مقدمة
يُعرف الضغط بأنه "تكوين عينة صلبة ذات هندسة محددة عن طريق ضغط المسحوق" [1]. يتكون ضغط المسحوق الصيدلاني في قرص من ثلاث خطوات مختلفة. أولاً، يتم ملء المسحوق الذي يحتوي على المادة الفعالة والسواغات المختلفة في القالب. وفي الخطوة الثانية، يتم ضغط المسحوق. وأخيرًا، يتم إخراج القرص ويمكن تعبئته.
تعتمد كفاءة المعالجة، خاصةً في الخطوة الأولى، على قابلية تدفق التركيبة [2]. وفي المقابل، تؤثر العديد من العوامل على سلوك تدفق المساحيق: حجم الجسيمات وتوزيع حجم الجسيمات، ومحتوى الرطوبة، ودرجة الحرارة، وتفاعلات السواغات مع بعضها البعض، والتفاعلات بين المادة الفعالة والسواغات، إلخ.
تتكون التركيبات المستخدمة في صناعة الأدوية لإنتاج الأقراص من خليط من المساحيق المختلفة التي يمكن أن تتفاعل وتؤثر على معالجة القرص. في ما يلي، ندرس فيما يلي تأثير ستيرات المغنيسيوم على تفاعل جزيئات اللاكتوز المجفف بالرذاذ.
المواد
تم إخضاع عينتين تجاريتين للتحليل الانسيابي:
- مونوهيدرات ألفا-لاكتوز أحادية الهيدرات المجففة بالرش، التي تتكون من 10٪ إلى 20٪ من المرحلة غير المتبلورة و90٪ إلى 80٪ من المرحلة البلورية
- ستيرات المغنيسيوم
الطريقة
تحضير العينة
تم قياس اللاكتوز المجفف بالرذاذ وستيرات المغنيسيوم كما وردت. تم تحضير ثلاثة مخاليط من اللاكتوز المجفف بالرذاذ مع 1٪ (وزن/وزن) ستيرات المغنيسيوم وقياسها في نفس ظروف المواد النقية. تم تحضير المخاليط قبل القياسات مباشرةً.
تم النقر على المساحيق يدويًا 10 مرات من أجل الحصول على حجم 31 مل، وهو ما يعادل 20 جم من اللاكتوز ومزيج ستيرات اللاكتوز والمغنيسيوم ستيرات أو 9.5 جم من ستيرات المغنيسيوم.
قياسات الانسيابية
تم استخدام جهاز Kinexus ultra+ Prime المزود بخرطوشة أسطوانية لإجراء القياسات. تم إدخال كوب بقطر 37 مم في خرطوشة الأسطوانة وتم استخدام مجداف معدني ثنائي الشفرات (القطر: 32.5 مم، فولاذ مقاوم للصدأ 1.4404) كجهاز هندسي علوي.
تم وضع حجم 31 مل من المسحوق في الكوب. تم إدخال الشكل الهندسي العلوي في الكوب بسرعة زاوية ثابتة تبلغ 5 راد ∙ ثانية-1 وخفضها بسرعة ثابتة تبلغ 1 مم ∙ ثانية-1 حتى الوصول إلى فجوة مطلقة تبلغ 5 مم.
التميع
تم إخضاع كل عينة لخطوة تميع تتكون من منحدر لزوجة القص بين 100 ثانية-1 و3,000 ثانية-1 متبوعة براحة لمدة 5 دقائق. خلال هذه الخطوة، يتم تقليل التفاعلات بين الجسيمات [2] ويتم حذف تأثير تاريخ العينة.
إن قابلية تدفق المسحوق حساسة للغاية لعوامل مختلفة، على سبيل المثال، تخزين العينة وتحضيرها. بعد خطوة التميع وبضع دقائق في حالة السكون، تكون جميع المواد قد خضعت لنفس التحضير ولها نفس التاريخ.
