FARMACEVTSKO TEHNOLOŠKE OPERACIJE Flashcards

1
Q

Delitev farmacevtsko tehnoloških operacij

A

Sprememba je le fizikalna in
ne kemična.

*preglednica v skripti na str. 42

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
2
Q

Kaj je sejanje?

A

Ločevanje trdnih snovi po velikostih s pomočjo sit (2.1.4 Sieves), poenotenje velikosti delcev, tudi za preverjanje
ustrezne velikosti delcev (Sieve test - sejalni preizkus). Porazdelitev delcev od največjih do najmanjših - sita zlagamo
enega na drugega tako, da so sita z največjimi odprtinami najvišje in damo na stresalnik. Sito 180 → 180μm je velikost
pore. Pri zelo homogenem prašku ostane na situ skoraj 100%.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
3
Q

Kaj je filtriranje in v kakšne namene ga uporabljamo?

A

Filtriranje je proces ločevanja/odstranjevanja trdne snovi, tekočine ali plina iz tekočine ali plina, temelji na velikosti
delcev. V farmacevtski industriji filtriramo tekočine in pline za različne namene, na primer:
 za pridobivanje vode, zraka in plinov v proizvodnji zdravil
 pri fermentaciji za pridobivanje antibiotikov, hormonov, encimov, aminokislin, krvnih nadomestkov, alkohola
 v proizvodnji oftalmikov
 v proizvodnji parenteralnih raztopin velikih volumnov (LVPs - Large volume parenterals, gre za enoodmerne
oblike volumna od 100 ml do 3-5L)
 pri pripravi parenteralnih raztopin majhnih volumnov (SVP - Small volume parenterals, gre za raztopine
volumna od 20 ml nepolnjene v viale, injekcijske brizge, ampule).

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
4
Q

Kakšni pogoji dela morajo biti pri fitriranju?

A

ASEPTIČNI POGOJI DELA
Surovine, posode, zrak, obleke in delovne površine morajo biti sterilne. Zrak se filtrira skozi HEPA filtre (več plasti
filtrov, ki zadržijo 99,99% delcev, npr. prašni delci, MO) in zagotavlja aseptične pogoje. V teh prostorih se z dodatkom
zraka ustvarja nadtlak: zrak izhaja skozi odprtine iz stropa in izhaja skozi vrata (od bolj čistega okolja proti manj čistemu
okolju).
V industriji vedno filtrirajo vodo, pomembni sta tudi filtracija zraka in plinov (v aseptičnih pogojih).

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
5
Q

VRSTE FILTRACIJ

A

 Makrofiltracija (> 50 m)
 Mikrofiltracija (0,1mm - 10mm)
 Ultrafiltracija (103-106 daltonov)
 Nanofiltracija (>103 daltonov)
 Reverzna osmoza (102 daltonov) - temelji na difuziji vode, voda prehaja v obratno smer od gradienta
koncentracije

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
6
Q

MATERIALI ZA FILTRE

A

 Poliamid
 Derivati celuloze: nitroceluloza, acetat celuloze
 Polikarbonatni filtri
 Politetrafluoroetilen
 Polisulfonski polimeri
 Steklo
 Keramika
Izmed razpoložljivih materialov izberemo tiste, ki nam najbolj ustrezajo glede na lastnosti plinov in tekočin, ki jih
filtriramo (pH, močljivost, velikost por, adsorptivnost in…).

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
7
Q

membranski/globinski filtri

A

MEMBRANSKI FILTRI - princip sejanja, imajo
določeno velikost por, ki zadrži delce, večje od te velikosti
GLOBINSKI FILTRI - princip adsorpcije, polimerna vlakna zadržijo posamezne delce (zadrži manjše delce, tudi pirogene) - uporablja se za izdelavo parenteralnih FO
V določenih primerih lahko kombiniramo oba tipa filtrov (najprej čez membranske filtre, nato še čez globinske)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
8
Q

FIZIKALNI POJAVI, KI OMOGOČAJO LOČEVANJE in načini ločevanja, ki so povezani z njimi

A

Pri ločevanju delcev izkoriščamo različne fizikalne lastnosti disperzij, kot so: parni tlak, velikost delcev, topnost,
gostota…).
 DIFUZIJA - deluje na osnovi
koncentracijskega gradienta, odstranimo
tiste delce ki lahko prehajajo skozi
membrano
 ULTRAFILTRACIJA - ustvarimo določen
pritisk, ki potisne našo snov skozi filter
 OSMOZA - potiska vodo v predel, kjer je
večja koncentracija topljenca (preko
polprepustne membrane

*shema v skripti na str. 43 (kaj lahko filtriramo na te načine)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
9
Q

Kaj je mešanje, kaj nastane po njem in kaj vpliva nanj?

A
  • Mešanje je lahko proces emulgiranja, raztapljanja ali dispergiranja praška v tekočem mediju.
  • Z mešanjem zagotovimo
    tudi homogenost praškaste zmesi.
  • V proizvodnji je to proces s katerim želimo učinkovito izdelati stabilno disperzijo z
    ustrezno kakovostjo.
  • Je tehnološki proces, katerega cilj je enakomerna (homogena) porazdelitev vseh sestavin, ne da bi se kemijsko ali fizikalno spremenile (izenačevanje koncentracijskih in temperaturnih razlik).
  • Po mešanju dveh med seboj
    nemešajočih faz nastane po dodatku ustreznih pomožnih snovi večfazni
    disperzni sistem npr. emulzija ali suspenzija.
  • Na učinek mešanja vplivajo:
     Lastnosti materiala, ki ga mešamo
     Vrsta mešalnega sistema
    Verjetnost, da 200 delcev tvori idealno zmes je 1:1060.
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
10
Q

PARAMETRI, KI VPLIVAJO NA LASTNOSTI ZMESI

A

 Nasipni kot
 Pretočnost
 Zbita gostota
 Velikost in distribucija delcev
 Kohezijske in adhezijske sile
 Aglomeracija
 Krhkost
 Abrazivnost
 Eksplozivnost
 Sestava materiala
 Površinske lastnosti
 Vsebnost vlage v trdnih snoveh
 Gostota, viskoznost in površinska napetost
tekočin
 Temperaturne omejitve snovi

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
11
Q

Pri mešanju praškov moramo opredeliti:

A

 Lastnosti prahov: velikost, porazdelitev velikosti, oblika delcev, vlaga in statični naboj, površinske lastnosti
 Vrsto mešalnika glede na želeni proces mešanja
 Napolnjenost mešalne posode
 Čas mešanja
 Število vrtljajev na minuto
Pravilna izbira teh parametrov vpliva na stopnjo homogenosti zmesi. Zmotno je namreč mnenje, da homogenost zmesi
dosežemo samo z nekoliko podaljšanim časom mešanja.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
12
Q

Kaj so disperzije, kako so sestavljene, katere poznamo?

A

FO so pogosto disperzije - mešanice vsaj dveh snovi, kje je ena snov dispergirana v drugi fazi. Dispergirana faza in
disperzni medij sta lahko trdna, tekoča ali plinasta. Med disperzije pomembne v FO spadajo suspenzije, emulzije in
geli. Emulzija je zmes dveh med seboj nemešajočih se tekočin, medtem ko je suspenzija zmes trdne snovi, netopne v
zunanji fazi. Geli so poltrdni sistemi, pri katerih je gibanje tekočine omejeno s 3D rešetko.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
13
Q

Kaj je pozitivno in negativno mešanje in kaj nevtralna zmes?

A

POZITIVNO MEŠANJE - s časom pride do nastanka popolne zmesi (mešanje plinov ali mešajočih se tekočine)
NEGATIVNO MEŠANJE - po končanem mešanju se komponente zmesi ločijo pri vseh dvofaznih sistemih z različnimi
gostotami (suspenzija trdnih delcev v tekočini)
NEVTRALNA ZMES - če na sistem ne delujejo zunanje sile, ne pride niti do mešanja, niti do segregacije

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
14
Q

Enačba stopnje mešanja

A

𝑀 = 𝑆𝑟/𝑆𝑎𝑐𝑡
M stopnja pomešanja, Sr standardna deviacija homogene naključne zmesi, Sact standardna deviacija zmesi, ki še ni popolnoma homogeno pomešana
Nižja kot je vsebnost aktivne komponente v zmesi, težje je doseči dovolj nizko deviacijo vsebnosti. Več kot je delcev v zmesi, manjšo deviacijo lahko pričakujemo.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
15
Q

Zakaj moramo spremljati mešanje praškov?

