一、DOE簡(jiǎn)介
二、濕法制粒工藝概述
高速剪切濕法制粒 (high shear wet granulation,HSWG) 因混合效果好、速度快、效率高、能耗低和全封閉等優(yōu)點(diǎn)，成為近年來(lái)發(fā)展較快、應(yīng)用最為廣泛的制粒技術(shù)。然而在高速剪切濕法制粒過(guò)程中，攪拌槳、切割刀轉(zhuǎn)速、黏合劑噴入的距離、霧化速度、加液速度和加液量、制粒時(shí)間、物料占比、攪拌槳及切割刀幾何參數(shù)等眾多參數(shù)均會(huì)對(duì)制粒后顆粒質(zhì)量產(chǎn)生影響。
三、DOE實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)用于濕法制粒工藝優(yōu)化實(shí)例
通過(guò)單因素考察進(jìn)行濕法制粒各參數(shù)考察時(shí)，變量較多，試驗(yàn)量也較大，同時(shí)各參數(shù)間的協(xié)同作用無(wú)法進(jìn)行有效評(píng)估，筆者在單因素的基礎(chǔ)上結(jié)合濕法制粒經(jīng)驗(yàn)，嘗試通過(guò)DOE實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)摸索并確認(rèn)影響關(guān)鍵質(zhì)量屬性的關(guān)鍵工藝參數(shù)，與常規(guī)經(jīng)驗(yàn)及單因素結(jié)果進(jìn)行對(duì)比研究，獲得結(jié)論。
DOE實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及分析，過(guò)程及結(jié)果如下：
處方組成：
1）原輔料處理：原料藥、甘露醇過(guò)60目篩備用；
根據(jù)DOE設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案如下：
? 影響卡爾指數(shù)及休止角顯著因子分析
結(jié)論： 各工藝參數(shù)的改變對(duì)顆?？栔笖?shù)及休止角無(wú)明顯影響。 （ 整體模型主效應(yīng)P＞0.05，無(wú)明顯差異，未達(dá)到預(yù)期）
? 影響粒度分布顯著因子分析
小于80目
40-80目
結(jié)果分析：
1）粘合劑用量為影響80目以下粉末粒度分布的顯著因子
2）攪拌速度為影響40-80目顆粒粒度分布的顯著因子
結(jié)論： 粘合劑用量和攪拌速度為影響顆粒粒度分布的關(guān)鍵工藝參數(shù)，后續(xù)重點(diǎn)關(guān)注放大驗(yàn)證時(shí)粘合劑用量及攪拌速度的選擇。
通過(guò)模型優(yōu)化能獲得 整體模型主效應(yīng)P＜0.05，模型有效，未出現(xiàn)明顯彎曲及失擬現(xiàn)象。
結(jié)論： 通過(guò)模型優(yōu)化能獲得 整體模型主效應(yīng)P＜0.05，模型有效，未出現(xiàn)明顯彎曲及失擬現(xiàn)象。 （以上數(shù)據(jù)為通過(guò)minitab及design expert軟件相互印證證明模型有效性）
? 工藝設(shè)計(jì)區(qū)間確認(rèn)
portant; letter-spacing: 1px; background-color: rgb(255,255,255); text-indent: 0px; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; -webkit-text-stroke-width: 0px">以5min溶出度、小于80目粒度分布及40-80目粒度分布為考察指標(biāo)，制定合理的目標(biāo)范圍，通過(guò)回歸方程模擬獲得本品的工藝設(shè)計(jì)區(qū)間，目標(biāo)值設(shè)定如下：
圖： 各工藝變量對(duì)響應(yīng)的重疊圖-工藝設(shè)計(jì)區(qū)間
圖： 粘合劑和攪拌速度對(duì)5min溶出度的影響趨勢(shì)（制粒時(shí)間3.5min）
圖：粘合劑和攪拌速度對(duì)40-80目粒度分布的影響趨勢(shì)（制粒時(shí)間3.5min）
小結(jié)
通過(guò)本次DOE試驗(yàn)設(shè)計(jì)在濕法制粒工藝優(yōu)化中的應(yīng)用，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)影響溶出度的關(guān)鍵工藝參數(shù)為粘合劑用量； 影響粒度分布的關(guān)鍵工藝參數(shù)為攪拌速度及粘合劑用量； 隨著粘合劑用量的增加及攪拌速度的增強(qiáng)，大于80目的顆粒越多，相應(yīng)顆粒越硬，制劑5min溶出度相應(yīng)有降低趨勢(shì)，獲得的結(jié)論與傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)及通過(guò)單因素試驗(yàn)驗(yàn)證獲得結(jié)論一致，可為后續(xù)再次放大驗(yàn)證提供參考。
