熱熔擠出技術(Hot-Melt Extrusion technique,HME)又可稱為熔融擠出技術(Melt Extrusion technique),是近年來歐洲、北美和日本大力開發的一種新的制劑技術,主要用于提高難溶性藥物的溶出度,制備緩控釋制劑等。
■提高難溶藥物溶出度
沈陽藥科大學研究人員以水飛薊素作為難溶藥物模型,以泊洛沙姆188作為水溶性載體,采用HME技術和熔融法分別制備了擠出物和固體分散體,比較了兩者的DSC圖譜和累積溶出曲線。他們發現,DSC圖譜中藥物吸熱峰均消失,載體吸熱峰向低溫方向移動,擠出物的移行速度大于固體分散體;藥物在90分鐘時從擠出物中溶出90.63%,而在固體分散體中的溶出量為71.06%。由此得出結論,HME技術在提高難溶藥物溶出度方面,效果優于熔融法。
微粉化技術和固體分散技術是提高難溶性藥物溶出度的常用方法。藥物微粉化以后,表面自由能較大,有自發聚結的趨勢,降低了微粉化效果;固體分散技術在改善藥物溶出方面有著突出的效果,但由于制備方法存在著工藝復雜,重現性低,有機溶劑殘留等問題,工業化推廣難度較大。
HME技術是一種工業化大生產技術,工藝簡單,自動化程度高,不使用有機溶劑,恰好彌補了以上不足。它獨特的混合機理,使藥物和載體達到了分子水平的混合。通過優選載體,可以使藥物以無定形狀態分散在載體中或者以分子狀態溶解在載體中。因此,HME技術用于制備速釋制劑有著明顯的優勢。
■制備緩釋制劑有優勢
研究曾經把分別用HME技術和粉末直接壓片技術制備的愈創木酚甘油醚的乙基纖維素(EC)骨架片作了對比研究,結果發現,HME技術制備的EC骨架片,內部孔徑較小,孔隙率較低,體外釋藥規律與Higuchi模型具有較好的吻合性,釋藥速度遠遠慢于壓制片。
研究人員還發現,用HME技術制備的茶堿緩釋微丸,骨架高分子的自由體積減小,導致藥物釋放為緩慢。這結果提示,有望通過HME技術制備出單位劑量更大,釋藥周期更長的緩釋制劑。
比利時根特大學的Mehuys等用HME技術開發了一種骨架滾筒型制劑,先將擠出機的口模設為環形,熔融的EC經過口模時變為筒狀,切割成一定長度后,再將熔融的藥物和骨架灌裝于筒內,冷卻即得。這樣,不溶性的EC筒就將內部的骨架保護起來,使其免受胃腸道的各種力學作用,而藥物則從筒的上下開口端平穩釋放。研究結果表明,這種制劑對體外模擬的流體力學作用和機械破壞作用均不敏感,零級釋藥,進入體內后,平穩釋藥,釋藥方式與市售的多單元釋藥制劑相似。
■制備胃腸釋放劑定位準確
日本學者Nakamichi等人使用HME技術制備了鹽酸尼卡地平的漂浮劑,氣孔的存在使制劑背上了無數個“小氣袋”能夠持久漂浮于胃液中達6小時。
科研人員發現,二水合磷酸鈣可以在擠出物中形成均勻致密的氣孔,孔隙率和孔徑大小的均勻性正比于二水合磷酸鈣的用量。他們推測,當熔融物從機頭擠出的瞬時,由高壓區進入了常壓區,熔體的沸點將有下降的趨勢,這時,固態的二水合磷酸鈣相當于沸石,在瞬間產生了大量氣泡。隨著溫度的快速降低,氣泡又立即固化,得到松脹物。
