فرایند بستر سیال آزمایشگاهی (Laboratory Fluid Bed Processor) در پژوهشی برای تولید گرانول‌های حاوی کوکریستال ایبوپروفن با استفاده از فرایند گرانولاسیون بستر سیال به کار گرفته شد. این مطالعه در سال ۲۰۲۱ در مجله Drug Development and Industrial Pharmacy منتشر شد. پژوهشگران با بررسی پارامترهای فرایندی، ویژگی‌های فیزیکی، انحلال و قابلیت قرص‌سازی گرانول‌های تولیدشده را ارزیابی کردند.
ایبوپروفن چیست و چه کاربردی دارد؟
ایبوپروفن (Ibuprofen) یکی از داروهای ضدالتهاب غیراستروئیدی (NSAIDs) است که برای تسکین درد، کاهش التهاب و تب استفاده می‌شود. این دارو به دلیل حلالیت پایین در آب، با چالش‌هایی در فرمولاسیون و سرعت انحلال مواجه است.
این مطالعه چه راهکاری برای بهبود فرمولاسیون ایبوپروفن ارائه می‌دهد؟
حلالیت پایین ایبوپروفن و ویژگی‌های جریان‌پذیری پودر آن می‌تواند تولید اشکال دارویی جامد را دشوار کند. در این پژوهش، محققان با استفاده از گرانولاسیون بستر سیال (Fluid Bed Granulation)، تشکیل کوکریستال‌های ایبوپروفن با نیکوتین‌آمید یا ایزونیکوتین‌آمید را هم‌زمان با گرانول‌سازی انجام دادند تا سرعت انحلال و قابلیت فرایندپذیری ماده دارویی را بهبود دهند.
مراحل تولید گرانول ایبوپروفن با فلوید بد درایر آزمایشگاهی
در این مطالعه، تولید گرانول‌های حاوی کوکریستال ایبوپروفن با استفاده از دستگاه Mini-Glatt مجهز به Micro-kit و در بچ‌های ۵۰ گرمی انجام شد.
مرحله اول: آماده‌سازی محلول دارویی
ایبوپروفن به همراه نیکوتین‌آمید (NIC) یا ایزونیکوتین‌آمید (INA) با نسبت مولی ۱:۱ در اتانول خالص یا مخلوط اتانول و آب با نسبت حجمی ۵۰:۵۰ حل شد. سپس یکی از پلیمرهای HPMC یا PVP به‌عنوان چسباننده به محلول اضافه شد.
* نیکوتین‌آمید (Nicotinamide) و ایزونیکوتین‌آمید (Isonicotinamide) به‌عنوان مواد هم‌بلورساز (Coformers) استفاده شدند. این ترکیبات با تشکیل ساختارهای بلوری مشترک با ایبوپروفن، امکان اصلاح ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی دارو، به‌ویژه سرعت انحلال آن را فراهم می‌کنند.
مرحله دوم: آماده‌سازی بستر سیال
ذرات لاکتوز یا سلولز میکروکریستالی (MCC) به‌عنوان ماده پرکننده وارد محفظه دستگاه شدند. جریان نیتروژن با دبی ۲۵ مترمکعب بر ساعت، ذرات را در حالت سیال نگه داشت.
مرحله سوم: پاشش محلول و گرانول‌سازی
در این مرحله، محلول حاوی ایبوپروفن، ماده هم‌بلورساز و چسباننده، با استفاده از سیستم پاشش از پایین (Bottom Spray) روی ذرات معلق اسپری شد. با تبخیر حلال، کوکریستال‌های ایبوپروفن تشکیل شدند و هم‌زمان، تجمع و اتصال ذرات به یکدیگر موجب تولید گرانول‌های دارویی شد. برخلاف روش متداول گرانول‌سازی با پاشش از بالا (Top Spray)، در این مطالعه از پاشش از پایین برای انجام هم‌زمان فرایند کوکریستال‌سازی و گرانول‌سازی استفاده شده است. . نرخ تزریق محلول بین ۰٫۴ تا ۰٫۶ میلی‌لیتر بر دقیقه و دمای هوای ورودی ۶۰ یا ۸۰ درجه سانتی‌گراد تنظیم شد.
مرحله چهارم: ارزیابی محصول
گرانول‌های تولیدشده با روش‌های پراش پرتو ایکس (PXRD)، کالری‌سنجی روبشی تفاضلی (DSC)، میکروسکوپ الکترونی (SEM)، آزمون انحلال و آزمون‌های جریان‌پذیری بررسی شدند. همچنین قابلیت فشرده‌سازی آن‌ها برای تولید قرص ارزیابی شد.