注： 應(yīng)用本次DOE試驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)建立的回歸方程，回歸系數(shù)未達(dá)到FDA QBD案例中相應(yīng)的水平，但通過(guò)相應(yīng)的趨勢(shì)分析可得到一部分關(guān)鍵結(jié)論，模型的準(zhǔn)確度有待優(yōu)化。
結(jié)語(yǔ)
通過(guò)DOE試驗(yàn)設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)分析后發(fā)現(xiàn)，本身其得到的結(jié)論與單因素及經(jīng)驗(yàn)獲得的結(jié)論并不矛盾，兩者相互印證，從制劑角度說(shuō)明了DOE實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性及可用性，但確實(shí)也暴露出很多的問(wèn)題，對(duì)應(yīng)用DOE進(jìn)行濕法制粒工藝優(yōu)化考察整個(gè)過(guò)程進(jìn)行回顧和總結(jié)，發(fā)現(xiàn)有以下幾點(diǎn)：
缺點(diǎn)：
? DOE試驗(yàn)在開(kāi)始運(yùn)用時(shí)，由于對(duì)其的不熟悉性，導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)期試驗(yàn)結(jié)果，無(wú)法保證所有實(shí)驗(yàn)一次性成功。
? 由于試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)次數(shù)較多，每次試驗(yàn)的準(zhǔn)確性及結(jié)果的準(zhǔn)確性至關(guān)重要，對(duì)于人員素質(zhì)、設(shè)備性能、物料來(lái)源及批次、場(chǎng)地環(huán)境控制等要求較高，保證所有試驗(yàn)的準(zhǔn)確性及平行性，避免模型無(wú)效、模型中出現(xiàn)彎曲及失擬現(xiàn)象。
? DOE基于數(shù)理統(tǒng)計(jì)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，試驗(yàn)過(guò)程及檢測(cè)的準(zhǔn)確性?xún)H為試驗(yàn)的一部分，基于數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，如何合理的建立模型，回歸模型的解讀，回歸模型的優(yōu)化（若回歸系數(shù)較低，模型準(zhǔn)確度低，則需再次增加重復(fù)試驗(yàn)，優(yōu)化回歸模型提高模型準(zhǔn)確度）都考驗(yàn)并挑戰(zhàn)制劑人員的知識(shí)儲(chǔ)備及耐心，這可能也是制約DOE國(guó)內(nèi)發(fā)展的一部分原因。
優(yōu)點(diǎn)：
? 通過(guò)DOE能夠更加集中的完成工藝考察過(guò)程，避免一般經(jīng)驗(yàn)，邊做試驗(yàn)等待結(jié)果后再?zèng)Q策后續(xù)方案，相較于傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)單因素考察DOE試驗(yàn)設(shè)計(jì)考察過(guò)程更加系統(tǒng)集中。
? 通過(guò)模型的建立及回歸模型方程的建立，能獲得影響關(guān)鍵質(zhì)量屬性的關(guān)鍵工藝參數(shù)，通過(guò)回歸方程的模擬及預(yù)測(cè)，能獲得各關(guān)鍵工藝參數(shù)的變化對(duì)關(guān)鍵質(zhì)量屬性的影響趨勢(shì)，同時(shí)能評(píng)估各關(guān)鍵工藝參數(shù)協(xié)同作用對(duì)關(guān)鍵質(zhì)量屬性的影響； 基于各關(guān)鍵質(zhì)量屬性預(yù)設(shè)區(qū)間的設(shè)置，獲得合理的工藝設(shè)計(jì)空間，指導(dǎo)進(jìn)一步的放大驗(yàn)證工作。
特別注意：
通過(guò)合理的DOE試驗(yàn)設(shè)計(jì)確實(shí)能更加系統(tǒng)科學(xué)的的評(píng)估各關(guān)鍵工藝參數(shù)對(duì)關(guān)鍵質(zhì)量屬性的影響，能獲得可供參考的工藝設(shè)計(jì)空間，但要保證能獲得理想的結(jié)果，針對(duì)濕法制粒建議做到以下幾點(diǎn)：
? 試驗(yàn)設(shè)計(jì)之初充分論證各參數(shù)設(shè)計(jì)的合理性，避免出現(xiàn)制粒不充分、過(guò)渡制粒等的異常情況。 設(shè)計(jì)之初最好通過(guò)單因素試驗(yàn)確認(rèn)粘合劑加入總量的最小，最大值，獲得合理范圍。
