DOI: https://doi.org/10.1208/s12249-024-02749-2
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38355916
تاريخ النشر: 2024-02-14
المؤلف: Hemlata Patil وآخرون
الموضوع الرئيسي: ذوبانية الأدوية وأنظمة التوصيل
نظرة عامة
تقدم هذه القسم نظرة عامة على البثق بالحرارة المنصهرة (HME) كتقنية بارزة لتعزيز توافر الأدوية الفعالة ذات الذوبان الضعيف من خلال عملية تصنيع مستمرة فعالة. يبرز مرونة البثق المزدوج اللولب (TSE)، الذي يعمل كخلاط قابل للتخصيص للتجميع المستمر والتكوير. يمكن تكوين TSE مع عناصر نقل وعجن وخلط متنوعة لتسهيل التكوير الجاف أو الرطب أو المنصهر، مما يمكّن من إنتاج أشكال جرعات متنوعة، بما في ذلك الأقراص والكبسولات وتركيبات مبتكرة مثل أجهزة استنشاق المسحوق الجاف والمنتجات المطبوعة ثلاثية الأبعاد.
يؤكد النص على الجهود التعاونية بين الأوساط الأكاديمية وصناعة الأدوية التي أدت إلى تقدم في تقنية HME، مما أدى إلى زيادة في المنشورات والبراءات ذات الصلة. يحدد التحديات والنماذج المرتبطة بتوسيع عمليات HME، بينما يتناول أيضًا مزايا التصنيع المستمر، واعتبارات تكنولوجيا التحليل العملياتي (PAT)، والمتطلبات التنظيمية. تستند هذه المراجعة إلى الأعمال السابقة من خلال استكشاف التطبيقات المحتملة الموسعة لـ TSE في تصنيع الأدوية.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على الاهتمام المتزايد من صناعة الأدوية في تقنية البثق بالحرارة المنصهرة (HME)، كما يتضح من الزيادة الملحوظة في البراءات والمنشورات ذات الصلة. يُفضل HME لقدرته على التصنيع المستمر الخالي من المذيبات والصديق للبيئة، خاصة في تعزيز ذوبانية ومعدلات ذوبان الأدوية ذات الذوبان الضعيف في الماء من خلال تشكيل تشتتات صلبة غير متبلورة. تتضمن العملية الخلط الجزيئي للمكونات الصيدلانية الفعالة مع الروابط أو البوليمرات الحرارية باستخدام عناصر لولبية عالية الحرارة، مما يحسن بشكل كبير من ذوبان الدواء.
استنادًا إلى المراجعات السابقة، تؤكد هذه القسم على مزايا HME مقارنة بأساليب التصنيع التقليدية وتناقش تعقيدات التقنية، بما في ذلك أنواع البثق المختلفة، والمبادئ التشغيلية، والمواد الخام. تبرز بشكل خاص فعالية البثق المزدوج اللولب (TSE) في التطبيقات الصيدلانية، مثل تطوير أجهزة استنشاق المسحوق الجاف والنانو-بثق. تتناول المراجعة أيضًا التحديات المتعلقة بتوسيع وتحسين عمليات HME من خلال نهج الجودة من خلال التصميم (QBD)، بينما تتوسع في اعتبارات تكنولوجيا التحليل العملياتي (PAT) ورؤى حول المنتجات المتاحة في السوق.
نقاش
في هذه القسم، يناقش المؤلفون المنهجيات المستخدمة لمراجعة التقدم في تقنية البثق المزدوج اللولب (TSE)، وخاصة تطبيقاتها الصيدلانية. باستخدام محركات البحث مثل Google Scholar، ركزت المراجعة على المقالات التي تمت مراجعتها من قبل الأقران والتي تحتوي على استشهادات كبيرة، مستخدمة كلمات رئيسية تتعلق بـ TSE وتطبيقاتها المختلفة، بما في ذلك البثق بالحرارة المنصهرة (HME) والتصنيع المستمر. تشير النتائج إلى زيادة ملحوظة في استخدام TSE للتطبيقات المبتكرة، خاصة في صياغة المساحيق الجافة للاستنشاق، حيث يعمل TSE كخلاط فعال يقلل من التباين بين الدفعات ويعزز التجانس في خلطات الدواء والمساعدات.