A

 da ugotovimo stopnjo zmešanja
 spremljamo proces (potek) mešanja
 ugotovimo končno točko mešanja
 določimo čas mešanja določene zmesi
 ugotovimo učinkovitost mešalnika

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
16
Q

PRINCIPI MEŠANJA PRAHOV

A

 KONVEKCIJSKO GIBANJE z vsiljeno
menjavo mest sosednjih delcev, kot ga
srečamo v napravah z gibljivim
mešalom (omogoča stresanje zmesi kar
povzroči gibanje večjih skupkov zmesi)
 DIFUZIJSKO GIBANJE je porazdelitev
delcev na novo nastalih površinah npr.
v mešalnih bobnih (ob začetku mešanja
zmes dilatira, delci naključno potujejo v različnih smereh z difuzijo)
 STRIŽNO GIBANJE je povezano z zmanjšanjem velikosti delcev, pregradami
ali vrtečimi ali drsnimi elementi npr. krogljice v krogljičnem mlinu (pride
do premikanja navideznih plasti zmesi ene ob drugo)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
17
Q

ŠARŽNO MEŠANJE

A

 Proizvodne količine so majhne
 Potreben je natančen nadzor zmesi
 Na eni liniji izdelujemo različne zmesi
 Lastnosti sestavin se spreminjajo, potrebne so kompenzacije pri vsaki šarži

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
18
Q

KONTINUIRANO MEŠANJE

A

 Količine izdelka so velike
 Potrebna je velika hitrost proizvodnje zmesi
 Natančno poznavanje lastnosti “ni bistveno”

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
19
Q

Posledice SEGREGACIJA-RAZMEŠANJE

A

 Razlike v gostoti delcev
 Velikosti delcev
 Obliki delcev

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
20
Q

Vrste mešalnikov

A

-MEŠALNIKI S PREVRAČANJEM (tumbling, V MEŠALNIK (šaržno mešanje), GRAVITACIJSKI (vrti se posoda))
- MEŠALNIKI S PRETRESANJEM, KONVEKCIJSKI (agitator)
- HITROVRTEČI MEŠALNIK/GRANULATOR
- SILOS (GRAVITACIJSKI, MEHANSKI)
- PNEVMATIČNI MEŠALNIKI (vrtinčno slojni mešalnik)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
21
Q

MEŠALNIKI S PREVRAČANJEM

A

MEŠALNIKI S PREVRAČANJEM (tumbling, V MEŠALNIK (šaržno mešanje), GRAVITACIJSKI (vrti se posoda)):
večinoma je mešanje difuzijsko, za mešanje je odgovorna predvsem gravitacija (prahovi kaskadirajo znotraj
rotirajočega vsebnika). Namenjeni so doseganju homogenosti zmesi prahov - do 98% homogenost, na kar
vplivata napolnjenost mešalnika in hitrost vrtenja. Lahko
imajo komponente, ki omogočajo razpad aglomeratov.
Najbolj primerni so za zmesi z znano sestavo in za prosto
tekoče prahove brez segregacije.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
22
Q

MEŠALNIKI S PRETRESANJEM, KONVEKCIJSKI

A

MEŠALNIKI S PRETRESANJEM, KONVEKCIJSKI (agitator):
mešanje je posledica naključnega gibanja delcev skozi
mešalnik. Odvisno od hitrosti vrtenja in geometrije mešanja,
se lahko mešanica zmeša na podlagi strižnih sil ali fluidizira.
Kombinacija mehanizmov mešanja da efektivno zmešano
zmes. Primerno za mešanje enkratnih volumnov praškastih
zmesi ali kontinuiranega dodajanja zmesi.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
23
Q

SILOS (GRAVITACIJSKI, MEHANSKI)

A

priročna in ekonomična
metoda za mešanje velikih količin prosto pretočnih praškov.
Večcevna zgradba omogoča nastanek hitrostnih gradientov
znotraj silosa. Kapacitete med 5m3 in 200m3. Nizka poraba E.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
24
Q

