楊磊+于婷
摘 要:本文分析評價了凍干各階段的影響因素,明確了中藥凍干制劑各階段的影響因素對凍干技術(shù)在中藥凍干制劑研究中的應(yīng)用具有重要參考價值。
關(guān)鍵詞:真空冷凍干燥;凍干各階段的影響因素;中藥凍干制劑
凍干技術(shù)又稱為真空冷凍干燥技術(shù),首先將提取物料冷凍到結(jié)晶點溫度以下,其中的水分凝結(jié)為冰,在真空狀態(tài)下,使冰升華變?yōu)樗畾?。通過真空系統(tǒng)將水蒸氣冷凝,此時提取物料變?yōu)楣腆w,即真空冷凍干燥技術(shù)。現(xiàn)今,真空冷凍干燥技術(shù)應(yīng)用十分廣泛,不僅用于生物制品、化學(xué)藥品、中藥藥品以及食品的生產(chǎn)[1-3],同時對于化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定的中藥材劑型的應(yīng)用越來越重要。本文主要闡述中藥材真空冷凍干燥技術(shù)在預(yù)凍階段、升華干燥階段和解析干燥階段的影響因素,每個階段的技術(shù)因素對凍干過程和產(chǎn)品質(zhì)量都會產(chǎn)生重要影響,以期對凍干技術(shù)在中藥制劑中的更好應(yīng)用有所幫助。
1預(yù)凍階段的影響因素
預(yù)凍結(jié)段為真空冷凍干燥的準備階段,在此過程中游離的水凝結(jié)成冰,會影響干燥速率與凍干產(chǎn)品的質(zhì)量[4-5]。預(yù)凍結(jié)段的影響因素有配方、凍結(jié)速率、凍結(jié)方式、凍結(jié)時間以及退火等。在此過程中,物料處于冷凍狀態(tài),無聊在冷凍前后狀態(tài)保持不變,并且在冷凍過程中物料不會發(fā)生起泡、濃縮、收縮和溶質(zhì)移動等不可逆變化,且物料成分在此過程中不會受到破壞。
1.1配方
配方中需要添加填充劑、賦形劑、穩(wěn)定劑等保護劑,以達到凍干劑成分均一、表面光滑、性能穩(wěn)定的劑型[6-7]。凍干劑配方中固體液體比例不合理在檢查時就會不合格。如果固體含量過少就會造成藥品結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定,會塌陷,藥品與基質(zhì)不能很好地融合,分散在水蒸氣中,甚至是真空室中。如果固體含量過多,藥量就會過大,凍干后的復(fù)溶也會出現(xiàn)問題。
1.2凍結(jié)方式
凍結(jié)方式分為全域過冷結(jié)晶和定向結(jié)晶兩類。
1.3預(yù)凍速率
數(shù)據(jù)顯示,快速凍結(jié)使升華和解吸速率快,慢速凍結(jié)使升華和解吸速率慢。在預(yù)凍過程中可能破壞細胞的生物活性,最終失去活性,可采用下列方式避免:速凍法、緩沖配對鹽、產(chǎn)品保護劑。
1.4最低凍結(jié)溫度
最低凍結(jié)溫度和所凍樣品的共熔點有關(guān),安全的凍結(jié)溫度應(yīng)低于共熔點10℃左右。但溫度太低,則會造成能源浪費。
1.5凍結(jié)時間
凍結(jié)時間是藥品全部凍實的基本保證,防止噴瓶。物料在凍結(jié)過程中先表后里,所以凍結(jié)過程中溫度始終保持梯度變化,保持相對的熱傳感率縮小溫差。
1.6退火
退火能使凍干更好的進行,是把凍結(jié)物料升溫至共熔點,保溫,然后再降低至凍結(jié)溫度。
2升華干燥階段的影響因素
升華干燥階段是第一個干燥階段,此階段把水直接變?yōu)闅怏w,排出的過程,大約能出去九成以上,此階段還需即熱,因為在升華過程中需要能量的轉(zhuǎn)化。提取物料的不同,熱量的需要也是不同的。影響本階段的因素有升華溫度、升華速率、加熱方式等。
2.1升華溫度
升華溫度既不能超過物料的崩解溫度或耐熱極限溫度,也不能使物料的溫度超過其自身共熔點溫度。
2.2升華速率
升華速率直接影響整個凍干過程的時間,其取決于提供給升華界面熱量的多少,以及從升華界面通過干燥層逸出水蒸氣的快慢。
2.3加熱方式
真空冷凍干燥技術(shù)加熱方式有一般輻射加熱、接觸加熱和微波加熱[8-11]。以前一般輻射加熱和接觸加熱用的最多,現(xiàn)今微波加熱用的最多,可使加熱時間變短減少成本,同時可用于較多物料及熱降解溫度較低的物料[12]。
3解析干燥階段
解析干燥階段是把前一階段干燥不完全的水繼續(xù)干燥的過程。在此階段需要足夠高的溫度才能達到,不過要注意崩解溫度。此階段需要凍干機中高真空度,才能使水順利排出,物料內(nèi)外蒸氣壓較大。此階段為第二階段干燥。
3.1凍干物料干燥程度
當關(guān)閉真空閥時,如果凍干機中壓力1min上升小于1Pa、殘余水分約在1%一2%之間,此時凍干完成。
3.2凍干物料后處理
干燥藥品易吸潮,需要在干燥箱中充入干燥的氮氣或者惰性氣體,然后在此過程中出箱,避免大面積接觸高濕度的空氣,凍干產(chǎn)品在出箱前必須迅速封口或加塞。具體方法應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品種類的不同而異。
4凍干曲線
凍干曲線就是表示凍干過程中產(chǎn)品的溫度、壓力隨時間變化的關(guān)系曲線;凍干時序是在凍干過程中不同時間,各種設(shè)備的啟閉運行情況。凍干加工中最重要的過程參數(shù)是制品的溫度和干燥箱內(nèi)的壓力。對于某一具體的凍干機,由于制品的溫度與擱板溫度或箱內(nèi)空間溫度有一定依從關(guān)系,許多設(shè)備又不能控制產(chǎn)品表面的壓力,所以實踐中凍干曲線往往用擱板溫度(或箱內(nèi)空間溫度)與時間的關(guān)系曲線來表示[13]。為了監(jiān)測凍干過程的主要參數(shù),配自動記錄儀的凍干機一般均自動記錄下擱板的溫度、制品溫度、水汽凝結(jié)器溫度、凍干箱壓力等四個參數(shù)和時間的曲線,這些曲線均為凍干曲線。
真空冷凍干燥技術(shù)以其獨有的優(yōu)勢,解決了生物滅活與熱敏藥物的難題,對于中藥水煎液改為中藥注射劑時,真空冷凍干燥技術(shù)的凍干粉針劑的研發(fā)與應(yīng)用使很多問題迎刃而解[14-15]。但在中藥凍干粉針的研制過程中又有許多需要考慮和注意的問題,比如輔料的種類和用量對成型性和產(chǎn)品水分含量的影響,生產(chǎn)工藝條件的篩選以及凍干過程中存在的問題等。中藥寶貴遺產(chǎn)為我們的民眾健康民族昌盛已經(jīng)和正在發(fā)揮重要作用,深信真空冷凍干燥技術(shù)在中藥制劑的研究和開發(fā)上必然有著更為廣闊而美好的前景。
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作者簡介:楊磊,工作單位哈爾濱三聯(lián)藥業(yè)股份有限公司,工程師,郵編150025,出生日期1983年07月22日,研究方向凍干粉針劑。