Микронизация

Микронизация — это процесс уменьшения среднего диаметра частиц твердого материала . Традиционные методы микронизации основаны на механических средствах, таких как измельчение и помол . Современные методы используют свойства сверхкритических жидкостей и манипулируют принципами растворимости .

Термин микронизация обычно относится к уменьшению среднего диаметра частиц до микрометрового диапазона, но может также описывать дальнейшее уменьшение до нанометрового диапазона. Обычные области применения включают производство активных химических ингредиентов, пищевых ингредиентов и фармацевтических препаратов . Эти химикаты необходимо микронизировать для повышения эффективности.

Традиционные методы

Традиционные методы микронизации основаны на трении для уменьшения размера частиц. К таким методам относятся измельчение , разбивание и шлифование . Типичная промышленная мельница состоит из цилиндрического металлического барабана, который обычно содержит стальные сферы. При вращении барабана сферы внутри сталкиваются с частицами твердого вещества, тем самым измельчая их до меньших диаметров. В случае измельчения твердые частицы образуются, когда измельчающие элементы устройства трутся друг о друга, а частицы твердого вещества задерживаются между ними.

Такие методы, как дробление и резка, также используются для уменьшения диаметра частиц, но производят более грубые частицы по сравнению с двумя предыдущими методами (и, следовательно, являются ранними стадиями процесса микронизации). Дробление использует молотообразные инструменты для разбивания твердого вещества на более мелкие частицы посредством удара. Резка использует острые лезвия для разрезания грубых твердых частиц на более мелкие.

Современные технологии

Современные методы используют сверхкритические жидкости в процессе микронизации. Эти методы используют сверхкритические жидкости для создания состояния пересыщения , что приводит к осаждению отдельных частиц. Наиболее широко применяемые методы этой категории включают процесс RESS (быстрое расширение сверхкритических растворов), метод SAS (сверхкритический антирастворитель) и метод PGSS (частицы из газонасыщенных растворов). Эти современные методы обеспечивают большую настраиваемость процесса. Сверхкритический диоксид углерода (scCO2 ) является широко используемой средой в процессах микронизации. [1] Это связано с тем, что scCO2 не очень реактивен и имеет легкодоступные параметры состояния критической точки. В результате scCO2 можно эффективно использовать для получения чистых кристаллических или аморфных микронизированных форм. [2] Такие параметры, как относительное давление и температура, концентрация растворенного вещества и соотношение антирастворителя и растворителя, изменяются для регулировки выхода в соответствии с потребностями производителя. На контроль размера частиц при микронизации могут влиять макроскопические факторы, такие как геометрические параметры распылительного сопла и скорость потока, а также изменения молекулярного уровня из-за корректировок параметров состояния. Эти корректировки могут привести к зародышеобразованию частиц различных размеров путем полиморфных или аморфных превращений, а также из-за характеристик процессов агрегации, которые в некоторых случаях сопровождаются изменениями в конформационных равновесиях. [3] [4] [5] Методы сверхкритической жидкости приводят к более тонкому контролю диаметров частиц, распределения размера частиц и последовательности морфологии. [6] [7] [8] Из-за относительно низкого давления многие методы сверхкритической жидкости могут включать термолабильные материалы. Современные методы включают возобновляемые, негорючие и нетоксичные химикаты. [9]

РЕСС

В случае RESS (быстрое расширение сверхкритических растворов) сверхкритическая жидкость используется для растворения твердого материала под высоким давлением и температурой, образуя таким образом однородную сверхкритическую фазу . После этого смесь расширяется через сопло для образования более мелких частиц. Сразу после выхода из сопла происходит быстрое расширение, снижающее давление. Давление упадет ниже сверхкритического давления, в результате чего сверхкритическая жидкость — обычно диоксид углерода — вернется в газообразное состояние. Это изменение фазы значительно снижает растворимость смеси и приводит к осаждению частиц. [10] Чем меньше времени требуется раствору для расширения и растворенному веществу для осаждения, тем уже будет распределение размеров частиц. Более быстрое время осаждения также имеет тенденцию приводить к меньшим диаметрам частиц. [11]

САС

В методе SAS (Supercritical Anti-Solvent) твердый материал растворяется в органическом растворителе. Затем в качестве антирастворителя добавляется сверхкритическая жидкость, которая снижает растворимость системы . В результате образуются частицы малого диаметра. [8] Существуют различные подметоды SAS, которые отличаются способом введения сверхкритической жидкости в органический раствор. [12]

ПГСС

В методе PGSS (частицы из газонасыщенных растворов) твердый материал расплавляется, а сверхкритическая жидкость растворяется в нем. [13] Однако в этом случае раствор вынужден расширяться через сопло, и таким образом образуются наночастицы . Метод PGSS имеет то преимущество, что из-за сверхкритической жидкости температура плавления твердого материала снижается. Поэтому твердое вещество плавится при более низкой температуре, чем нормальная температура плавления при давлении окружающей среды.

