片剂形状与高度对流体化床造粒活微生物压片存活率的影响机制研究

本研究针对益生菌制剂压片过程中微生物存活率低的关键问题，通过系统考察片剂几何形状（凸面/平面）和质量（高度）对Saccharomyces cerevisiae存活的影响，结合孔隙率、弹性恢复等物性分析，发现较高片剂高度通过降低弹性恢复显著提升微生物存活率和机械强度，而形状差异影响较小。该成果为优化益生菌片剂生产工艺提供了重要理论依据。

　　

在益生菌制剂开发领域，如何维持微生物在压片过程中的高存活率一直是行业痛点。传统扁平片剂不仅吞咽体验差，其生产过程中的压缩应力更会导致微生物大量失活。尽管流体化床喷雾造粒(FBG)已被证明是保护微生物活性的有效干燥方法，但关于片剂几何参数（如形状曲率、高度）如何影响微生物存活的研究仍属空白。

德国埃尔朗根-纽伦堡大学的研究团队以Saccharomyces cerevisiae为模型菌株，创新性地系统研究了片剂质量（112.5-450 mg）和几何形状（平面/凸面圆形、菱形、椭圆形）对微生物存活的影响机制。研究发现，较高片剂质量（对应更大高度）通过降低弹性恢复率（从12.5%降至8.5%），使存活率提升20%以上，同时维持1.7 MPa的机械强度；而不同形状片剂因全局孔隙率相近（约15%），对存活率影响差异不显著。该成果发表于《International Journal of Pharmaceutics: X》，为益生菌制剂几何设计提供了重要指导。

研究采用三大关键技术：1）流体化床造粒(FBG)制备含酵母菌的DCP（磷酸氢钙）、LAC（乳糖）、MCC（微晶纤维素）颗粒；2）计算机模拟位移控制的压片工艺（Styl'One evolution模拟器）；3）结合菌落计数(CFU)、汞孔隙测定和有限元分析的多尺度物性表征。

【片剂质量（高度）的影响】
通过压缩112.5-450 mg颗粒发现：450 mg片剂在200 MPa下存活率达85%，显著高于112.5 mg片剂的65%。机理分析显示，较高片剂质量（对应高度2.8 mm）的轴向弹性恢复(ER_axial)仅8.5%，低于低质量片剂的12.5%，这减少了颗粒重组时的剪切应力。孔隙率分析证实，高质量片剂在相同压缩应力下保持更高孔隙率（ε=18% vs 15%）。

【片剂形状的影响】
对比6种几何形状（含11.28 mm凸面/平面、6.36 mm凸面/平面、菱形、椭圆形）发现：虽然凸面片剂存在局部高密度区（模拟显示密度梯度达0.4 g/cm³），但因全局孔隙率相近（15.2±0.8%），各形状存活率差异<5%。值得注意的是，椭圆形片剂在保持吞咽便利性的同时，其断裂强度(σ_b)达1.5 MPa，满足商业需求。

结论部分强调，片剂高度通过调控弹性恢复成为影响微生物存活的关键参数，而形状选择应更多考虑服用体验。该研究首次建立了"几何参数-孔隙演变-微生物应激"的定量关系，为开发高存活率益生菌片剂提供了设计准则。特别指出MCC载体因优异的可压性（在150 MPa下即可达到1.7 MPa强度），是兼顾存活率与机械性能的理想选择。这些发现对推进益生菌制剂从实验室向工业化转化具有重要实践意义。