自适应双向PBM-DEM耦合框架在多组分湿法制粒中的应用：计算效率与高保真模型物理的桥梁

本文创新性地提出了一种双向双组分耦合框架，将群体平衡模型（PBM）与离散元方法（DEM）结合用于湿法制粒模拟。通过将液滴吸收机制整合至PBM并首创自适应系统缩放方法（ASSM），在保持精度的同时降低82%计算成本，为制药工业中多组分颗粒动态模拟提供了高效解决方案。

　　

亮点

本研究突破性地开发了首个整合液体吸收机制的自适应双向PBM-DEM耦合框架，通过动态系统缩放技术实现工业级颗粒系统的实时模拟，为复杂制剂工艺开发提供新范式。

模拟框架描述

本节详细阐述了多维PBM与DEM的双向耦合技术，重点追踪双组分（固体）颗粒在连续液相中的尺寸演变与组分分布。创新性地将颗粒体积、化学成分和液滴吸收速率作为关键维度，通过DEM碰撞数据动态修正PBM的聚结核函数，实现跨尺度参数传递。

模型验证：液相吸收生长与自适应系统缩放(ASSM)

通过对比实验数据验证了液滴吸收速率与颗粒尺寸的机械学关系，证明新提出的液相整合公式误差率<5%。ASSM方法通过动态调整系统边界维持固定粒子数，在旋转鼓模拟中实现5倍加速比，且粒度分布预测R²>0.98。

结果讨论：自适应PBM-DEM耦合框架

以Poon等人的实验数据为基准，框架成功预测不同液固比(0.1-0.3)下的颗粒生长动力学。特别发现当粘结剂添加速率>0.5 mL/min时，系统会产生显著的非线性团聚效应，这对缓释制剂工艺优化具有重要指导意义。

结论

该三维耦合框架通过ASSM技术突破计算瓶颈，首次实现含液相的多组分颗粒系统高保真模拟。研究揭示的粘结剂添加动力学规律，为设计新型药物递送系统提供了关键理论工具。