Лекция 12 Физико-химические и фармако- технологические свойства порошков, гранулятов и их влияние на технологию твердых лекарственных форм

ХИМИЧЕСКИЕ Классификация свойств порошкообразных веществ: ФИЗИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СТРУКТУРНО- МЕХАНИЧЕСКИЕ

К физическим свойствам относится плотность, форма, размер характер поверхности частиц, удельная поверхность частиц, силы адгезии (слипание на поверхности) и когезии (слипание частиц внутри тела), поверхностная активность, температура плавления и др.

растворимость, реакционная способность кристализационная вода гигроскопичность др.; К химическим свойствам относится

К технологическим свойствам относится объемная плотность, степень уплотнения, сыпучесть, влажность, фракционный состав, дисперсность, пористость, прессуемость и др

К структуро-механическим свойствам относится пластичность, прочность, упругость, вязкость кристаллической решетки и др.

Физико-химические свойства Форма и размер частиц. Порошкообразные лекарственные субстанции являются грубодисперсными системами и имеют частицы различных форм и размеров. Большинство из них является кристаллическими системами; У многих лекарственных препаратов частицы анизодиаметрические (несимметричные, разноосные). Они могут быть удлиненной формы, когда длина значительно превышает поперечные размеры (палочки, иголки и т.п.), или пластинчатыми, когда длина и ширина значительно больше толщины (пластинки, чешуйки, таблички, листочки и т.п.). Меньшая часть порошкообразных веществ имеет частицы изодиаметрические (симметричные, равноосные) – это шаровидные образования, глыбки, многогранники

Форма и размер частиц. Размер частиц порошков определяют по их длине и ширине, которые измеряют с помощью микроскопа, снабженного микрометрической сеткой, при увеличении в 400 или 600 раз. Частицы условно подразделяются на три основные вида: удлиненные – отношение длины к ширине – более чем 3:1; пластинчатые – длина превышает ширину и толщину но не более чем в 3 раза; равноосные – имеют шарообразную, многогранную форму близкую к изодиаметрической.

Удельная поверхность – суммарная поверхность, которую занимает порошкообразное вещество, а контактная поверхность – поверхность, которая образуется при соприкосновении между собой частицами порошка. Истинная плотность порошка определяется отношением массы препарата к его объему при нулевой пористости порошка. где m – масса вещества, г; ρ ж – плотность жидкости, г/см 3 ; m 1 – масса волюметра с веществом, г; m 2 – масса волюметра с жидкостью и веществом, г.

Коэффициент контактного трения (f) судят об абразивности таблетируемых масс. Чем больше его значение, тем более стойким к износу должен быть пресс- инструмент таблеточных машин. Смачиваемость. Под смачиваемостью порошкообразных лекарственных веществ понимается их способность взаимодействовать с различными жидкостями (лиофильность) и прежде всего с водой (гидрофильность).

Гигроскопичность Если упругость паров в воздухе больше, чем их упругость на поверхности твердых частиц, тогда порошкообразная масса, подготовленная к таблетированию, начнет поглощать пары из воздуха и расплываться в поглощенной воде Электрические свойства Явление электризации порошкообразных лекарственных веществ при их обработке и прессовании дают основание сделать вывод, что при рассмотрении природы связи частиц в таблетках наряду с деформационными необходимо принимать во внимание также диэлектрические характеристики.

Технологические свойства Технологические свойства порошкообразных лекарственных веществ зависят от их физико-химических свойств. Фракционный (гранулометрический) состав Фракционный (гранулометрический) состав, или распределение частиц порошка по крупности, оказывает определенное влияние на сыпучесть его, а следовательно, на ритмичную работу таблеточных машин, стабильность массы получаемых таблеток, точность дозировки лекарственного вещества, а также на качественные характеристики таблеток (внешний вид, распадаемость, прочность и др).

Насыпная (объемная) плотность - масса единицы объема свободно насыпанного порошкообразного материала. Насыпная плотность зависит от формы, размера, плотности частиц порошка (гранул), их влажности. По значению насыпной плотности можно прогнозировать объем матричного канала.

