浅论药物冻干工艺的设计和优化原理分析

浅论药物冻干工艺的设计和优化原理分析

刘政鑫

关键词：药物；冻干工艺；设计；优化

一般来说，未经过处理的药物很难发挥它的作用，因此在临床上药物大部分都是经过技术处理才可以正常使用。对药物进行处理不仅可以增加它的保存时间，和使其不易变质，还可以提高药物对人体发挥的作用。药物的冻干工艺属于一个非常重要的工艺之一，在对药物进行处理的时候它可以发挥巨大作用。因为药物只有经过冻干过程才可以进行长时间的保存。药物进行冻干之后会呈现出多孔的形状，不仅有利于保存，还可以进一步提高药物活性的恢复能力，因为多孔形状的药物更容易进行水分的重新吸收。特别是在处理口服药物和速溶药物时，冻干工艺在这两方面得到广泛的应用。自上世纪80年代起，人们对药物的需求量开始不断增加，这也进一步促进了药物冻干工艺的发展，但是药物冻干工艺具有操作复杂，涉及多个技术学科等特点，使得它在实际操作过程中需要解决许多现实问题。

1药物冻干工艺概述

对药物进行冻干工艺的操作是为了获得更加稳定的物质，干燥过程如下。①将药物进行粉碎。②将粉碎的药物制成药物溶液。③将药物溶液进行结晶。④分析药物形成的各种相关结构。⑤使用升华和解析的操作将溶液中能促进相关生物生长后进行化学反应的物质进行大幅度减少，直至相关生物不能生长，甚至进行化学反应。利用冻干工艺对药物进行处理的这种目的就是在尽量保持药物中有效成分不降低的前提下，保证药物原来的理化特性和生理活性。利用冻干工艺对药物进行加工操作需要使用到药物冻干制剂，该制剂本身存在疏松多孔的结构特征，可以起到促使药物容易恢复水分以及恢复活力的作用，再加上冻干工艺制剂有较低的含水量，因此，能进行长时间的保存。要想对药物进行干燥处理，冻干工艺是一种非常有效的方法，但要想它能真正起到作用，必须满足以下三个条件。首先，在对药物进行完全固化时，必须保证固化温度在设备能接受的范围之内。其次，药物在进行崩解时也需要保证使用温度在设备允许的范围之内。最后，药物溶液的结晶过程需要达到0.5的结晶度。

2药物冻干工艺的原理与特点

药物冻干工艺需要在较低的温度下对药物容易进行冻结，进而在真空的条件下对冻结的药物溶液进行干燥处理以及去除冰晶操作，再使用相关技术对药物进行解析和干燥，最后目的是为了去除药物的部分结合水。其具体操作步骤归纳为五步。首先，我们需要对药物进行准备处理。第二，对药物进行预先冻结。第三，首次进行药物升华和干燥。第四，进行第二次药物的解析和干燥。最后，对药物进行密封保存。需要注意的是，在对处理之后的药物进行保存时，必须要求药物处于室温状态下，并且长期避光。如果需要对处理之后的药物进行使用，添加适量的溶剂就可以使药物恢复到原来的状态。利用冻干工艺对药物进行处理，具有以下几个其他干燥工艺无法相比的优势和特征。

首先，在对药物进行冷冻之前，为保证药剂的准确性，需要对药液进行分装操作。第二，在低温环境下药物的热敏物质能得到有效保存。第三，冻干工艺操作在低压环境下进行，这不仅使得药物不容易出现变质和氧化的现象，还可以对药物中的某些细菌起到抑制生长的作用。第四，利用冻干工艺处理后的药物，在冻结过程可以使其形成一定的结构，进而保证进行干燥操作后仍然能保持原来的颜色和形状。第五，冻干的药品可以具有良好的复水性，对处理之后的药物进行使用，只要加入适量的溶剂就可以迅速恢复到原来的状态。第六，对药物进行冻干工艺处理，可以达到彻底脱水的状态，药物在含水量很低的情况下，可以进行长期的运输和保存。虽然使用冻干工艺对药物进行处理具有许多优点，但是，利用该技术进行操作需要较长的时间，而且设备的投资也非常大。

3药物冻干工艺的设计和优化

3.1进行冻结的研究。

药物配方内的固体含量会对药物的冻干操作造成很大的影响，如果某一药物的固体含量低于2%，那么药物在进行处理之后会产生结构机械性不稳定的现象。而且在对药物进行处理的过程中，固体含量低会造成药物微粒不能粘贴在基质上，进而产生水汽溢出的现象，我们都知道水汽的运动会将微粒带到瓶塞或者真空当中，这就造成冻干工艺操作质量降低。冻结方式的差异会使冰晶的状态和大小出现不一致的现象，那么不同状态和大小的冰晶也会造成后续干燥的处理时，干燥的速率以及干燥得到的药物质量存在一定的差异。一般来说，药物的冻结方式可以分为两种。一种是药物的定向结晶，该方法需要在过冷的状态下对部分药液进行冻结，具体操作步骤是利用干冰对瓶子的底部进行冷却，然后使瓶内的溶液在是片的状态下达到冷却和制成结晶目的，最后再将瓶子放到零下50℃的冰箱中进行冻结。另一种冻结方式是全域过冷结晶，该方式是将所有的药液在相近或相同的功过冷条件下进行冻结，利用其进行药物的冻结处理，需要掌握药物的冰晶成核温度以及冻结速率等数据。全域过冷结晶冻结方式的操作需要将所有药物进行冷冻之后在进行升温，升温的温度需要使药物达到共溶的状态，然后再对药物进行保温，最后再将药物的处理温度降到能使其进行冻结的温度。在进行升华操作和干燥操作之前，我们需要重复退火步骤，因为退火步骤的重复能够将结晶进行强化并提高非晶体的数量，除此之外，冰晶的形态，大小都可以通过退火步骤得到改变。

3.2干燥步骤。

（1）对药品的温度进行控制。为了对药物的已干层和冻结层进行控制，我们需要利用对药品温度控制的步骤来达到该目的。药物的已干层我们可以使用较高的温度来保证药品不变质以及结构不崩塌，而为了满足冻结层的共熔点，药品的温度可以越高越好。

（2）对冷阱的温度进行控制。冻干工艺中升华水的动力是通过药物和冷阱间之间的温差提供，药物本身的温度要保持在供油温度之下。因为受到加热方式的限制，冷阱的温度至少要低于20°，而且越低越好，除此之外，在进行解析操作时，冷阱的温度要求还需要更低。

（3）对真空度进行控制。冻干工艺的过程需要在真空中进行操作，因为压力会对冻干工艺的质量造成影响，压力越高，冻干的速率就越大。

结语

为了让药物能得到更长时间的保存，药物的冻干工艺能提供巨大作用，利用冻干工艺增加药物的保存时间，可以减少制药过程的损失。但是，利用该技术对药物进行干燥操作，需要较高的成本，为了提高它的实用性，我们需要对其进行深入研究。

[参考文献]

[1]李红,杨勇,张瑞超.细胞毒性抗肿瘤药物无菌冻干制剂车间工艺设计特点分析[J].现代制造,2016(14).

[2]蔡紫阳.药物冻干工艺的设计和优化原理[J].当代医药论丛,2012,10(12).

[3]李红,杨勇,张瑞超.细胞毒性抗肿瘤药物无菌冻干制剂车间工艺设计特点分析[J].现代制造,2016(14).