? 保證相同的操作人員、相同的設(shè)備、相同的物料來(lái)源及批號(hào)、相同的操作過(guò)程、相同的操作環(huán)境，盡可能集中一段時(shí)間完成所有試驗(yàn)。 保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性及平行性！
? 模型建立之后合理的優(yōu)化模型，使得總模型有效，無(wú)明顯彎曲和失擬現(xiàn)象，盡可能提高回歸方程R2，使得預(yù)測(cè)和調(diào)整R-Sq盡可能更為接近，提高模型預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。
通過(guò)DOE試驗(yàn)設(shè)計(jì)在濕法制粒工藝參數(shù)優(yōu)化上的實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)在小試研發(fā)時(shí)，保證實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)合理及試驗(yàn)準(zhǔn)確性的前提下，DOE試驗(yàn)設(shè)計(jì)及過(guò)程其實(shí)較容易實(shí)現(xiàn)，但如何保證回歸模型的準(zhǔn)確性，用于后續(xù)申報(bào)資料的整理，同時(shí)如何完成在生產(chǎn)設(shè)備上的轉(zhuǎn)化及實(shí)踐，確認(rèn)批量生產(chǎn)時(shí)的工藝設(shè)計(jì)空間，是值得各位同仁共同思考及努力的方向，在此與各位同仁共勉，真正合理充分的運(yùn)用QBD理念，利用DOE工具，提高整體研發(fā)效率！
本人對(duì)于DOE的應(yīng)用也僅處于摸索及學(xué)習(xí)階段，以上為本人對(duì)DOE在濕法制粒工藝優(yōu)化中的應(yīng)用的一些經(jīng)驗(yàn)及感觸，如有不確切的地方還請(qǐng)各位學(xué)者專(zhuān)家指正，同時(shí)也在此拋磚引玉，希望更多同仁及專(zhuān)家學(xué)者提出自己的見(jiàn)解及建議！
參考文獻(xiàn)：
1、Quality by Design for ANDAs: An Example for Immediate-Release Dosage Forms ANDAs
2、固體口服制劑的研發(fā)-藥學(xué)理論與實(shí)踐
3、流化床微丸包衣工藝和高剪切制粒工藝的關(guān)鍵因素和工藝放大-陳挺
4、QbD與藥品研發(fā)-概念和實(shí)例
5、閔亞能 著—實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（DOE）應(yīng)用指南
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結(jié)合國(guó)內(nèi)醫(yī)藥市場(chǎng)研發(fā)趨勢(shì)，北京新領(lǐng)先醫(yī)藥科技發(fā)展有限公司于2019年初成立了腸溶制劑事業(yè)部，為藥學(xué)板塊八大事業(yè)部之一，專(zhuān)注于攻克腸溶制劑技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化。
事業(yè)部利用了腸溶材料在不同pH值中溶解度不相同的特性，實(shí)現(xiàn)腸溶特性，腸溶材料胃酸中不溶解保證耐酸力，保證了藥物制劑順利抵達(dá)腸道開(kāi)始溶解釋放； 事業(yè)部開(kāi)發(fā)了擠出滾圓、離心造粒、流化床微丸上藥包衣工藝，優(yōu)化了工藝過(guò)程，保證了產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量，特別是提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性及降低了產(chǎn)品的批內(nèi)及批間差異，提高了制劑的耐酸力，降低了產(chǎn)品因延遲釋放導(dǎo)致的體內(nèi)變異系數(shù)，提高了生物利用度。
擁有數(shù)百平的制劑實(shí)驗(yàn)室，具備常用的固體制劑設(shè)備，如濕法制粒機(jī)、干法制粒機(jī)、多功能流化床、膠囊填充機(jī)、包衣機(jī)（腸溶片包衣）、擠出滾圓機(jī)、多種類(lèi)型壓片機(jī)、混合機(jī)、整粒機(jī)、包裝機(jī)等，制備規(guī)模涵蓋200-50000萬(wàn)制劑單位，設(shè)備、場(chǎng)地齊全，從硬件角度能承接90%以上腸溶及其他劑型的小試開(kāi)發(fā)、放大驗(yàn)證等。
目前，腸溶制劑事業(yè)部在研品種中，多個(gè)品種已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段，質(zhì)子泵抑制劑類(lèi)如奧美拉唑鈉腸溶膠囊、艾司奧美拉唑腸溶膠囊、泮托拉唑鈉腸溶微丸及泮托拉唑鈉腸溶片等。
圖： 粘合劑和攪拌速度對(duì)小于80目粒度分布的影響趨勢(shì)（制粒時(shí)間3.5min）
110102000668（1）號(hào)