多晶型吲哚美辛溶析结晶过程研究
文献类型:学位论文
作者 | 杨丽 |
答辩日期 | 2022-07-01 |
文献子类 | 博士 |
授予单位 | 中国科学院过程工程研究所 |
导师 | 杨超 and 程景才 |
关键词 | 多晶型,吲哚美辛,溶析结晶,群体平衡方程,计算流体力学 |
英文摘要 | 晶型可显著影响药品的有效性和安全性,是药物质量的重要指标。结晶过程的操作条件、混合情况等,会影响结晶热力学和动力学,从而决定药物产品的晶型。溶析结晶技术凭借操作温度低以及操作时长短等优点,在制药领域具有重要的应用价值,但目前药物溶析结晶过程的晶型控制普遍缺少理论和模型的指导,晶型控制依然是一大难点。因此,本课题以吲哚美辛为模型物质,进行多晶型药物溶析结晶过程研究。 针对吲哚美辛溶析结晶热力学数据缺乏,溶剂对不同晶型溶解度的影响及作用机理尚不明确的问题,首先研究了多晶型吲哚美辛溶析结晶热力学。通过溶解度实验及溶解度方程,获得了α晶型和γ晶型吲哚美辛在不同二元溶剂体系中的溶解度。借助在线红外分析溶剂-溶剂、溶剂-溶质的分子间作用,从而定性分析了溶剂种类对吲哚美辛溶解度的影响。并基于表征同种分子间作用力大小的溶解度参数,来分析吲哚美辛在不同溶剂中的溶解行为。最终建立了多晶型吲哚美辛溶解度与二元混合溶剂溶解度参数(δ)的关系模型:在δ = 21–24 MPa0.5的二元混合溶剂中,两种晶型的溶解度存在最大值;而当两种溶剂的溶解度参数满足δ溶析剂 < δ溶剂 < 21 MPa0.5或δ溶析剂 > δ溶剂 > 24 MPa0.5的关系时,吲哚美辛的溶解度随溶析剂的加入而减小,可有效地产生溶析结晶驱动力。 针对吲哚美辛溶析结晶中不同晶型成核、生长等过程机理及动力学不明确的问题,研究了α和γ晶型吲哚美辛溶析结晶动力学。基于溶析结晶实验数据以及群体平衡方程(Population balance equation,PBE),非线性优化得到α和γ晶型吲哚美辛的初级成核、二次成核和生长动力学,并建立了多晶型吲哚美辛溶析结晶过程的数学模型。深入分析了两种晶型结晶动力学的特征与差异,并结合群体平衡模拟结果,确定影响晶型结果的关键动力学因素。结果表明,γ晶型在初级成核和生长竞争中处于相对劣势,而在二次成核过程具有较为明显的动力学优势。在吲哚美辛溶析结晶中,提高γ晶型的初级成核速率只会影响结晶初期的晶型结果,而抑制α晶型的生长或是加晶种来提高γ晶型二次成核速率,是获得纯γ晶型的关键。 基于吲哚美辛溶析结晶过程的PBE,同时耦合计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD),在开源软件OpenFOAM上开发了多晶型吲哚美辛连续溶析结晶的多相CFD-PBE求解器。首次模拟了吲哚美辛MSMPR(Mixed-suspension mixed-product removal)结晶过程,深入分析了启动方式、进料浓度、晶种加入量、平均停留时间以及搅拌转速对晶型结果的影响。模拟结果表明,过饱和溶液与未饱和溶液两种启动方式、不同停留时间,对最终产品的晶型结果没有影响。而调节进料浓度可有效地获得纯γ晶型或α晶型吲哚美辛。相比于限制进料浓度,高进料浓度条件下加晶种,是获得γ晶型吲哚美辛更高效的手段。增大搅拌转速,有利于结晶器内过饱和度的均匀分布以及良好的固体悬浮,但是会导致γ晶型质量分数减小。 |
语种 | 中文 |
源URL | [http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/60965] ![]() |
推荐引用方式 GB/T 7714 | 杨丽. 多晶型吲哚美辛溶析结晶过程研究[D]. 中国科学院过程工程研究所. 2022. |
入库方式: OAI收割
来源:过程工程研究所
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