مسح السعة
بعد خطوة التميع، تم إجراء مسح للسعة على المسحوق عند درجة حرارة مضبوطة تبلغ 25 درجة مئوية وتردد مضبوط يبلغ 1 هرتز. أثناء القياس، تفاوت إجهاد القص من 0.01 باسكال إلى 50 باسكال. تم قياس كل مادة ثلاث مرات بتحميل جديد.
طريقة تحديد كثافة طاقة التماسك،Ec
تشير طاقة تماسك المسحوق إلى الطاقة المطلوبة لفصل جسيمين متلامسين. كثافة طاقة التماسك،Ec، هي نسبة طاقة التماسك وحجم الجسيمات. [3]
يمكن تحديدها على أنها المساحة أسفل منحنى إجهاد القص مقابل إجهاد القص الذي يتم قياسه في منطقة اللزوجة المرنة الخطية (LVR) لمسح السعة (انظر أيضًا الشكل 1).
γ(حرجة): إجهاد القص عند نهاية المنطقة الخطية
σ´= إجهاد القص المرن
في LVR، يكون ما يلي صحيحًا: G´ = σ'/ γ'/ γ´
بحيث يمكن إعادة كتابة (1) على النحو التالي:
وبطريقة مبسطة، يتم تمثيل المسحوق كمادة لزجة مرنة، والتي يمكن وصفها في حد ذاتها على أنها مزيج من الينابيع والزنبركات. يمكن قياس ثبات المادة، وفي هذه الحالة تماسك المسحوق، بالجزء المرن (المتعلق بالزنبركات) من الطاقة الميكانيكية. لا يساهم الجزء اللزج في التماسك لأن الضغوط المفروضة على أوعية التماسك لا يتم تخزينها بل تُفقد كحرارة.
وبالتالي، يتم حساب كثافة طاقة التماسك باستخدام قيم معامل القص المرن أثناء هضبة LVR والإجهاد في نهاية الهضبة.
نتائج القياس والمناقشة
يوضح الشكل 2 اللزوجة الظاهرية للقص الناتجة عن خطوة التميع التي أجريت على اللاكتوز المجفف بالرذاذ. وتتناقص مع زيادة معدلات القص وتصل إلى هضبة عند 1000 ث-1. يوضح هذا الاستقلالية في لزوجة القص الظاهرة بالنسبة إلى معدل القص في نطاق معدل القص المرتفع أن معدل القص المطبق كان مرتفعًا بما يكفي لمحو تاريخ العينة.
يصور الشكل 3 منحنيات معامل القص المرن الناتجة عن ثلاث عمليات مسح للسعة أجريت على اللاكتوز المجفف بالرذاذ بعد خطوة التميع مباشرة، لثلاثة تحميلات مختلفة. ويؤكد التكرار الجيد للمنحنيات أن العينات تشترك في الحالة نفسها بعد مرحلة التحضير.
عند التشوهات المنخفضة، تظل المنحنيات ثابتة: يكون المسحوق في منطقة اللزوجة المرنة الخطية، حيث لا تؤدي التشوهات المطبقة إلى أي انهيار هيكلي ويتناسب إجهاد القص المطبق مع إجهاد القص الناتج. عند إجهاد يتراوح من 4E-03 إلى 5E-03%، تخرج المادة من منطقة اللزوجة الخطية المرنة. وهذا يعني أنه بالنسبة للمقياس الزمني للتردد المستخدم (1 هرتز)، يبدأ المسحوق في التدفق.
يصور الشكل 4 منحنيات معامل القص المرن الناتجة عن عمليات المسح الثلاث التي أجريت على ستيرات المغنيسيوم. وتقل قيمة معامل القص المرن في هضبة اللزوجة المرنة الخطية بعقد واحد تقريبًا عن اللاكتوز المجفف بالرذاذ، في حين أن الهضبة أوسع.
يعرض الشكل 5 المنحنيات الثلاثة التي تم الحصول عليها للمزيج. من الواضح أن هضبة LVR أقصر في هذه العينة مقارنةً باللاكتوز وستيرات المغنيسيوم التي تم أخذها بمفردها.
