(xiàng)技術(shù)可以應(yīng)用在片劑的研磨中,同樣也可以應(yīng)用在其它的制藥生產(chǎn)環(huán)節(jié)中:
■混合研磨適用于對(duì)片劑和膠囊進(jìn)行快速高效的研磨。研磨大概需要2min,同時(shí)采用密封的廣口瓶保證研磨無(wú)損失。這種工藝適用于不同尺寸和硬度的片劑?;旌涎心C(jī)可容納片劑量為20cm3。
■實(shí)驗(yàn)室切割研磨對(duì)于糖衣片劑來(lái)說(shuō)是一種理想的選擇,由于糖包衣是由糖和白明膠制成的,在混合研磨或球狀研磨中不容易被破壞。這種研磨的處理能力超過(guò)了100 cm3,因此也適用于較大量的片劑研磨。
■超速離心研磨具有很廣泛的應(yīng)用范圍。能夠適應(yīng)中等量到大量的片劑的研磨,可以處理產(chǎn)品的量為25~5000 cm3。
■研缽研磨,是經(jīng)典的用手工研缽和杵進(jìn)行機(jī)械研磨的方法,適用于片劑以及粉末、懸浮液、漿糊混合物的研磨。
其他制藥工業(yè)的應(yīng)用
微粒產(chǎn)品在制藥工業(yè)以及醫(yī)療之外還有許多其他的應(yīng)用。其中一個(gè)有趣的應(yīng)用就是研磨人體皮層骨骼來(lái)生產(chǎn)應(yīng)用于骨骼支架和植入的原料。骨骼材料通常先在國(guó)家的組織庫(kù)中進(jìn)行處理,然后在生產(chǎn)最終產(chǎn)品的公司中進(jìn)行二次處理。處理工藝通常包括兩次研磨,第一次是切割研磨,大負(fù)荷的研磨設(shè)備設(shè)計(jì)用于將較大的骨骼 (>50mm)研磨成幾毫米甚至更小的微粒。由這次研磨得到的一些材料可以直接應(yīng)用而不需要進(jìn)一步處理,但是其余的材料需要通過(guò)超速離心研磨設(shè)備進(jìn)行二次處理。這臺(tái)多功能的研磨設(shè)備可以將初次處理過(guò)的原料微粒尺寸減小到需要的范圍。兩套研磨設(shè)備都可以方便的進(jìn)行清潔,同時(shí)還有很多安全保護(hù)措施來(lái)保證使用者避免受到傷害。
結(jié)論:結(jié)構(gòu)分析的尺度正在變得越來(lái)越小,無(wú)論是象征性的還是實(shí)際意義上的都是如此。制藥工業(yè)中微粒技術(shù)的重要性不應(yīng)該被忽略,在過(guò)去的幾年內(nèi),這項(xiàng)技術(shù)與各項(xiàng)重大的發(fā)展成果都有直接或間接的關(guān)系。在尺寸縮減控制技術(shù)中,發(fā)展趨勢(shì)是樣品的尺寸更小、更易控制,同時(shí)可以完整地反映所要分析的原料的性質(zhì)。公司必須提供一系列不同的研磨設(shè)備和附件來(lái)滿足這些要求。