Приложения

Фармацевтика и пищевые ингредиенты являются основными отраслями, в которых используется микронизация. Частицы с уменьшенным диаметром имеют более высокую скорость растворения, что увеличивает эффективность. [9] Прогестерон , например, можно микронизировать, сделав очень маленькие кристаллы прогестерона. [14] Микронизированный прогестерон производится в лаборатории из растений. Он доступен для использования в качестве ЗГТ , лечения бесплодия, лечения дефицита прогестерона, включая дисфункциональные маточные кровотечения у женщин в пременопаузе. Фармацевтические аптеки могут поставлять микронизированный прогестерон в сублингвальных таблетках, масляных колпачках или трансдермальных кремах. [15] Креатин входит в число других микронизированных препаратов. [11]

Ссылки

  1. ^ Франко, Паола; Де Марко, Иоланда (2021-02-06). «Наночастицы и нанокристаллы с использованием сверхкритических методов с использованием CO2 для фармацевтических применений: обзор». Прикладные науки . 11 (4): 1476. doi : 10.3390/app11041476 . ISSN  2076-3417.
  2. ^ Эсфандиари, Надя; Саджадиан, Сейед Али (октябрь 2022 г.). «Использование CO2 в качестве газового антирастворителя для производства фармацевтических микро- и наночастиц: обзор». Arabian Journal of Chemistry . 15 (10): 104164. doi : 10.1016/j.arabjc.2022.104164 .
  3. ^ Хезаве, Али Зейнолабедини; Эсмаилзаде, Феридун (февраль 2010 г.). «Микронизация частиц лекарств с помощью процесса RESS». Журнал сверхкритических флюидов . 52 (1): 84–98 . doi :10.1016/j.supflu.2009.09.006.
  4. ^ Белов, Константин В.; Крестьянинов, Михаил А.; Дышин, Алексей А.; Ходов, Илья А. (февраль 2024 г.). «Влияние конформеров лидокаина на размер микронизированных частиц: квантово-химические и ЯМР-анализы». Журнал молекулярных жидкостей . 396 : 124120. doi : 10.1016/j.molliq.2024.124120. S2CID  267236654.
  5. ^ Кузнецова, ИВ; Гильмутдинов, ИИ; Гильмутдинов, ИМ; Сабирзянов, АН (сентябрь 2019). «Производство наноформ лидокаина посредством быстрого расширения сверхкритического раствора в водную среду». High Temperature . 57 (5): 726– 730. Bibcode :2019HTemp..57..726K. doi :10.1134/S0018151X19040138. ISSN  0018-151X. S2CID  213017906.
  6. ^ Кнез, Желько; Хрнчич, Маша Кнез; Шкергет, Мойца (01 января 2015 г.). «Формирование частиц и рецептура продуктов с использованием сверхкритических жидкостей». Ежегодный обзор химической и биомолекулярной инженерии . 6 (1): 379–407 . doi : 10.1146/annurev-chembioeng-061114-123317 . ПМИД  26091976.
  7. ^ Тандья, А.; Чжуан, ХК; Маммукари, Р.; Фостер, Н. Р. (2016). «Методы микронизации сверхкритической жидкости для рецептур гастрорезистентного инсулина». Журнал сверхкритических жидкостей . 107 : 9–16 . doi :10.1016/j.supflu.2015.08.009.
  8. ^ ab Reverchon, E.; Adami, R.; Campardelli, R.; Della Porta, G.; De Marco, I.; Scognamiglio, M. (2015-07-01). «Технологии на основе сверхкритических флюидов для обработки фармацевтических продуктов, трудно поддающихся микронизации: пальмитоилэтаноламид». Журнал сверхкритических флюидов . 102 : 24–31 . doi :10.1016/j.supflu.2015.04.005.
  9. ^ ab Эсфандиари, Надя; Горейши, Сейед М. (2015-12-01). "Производство наночастиц ампициллина с помощью сверхкритического процесса с использованием антирастворителя в газе CO2". AAPS PharmSciTech . 16 (6): 1263– 1269. doi :10.1208/s12249-014-0264-y. ISSN  1530-9932. PMC 4666252 . PMID  25771736. 
  10. ^ Фаттахи, Альборз; Карими-Сабет, Джавад; Кешаварз, Али; Голзари, Абуали; Рафи-Техрани, Мортеза; Доркош, Фарид А. (2016-01-01). «Подготовка и характеристика наночастиц симвастатина с использованием быстрого расширения сверхкритического раствора (RESS) с трифторметаном». Журнал сверхкритических жидкостей . 107 : 469– 478. doi :10.1016/j.supflu.2015.05.013.
  11. ^ ab Hezave, Ali Zeinolabedini; Aftab, Sarah; Esmaeilzadeh, Feridun (2010-11-01). "Микронизация моногидрата креатина с помощью быстрого расширения сверхкритического раствора (RESS)". Журнал сверхкритических жидкостей . 55 (1): 316– 324. doi :10.1016/j.supflu.2010.05.009.
  12. ^ Де Марко, И.; Россманн, М.; Просапио, В.; Ревершон, Э.; Брейер, А. (2015-08-01). «Контроль размера частиц в микрометрическом и нанометрическом диапазоне с использованием сверхкритического осаждения антирастворителем из смесей растворителей: применение к ПВП». Chemical Engineering Journal . 273 : 344–352 . Bibcode : 2015ChEnJ.273..344D. doi : 10.1016/j.cej.2015.03.100.
  13. ^ Tanbirul Haque, ASM; Chun, Byung-Soo (2016-01-01). "Формирование частиц и характеристика реакционного масла скумбрии с помощью процесса насыщения газом". Журнал пищевой науки и технологии . 53 (1): 293– 303. doi :10.1007/s13197-015-2000-3. ISSN  0022-1155. PMC 4711435. PMID  26787949 . 
  14. ^ wdxcyber.com >Прогестерон - его применение и эффекты Фредерик Р. Йеловсек, доктор медицины. 2009
  15. ^ project-aware > Управление менопаузой > ЗГТ > О прогестероне Страница загружена в сентябре 2002 г.
  • Пример микронизирующей мельницы Микронизирующая мельница McCrone
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Micronization&oldid=1244369988"