科研人員又以HPMCP為骨架材料,用雙螺桿擠出機制備了硝苯地平的腸溶制劑,同時考察了捏和元件、螺桿轉速和水分加入對擠出物溶出性能的影響。研究結果表明,捏和盤在使藥物由結晶態向無定形態轉變的過程中起著至關重要的作用。當去除捏和盤后,藥物以晶態存在,在人工腸液中溶出緩慢,加入適量的水,降低螺桿轉速可使溶出速度有所提高,但不能使藥物轉變為無定形態。水分的加入可以降低藥物和載體的熔融溫度,這對于熱敏性物料非常有用。
Mehuys等人用HME技術開發出了膠囊型腸溶制劑。他們先用擠出機分別將腸溶材料PVAP和HPMCAS以管狀擠出,冷卻后切割成兩厘米長的小段,將模型藥物肼苯噠嗪裝填于管中,再用熱鉗將開口端封住。通過調整環形口模的間隙,制備了不同厚度的膠囊。為考察其釋藥特性,他們采用pH梯度法,模擬了人體胃腸道從胃至末端回腸的六種pH值及藥物在各段的平均停留時間。結果顯示,兩種材料制備的腸溶膠囊在胃液環境中均無釋藥,進入腸液環境后,薄的膠囊釋藥迅速,厚的膠囊產生了時滯,進入結腸區后才開始釋藥。
■改善輔料的可壓性
多羥基化合物類輔料熔融擠出后,會從結晶態轉變為無定形態,在制粒過程中吸收水分后,具有較好的塑性變形能力。壓片過程中,局部將產生一定的熱量,無定形態的糖醇在溫度的作用下,部分由玻璃態向黏流態轉變,壓力解除后,又恢復到玻璃態,在這個過程中產生了固體橋,將顆粒緊密連接在一起。比如,將甜味劑異麥芽熔融擠出后,其可壓性得到明顯的改善,將其與撲熱息痛1誜1混合,粉末直接壓片后,得到了一定硬度的片劑,而未經處理的異麥芽粉末直接壓片的載藥量在30%以下。
■切片工藝實現一步到位
為了簡化片劑的制備工藝,減少人與藥物的接觸,研究人員一直致力于開發一步制片技術。粉末直接壓片法是其一,但它要求藥物和輔料具有較好的可壓性,因此很多可壓性差藥物仍采用制粒后再壓片的工藝。
利用HME技術可以巧妙地將制粒轉化為制片,開發出一步切片工藝:首先將機頭口模設為圓孔型(或橢圓形,菱形等),機筒溫度設為室溫,再將藥物、稀釋劑投入機筒中,黏合劑用蠕動泵泵入,在機筒內均勻混合后,在螺桿的作用下以圓柱狀擠出,將其切割成與片劑厚度相同的小段,干燥即可。
當處方中含有熱塑性高分子時,可采用熱切片工藝。用HME技術制備的EC骨架片與Eudragit S100骨架片,就是通過將藥物與骨架材料熔融擠出后,直接切割得到的。
■為制備微丸開辟新徑
擠出滾圓是制備微丸的一種常用技術,它的擠出部分與熱熔擠出存在著本質的區別:前者是濕法擠出,只有輸送擠壓一個單元操作,完成了物料的初步成型過程,不具備改性作用,物料的塑性來源于溶劑;后者為干法擠出,合并了多種單元操作,完成了物料的混合改性與成型,物料的塑性來源于熱量。
國外研究者已經利用熔融擠出滾圓工藝制備了茶堿緩釋微丸。他們先將茶堿、骨架材料、固體增塑劑加入擠出機中,待混合物以直徑1.22毫米左右的條狀擠出后,用切割機將其均勻切成長為1.22毫米左右的小段,然后投到滾圓器,在旋轉的同時,鍋底鼓入熱風,小段在溫度的作用下產生塑性,在離心力的作用下翻滾碰撞,逐漸磨平棱角,成為球形。
HME技術作為一種成熟的工業技術有很多優點,但是,它是以熱熔過程為基礎,不太適用于對熱非常敏感的物料。同時,由于一次投料量較大,不能應用于貴重藥材處方的上機篩選。