交联聚苯乙烯微珠在湿法搅拌介质研磨中的温控优势与药物纳米颗粒高效制备机制研究

　　本综述深入探讨了交联聚苯乙烯（CPS）微珠在湿法搅拌介质研磨（WSMM）中对温度控制与药物纳米颗粒制备的协同优化机制。通过系统分析搅拌速度、微珠负载量与尺寸等参数对热生成（功率消耗、微流体动力学指标）及颗粒破碎效率的影响，揭示了CPS微珠相较于钇稳定氧化锆（YSZ）微珠在热敏感药物（如非诺贝特）纳米化过程中的显著优势——在实现相近粒径缩减（x50达0.16–0.30?μm）的同时，将温升控制在25?°C以内，避免了间歇研磨需求，为热不稳定药物的连续化生产提供了新策略。

　　

Highlights

本研究探讨了搅拌器转速、微珠负载量和微珠尺寸对使用交联聚苯乙烯（CPS）微珠进行非诺贝特悬浮液湿法搅拌介质研磨（WSMM）过程中磨机出口温度演变的影响。系统测量了关键参数，包括磨机出口温度、粒径、悬浮液粘度和功耗。建立了幂律相关性，将归一化温升和功耗与工艺参数联系起来，揭示出搅拌器转速对这两个指标的影响最大，其次是微珠负载量和尺寸。值得注意的是，所有研磨运行，即使在最高功率密度条件下，均在单次循环中完成，无需间歇研磨。观察到的最大温升为25?°C。此外，还开发了一个微流体动力学（MHD）模型，以研究工艺参数对MHD指标的影响，建立了中值粒径、无量纲温度和MHD参数之间的相关性。结果表明，颗粒压缩平均频率的增加与更高的温升和更细的粒径直接相关，强调了MHD参数在控制热行为和粒径缩减中的作用。此外，与钇稳定氧化锆（YSZ）微珠的比较表明，CPS微珠产生的热量显著更低，同时实现了相当的粒径缩减，这使其在研磨热不稳定药物方面特别具有优势。本研究突出了CPS微珠用于高效可控WSMM的适用性，为需要严格温度控制的应用提供了有前景的YSZ微珠替代方案。

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Materials

非诺贝特（Fenofibrate），一种水溶性差的药物，在室温下水溶性为0.8?mg/L [34]，由印度艾哈迈达巴德的Jai Radhe Sales公司采购，并用作本研究的模型药物。所有实验的水悬浮液均采用羟丙基纤维素（HPC, L级；Nisso America Inc., 美国纽约）作为稳定剂，十二烷基硫酸钠（SDS, ACS级；GFS Chemicals, 美国俄亥俄州哥伦布市）作为表面活性剂以增强静电排斥力。

Microhydrodynamic analysis

Eskin等人[10,36]开发了一个微流体动力学（MHD）模型，该模型利用颗粒流动的动力学理论和基本的颗粒能量平衡[37]来确定充分混合浆料中微珠振荡的平均速度。Bilgili和Afolabi [11]以及Guner等人[38]引入了实验测量的功耗，并引入了一个术语来考虑在相同剪切速率下无微珠时剪切浆料所消耗的功率（ε_ht），从而对该模型进行了改进。

Properties of the drug nanosuspension and General observations of the WSMM process

收到的原样FNB颗粒的特征粒径为x₁₀ = 8.09?μm, x₅₀ = 26.3?μm, 和 x₉₀ = 38.9?μm。经过60分钟的研磨后，药物颗粒的尺寸减小至x₁₀ = 0.08–0.16?μm, x₅₀ = 0.16–0.30?μm, 和 x₉₀ = 0.22–0.58?μm（表2）。在多种不同的加工条件下，最终的中值粒径x₅₀保持在一个相对狭窄的范围内（表2）。这表明本研究使用的所有工艺参数都能实现目标。

Conclusions and Outlook

本研究系统性地探讨了使用CPS微珠进行WSMM工艺时，搅拌器转速、微珠负载量和微珠尺寸对药物悬浮液在工艺出口处温升的影响。研究结果表明，机械功率向热量的转化是过程中温度升高的主要原因。在所考察的参数中，搅拌器转速被确定为影响温升的最主要因素，其次是微珠负载量和微珠尺寸。