PNEVMATIČNI MEŠALNIKI

A

(vrtinčno slojni mešalnik): zrak ali
plin z visokimi hitrostmi prehajata v silos od spodaj ali od strani.
Za mešanje praškov ki ob areaciji ekspandirajo. Trdni delci
zaradi sile vpihanega zraka zalebdijo, zaradi povišane hitrosti
zraka in nastanka vrtincev se delci mešajo med seboj. Mešanje
kontroliramo s prilagajanjem zračnega pritiska, hitrosti
pulziranja in on/off fazami.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
25
Kaj obsega mešanje fluidov?
Mešanje fluidov obsega mešanje tekočin med seboj, mešanje plinov s tekočinami in mešanje trdnih snovi s tekočinami.
26
MEŠANJE MEŠLJIVIH TEKOČIN - kaj mešamo in kako
 Mešanje dveh ali več tekočin  Mešanje izvajamo z mešali, ki vstopajo od zgoraj ali s strani  Turbinski mešalnik  Statični mešalnik
27
MEŠANJE NEMEŠLJIVIH TEKOČIN - kaj omogoča, kaj uporabljamo
 Omogoča nastanek bolj ali manj stabilnih emulzij  Uporabljamo turbinske mešalnike, ki omogočajo veliko povečanje površine komponent  Uporabljamo mešala, ki povzročijo velik strig  Uporabljamo aksialno in radialno mešanje  Za izdelavo stabilnih emulzij uporabljamo mešalnike z velikim strigom  Hitri laboratorijski mešalnik (na dnu se ne sme ustvariti pogača, ker je ne moremo zdrobiti - pomembna je viskoznost, nastavki morajo ustvariti laminaren tok, niso namenjeni le mešanju tekočin, ampak tudi izdelavi emulzij in suspenzij).
28
MEŠANJE TEKOČIN IN SUSPENZIJ - kateri mešalniki
 Aksialni mešalnik  Radialni mešalnik  Mešanje s strani  Turbinski mešalnik  Statični mešalnik
29
MEŠANJE ZELO VISKOZNIH KOMPONENT - vrste mešanja, kako poteka mešanje, kateri mešalniki
 DISPERZIJSKO MEŠANJE je definirano kot razbijanje aglomeratov do osnovnih delcev, ki so lahko trdni ali kapljice drugih nemešljivih tekočin  DISTRIBUCIJSKO (PORAZDELITVENO) MEŠANJE, pri tem pride do enakomerne porazdelitve vseh komponent v zmesi in je odvisno od tega, kako se komponente deformirajo v mešalniku  KONVEKCIJSKO MEŠANJE poteka zaradi striga, gnetenja in raztegovanja snovi in povzroči reorientacijo dispergiranih komponent v zmesi Mešanje komponent poteka z mehanskim posegom s strigom oziroma s podaljšanjem toka ogrodja (disperznega sredstva) v katerem se dispergira druga komponenta.  Valjčni mlin  Mešalniki z izmenljivo posodo  Mullerjev mešalnik  Mešalnik z iztiskanjem
30
MEŠANJE POLTRDNIH SNOVI - kateri mešalniki
 Planetarni mešalnik  Mešalnik z mešalom v obliki črke S (sigmoidni)
31
S katero enoto izražmo trdnost snovi?
Mohs, 3 (smukec)-10(diamant)
32
Zakaj uporabljamo mletje?
Primarno uporabljamo mletje za zmanjševanje velikosti delcev in za povečanje površine ter s tem povezanim izboljšanjem raztapljanja zdravilnih učinkovin. Pri mletju lahko pride do sprememb v kristalni strukturi (npr. digoksin). delci morajo biti ustrezne velikosti, da imajo ustrezno površinsko energijo. Želimo zagotavljati ozko porazdelitev velikosti delcev z znanimi lastnostmi.
33
Na kaj vpliva velikost delcev zdravilne učinkovine?
 učinkovitost mešanja učinkovine s pomožnimi snovmi  stisljivost tabletirne mase  pretočne lastnosti prahov in  lastnosti suspenzij
34
Pogosto v zadnji stopnji proizvodnje zdravilne učinkovine uporabljamo mletje z namenom:
 normalizacije velikosti delcev med serijami  zožanja porazdelitve velikosti delcev (doseganje boljših pretočnih lastnosti) ali  priprave delcev podobne velikosti kot so delci pomožne snovi (mletje granul)  ciljanja dostave ZU (praški za inhaliranje)
35
Velikost delcev v praških za inhalacijo
Praški za inhalacijo za dostavo učinkovine v pljuča morajo biti ustreznih dimenzij, običajno med 1 in 6 μm, da lahko dosežejo ciljano področje v pljučih, kar lahko zagotovimo z nadzorovanim mletjem.
36
KOKRISTALI - kaj so, kakšne so prednosti izdelave z mletjem, kako jih pripravimo z mletjem
Kokristali so so kristalinične snovi, sestavljene iz najmanj dveh različnih komponent (atom, molekula, ion), ki sta (so) povezani z medmolekulskimi interakcijami. Mletje kot alternativna metoda pripravi kokristalov iz raztopine ponuja določene prednosti:  z mletjem se lahko izognemo tvorbi solvatov, ki so v prizvodnji kokristalov nezaželeni, prav tako pa se izognemo težavam s topnostjo komponent v toplih za kokristalizacijo  zaradi odsotnosti topil pa je ta metoda favorizirana tudi z okoljskega vidika Kokristale lahko pripravimo s suhim mletjem ali pa z dodatkom tekočine (na ta način pripravimo kokristale piracetama s citronsko oziroma vinsko kislino), tvorba kokristalov pa je hitrejša v primeru mletja z dodatkom minimalne količine tekočine
37
Mehanizem drobljenja (3)
 Attrition - obraba  Cleavage - ceplenje  Fracture - lom
38
Pri mletju se energija porablja tudi za:
 elastično deformacijo delcev  plastično deformacijo delcev brez loma  deformacijo delcev, ki povzroči nastanek razpok  deformacijo delov mlina  trenje med delci  trenje med delci in stenami posode  toploto  zvok  vibracije
39
METODE ZMANJŠANJA VELIKOSTI DELCEV
 MLIN REZALNIK  MLINI NA PRINCIPU STISKANJA (end runner, edge runner, terilnica)  MLINI NA UDAREC  MLIN Z IGLAMI (mletje z obrabo in udarjanjem)  KROGLIČNI MLIN (zmanjšanje delcev z obrabo in udarjanjem)  VIBRACIJSKI MLIN  MLIN Z VALJI (mletje z obrabo)  MLIN NA ZRAČNI TOK (mletje z obrabo in udarjanjem)  KRIOGENO MLETJE (mlin za drobljenje konstantno ohlajamo s tekočim dušikom med mletjem - tako ohranimo občutljive sestavine)  KOLOIDNI MLINI (naprava za reduciranje velikosti delcev trdnih snovi v suspenziji ali kapljic tekočine v drugi tekočini), delujejo na principu rotor-stator, rotor se vrti pri visokih hitrostih (2000 - 18000 obratov na minuto) pri čemer nastanejo visoke strižne sile, ki zmotijo strukturo tekočine. Pogosto se uporabljajo za stabilizacijo emulzij in suspenzij ali za zmanjšanje velikosti delcev. Visoke strižne sile vodijo v nastanek manjših delcev (do 1μm), ki so bolj odporni na separacijo faz pri emulziji.  HIGH-SHEER DISPENSER oz. ULTRA-THURRAX (rotor stator sistem, podoben koloidnim mlinom), sestavljen iz koaksialnih obročev. Tekočina vstopi v središču in jo poganja rotor, tako tekočina prehaja skozi sistem in se ji hitrost večkrat zniža in zviša - to povzroči visoke tangentne sile. Hitrosti dosežejo lahko 20000 obratov na minuto.  MOKRO MLETJE (nastanek nanodelcev
40
Zakaj in kdaj uporabljamo sušenje?
V suhem stanju je manjša verjetnost za razrast MO, oksidacije, hidrolize. Sušenje je pogosta operacija v proizvodnji surovin in trdnih farmacevtskih oblik.
41
Kako poteka sušenje?
Najpogosteje odstranjujemo vodo, redkeje organska topila. 1 dovajanje energije iz zunanjega vira do topila 2 evaporacija ali sublimacija topila (pretvorba topila v paro) 3 odstranjevanje topila v parni fazi
42
Katera topila ne smejo biti uporabljena v izdelavi ZU, ekscipientov in FO?
Zaostala topila iz Razreda 1 (benzen, ogljikov tetraklorid, 1,2-dikloroetan, 1,1-dikloroeten, 1,1,1-trikloroetan). - zaradi njihove nesprejemljive toksičnosti oz. škodljivega delovanja na okolje. V primeru, da je cilj uporabe teh topil izdelava FO s signifikantnim terapevtskim delovanjem in je izbira teh topil neizogibna, morajo količine teh zaostlih topil ustrezati predpisom.
43
Topila iz Razreda 2
Topila iz Razreda 2 morajo biti v ZU, ekscipientih in FO omejena, zaradi njihove toksičnosti. Primeri: acetonitril, klorobenzen, kloroform, cikloheksan, heksan, metanol…
44
Topila iz Razreda 3
- manj toksična in predstavljajo nižje tveganje za zdravje - še ni študij o njihovem vplivu ob dolgotrajni izpostavljenosti - Primeri: ocetna kislina, aceton, heptan, butanol, butilacetat, dimetil sulfoksid, mravljična kislina, etilacetat, etanol, propanol
45
Kako izražamo vsebnost vlage?
Vsebnost vlage izražamo kot kg vode v 1kg suhe snovi
46
Kako se pojavlja voda v vlažnem vzorcu?
 nevezana  vezana (adsorbirana, kapilarna, kristalna) - kapilarna voda je imobilizirana in ujeta v zelo majhnih porah v kristalih gline (zadržujejo jo kapilarne sile)
47
RELATIVNA VLAŽNOST/ VSEBNOST VLAGE PRI KONSTANTNI T
*enačbi v skripti na str. 49 Treba je razlikovati med vsebnostjo vlage in relativno vlažnostjo zraka (Mollierov diagram) Kapaciteta vodne pare je odvisna od temperature zraka.
48
SESTAVA SUHEGA ZRAKA, molska masa plinske zmesi, izračun gostote
Zrak je mešanica plinov, predvsem kisika (21%) in dušika (78%). Oba sta diatomarna. Molska masa suhega zraka je 28,9647 g/mol. p=P/RT
