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结晶真的如此深奥吗?

医药大世界  · 公众号  · 药品  · 2017-06-18 18:10

正文

我们做化学的同学都知道,结晶是一门神奇的手艺,通过合适的操作出现许多奇妙的效果,比如:对于许多使用其他方法难以分离的混合物系,如同分异构体、共沸物系、热敏性物质等,采用结晶分离往往非常有效。通过结晶能够给予固体产品以特定的晶体结构和形态(如晶形、粒度分布、堆密度等)。


我们原料药的晶型对药品的稳定性、有效性和毒性都有影响,因为晶型问题而导致的产品毒性。粒度分布和晶习严重影响原料药的溶解速率,小的粒度通常有利于生物活性,然而,缺点是晶体在处理和储藏时由于巨大的比表面积而容易氧化。所以,在药物开发过程中确定晶型后,需要进一步筛选合适的粒度。


原料药开发中经常有粒度要求,现在生产中通用的做法是利用粉碎机来达到预定的粒度,其实选择合适的结晶方式可以来很好的控制产品粒度及粒度分布情况。


在开始结晶工艺研究前,首先要了解产品的溶解度和过饱和度,溶解度测定方法分为两种:溶解法和结晶法。然后再进行结晶工艺的研究。


进行工艺研究,首先对结晶过程进行分析,考察不同结晶方式的优劣,确定合适的结晶方法。

以采用溶析结晶法为例来控制产品的粒度。


溶析结晶是指将溶质溶解于水或其他有机溶剂中,然后向结晶体中加入某种反溶剂,使溶质在原溶剂中的溶解度降低从而结晶析出。加入的溶剂被称作溶析剂或沉淀剂(此处来源于百度)。


结晶操作条件和分析


对于一个结晶过程,工艺条件的好坏直接影响了结晶产品的最终质量。结晶过程的操作参数诸如结晶温度,搅拌速率,是否加入晶种等均可能影响晶体产品的纯度、粒度分布及过程的收率。一般可从以下几个方面来考察结晶工艺条件对产品质量的影响:


1.结晶温度


温度是影响产品粒度的重要操作参数之一,温度会影响成核与晶体生长的速率,同时还会影响不同晶型产品的析出速率。在溶析结晶过程中,溶液的流加过程是成核与晶体生长的关键时期,结晶温度对粒度与晶型的影响一般会非常明显。结晶温度过高时容易导致溶剂的挥发,能耗也大。


溶液的流加速率


溶析结晶中过饱和度的控制一般是通过改变溶液的流加速率来实现,依据结晶理论公式,晶体的生长速率和成核速率都是过饱和度的函数,因此溶液的流加速率能够显著的影响到结晶粒度。


搅拌


溶析结晶受到流体条件的巨大影响,如溶液的混合条件。而混合条件依赖结晶器的构造,搅拌浆的类型,搅拌速率。搅拌速率对整个溶析结晶过程有着持续的影响,如成核、成长等。


晶种


为了获得较大的晶体,应该控制晶核数量,一般都是通过控制过饱和度和加入晶种来对晶核数量进行控制。晶种的加入一般可以获得较大的晶体,这是因为晶种的存在能为晶体生长提供生长点,可以快速消耗体系的过饱和度,抑制自发成核,从而控制晶体数量。在间歇结晶过程中,在介稳区内控制合适的过饱和度,不让其出现自发成核,加入合适粒度和数量的晶种,让溶质只在晶种的表面进行沉积与生长,同时控制搅拌速率,使晶体比较均匀的悬浮在溶液当中,尽量避免二次成核。


结晶溶剂


根据产品的特性筛选出两到三种溶析剂进行结晶试验研究,考察过程种注意考察结晶出来产品的粒度、粘度,是否利于后面的操作,在收率、操作特性之间选择最优溶剂。


对于溶析结晶,利用DOE,经过这五个因素的考察后基本的工艺参数就定出来了,再经过适当的微调基本就能得到想要的结晶粒度。


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