از مجموع ۱۶ آزمایش طراحی‌شده، ۱۱ آزمایش به تولید موفق گرانول‌های حاوی کوکریستال منجر شد.
انواع فلوید بد درایر؛ آزمایشگاهی و صنعتی
فلوید بد درایر آزمایشگاهی برای توسعه فرمولاسیون، بررسی متغیرهای فرایندی و تولید بچ‌های تحقیقاتی کاربرد دارد؛ درحالی‌که نوع صنعتی برای تولید در مقیاس بزرگ‌تر طراحی می‌شود. در پژوهش حاضر تنها دستگاه آزمایشگاهی مورد استفاده قرار گرفته و مقیاس صنعتی به‌صورت تجربی ارزیابی نشده است.
پارامترهای مورد مطالعه در فرایند
| پارامتر | مقدار |
| مقیاس بچ | ۵۰ گرم |
| دمای ورودی | ۶۰ و ۸۰°C |
| دبی نیتروژن بستر | ۲۵ m³/h |
| نرخ تزریق محلول | ۰٫۴ و ۰٫۶ mL/min |
| فشار اتمایزیشن | ۰٫۵ و ۱ bar |
| دمای نازل | ۶۰ و ۸۰°C |
| حجم حلال | ۱۰۰ و ۲۰۰ mL |
| درصد چسباننده | ۱ و ۵ درصد وزنی |
محصول نهایی چه کاربردهایی دارد؟
محصول نهایی این پژوهش، گرانول‌های حاوی کوکریستال ایبوپروفن است که می‌توانند در توسعه فرمولاسیون‌های دارویی جامد مورد استفاده قرار گیرند. مهم‌ترین کاربردهای این محصول عبارت‌اند از:
۱. تولید قرص‌های دارویی: گرانول‌های تولیدشده قابلیت فشرده‌سازی و تبدیل به قرص را دارند. در مطالعه Todaro و Healy، نمونه شماره ۴ استحکام کششی حدود ۲٫۰۶ تا ۲٫۱۴ مگاپاسکال را در محدوده فشار تراکم ۷۵ تا ۳۰۰ مگاپاسکال نشان داد. این نتیجه بیانگر قابلیت مناسب این فرمولاسیون برای قرص‌سازی است.
۲. بهبود انحلال دارو: تبدیل ایبوپروفن به کوکریستال می‌تواند سرعت انحلال آن را افزایش دهد. در مطالعه اصلی، بیشتر گرانول‌ها طی ۳۰ دقیقه حدود ۶۰ تا ۷۰ درصد ایبوپروفن خود را آزاد کردند و انحلال تقریباً کامل آن‌ها پس از یک ساعت مشاهده شد.
۳. توسعه فرمولاسیون‌های دارویی خوراکی: گرانول‌های دارای جریان‌پذیری مناسب می‌توانند برای توسعه فرمولاسیون کپسول و سایر اشکال خوراکی جامد بررسی شوند. البته در مقاله اصلی، کپسول صرفاً برای آزمون انحلال استفاده شده و محصول نهایی کپسولی تجاری توسعه نیافته است.
۴. پژوهش‌های افزایش حلالیت و اثربخشی: در مطالعه‌ای مستقل، کوکریستال ایبوپروفن–نیکوتین‌آمید افزایش حلالیت و بهبود فعالیت ضد درد را در مدل حیوانی نشان داد. این یافته ظرفیت پژوهشی این ترکیب را تأیید می‌کند، اما به معنای اثبات افزایش اثربخشی بالینی گرانول‌های مقاله حاضر نیست.
تفاوت فلوید بد درایر با اسپری درایر چیست؟
دستگاه‌های فلوید بد درایر (Fluid Bed Dryer) و اسپری درایر (Spray Dryer) هر دو برای حذف رطوبت و حلال کاربرد دارند، اما تفاوت اصلی آن‌ها در نحوه ورود مواد، سازوکار خشک‌کردن و ویژگی‌های محصول نهایی است.