لتحسين إمكانية المقارنة، تم رسم جميع المنحنيات في الشكل 6.
تم تحديد نهاية منطقة اللزوجة اللزجة الخطية تلقائيًا بواسطة برنامج القياس والتقييم. لهذا الغرض، تم أخذ النقاط من إجهاد القص بنسبة 1E-03% في الاعتبار. تم تحديد القيمة الوسطية لمعامل القص المرن في هضبة LVR إلى جانب إجهاد القص الذي يفقد عنده معامل القص المرن 5% من هذه القيمة الوسطية. يلخص الجدول 1 نتائج القياسات الثلاثة التي أجريت على كل مسحوق بالإضافة إلى كثافة طاقة التماسك المحسوبة وفقًا للمعادلة (2).
الجدول 1: كثافة طاقة التماسك التي تم تحديدها على العينات الثلاث
المادة | القياس | إجهاد القص عند الطرف LVER [%} | معامل القص المرن معامل القص المرونة في LVER [باسكال] | كثافة طاقة التماسك [باسكال} | |
|---|---|---|---|---|---|
| القيم الفردية | متوسط القيمة | ||||
| اللاكتوز المجفف بالرذاذ | 1 | 4.46E-03 | 5.03E+04 | 0.05 | 0.49 ± 0.01 |
| 2 | 4.78E-03 | 4.24E+04 | 0.50 | ||
| 3 | 4.38E-03 | 4.91E+04 | 0.47 | ||
| ستيرات المغنيسيوم | 1 | 2.68E-02 | 5.45E+03 | 1.965 | 1.86 ± 0.01 |
| 2 | 2.57E-02 | 4.86E+03 | 1.604 | ||
| 3 | 2.82E-02 | 5.06E+0.3 | 2.019 | ||
خليط من اللاكتوز المجفف بالرذاذ و1% ستيرات المغنيسيوم | 1 | 3.48E-03 | 6.35E+04 | 0.38 | 0.39 ± 0.01 |
| 2 | 3.30E-03 | 7.20E+04 | 0.40 | ||
| 3 | 2.92E-03 | 8.78E+04 | 0.38 | ||
يتميز اللاكتوز المجفف بالرذاذ بكثافة طاقة تماسك أقل من ستيرات المغنيسيوم وبالتالي يتمتع بخصائص تدفق أفضل. يتم استخدام ستيرات المغنيسيوم عادةً كمادة تشحيم لتسهيل إخراج القرص من القالب بعد ضغط المسحوق. على الرغم من أنه يعتبر مسحوقًا متماسكًا، إلا أنه له تأثير مزلّق بتركيزات منخفضة [4]. كما هو متوقع، تُظهر النتائج أن هذا المكون يحسن خصائص قابلية تدفق مسحوق اللاكتوز إذا تمت إضافته بتركيز صغير يبلغ 1% من الوزن. ويرجع هذا السلوك إلى قدرته على الالتصاق بسطح المكونات الأخرى لخليط المسحوق، مما يسمح له بملء الفجوات السطحية وإنشاء جزيئات ذات احتكاك أقل، وبالتالي تحسين خصائص التدفق [4].
الخاتمة
تم تحديد كثافة طاقة التماسك لثلاثة مساحيق عن طريق القياسات التي أجريت باستخدام مقياس الانسيابية الدورانية NETZSCH Kinexus. تستخدم الطريقة خطوة تميع متبوعة بفترة راحة قبل المسح الفعلي للسعة. ويرتبط تماسك المسحوق بإجهاد القص في نهاية الهضبة اللزجة المرنة الخطية ومعامل القص المرن في الهضبة. وكلما زادت كثافة طاقة التماسك الناتجة عن مسح السعة، كانت خصائص قابلية المسحوق للتدفق أضعف.
كان من الممكن التحقق من تأثير كمية صغيرة من ستيرات المغنيسيوم على قابلية تدفق اللاكتوز المجفف بالرذاذ بهذه الطريقة.