49
Adsorbent, Adsorbat, Adsorpcija ≠ absorpcija
Adsorbent: substanca na kateri površini se adsorpcija dogaja (aktivirano oglje, silikagel) Adsorbat: substanca katere molekule se adsorbirajo na površino adsorbenta Adsorpcija ≠ absorpcija: pri absorpciji se molekule substance enakomerno porazdelijo v bulk fazi druge substance, pri adsorpciji pa so molekule adsorbata prisotne na površini adsorbenta v visokih koncentracijah. Do adsorpcije pride, ker imajo molekule na površini adsorbenta pomanjkanje vezi, zato je energetsko ugodno, da se nanje adsorbirajo molekule adsorbata.
50
Na adsorpcijo vplivajo:
 narava adsorbenta in adsorbata  velikost površine adsorbenta  aktivacija adorbenta  pogoji (T, p)
51
Fizikalna vs. kemijska adsorpcija
*preglednica v skripti str. 50
52
Nasprotni proces od adsorbcije?
Desorpcija.
53
STOPNJE ADSORPCIJE
*skica v skripti str. 50
54
Izbira metode sušenja je odvisna od:
 Občutljivosti snovi, ki jo sušimo na povišano temperaturo (termolabilnost)  Fizikalnih lasnoti snovi  Narave tekočine, ki jo odstranjujemo  Velikost vzorci  Potrebe po aseptičnih pogojih  Vira toplote
55
Glede na način sušenja ločimo tri glavne skupine snovi:
 Zrasti (granularni) materiali: trdne snovi v obliki individualnih delcev velikosti 0,05 do 5mm  Pastozni materiali: trdne snovi zmešane s tekočino, z velikostjo delcev 0,1-50μm  Raztopine in suspenzije: trdne snovi v tekočini, v obliki finih (10-50μm), ultra finih (0,1-10μm) in koloidnih suspenzij (<0,1μm).
56
TEŽAVE PRI SUŠENJU
 Med sušenjem se lahko temperatura in vsebnost vlage v zraku za sušenje zelo spreminjata.  Para prehaja iz sušečega se vzorca v zrak za sušenje. Če je to prehajanje hitro in pretok zraka majhen je učinkovitost sušenja majhna.  Če temperatura pade pod točko rosišča topnost vode v zraku pade in voda kondenzira. Ohlajanje zraka zaradi prenosa toplote iz zraka na vlažno maso imenujemo evaporacijsko ohlajanje.
57
Za uspešno in učinkovito sušenje je potrebno:
 Velika površina za prenos toplote  Učinkoviti masni transport uparjene vode zaradi povišane temperature stran od sušečega se vzorca in z ustrezno turbulenco zraka za minimizacijo debeline vezane plasti vode  Odstranjevanje plinaste faze z vodo kar dosežemo z učinkovitim pretokom zraka s primerno hitrostjo
58
KONDUKCIJA ALI PREVAJANJE toplote - kaj je , primeri
je spontan prenos toplote z mesta z višjo temperaturo na mesto z nižjo. Prevajanje preneha, ko se temperaturi mest izenačita.  VAKUUMSKO SUŠENJE (rotavapiranje)  SUŠENJE Z BOBNI: Bobni se pogosto uporabljajo za sušenje poltrdnih snovi in past, še posebej takšnih, ki se lahko prilepijo na kovinske stene in se težje posušijo. Končni izdelek so praški, kosmiči ali mreže.
59
KONVEKCIJA ALI PRESTOP toplote - kaj je + primeri
Je kombinacija prevajanja toplote (kondukcije) in prenosa toplote s kroženjem segretega sredstva. Prestop toplote torej združuje prevajanje toplote s fizičnim premikom vročih delcev zraka na hladnejša mesta. Zato do prestopa toplote prihaja pri prevajanju toplote v plinih, tekočinah in prevodnikih, saj so v neprevodnih trdninah molekule snovi lokalizirane in ne zmorejo kolektivnega gibanja, potrebnega za prestop toplote. Ločimo naravno in vsiljeno. Primeri: SUŠILNO SREDSTVO, SUŠENJE Z VRTINČASTIM ZRAKOM, SUŠENJE V ZVRTINČENIH PLASTEH, RAZPRŠEVALNO SUŠENJE
60
SUŠILNO SREDSTVO - dva primera
(kobalt (II) klorid spremeni barvo iz modre v rožnato ko ne more več vezati vode), silikagel - veže vodo pri temperaturah do 105°C, ampak nad 37°C bo hitrost absorbiranja manjša, silikagel je edino sušilno sredstvo, odobreno s strani FDA za direktno uporabo v prehrambni in farmacevtski industriji)
61
SUŠENJE Z VRTINČASTIM ZRAKOM
(prisilna konvekcija toplote, prenos toplote je posledica gibanja v tekočini, ki izhaja iz številnih drugih sil, kot je npr. ventilator Konvekcijska pečica deluje tako, da s prisilno konvekcijo hitro kroži vroč zrak sili toploto v snov hitreje, kot bi se zgodilo zaradi preprostega ogrevanja brez ventilatorja)
62
SUŠENJE V ZVRTINČENIH PLASTEH - prednosti/slabosti
PREDNOSTI:  učinkovit prenos toplote in mase in kratek čas sušenja delcev (segrevanje delcev je minimalno),  sušenje delcev je enakomerno, s konstantno hitrostjo  T v posodi kjer poteka sušenje lahko dobro nadziramo, turbulenca v posodi povzroča trenje med delci zaradi česar postanejo bolj sferični s izboljšanimi pretočnimi lastnostmi  zaradi prostega gibanja delcev ni prehoda raztopljene snovi z enega delca na drugega  ni agregacije delcev  opremo za sušenje lahko prosto premikamo po prostoru  zaradi kratkega časa sušenja je kapaciteta sušenja zelo velika SLABOSTI:  zaradi trenja med delci pride do prašenja  fine delce moramo loviti na filtru, da ne pobegnejo iz posode za sušenje  med sušenjem se tvori statična elektrika, kar lahko pri uporabi organskih topil povzroči eksplozijo
63
RAZPRŠEVALNO SUŠENJE - prednosti/slabosti
PREDNOSTI:  iz šobe prileti na milijone majhnih kapljic, ki imajo veliko specifično površino kar omogoča hiter prenos toplote in mase tako da se kapljica posuši v delčku sekunde,  ker je odparevanje hitro kapljice ne dosežejo visoke temperature, večina toplote se porabi za odparevanje  suh produkt ima veliko nasipno gostoto, to je povezano tudi s hitrim raztapljanjem posušenih delcev  odvisno od šobe je lahko velikose posušenih delcev enaka  nastanejo okrogli delci z dobrimi pretočnimi lastnostmi in stisljivostjo  stroški izdelave so nizki, saj v enem koraku iz raztopine dobimo produkt z ustreznimi lastnostmi  proces lahko izvajamo tudi kontinuirano SLABOSTI * oprema zavzame veliko prostora, v popolni izvedbi je draga * toplotni izkoristki so slabi, saj mora imeti izhodni zrak dovolj visoko temperaturo, da ne pride do kondenzacije vlage - velik volumen zraka, ki potuje skozi posodo ne prihaja popolnoma v stik s kapljicami in ne prispeva k sušenju
64
RADIACIJA ALI SEVANJE toplote - kako in primer
Pri sevanju ali radiaciji se toplota prevaja z izsevano in absorbirano energijo fotonov oz. elektro-magnetnega valovanja. Predmeti pri sobni temperaturi (približno 300 K) izsevajo večino fotonov v infrardečem delu spektra - SUŠENJE Z MIKROVALOVI
65
SUŠENJE Z MIKROVALOVI - prednosti/slabosti
PREDNOSTI  hitro sušenje pri relativno nizkih temperaturah  dobra termična učinkovitost  aparat je stacionaren tako, da ni prašenja  sušenje vlažne mase je zaradi majhne migracije topljenca majhno  vse glede varnosti je vgrajeno v aparat  končno točko sušenja lahko določimo z merjenjem rezidualne energije mikrovalov (ko t zelo naraste topila za uparevanje ni več na razpolago) SLABOSTI  šarža za proizvodnjo je relativno majhna  operater zaradi zdravstvenih razlogov ne sme priti v stik s sevanjem
66
LIOFILIZACIJA - kaj je, kako poteka, prednosti/slabosti
je sušenje z zamrzovanjem je postopek, s katerim odstranimo vodo iz bioloških in organskih snovi, ki bi jih s segrevanjem poškodovali, hkrati pa ohranimo njihovo strukturo in sestavo. Je zelo drag in energijsko potraten postopek, zato ga uporabljamo le za izredno občutljive sestavine. Temelji na zamrznitvi vode, čemur sledi zmanjševanje tlaka in dodajanje dovolj velike količine toplote, da zamrznjena voda v materialu sublimira neposredno iz trdnega v plinasto agregatno stanje. Za liofilizacijo so potrebni trije koraki: 1 zamrzovanje raztopine 2 znižanje tlaka nad ledom pod trojno točko (za vodo) 3 segrevanje, ki omogoča sublimacijo PREDNOSTI  Sušenje poteka pri nizkih temperaturah kar preprečuje kemijsko razgradnjo spojine  Končni produkt ima po sušenju enako prostornino kot raztopina na začetku, kar pomeni, da je porozen  Porozna struktura produkta omogoča njegov dobro raztapljanje  Med sušenjem ne prihaja do koncentriranja raztopine, zaradi tega ne prihaja do denaturacije beljakovin  Stik s kisikom je minimalen s čimer je zmanjšana oksidacija SLABOSTI  Produkt je zelo higroskopen, zato ga je treba zaščititi pred vlago  Proces je počasen in drag zato ga uporabljamo le ko ga moramo
67
Katere procese vključuje aglomeriranje
* granuliranje * peletiranje * iztiskanje * tabletiranje
68
Kaj je granuliranje?
Granuliranje je proces povečevanja velikosti, pri čemer se manjši delci združujejo v večje, permanentne agregate, znotraj katerih pa lahko še vedno identificiramo osnovne delce. Zrnca so v mnogih primerih vmesni izdelek pri izdelavi tablet in kapsul, lahko pa so tudi v obliki samostojne deljene ali nedeljene farmacevtske oblike.
