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连续结晶仪

ATS Scientific / 2023-05-07


连续结晶仪通过调节结晶发生的时长对结晶的粒径和外形进行可变的调控。具体的结晶发生时长因 API 的不同而不同,大约从几百微秒到几百毫秒不等。结晶在连续结晶仪的混合室(专利技术)内连续进行的。

装置一:无预混合型极短结晶时长的连续结晶仪

先将原料药溶解在预先确定的溶剂中,得到的溶液,即溶液 1,被放置在一个储存器中。溶液 2,即 “反溶剂”,在许多情况下可能是水,如图所示,被放置在第二个储存器中。反溶剂在与溶液 1 接触时引发发结晶。

然后,分别向溶液 1 和溶液 2 的液体流加压,使它们获得高速度,随后在混合室内相向碰撞。这迫使溶液 1 和溶液 2 在纳米级别上互相作用,从而产生稳定的高纯度纳米悬浮液的连续输出流。混合室内极短的结晶时间是产生高纯度纳米悬浮液的直接因素。

该系统的关键组件包括:用于产生高压溶液流的增压、用于精确控制液流速率的计量泵、反馈传感器和执行阀网络,以及可编程逻辑控制器(PLC)。PLC是中央控制系统,通过编程来保持连续的流速溶剂/反溶剂流的精确混合比例。值得注意的是,混合比例控制在 $\pm 1 \% $ 的精度内,以确保混合室内正确化学计量,从而保证最终产品的稳定的分散。另外,这种控制策略使溶剂和反溶剂溶液的混合比例范围很广,从 1:1 到 1:40。这是适应多种 APls 选择的一个关键因素。

装置二:无预混合型长时间结晶的连续结晶仪

对于需要较长结晶时间的 APIs,该结晶仪被配置为 “同轴进料”,以便在进入混合室之前,在一个 “微米级混合 “区内对溶液 1 和 2 的液体流进行可控的预混合。

溶液 1 和 2 在"微米级混合 “区内预混合一段时间(通常在几毫秒左右),产生少量的微晶核用于 诱导结晶。同轴进料中的进料速率溶液比例混合强度由计量泵精确控制。预混合的溶液 1 和 2 随后作为整体的液流进入混合室,在混合室内部分成两股,随后 “正面"碰撞,形成所需纳米悬浮液的连续输出流。

在以上两种结晶仪配置中,都可能需要对结晶进行后处理,或者调节晶体形状(例如,针状晶体的长度/直径比),或者防止晶体团聚。然而,团聚是药物分子形成纳米结晶后的一种自然现象,因为其极大的比表面积造成的强吸附 ,可通过稀释来降低团聚发生的机率,或者在需要的时候对结晶进行重分散。

但是,“连续加工技术为工业界提供了一条降低生产成本的可能途径,其目的是将选定的单元操作和工艺从批量模式转换为连续模式,并使用最先进的工艺分析技术进行适当的实时表征。” 药物的连续生产预计将减少整个物理制造厂的规模,并大大减少设备的需求。

英文报告:ATS Scientific