喷雾干燥工艺参数优化提升肺部递送微颗粒性能的综合研究

本研究通过实验设计系统探究喷雾干燥参数（温度、泵速、气流速率和喷嘴直径）对微颗粒特性（MMAD、FPF、几何直径等）的影响，发现提高气流速率、降低泵速及缩小喷嘴直径可制备出MMAD（4.91±0.17 μm）更小、FPF（52.20±3.69%）更高的微颗粒，为优化肺部靶向给药系统提供新策略。

　　

肺部给药因其快速起效、减少全身副作用等优势成为治疗哮喘、慢性阻塞性肺病等呼吸系统疾病的重要方式。然而，药物颗粒在呼吸道的沉积效率高度依赖其空气动力学直径（Da），而现有技术对微颗粒特性的精准调控仍存在挑战。如何通过工艺优化制备具有理想Da和细颗粒分数（FPF）的微颗粒，成为提高肺部给药疗效的关键。

为解决这一问题，研究人员开展了一项系统性研究，通过设计实验（DoE）探究喷雾干燥参数对微颗粒特性的影响。研究以D-甘露醇为载体，L-亮氨酸为气溶胶增强剂，碳酸氢铵为致孔剂，制备了适用于肺部给药的微颗粒。通过空气动力学颗粒谱仪（APS）、激光衍射和扫描电镜（SEM）等技术，全面评估了干燥温度、泵速、气流速率和喷嘴直径对颗粒特性（如MMAD、FPF、几何标准偏差等）的影响，并利用方差分析（ANOVA）和交互作用图量化参数间的关联性。

主要技术方法
研究采用喷雾干燥法制备微颗粒，通过APS和激光衍射测定空气动力学直径（MMAD）和几何直径，SEM分析形貌特征，并利用ANOVA统计方法评估参数显著性。实验设计涵盖三因素（温度、泵速、气流速率）初步筛选，后续聚焦喷嘴直径优化。

研究结果

颗粒形貌
SEM显示，提高气流速率和降低泵速可形成更小、更均匀的球形颗粒，而较小喷嘴直径（如0.5 mm）显著减少颗粒团聚，增强孔隙率。

关键参数影响

• 气流速率：增加气流速率加速溶剂蒸发，降低MMAD（4.91±0.17 μm），提高FPF（52.20±3.69%）。
• 泵速：降低泵速减少液滴大小，改善颗粒分散性。
• 喷嘴直径：0.5 mm喷嘴制备的颗粒Da更小，分布更窄，适合肺泡沉积。

交互作用
ANOVA表明气流速率与喷嘴直径对MMAD和FPF的影响存在协同效应，高温（如150°C）与低泵速组合可进一步优化颗粒性能。

结论与意义
该研究首次系统量化了喷雾干燥参数对肺部给药微颗粒特性的影响，证实通过调控气流速率、泵速和喷嘴直径可精准设计MMAD和FPF。所得低密度多孔颗粒（LPPs）兼具大几何直径和小Da的特性，显著提升肺泡靶向效率。研究成果为开发高效肺部给药系统提供了可量化的工艺指导，发表于《Journal of Drug Delivery Science and Technology》，对呼吸疾病治疗制剂开发具有重要实践价值。