69
NAMEN GRANULIRANJA
* sprememba velikosti in porazdelitve velikosti delcev, * izboljšanje kompaktibilnosti tabletne zmesi, * izboljšanje pretočnosti praškastega materiala (polnjenje kapsul, tabletiranje), * izboljšanje enakomernosti vsebnosti (preprečevanje segregacije), * zmanjšanje prašenja (problem potentnih učinkovin), * izboljšanje močljivosti in vpliva na hitrost raztapljanja, * izboljšanje stabilnosti učinkovine z ekscipienti.
70
PROBLEMI PRI GRANULIRANJU
* spremembe polimorfne modifikacije učinkovine zaradi rekristalizacije pri sušenju ali zaradi prekomernega tlaka med granulacijo, * termične in/ali oksidativne razgradnje učinkovine med tehnološkim procesom
71
Kaj so zrnca in kako jih uporabljamo?
Zrnca so farmacevtske oblike, sestavljene iz trdnih suhih agregatov prašnih delcev, ki so dovolj odporni za rokovanje z njimi. Namenjena so peroralni uporabi. Nekatere pogoltnemo v nespremenjeni obliki, druge prežvečimo ali jih pred uporabo raztopimo ali dispergiramo v vodi ali drugi primerni tekočini.
72
Vrste zrnc
* šumeča zrnca – 'Effervescent granules' * obložena zrnca – 'Coated granules' * gastrorezistentna zrnca – 'Gastro-resistant granules' * zrnca s prirejenim sproščanjem – 'Modified release granules
73
VEZI V ZRNCIH
* tekočinski mostički so pomembni, vendar so prehodne narave, * snovni mostički, ki se tvorijo kot posledica rekristalizacije, trdenja polimera, sintranja ali delnega taljenja, * adhezija in kohezija kot posledica adsorbirane plasti visokoviskoznega veziva, * adhezija med delci v tesnem stiku (molekularne sile, elektrostatske sile), * mehanska zagozditev delcev. *skica v skripti str. 53
74
VRSTE GRANULIRANJA
*shema v skripti str. 53
75
Kako izvajamo vlažno granuliranje?
* izvedemo z uporabo tekočine, ki je tekoča pri sobni temperaturi in ki jo vsaj delno odstranimo med sušenjem, * primarni vezavni mehanizmi v suhih zrncih so mostički iz rekristaliziranega materiala (skorjasti granulat) ali visokoviskozna veziva (granulat); prav tako so pomembne molekularne sile, * vzpostavitev tekočinskih mostičkov med trdnimi delci je ključnega pomena za nastanek zrnc med mokrim granuliranjem. *shema + enačbe v skripti str. 54
76
Pomembne lastnosti granulcijske tekočine
površinska napetost, viskoznost, močljivost trdnih delcev (stični kot) in vsebnost polimera
77
Veziva sinteznega in polsinteznega izvora
* derivati celuloze: nizko viskozni tip HPMC, MC, HPC, CMC (1-5%), * PVP (1-10%), * polimetakrilati.
78
Veziva naravnega izvora
* saharoza, glukoza, * želatina (2-20%, topla), * natrijev alginat (1-3%), * naravne smole (tragakant, arabski gumi, Guar-Gum).
79
vrtinčenje ('fluidizacija')
- postopek, ki omogoča trdnim delcem, da se v mnogih pogledih obnašajo kot tekočine - Tok navzgor usmerjenega zraka suspendira trdne delce, le-ti se hitro gibljejo in so le malo časa v stiku drug z drugim
80
GRANULIRANJE Z VRTINČENJEM (VRTINČNOSLOJNO) - Tehnološki postopek
mešanje in deagregacija, * temperiranje, * kontrolirana aglomeracija (razprševanje granulacijske tekočine) * sušenje
81
GRANULIRANJE Z VRTINČENJEM (VRTINČNOSLOJNO) - Pomembne procesne spremenljivke:
* temperatura * pretok zraka za fluidizacijo, * vlažnost vstopnega zraka, * hitrost dodajanja tekočine(razprševanje), * tlak razprševanja, * temperatura produkta in vsebnost vode, * temperatura in vlažnost izstopnega zraka, * višina (pozicija) šobe.
82
Prednosti in pomanjklivosti FBD granulacije
Prednosti FBD granulacije: * celoten postopek granuliranja poteka znotraj ene opreme, * relativno nizka vsebnost vlage v mokrih zrncih, * dovoljuje pristop kontinuiranega procesa granulacije. Pomanjklivosti FBD granulacije: * problem je lahko vsebnost učinkvine kot funkcija velikosti zrnc, * nizka nasipna gostota izdelanih zrnc, * možna segregacija na podlagi razlik v gostoti in velikosti delcev vhodnih snovi
83
VISOKOSTRIŽNO GRANULIRANJE - Tehnološki postopek
* mešanje komponent * kontrolirano aglomeriranje (dodajanje granulacijske tekočine) * gnetenje in določitev končne točke granulacije, * mokro sejanje (sizing) * sušenje v FBD * suho sejanje
84
VISOKOSTRIŽNO GRANULIRANJE - Pomembne procesne spremenljivke
* hitrost dodajanja granulacijske tekoč., * hitrost vrtenja mešala, * pogostnost delovanja sekala, * čas trajanja “mokre” granulacije, * velikost sita za mokro sejanje, * temperatura in čas trajanja sušenja, * velikost odprtin končnega sita
85
Prednosti in slabosti granuliranja v hitrovrtečem mešalniku
Prednosti granuliranja v hitrovrtečem mešalniku: * večja granularna gostota zrnc in nižja krušljivost, * možnost uporabe tekočin z višjo viskoznostjo zaradi večjega vnosa E, * možnost 'single pot' izvedbe opreme Slabosti granuliranja v hitrovrtečem mešalniku : * vključuje večstopenjski proces izdelave zrnc
86
Granulacijsks tekočina v povezavi z rastjo zrnc + koliko tekočine potrebujemo
* granulacijsko tekočino (čisto topilo ali raztopina veziva z ali brez ZU) dodajamo k mešanici ZU in ekscipientov s pomočjo šob za razprševanje, s kapljanjem ali polivanjem (dinamika dodajanja vpliva na lastnosti zrnc), * po stiku s trdnim delcem se kapljica razprostre po površini delca (wetting), tekočinski mostiček se tvori med trkom z drugim omočenim delcem, * po nekem času se vzpostavi dinamično ravnotežje med obrabo in drobljenjem ter koalescenco primarnih aglomeratov (odvisno od vnosa mehanske energije) Količina granulacijske tekočine, ki jo potrebujemo: *enačba v skripti na strani 55 + skice
87
GRANULIRANJE S TALINO - kaj uporabimo, proces
* v primeru granuliranja s talino uporabimo veziva, ki so tekoča pri povišani temperaturi in se strdijo pri sobni (ali nižji) temperaturi, * primarni mehanizem tvorbe vezi je tvorba ogrodja, ki ga tvori strjeno vezivo, * proces je podoben vlažnemu granuliranju vendar z bistvenimi razlikami
88
Razlika med granuliranjem s talino in vlažnim
*preglednica v skripti na str. 56
89
Veziva pri granuliranju s talino - pomembne lastnosti + vrste
pomembne lastnosti taline veziva so: viskoznost taline (f(T)), temperatura taljenja in strjevanja Hidrofilna veziva: * makrogoli * PVP-ji z nizko molekulsko maso * Gelucirji * poloksameri * polietilen oksid * Soluplus® Hidrofobna veziva: * ogljikovodiki * maščobne kisline, alkoholi * gliceridi * voski * polimeri (etilceluloza)
90
VRTINČNOSLOJNO GRANULIRANJE S TALINO - spremenljivke procesa
* pretok vstopnega zraka * temperatura vstopnega zraka * temperatura zraka za razprševanje * temperatura taline * hitrost, tlak in čas razprševanja * delež veziva glede na praške * končna temperatura produkta
91
VISOKOSTRIŽNO GRANULIRANJE S TALINO - vrste granulatorjev, vrsta aglomeracije, procesne spremenljivke
Hitro vrteči granulatorji: (a) vodoravni granulator, (b) navpični granulator, (c) granulator z izmenljivo posodo. Vrsta aglomeracije: * termoplastična peletizacija (ne izvajamo s talino v pravem pomenu besedo temveč s snovjo v zmehčanem stanju, pomen striga) * granuliranje ali peletizacija s talino, dodajamo talino veziva (kapljanje, rapršujemo) ali pa vezivo stalimo in situ. Toploto dovajamo preko ogretega plašča posode in preko mehanskega striga oz. kombinacije Procesne spremenljivke: * masa vhodnih snovi, delež veziva * temperatura zunanjega plašča * hitrost mešanja * količina in hitrost dovedene taline (opcijsko) * hitrost, čas gnetenja * ohlajanje
92
Kako izvajamo suho granuliranje?
- suho granuliranje izvedemo s kompaktiranjem ali z briketiranjem - adhezijske sile se tvorijo kot posledica aplikacije zunanjega tlaka - mehanizma tvorbe vezi med delci sta predvsem molekularne sile in snovni mostički suhega veziva (sintranje, delno taljenje)
93
pomanjklivosti suhega granuliranja
* čeprav smo se s suhim granuliranjem izognili rekristalizaciji učinkovine, lahko do spremembe polimorfne modifikacije pride zaradi aplikacije zunanjega tlaka, prav tako moramo biti pozorni na lokalno termično obremenitev formulacije kot posledica stiskanja, * v formulacijo moramo vključiti tako snovi, ki se deformirajo plastično, kot snovi, ki fragmentirajo, saj s tem izboljšamo rekompresibilnost zrnc
94
KOMPAKTIRANJE - ročno in avtomatsko
