應用超臨界流體技術於原料藥改良之研究(上)

 

刊登日期:2016/12/5
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超臨界流體技術以先進的製程應用於多種領域,例如天然物萃取、藥物活性成分性質的改良、奈米材料製造等。本文首先針對超臨界流體技術的發展作概略敘述,並針對此技術應用於藥物活性成分的再結晶與微粒化進行介紹。

本文列舉超臨界反溶劑法,以及超臨界快速膨脹法的實驗設備,並分別敘述實驗的步驟與產品分析的方法。本文以台大化工系所探討過的兩種藥物活性成分(氫氯苯與氯貝酸),分別說明兩種超臨界流體技術處理後的成果,最後針對目前具有研發前瞻性的高價值共結晶藥物,作可能研究方向之敘述。

緒 論
1. 超臨界流體技術之發展
超臨界流體技術的研究,很早之前起源於萃取,自三十多年前積極的展開研發應用,是國際產學界認知之先進或綠色製程技術,台大化工系的熱力與超臨界流體技術實驗室展開此領域之研究,也已經有二十餘年的經驗。台大化工系熱力與超臨界流體技術實驗室以往之研究,在於具有高附加價值的藥物系統,包含測量藥物分子在超臨界二氧化碳中溶解度,並且進行理論關聯,已經發表多篇論文,例如最近發表於J. of Supercritical Fluids的論文。

本研究團隊也進行藥物再結晶與微粒化研究,最具代表性之著作,例如發表於J. of Supercritical Fluids的高價值Anti-Cancer藥物研究成果。本研究團隊目前仍繼續執行相關研究計畫,研究目標包括應用超臨界流體技術於藥物微粒化,以及現今最新穎的藥物共結晶研究。

2. 超臨界流體技術應用於藥物之重要性
高附加價值產品的開發與製造,是化工研究的重點,也是目前先進國家發展的主流方向;近年學術研發也採用「超臨界流體技術」於原料藥生產,主要的優點在於簡化製程步驟,減少有機溶劑的使用量,具有綠色生產的特色。

3. 共結晶藥物之簡介
共結晶為一種不帶電荷, 且能遵照一定化學計量比形成的多成分分子結晶物。對於共結晶藥物而言,其中一種成分必須是有效藥物成分(API),而另一種成分稱為共構物(Co-former),加入共構物可以使原始的藥物經由再結晶過程而得到不同的晶體型態。共結晶藥物內含的原料藥物也並非限定一種,也可以加入多種原料藥物形成共結晶藥物,但形成共結晶藥物的各個成分,必須遵從固定的化學計量比。共結晶藥物形成的示意圖,如圖二所示。



圖二、共結晶藥物形成的示意圖


圖四、不同結晶強度之藥物溶離速率曲線

利用超臨界反溶劑法進行藥物再結晶與微粒化之研究
1. 反溶劑法實驗設備與步驟
本研究室曾使用連續式超臨界反溶劑法(SAS)進行藥物共結晶之實驗,實驗裝置如圖五所示。在此連續式流動系統中,超臨界二氧化碳扮演反溶劑的角色,連續流經沉澱槽,與噴入的溶液(溶劑、活性藥物成分之混和物)接觸,造成溶液體積膨脹,達到超飽和而使藥物活性成分經過再結晶析出成為結晶粉體,殘餘溶劑則再經由超臨界二氧化碳連續流動而帶出沉澱槽,進而完成藥物再結晶之目標。

2. 藥物特性分析之方法
應用FTIR、DSC、PXRD、SEM以及溶離實驗,鑑定再結晶藥物分子的物性與化性,確定再結晶藥物在藥物性質上的改良。將藥物再結晶前後之物質,取一定量的藥物樣品,以紅外線光譜儀(FTIR)進行化學組成及結構分析,主要方法就是判定光譜中產生官能基是否轉變。對於再結晶藥物而言,可由FTIR之鑑定……以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。

★相關閱讀:應用超臨界流體技術於原料藥改良之研究(下)

作者:陳延平、陳俊達 / 國立台灣大學;杜子邦、張學明 / 工研院材化所          
★本文節錄自「工業材料雜誌」360期,更多資料請見下方附檔。


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