雙螺桿熔融擠出機9mm
熱熔擠出(HME)已成為制藥行業中一種穩健的加工技術，用于生產各種劑型，包括顆粒劑、丸劑、片劑、經皮給藥材料、植入劑，以及用于控制釋放和提高治療藥物溶解度的工藝中間體。[1-4]雙螺桿擠出機由于其能夠形成藥物和聚合物的緊密混合物而被常規使用。同向和異向旋轉雙螺桿擠出機均用于熔融、剪切和泵送聚合物材料。然而，它們不同的幾何形狀改變了正位移和剪切的相對量。就塑料加工而言，廣義而言，同向旋轉擠出機廣泛用于混合塑料配方，用于注塑成型或隨后的擠出工藝。異向旋轉擠出機通常用于需要穩定或高壓輸出的工藝，例如形成連續的型材或片材。異向旋轉的擠出機提供了更大程度的正向錯位，拉伸剪切沿著螺桿的整個長度發生，甚至在輸送段也是如此。[5]另一方面，同向擠出機被認為提供了更廣泛的混合能力。[6]然而，兩種擠出模式的加工能力有很大的重疊，通過螺桿設計可以針對兩種模式，以實現大范圍的壓力和剪切分布。
常規使用同向雙螺桿擠出機來提高BCSII類和IV類藥物的溶解度。過去十年中，開發管線中出現的小分子藥物的特性表明，存在分子量升高、親脂性增加和溶解度降低的趨勢。[7]隨著藥物分子結構性質的變化趨勢，在確保這些藥物在擠出機中的停留時間內溶解在聚合物中及其工藝條件要求變得更加關鍵。特別是，由于較高的分子量對應于較高的熔點，因此聚合物的溫度承受范圍可能會限制在此過程中熔化藥物。Keserü和Makara[7]還觀察到，候選藥物變得更加復雜，重原子、轉子和環的數量增加。毫無疑問，這些屬性會導致對無定型狀態下或熔融時降解的敏感性增加，進一步迫使工藝在較低溫度下運行。對于熱敏性高分子量藥物，必須評估和控制混合效率與熱暴露之間的平衡，以確保最終產品的安全性和有效性。理論上，異向旋轉擠出機可為該應用提供優勢，原因有二:(1)異向旋轉擠出機由于在相互嚙合處的發散幾何形狀而沿螺桿的整個長度賦予拉伸流，和(2)異向旋轉擠出機可設計成提供更大程度的正位移。雙螺桿擠出機中的流動形態很復雜，但有一些關鍵的特征。最大速度出現在異向旋轉擠出機的嚙合區域和同向擠出機中螺桿的頂端。[8]在異向旋轉擠出機中，隨著螺桿表面的分離，材料在對接處被拉伸和拉長。由此產生的拉伸流動使界面面積隨時間呈指數增長，而在簡單剪切場中，界面面積隨時間呈線性增長。[9，10]從藥物顆粒溶于聚合物熔體的角度來看，這種流動曲線可能證明對減小邊界層厚度和提高藥物的溶出速率很重要。結晶藥物在聚合物熔體中的溶解過程已被證明是產生低于藥物熔點的無定形固體分散體的一個關鍵方面。
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