PRISTOP ROČNEGA VODENJA PROCESA – NASTAVIJO SE: * obrati dozirnega polža (polnjenost polnilnega), * obrati polnilnega polža, * tlak na kompresijskih valjih, * hitrost vrtenja kompresijskih valjev V ravnotežju se vzpostavi: razmik med valjema AVTOMATSKO VODENJE PROCESA – NASTAVIJO SE: * razmik med kompres. valjema, * napolnjenost obeh polžev, * tlak na kompresijskih valjih, * hitrost vrtenja kompresijskih valjev. V ravnotežju se postavi: hitrost polnilnega polža Predpostavka naprave z nastavljivim razmikom med valjema: poleg hidravličnega sistema in plavajočega valja zahteva še ustrezen pretvornik odmika valja. *skica v skripti na str.57
95
KOMPAKTIRANJE - Pomembne procesne spremenljivke; prednosti/slabosti
Pomembne procesne spremenljivke: * hitrost dovajanja snovi * širina reže med valjema, * sila kompaktiranja (stiskanja), * hitrost vrtenja valjev, * velikost sita na granulatorju. Prednosti postopka kompaktiranja: * kompaktiranje je že po naravi kontinuiran proces, * odsotnost vode ali drugih organskih tekočin med granulacijo. Slabosti postopka kompaktiranja: * lahko imamo težave s kompaktibilnostjo granulata med tabletiranjem.
96
Lastnosti zrnc
*shema v skripti na str.58
97
DOLOČANJE VELIKOSTI DELCEV
METODA SEJALNE ANALIZE, METODA LASERSKE DIFRAKCIJE
98
METODA SEJALNE ANALIZE
Sejalna analiza je farmakopejska metoda in daje masno oz. volumetrično porazdelitev velikosti delcev. Oblika delcev vpliva na prehod skozi sito - bistven je premer očrtanega kroga ki v primeru podolgovate oblike prečnega preseka predstavlja 1,2 kratnik osnovnice kvadratne odprtine * 2.1.4. Sieves * 2.9.12. Sieve test * 2.9.38. Particle‐size distribution estimation by analytical sieving * 2.9.35. Powder fineness STOPNJE RAZDROBLJENOSTI (2.9.12. SIEVE TEST): * Grob prašek: siti št. 1400 (95%); 355 (40%) * Zmerno droben prašek: št. 355 (95%); 180 (40%) * Droben prašek: št. 180 (95%); 125 (40%) * Zelo droben prašek: št. 125 (95%); 90 (40%)
99
METODA LASERSKE DIFRAKCIJE
Delci sipajo svetlobo, ki izvira iz laserja, pod različnimi koti. Velikost kota je obratno sorazmerna velikosti delca. Na večelementnem detektorju nastane difraktogram na podlagi katerega se izračuna velikost delca. Meritve pod 10 μm. * Merimo sipanje svetlobe na oblaku delcev, zato je to merilna metoda s povprečenjem, * Model Mie predpostavlja, da so merjeni delci sferični, dobro oceni volumen delca in izračuna premer delca iz krogle, ki zaseda enak volumen, * Potrebna je predpriprava vzorca, priprava suspenzije delcev ali razprševanje praška. *skica v skripti na str. 58
100
Pretočnost praškov v farmaciji vrednotimo z:
* določevanjem nasipnega kota * določevanjem Carrovega indeksa in Hausnerjevega razmerja * merjenjem toka praškov skozi odprtino * metodo vrtečega bobna * s pomočjo strižne celice
101
Zakaj merimo pretočne lastnosti in kakšne so težave, če niso optimalne?
- pomembne pri tabletiranju in kapsuliranju - težavna je spremenljivost pretočnih lastnosti kot posledica sprememb poroznosti nasutja, razslojevanja zmesi in variacij v kohezivnosti praška kot posledica različne “zgodovine” delcev ali nekontrolirane relativne vlage
102
MERJENJE NASIPNEGA KOTA
Nasipni kot je količina, ki je povezana z velikostjo sile trenja med delci. Nasipni kot je definiran kot tridimenzionalni kot glede na horizontalno podlago, ki ga tvori nasutje delcev v obliki stožca. Eksperimentalno nastanejo težave zaradi razslojevanja materiala, zbitja delcev zaradi dinamičnega efekta in efekta areacije.
103
CARROV INDEKS IN HAUSNERJEVO RAZMERJE
Faktorja ki odražata pretočne lastnosti praška kot indirektno merilo za gostoto, velikost in obliko delcev, delež vlage in kohezivnost praška. Izračunamo ju z merjenjem nasipnega in zbitega volumna nekega praška. Sila gravitacije pri sipanju ni dovolj, da bi se delci medsebojno preuredili in tako zasedli nizek volumen v posodi. Pri stresanju praška pride do dilatacije osnovnih delcev, pri čemer na večjih razdaljah sila adhezije in trenja ne delujeta več. S ponavljajočim stresanjem tako delci zasedejo svoj zbiti volumen, ki je predvsem odvisen od porazdelitve velikosti, oblike in gostote osnovnih delcev. Alternativno lahko merimo tudi hitrost zmanjševanja volumna v odvisnosti od števila udarcev. Priporočila: 250 mL merilni valj, 100 g vzorca, 1250 udarcev ali več, 3 ponovitve. *enačbe v skripti na str. 59
104
Kaj je tabletiranje?
Tabletiranje je farmacevtsko tehnološki postopek za izdelavo tablet s stiskanjem prahov, granulata, pelet. Je proces pri katerem odmerjen volumen delcev pod vplivom zunanjega tlaka preoblikujemo v enovito, trdno, porozno ogrodje (matriks) z definirano geometrijo - tableto.
105
Kaj je tabletirka?
Tabletirka je procesna naprava, ki s svojo konstrukcijsko zasnovo preko cikličnega gibanja tabletirnega orodja omogoča kontinuirano stiskanje tablet iz prahov ali granulata.Tabletirka je procesna naprava, ki s svojo konstrukcijsko zasnovo preko cikličnega gibanja tabletirnega orodja omogoča kontinuirano stiskanje tablet iz prahov ali granulata.
106
PRINCIP STISKANJA TABLET - enačbe
m = V*ρ* m – masa tablete V – volumen matrične vdolbineρ* - gostota tabletne zmesi (blizu nasipni) D = F*V*ρ* D – odmerek učinkovine; F – delež učinkovine v zmesi
107
FAZE STISKANJA TABLET
Potek stiskanja tablet: (I) polnjenje matrične vdolbine, (II) preureditev delcev, (III) fragmentacija in deformacija delcev (nastanek povezav med delci), (IV) dekompresija, (V) izmet tablete *skica v skripti na str. 60
108
Tehnologije stiskanja tablet - stiskanje zrnc/direktno tabletiranje
*shema v skripti na str. 60
109
Zahteve za zmes za tabletiranje
*shema v skripti na str. 60
110
DIREKTNO TABLETIRANJE – STISKANJE PRAHOV - prednosti/slabosti
PREDNOSTI:  ekonomski razlogi (enostavnejši in krajši proces; zahteva manj procesne opreme, manjši stroški dela, manjša poraba energije),  izboljšana stabilnost nekaterih ZU, zaradi odsotnosti vode/topila in visoke temperature med sušenjem SLABOSTI:  nizek delež ZU → doseganje ustreznih pretočnih lastnosti in stisljivost zmesi,  nizek delež ZU → lahko pomeni slabšo homogenost zmesi oz. enakomernost vsebnosti,  možnost razplastitve oz. segregacije zmesi za tabletiranje,  pomožne snovi za direktno tabletiranje so zaradi dodatne fizikalno-kemijske obdelave dražje kot tiste za granuliranje Za direktno stiskanje so primerne le določene učinkovine in pomožne snovi.
111
NA PRETOČNE LASTNOSTI ZMESI VPLIVAJO
PRETOČNE LASTNOSTI ZMESI VPLIVAJO:  velikost delcev,  gostota delcev,  oblika delcev,  adhezijske sile,  elektrostatske sile,  vlaga (kapilarne sile)
112
IZRAŽENOST SEGREGACIJE ZMESI JE ODVISNA OD:
 širine porazdelitve velikosti delcev,  razlik v gostoti,  razlik v obliki,  pretočnih lastnosti
113
Enakomernost odmernih enot
Je potencial za segregacijo v odvisnosti od pretočnih lastnosti zmesi. *graf v skripti na str. 61
114
Nizke/višje sile stiskanja populacije delcev
NIZKE SILE STISKANJA  Prva faza stiskanja je vedno preurejanje delcev. Šele potem se vzpostavi na posameznih delcih večja obremenitev.  Preurejanje nasutja - Zmanjševanje poroznosti nasutja, dokler gibanje delcev relativno drug na drugega ni več mogoče. VIŠJE SILE STISKANJA  Elastična, plastična deformacija in fragmentacija  Ker gre za diskretno naravo delcev in niso vsi delci v neki časovni točki enako obremenjeni, oz. je zmes sestavljena iz več komponent, procesi elastične, plastične deformacije in fragmentacije ne potekajo zaporedno temveč vzporedno. *graf v skripti na str. 61
115
VPLIV MEHANSKIH LASTNOSTI DELCEV NA IZID STISKANJA
 plastičnost,  elastičnost  viskoelastičnost,  krhkost
116
VISKOELASTIČNE LASTNOSTI
- vse večja deformacija s časom pri konstantni napetosti - delna regeneracija deformacije po koncu obremenitve - večina učinkovin in pomožnih snovi, zato je čas zadržanja stiskanja pomemben
117
KOMPRESIBILNOST
Kompresibilnost zmesi opredeljuje kinetika zmanjševanja poroznosti zmesi v odvisnosti od tlaka stiskanja. *enačba in graf v skripti na str.62
118
KOMPAKTIBILNOST
Kompaktibilnost zmesi je zmožnost tvorbe kohernetnega komprimata – tablete z ustrezno mehansko trdnostjo pod vplivom tlaka stiskanja. *enačba in graf v skripti na str.62
119
VRSTE POVEZAV MED DELCI V TABLETI
