湿法制粒工艺中基于IKA Magic Plant与FT4流变仪的液固比测定材料节约方法开发

本研究针对湿法制粒工艺中关键参数液固比(L/S ratio)的测定难题，开发了基于IKA Magic Plant和Freeman FT4粉末流变仪的替代方案。研究人员通过对比传统混合扭矩流变仪(MTR)与两种新型设备在三种配方中的表现，证实FT4能可靠预测高剪切湿法制粒(HSWG)和双螺杆湿法制粒(TSWG)的最佳L/S比，且仅需4g样品。该研究为早期药物开发提供了材料节约型解决方案，对连续化生产工艺优化具有重要意义。

　　

在制药工业中，湿法制粒是制备固体制剂的关键工艺步骤，而液固比(L/S ratio)的精确控制直接决定了最终颗粒的质量。传统方法依赖混合扭矩流变仪(MTR)，但其高物料需求限制了早期研发阶段的适用性。随着连续化生产需求的增长，如何用更少材料快速确定最佳L/S比成为行业痛点。

Hovione Farmaciência SA的研究团队在《International Journal of Pharmaceutics》发表论文，创新性地评估了IKA Magic Plant行星混合器和FT4粉末流变仪作为MTR替代方案的可行性。研究采用三种含不同比例微晶纤维素(MCC)、乳糖一水合物和聚维酮K30(PVP)的配方，通过对比扭矩曲线和总能量(TE)数据，建立了标准化分析方法。关键技术包括：使用广义高斯模型统一不同设备数据格式；通过导数计算识别斜率起点(SS)、三分之二峰值(2/3 max)和拐点(IP)；采用ConsiGma?-1系统进行TSWG验证实验；通过筛分法分析颗粒粒径分布(PSD)。

3.1 设备曲线对比
MTR测试显示配方F1(64% MCC)因高吸水性需要最高L/S比(0.93 mL/g)，而F3(64%乳糖)仅需0.40 mL/g。IKA因搅拌半径更大记录到更高扭矩值，但对F2/F3的IP预测与MTR误差<5%。FT4通过TE分析成功识别毛细管状态，且仅需4g物料，对F2/F3的预测与MTR高度一致。

3.2 最佳L/S比确定
对于HSWG，三设备对F2/F3的IP预测高度吻合(F2: MTR 0.38 vs FT4 0.39 mL/g)。在TSWG应用中，FT4与MTR的SS/2/3 max值偏差<2.5%，而IKA因低剪切混合特性产生显著差异。特别值得注意的是，高MCC配方F1在所有系统中均表现出预测波动，揭示物料特性对方法适用性的关键影响。

3.4 制粒实验验证
在ConsiGma?-1系统中，按FT4预测的L/S比(38/33/28 mL/g)制备的颗粒均实现目标粒径增长(>50%颗粒达500-1000μm)。其中F3在28 mL/g时产生最多1mm颗粒，而F1在38 mL/g下限值仍保持合理粒径分布，证实了预测方法的可靠性。

该研究首次系统论证了FT4流变仪可替代MTR用于HSWG和TSWG工艺开发，其显著优势包括：仅需1/4物料量；对含可溶性辅料配方预测准确度高；结果与工业化设备表现一致。IKA虽适用于HSWG参数预测，但其生产级设备特性(200g/次)更适合中试放大。研究还揭示MCC含量>50%时会显著增加预测不确定性，这对处方设计具有重要指导意义。这些发现为制药行业提供了符合QbD(质量源于设计)理念的工艺开发工具，特别有利于稀缺API的早期研发。