| ویژگی | فلوید بد درایر | اسپری درایر |
| ماده ورودی | معمولاً ذرات مرطوب یا بستر پودری | محلول، سوسپانسیون یا امولسیون |
| مکانیسم عملکرد | عبور گاز از بستر ذرات و معلق‌سازی آن‌ها | اتمایزکردن خوراک و خشک‌کردن قطرات |
| کاربرد | خشک‌کردن، گرانولاسیون و پوشش‌دهی | تولید پودر، پراکندگی جامد و میکروکپسول |
| کنترل اندازه ذرات | وابسته به بستر و شرایط تجمع ذرات | وابسته به قطر قطرات و شرایط خشک‌کردن |
چگونه بهترین فلوید بد درایر آزمایشگاهی را انتخاب کنیم؟
• تناسب ظرفیت بچ (Batch Size) با حجم نمونه‌های تحقیقاتی
• قابلیت تنظیم و کنترل دمای هوای ورودی (Inlet Air Temperature)
• قابلیت پایش دمای هوای خروجی (Exhaust Air Temperature)
• امکان تنظیم دقیق دبی گاز سیال‌ساز (Fluidization Gas Flow Rate)
• مجهز به سیستم پاشش مناسب (Spray System)
• قابلیت تنظیم نرخ تزریق محلول (Solution Feed Rate)
• امکان کنترل فشار اتمایزیشن (Atomization Pressure)
• قابلیت تنظیم دمای نازل (Nozzle Temperature)
• مجهز به سیستم تمیزکاری فیلتر (Filter Blowback System)
• سازگاری تجهیزات با حلال‌های مورد استفاده (Solvent Compatibility)
• تناسب ظرفیت سیستم تزریق با حجم محلول (Solution Volume)
• قابلیت پایش و ثبت پارامترهای فرایندی (Process Monitoring & Data Logging)
سوالات متداول درباره فلوید بد درایر آزمایشگاهی
۱. آیا می‌توان از فلوید بد درایر برای مواد حساس به حرارت استفاده کرد؟
بله، در برخی شرایط امکان‌پذیر است؛ اما باید دمای واقعی محصول، زمان ماند و پایداری حرارتی ماده بررسی شود. دمای ورودی به‌تنهایی معیار کافی نیست.
۲. آیا تمام فلوید بد درایرها قابلیت پوشش‌دهی ذرات را دارند؟
خیر. برای پوشش‌دهی کنترل‌شده، دستگاه باید به سیستم اسپری مناسب و تجهیزات لازم برای فرایند پوشش‌دهی مجهز باشد.
۳. چگونه می‌توان از یکنواختی گرانول‌های تولیدشده اطمینان حاصل کرد؟
با بررسی توزیع اندازه ذرات، یکنواختی مقدار ماده مؤثره، رطوبت باقیمانده و تکرارپذیری شرایط فرایند می‌توان کیفیت گرانول‌ها را ارزیابی کرد.
۴. چه عواملی باعث چسبیدن ذرات به دیواره محفظه می‌شوند؟
رطوبت بیش‌ازحد، نرخ نامناسب اسپری، خشک‌شدن ناکافی، ویژگی‌های چسباننده و شرایط نامناسب سیال‌سازی می‌توانند باعث چسبندگی ذرات شوند.
جمع‌بندی و نتایج پژوهش
پژوهش Todaro و Healy نشان داد که استفاده از فلوید بد درایر آزمایشگاهی مجهز به سیستم گرانولاسیون، روشی مؤثر برای تولید هم‌زمان کوکریستال و گرانول ایبوپروفن است.
از مجموع ۱۶ آزمایش، ۱۱ آزمایش موفق بودند. بیشترین بازده گزارش‌شده ۹۶٫۲ درصد بود و مقدار میانه اندازه ذرات (D50) در نمونه‌های موفق بین ۱۴۴ تا ۱۴۹۰ میکرومتر قرار داشت. همچنین بیشتر فرمولاسیون‌ها پس از حدود ۶۰ دقیقه به انحلال تقریباً کامل رسیدند.
بااین‌حال، نتایج نشان داد بهبود انحلال لزوماً به معنای بهبود خواص مکانیکی کوکریستال خالص نیست؛ گرانول‌سازی نقش مهمی در دستیابی به قابلیت قرص‌سازی مناسب داشت.
این یافته‌ها اهمیت کنترل دقیق پارامترهای فرایندی را در توسعه فرمولاسیون‌های دارویی نشان می‌دهند.
جهت استعلام قیمت فلوید بد درایر آزمایشگاهی درساتک و دریافت مشاوره تخصصی، با ما در تماس باشید.
درخواست پیش‌فاکتور دستگاه فلوید بد درایر
بدون دیدگاه