1. VAN DER WAALSOVE INTERAKCIJE med delci  približevanje delcev med prerazporejanjem,  povečanje stične površine kot posledica plastične ali viskoplastične deformacije,  prisotnost vode adherirane na površinah delcev (zmanjša razdalje med delci) 2. TVORBA SNOVNIH MOSTOV kot posledica plastičnega ali viskoelastičnega toka in taljenja - sintranje. Model sintranja treh sfer: a) začetne stične točke, b) rast 'vratu', c) in (neki manjka?) d) zaokrožitev por, d) krčenje por 3. TEKOČINSKI MOSTIČKI kot posledica kapilarne kondenzacije atmosferske vlage. *skica v skripti na str. 63
120
TEŽAVE PRI TABLETIRANJU
- DEKOMPRESIJA - RAZSLOJEVANJE TABLET PO STISKANJU ALI TVORBA KAPICE
121
FAZA ZMANJŠEVANJA SILE STISKANJA - DEKOMPRESIJA
 Elastična deformacija se povrne (reverzibilna, nezaželena, prekine povezave med delci → zmanjšuje kompaktibilnost)  Plastična deformacija, fragmentacija (ireverzibilna, zaželena, vzpostavi vezi med delci → povečuje kompaktibilnost) Razlika je bistvenega pomena za konsolidacijo/mehansko trdnost.
122
RAZSLOJEVANJE TABLET PO STISKANJU ALI TVORBA KAPICE
 velik tlak stiskanja (velika elastična relaksacija),  velik indeks elastične relaksacije (radialne in aksialne),  pomembna je tudi relaksacija kot posledica viskoelastičnosti,  velikega trenja na steni matrice (vpliva na tok delcev in porazdelitev tlaka med stiskanjem),  dekompresija ujetega zraka in razslojevanje (velika hitrost tabletiranja) Večja elastičnost pomeni večje izmetne sile, kar preko trenja povzroči hitrejšo obrabo tabletirnega orodja. *slika v skripti na str. 63
123
Vrste tabletirk
- na udarec - rotirka
124
TABLETIRKA NA UDAREC
 Alternativno poimenovanje: tabletirka na eksceneter  Pri teh vrstah tabletirk se v času stiskanja pomika le zgornji pečat, stiskamo z enim setom tabletirnega orodja.  Pri polnjenju matrične vdolbine se pomika polnilni čolniček.  Zaradi izmenjave smeri gibanja (inercija delov tabletirke) nastopijo pri večji frekvenci tabletiranja večje vibracije (do 70 tbl/min, tipično 35 tbl/min)  Hidravličen prenos sile, gibanja (sodoben pristop)  Zaradi trenja se tvori tableta neenakomerne gostote
125
ROTACIJSKA TABLETIRKA (ROTIRKA)
PREDNOSTI ROTACIJSKE TABLETIRKE:  velika hitrost tabletiranja (nekaj 100.000 tbl/h),  zmes stiskamo z obeh smeri (enakomernejša porazdelitev gostote),  stopnja predstiskanja zmanjša razplastitev tablete zaradi dekompresije ujetega zraka.
126
ORODJE ZA TABLETIRANJE
*skice v skripti na str. 64
127
PROCESNE SPREMENLJIVKE, KI JIH NASTAVLJAMO pri tabletiranju
 lega spodnjega pečata (poleg granularne gostote zmesi) vpliva na maso tablete  (lego spodnjega pečata nastavljamo z regulacijsko enoto na mestu polnjenja),  konfiguracija in obrati vetrnic polnilne postaje vplivajo na enakomernost mase,  nastavitev lege zgornjega in spodnjega pečata na mestu kompresijskega valja za predstiskanje definira silo (tlak) predstiskanja (vpliva na laminacijo in tvorbo kapic),  nastavitev lege zgornjega in spodnjega pečata na mestu kompresijskega valja za stiskanje definira silo (tlak) stiskanja tablete (vpliva na poroznost, specifično površino por, krušljivot, trdnost, razpadnost in raztapljanje tablete),  nastavitev hitrosti tabletiranja (v tbl/h) spremeni vrtilno frekvenco vrtenja (rpm) mizice tabletirke v skladu s številom setov tabletirnega orodja, Premer mizice tabletirke (med središči matric), hitrost tabletiranja, število pečatov in standard
128
ČAS ZADRŽANJA STISKANJA TABLETE IN HITROST TABLETIRNAJA
Če so geometrijski parametri tabletirke konstantni, je čas zadržanja stiskanja obratno sorazmeren hitrosti tabletiranja. Na čas zadržanja stiskanja lahko vplivamo še z izbiro standarda orodja.
129
SAMODEJNO URAVNAVANJE PROCESA TABLETIRANJA
Avtomatska regulacija mase tablete temelji na povezavi med silo stiskanja in maso tablete. Gre za posredno vrednotenje mase tablete, ki pa je možno za prav vsako tableto (in izmet). *grafi v skripti na str. 64
130
SEKUNDARNA POVRATNA ZANKA
- naprava nadzoruje maso, debelino in trdnost tablet - intervalno vrednostenje na neko št. tablet - po potrebi ponastavi lego zgornjih in spodnjih pečatov
131
VEČPLASTNE TABLETE - prednosti/slabosti
PREDNOSTI:  možnost medsebojne ločitve inkompatibilnih komponent  želen profil sproščanja lahko dosežemo s kombinacijo kinetik sproščanja v eni sami obliki  izboljšana komplianca pacientov  zmanjšanje neželenih učinkov in boljše prenašanje zdravila  zmanjšanje pogostnosti odmerjanja in hkrati vzdrževanje optimalne koncentracije učinkovine v plazmi. SLABOSTI:  možno razslojevanje tablet  navzkrižno onesnaženje zaradi pomešanja delcev med stiskanjem in posledična fizikalno-kemijska inkompatibilnost  nadzor mase posameznih plasti je med procesom izdelave zahteven  nižja hitrost tabletiranja v primerjavi z izdelavo enoplastnih tablet  več procesnih spremenljivk  višji stroški izdelave *skica v skripti na str. 65
132
MINI TABLETE
- 3 mm ali manj (1-3 mm) - delci vsaj 10x manjši od premera matrične vdolbine - Uporaba mini tablet: primerne za aplikacijo pri otrocih in starostnikih, skalabilnost odmerka, ali večenotna farmacevtska oblika (največkrat v obliki kapsul). - pomembna pravilna orientacija matric, da ne pride do zloma konic pri tabletiranju
133
PROCES TABLETIRANJA V PRIHODNOSTI
Razvoj tehnologij gre v smeri omogočanja popolne avtomatizcije procesa tabletiranja:  sklapljanje kontinurianega procesa mešanja, granuliranja s procesom tabletiranja,  in-line kontrola vsebnosti učinkovine (NIR, Raman),  100 % optični pregled tablet
134
Katere so specifične tehnološke operacije?
 Granuliranje  Stiskanje tablet  Oblaganje zrnc in tablet  Sterilizacija – različne metode  Depirogenizacija  Liofilizacija  Metode za izdelavo liposomov, nanodelcev, nanovlaken  In druge (postopki s talinami)
135
BIO-MANUFACTURING
BIOPRINTING: celice + hidrogel + bioprinter = bioprinting organov in tkiv FAZE: predprocesiranje → procesiranje → postprocesiranje Bioink: celice, organi Biopaper: kolageni, hranila
136
POMEMBNE LASTNOSTI UČINKOVIN ZA OBLIKOVANJE FO, STRESNI POGOJI IN POSTOPKI
*tabela v skripti na str. 67
137
glavna prednost neprekinjene proizvodnje
tehnologija izvaja tudi neprekinjene meritve kritičnih lastnosti kakovosti in zato lahko prepreči veliko napak in neskladnosti tradicionalne serijske proizvodnje.
138
Kako poteka neprekinjena proizvodnja?
- neprekinjen proces ob neprekinjenem pretoku, sprejema material za proizvodnjo skozi zaprti kanal, bodisi kot suhi razsuti praški ali tekočine, ki se obdelujejo, stalno gibljejo, kemično reagirajo ali se mehansko ali toplotno obdelajo
139
Kaj je obleganje?
Oblaganje je tehnološki proces nanašanja filma ali sloja materiala na površino tablet, pelet, granul ali kristalov.
140
oblaganje z učinkovino/filmsko oblaganje
*diagram v skripti na str. 68
141
Kaj je filmsko oblaganje?
Filmsko oblaganje je oblaganje delcev (zrnca, pelete, kristali) s polimernimi oblogami v obliki koloidnih raztopin ali suspenzij z namenom tvorbe obloge v območju od 5 do 200 m.
142
Zakaj oblagamo delce?
RAZLOGI:  estetski, marketinški  razlikovanje med tabletami  lažje požiranje večjih tablet  prekrivanje vonja, okusa (taste masking)  zaščita farmacevtske oblike pred vlago, svetlobo in kisikom  manjše krušenje tablete, povečana mehanska trdnost  prirejeno sproščanje (modified release)  podaljšano sproščanje - prolonged ali extended release  zakasnjeno sproščanje - delayed release, pulzirajoče sproščanje - pulsatile release
143
Naprave za oblaganje
*skice v skripti na str. 68
144
Kaj sestavlja disperzijo za filmsko oblaganje in kak vpliv imajo te sestavine?
 funkcionalni polimer, raztopljen ali suspendiran v vodi ali organskem topilu  plastifikator (trietil citrat, PEG 6000)  drsilo (Talcum)  opcijsko, snov za suspendiranje polimera (SLS)  barvilo ali pigment (TiO2)  protipenilec (Simetikon)  Dodatek plastifikatorja k polimeru bo olajšal tvorbo filma in izboljšal mehanske lastnosti filma pri sobni temperaturi  Dodatek plastifikatorja v presežku vodi v lepljivost filma in aglomeracijo  V primeru dodatka drsila ali pigmenta mešamo disperzijo med oblaganjem  Upoštevamo predpisano temperaturno območje za produkt, da bo prišlo do tvorbe zveznega filma in v izogib lepljivosti obloge med oblaganjem  Izvedemo temperiranje produkta za stabilizacijo filma, če je to priporočeno
145
Faze izvedbe filmskega oblaganja
 temperiranje  oblaganje (razprševanje)  sušenje
146
Kritični procesni parametri pri filmskem oblagnju