تتوسع القسم أكثر في الدور المزدوج لـ TSE كتقنية تجفيف، مبرزًا تفوقها على الطرق التقليدية مثل تجفيف السرير المميع. يسمح TSE بالتحكم الدقيق في درجة الحرارة ويمكنه تجفيف المواد بفعالية تحت درجة حرارة انتقال الزجاج، مما يحافظ على سلامة الجسيمات. بالإضافة إلى ذلك، يقدم المؤلفون مفهوم النانو-بثق، الذي يسهل إزالة المذيبات من التعليق النانوي مع ضمان استقرار الجسيمات النانوية داخل مصفوفة بوليمرية. يت culminate النقاش برؤى حول التكوير بالبرغي المزدوج (TSG)، مؤكدًا مزاياها في التصنيع المستمر، بما في ذلك تقليل أوقات المعالجة وتحسين خصائص الحبيبات. ومع ذلك، يشير المؤلفون إلى الفجوات الموجودة في فهم عمليات TSG والحاجة إلى مزيد من البحث لتحسين المعايير للتوسع التجاري.
DOI: https://doi.org/10.1208/s12249-024-02749-2
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38355916
Publication Date: 2024-02-14
Author(s): Hemlata Patil et al.
Primary Topic: Drug Solubulity and Delivery Systems
Overview
The section provides an overview of hot-melt extrusion (HME) as a prominent technology for enhancing the bioavailability of poorly soluble active pharmaceutical ingredients through an efficient continuous manufacturing process. It highlights the versatility of twin-screw extruders (TSE), which serve as customizable mixers for continuous compounding and granulation. TSE can be configured with various conveying, kneading, and mixing elements to facilitate dry, wet, or melt granulation, enabling the production of diverse dosage forms, including tablets, capsules, and innovative formulations like dry powder inhalers and 3D-printed products.
The text emphasizes the collaborative efforts between academia and the pharmaceutical industry that have spurred advancements in HME technology, leading to an increase in related publications and patents. It outlines the challenges and models associated with scaling up HME processes, while also addressing the advantages of continuous manufacturing, process analytical technology (PAT) considerations, and regulatory requirements. This review builds on previous work by exploring the expanded potential applications of TSE in pharmaceutical manufacturing.
Introduction
The introduction highlights the growing interest of the pharmaceutical industry in hot-melt extrusion (HME) technology, evidenced by a notable increase in related patents and publications. HME is favored for its solvent-free and environmentally friendly continuous manufacturing capabilities, particularly in enhancing the solubility and dissolution rates of poorly water-soluble drugs through the formation of amorphous solid dispersions. The process involves the molecular mixing of active pharmaceutical ingredients with thermoplastic binders or polymers using high-temperature screw elements, which significantly improves drug dissolution.
Building on previous reviews, this section emphasizes the advantages of HME over traditional manufacturing methods and discusses the intricacies of the technology, including various extruder types, operational principles, and raw materials. It particularly underscores the efficacy of twin-screw extruders (TSE) in pharmaceutical applications, such as the development of dry powder inhalers and nanoextrusion. The review also addresses challenges related to scaling up and optimizing HME processes through Quality by Design (QBD) approaches, while expanding on considerations for process analytical technology (PAT) and insights into marketed products.
Discussion
In this section, the authors discuss the methodologies employed to review the advancements in Twin-Screw Extrusion (TSE) technology, particularly its pharmaceutical applications. Utilizing search engines like Google Scholar, the review focused on peer-reviewed articles with significant citations, employing keywords related to TSE and its various applications, including hot-melt extrusion (HME) and continuous manufacturing. The findings indicate a marked increase in the use of TSE for innovative applications, particularly in the formulation of dry powders for inhalation, where TSE serves as an efficient mixer that minimizes batch-to-batch variability and enhances uniformity in drug-excipient blends.
The section further elaborates on the dual role of TSE as a drying technology, highlighting its superiority over traditional methods such as fluidized bed drying. TSE allows for precise temperature control and can effectively dry materials below their glass transition temperature, thus maintaining particle integrity. Additionally, the authors present the concept of nanoextrusion, which facilitates the removal of solvents from nanosuspensions while ensuring the stability of nanoparticles within a polymeric matrix. The discussion culminates with insights into twin-screw granulation (TSG), emphasizing its advantages in continuous manufacturing, including reduced processing times and improved granule properties. However, the authors note existing gaps in the understanding of TSG processes and the need for further research to optimize parameters for commercial scalability.