 temperatura in  pretok zraka za fluidizacijo,  relativna vlaga vstopnega zraka,  hitrost razprševanja disperzije za oblaganje,  tlak razprševanja,  temperatura produkta in vsebnost vode,  temperatura in RH izhodnega zraka
147
Možni problemi pri filmskem oblaganju
 široka distribucija velikosti neobloženih delcev lahko vodi v variacijo debeline filmske obloge,  potrebno je najti optimalne procesne parametre za delce različnih velikosti in gostot,  delce velikosti pod 50 μm je težko oblagati
148
VZOREC GIBANJA DELCEV V WURSTERJEVI KOMORI
*skica na str. 69
149
Lastnosti filma za oblaganje
 Validacija s testom sproščanja  Mehanske lastnosti/elongacija  Debelina filma in enakomernost
150
Kaj so obložene tablete?
Ph.Eur.: prekrite z eno ali več plastmi zmesi različnih snovi, kot so naravni ali umetni polimeri, gume, želatina, neaktivna in netopna polnila, sladkorji, plastifikatorji, polioli, voski, barvila. Tvori jih tabletno jedro in obloga.
151
Zahteve za jedra obloženih tablet
Zahteve za jedra: primerna oblika in velikost, gladka površina, mehanska odpornost, ustrezna razpadnost in vsebnost vlage, brez prahov, (ne)poroznost, nenabrekanje
152
Razlike med klasičnim in filmskim oblaganjem
*tabela in shema na str.70
153
Vrste oblaganja
- Oblaganje s sladkorji (dražiranje) - Filmsko oblaganje - Oblaganje z učinkovino (angl. layering) - Suho oblaganje (angl. press- coating, compression-coating)
154
Kaj vključuje OBLAGANJE TABLET S SLADKORJI (DRAŽIRANJE)?
 ZAŠČITO JEDER (sealing npr. etanolna raztopina PVP)  PRIMARNO OBLAGANJE (subcoating, sladkorna disperzija s pigmenti)  GLAJENJE (smoothing, z razredčenim sirupom simplex)  NANAŠANJE BARVE (color coating)  LOŠČENJE (polishing, npr. s polirnim voskom)  TISKANJE (printing, opcijsko). Polna avtomatizacija procesa je zaradi večstopenjskega procesa težje izvedljiva. Nastala obloga je lahko krhka.
155
NEPERFORIRANI BOBNI ZA OBLAGANJE - kako delujejo + zahteve za avtomatizacijo
- možnost nagiba optimizacijo posameznih faz oblaganja - oblika hruške ali čebule - Oblika in naklon bobna določata vzorec gibanja tablet in učinkovitost mešanja. - Mešalni elementi na steni preprečujejo zdrs tablet in izboljšajo proces mešanja. Zahteve:  kontroliran dovod in odvod sušilnega zraka s čim boljšim tesnjenjem sistema  sistemi priprave  razvoda in razprševanja disperzije za oblaganje so nujni
156
NEPERFORIRANI BOBNI ZA OBLAGANJE - prednosti in slabosti
Prednosti neperforiranih bobnov so:  manjše izgube tekočine za oblaganje  sistem porabi manj energije in zraka  enostavno čiščenje  primerni za sladkorno oblaganje (opcijsko filmsko oblaganje)  cenejši od perforiranih. Slabosti neperforiranih bobnov so:  nižja učinkovitost sušenja kot pri perforiranih bobnih  neprimerni za nanos vodnih raztopin za oblaganje in za oblaganje higroskopnih tablet - večja uporaba perforiranih bobnov
157
Kaj je filmsko oblaganje?
Filmsko oblaganje je oblaganje tablet s polimernimi oblogami v obliki koloidnih raztopin ali suspenzij z namenom tvorbe obloge v območju od 20 do 200 mikro m.
158
Kaj vpliva na kakovost procesa filmskega oblaganja?
Na kakovost procesa filmskega oblaganja tablet vpliva več različnih faktorjev, kot so: oprema za oblaganje, disperzija za oblaganje, procesni parametri in lastnosti tabletnih jeder.
159
Kakšna je lahko disperzija pri filmskem oblaganju?
Disperzija za oblaganje je lahko raztopina ali suspenzija, t.j. polimer raztopljen v ustreznem vodnem ali organskem topilu skupaj z ostalimi pomožnimi snovmi (npr. pigmenti in plastifikatorji).
160
Katere so faze tehnološkega postopka filmskega oblaganja tablet?
Faze tehnološkega postopka:  predogrevanje opreme, temperiranje jeder  razprševanje disperzije za oblaganje  sušenje  ohlajanje jeder in glajenje obloge.
161
Sistem sodobnega perforiranega bobna za oblaganje je sestavljen iz:
 enote za predpripravo zraka (filtracija in segrevanje)  perforiranega bobna (osrednja enota)  sistema šob za razprševanje disperzije  enote za filtracijo izhodnega zraka z regulacijo podtlaka  enote za pripravo disperzije za oblaganje s črpalko  kontrolno, nadzorne enote (avtomatizacija procesa).
162
Prednosti perforiranih bobnov
Perforacije bobna za oblaganje omogočajo izvedbo sušenja skozi nasutje tablet kar omogoča:  enakomernejše sušenje  večjo sušilno kapaciteto  večjo energetsko učinkovitost
163
Kako sušilni zrak prehaja nasutje tablet v perforiranih bobnih? Kakšen je vpliv mešanja?
- prečno preko nasutja (pogosta izvedba) - vzdolž nasutja tablet (redko) - preko rež na mešalnih elementih (redko) Vzdolžni prehod sušilnega zraka preko nasutja omogoča manjšo interakcijo s kapljicami disperzije ter posledično manjši efekt sušenja z razprševanjem. - Različni vzorci gibanja tablet so funkcija Froudovega št. - Mešanje je odvisno od: zasnove mešalnih elementov, oblike tablet, polnitve in obratov bobna. - Prisotnost in zasnova mešalnih elementov sta bistveni za mešanje tablet tako v prečni ravnini kot tudi vzdolž osi vrtenja (interakcija s poljem šob).
164
Kritični procesni parametri filmskega oblaganja
 temperatura in  volumski pretok zraka za sušenje  vlažnost vstopnega zraka  hitrost dodajanja disperzije (g/min)  tlak razprševanja (ter tlak za formiranje oblike razpršine kapljic)  temperatura produkta  temperatura in vlažnost izstopnega zraka  hitrost vrtenja bobna  polnitev perforiranega bobna (polnitev) - disperzijo definira razmerje med volumskim tokom disperzije za oblaganje in zrakom za razprševanje (pri dani viskoznosti) - pomembna hitrost - prevelika: odboj kapljice z razpršitvijo; pemajhna: znižanje izkoristka oblaganja
165
Enakomernost filmske obloge med tabletami je odvisna od:
 količine tablet v bobnu (polnitev bobna)  hitrosti vrtenja bobna  hitrosti razprševanja disperzije za oblaganje (čas oblaganja)  števila šob za razprševanje
166
Vpliv lastnosti jeder med oblaganjem
- združevanje tablet med procesom oblaganja - sprememba trdnosti tablete glede na različno obliko tablet - večje možnosti erozije tablete na označenih območjih - preferirana usmerjenost tablet glede na sferičnost in "aspect ratio" tablet
167
Filmsko oblaganje s funkcionalno/nefunkcionalno oblogo
Nefunkcionalno: Izboljšanje kompliance bolnikov - Prekrivanje (grenkega) okusa - Olajšano požiranje (gladka površina) - Psihološki učinek (barva) Funkcionalno: Zakasnelo sproščanje ZU (npr. gastrorezistentna obloga) - Zaščita ZU - Zaščita sluznice želo Podaljšano sproščanje ZU
168
Vpliv polimera na proces oblaganja in lastnosti filmske obloge
* Viskoznost polimerne raztopine (nanos filmske obloge, prenos raztopine iz posode do šobe, učinkovitost razprševanja) * Prepustnost (permeabilnost) filmske obloge * Prekrivanja neprijetnega okusa ZU * Izboljšanje stabilnosti ZU * Prirejanje sproščanja ZU * Mehanske lastnosti filmske obloge * Trdnost polimernega filma * Fleksibilnost polimernega filma * Adhezivnost polimernega filma
169
Mehčala
* Učinek * Povečana fleksibilnost polimernega filma * Manjša napetost v polimernem filmu, ko se le-ta skrči * Najpogosteje uporabljena mehčala: * Polioli (npr. PEG, polipropilenglikol) * Estri organskih kislin (npt. dietilftalat, trietilcitrat) * Olja/gliceridi (npr. frakcionirano kokosovo olje) * Zaželeno je, da je mehčalo topno v topilu, ki je osnova tekočine za oblaganje
170
Barvila/pigmenti
* Vodotopna barvila (angl. dyes) * Nevodotopni pigmenti (angl. pigments):  Kemična stabilnost *  Prekrivnost filma, *  Permeabilnost filma *  Verjetnost list * Železovega oksid * Titanov dioksid * „Al lakes"
171
Topila
* Metanol/diklormetan, aceton → hitro sušenje Uporaba organskih topil je povezana s tveganji * Okoljski vidiki (odstranjevanje topil iz zraka, ki zapušča napravo za oblaganje) * Varnostni vidiki (tveganje za zdravje delavcev v proizvodnji, eksplozivnost) * Finančni vidiki * Vidik zaostankov organskih topil - na vodni osnovi - formulacije na osnovi organskih topil (prirejeno sproščanje)
172
Napake v filmski oblogi
Vizualne/funkcionalne nepravilnosti -debelina obloge Zagotavljanje funkcionalnosti (npr. gastrorezistence) * Zagotavljanje ustreznega raztapljanja obloge na želenem mestu (tanko črevo) Ustrezna sestava tj. hidro-lipofilnos *več primerov na str.72/73
173
Suho oblaganje
* Oblaganje tabletnih jeder s stiskanjem * Posebna oprema za tabletiranje * Tradicionalno: ločevanje nezdružljivih ZU v eni FO * Tehnološko zahteven proces