Определение насыпной плотности порошка проводят на приборе модели 545Р-АК-3 Мариупольского завода технологического оборудования 1 – измерительный цилиндр; 2 – шкала; 3 – тумблер; 4 – регулировочный винт; 5 – контргайка

Насыпная плотность где ρ н – насыпная плотность, кг/м 3 ; m – масса сыпучего материала, кг; V – объем порошка в цилиндре после уплотнения, м 3.

В зависимости от насыпной плотности различают порошки следующим образом: ρ н > 2000 кг/м 3 – весьма тяжелые; 2000 > ρ н > 1100 кг/м 3 – тяжелые; 1100 > ρ н > 600 кг/м 3 – средние; ρ н < 600 кг/м 3 – легкие.

Относительная плотность отношение насыпной (объемной) плотности к истинной плотности: где ρ н – насыпная плотность, кг/м 3 ; ρ – истинная плотность (удельная масса), кг/м 3.

где ρ н – насыпная плотность, кг/м 3 ; ρ – истинная плотность (удельная масса), кг/м 3 ; τ – относительная плотность. От этих объемных характеристик зависит способность порошка к сжатию под давлением.

отношение высоты порошка в матрице (Н 1 ) к высоте полученной таблетки (Н 2 ):

На способность порошкообразных препаратов к сжатию оказывают влияние форма частиц, способность последних к перемещению и деформации под влиянием давления. Коэффициент уплотнения является существенным технологическим фактором; в частности чем больше он, тем больше времени тратится на прессование. При этом расходуется больше усилий и на выталкивание таблетки из глубины матричного канала.

способность порошкообразной системы высыпаться из емкости воронки или «течь» под силой собственной тяжести и обеспечивать равномерное заполнение матричного канала Материал, имеющий плохую сыпучесть в воронке, прилипает к ее стенкам, что нарушает ритм его поступления в матрицу. Это приводит к тому, что заданная масса и плотность таблеток будут колебаться. плотность

СыпучестьСыпучесть определяют на вибрационном устройстве для снятия характеристик сыпучих материалов ВП-12А 1 – воронка; 2 – крышка; 3 – тумблер; 4 – заслонка; 5 – электромагнит; 6 – якорь; 7 – амортизатор; 8 – тяга; 9 – шарнир; 10 – приемный стакан; 11 – горка; 12 – кольцо; 13 – угломер

В приборе предусмотрена вибрация конусной воронки путем жесткого соединения его с электромагнитным устройством, работающим от сети переменного тока. Навеску порошка (гранул) массой 50,0 г (с точностью до 0,01 г) засыпают в воронку при закрытой заслонке, включают прибор и секундомер. После 20 с утряски, необходимой для получения стабильных показаний, открывают заслонку и фиксируют время истечения материала из воронки. Точность времени истечения – до 0,2 с.

Сыпучесть Сыпучесть рассчитывают по формуле: где: V c – сыпучесть, кг/с; сыпучесть m – масса навески, кг; t – полное время опыта, с; 20 – время утряски, с.

УГОЛ ЕСТЕСТВЕННОГО ОТКОСА угол между образующей конуса сыпучего материала и горизонтальной плоскостью. Угол естественного откоса изменяется в широких пределах – от 25 до 30°С для хорошо сыпучих материалов и 60-70°С для связанных материалов.

ПрессуемостьПрессуемость – способность частиц порошка к когезии под давлением, т.е. способность частиц под влиянием сил электромагнитной природы (молекулярных, адсорбционных, электрических) и механических зацеплений ко взаимному притяжению и сцеплению с образованием устойчивой прочной прессовки.

ПрессуемостьПрессуемость характеризуется прочностью модельной таблетк после снятия давления. Чем лучше прессуемость порошка, тем выше прочность таблетки. Если прессуемость плохая, таблетка получается непрочной, а иногда полностью разрушается при выталкивании из матрицы.

При определении прессуемости порошка (гранулята) навесу массой 0,3 или 0,5 г прессуют в матрице с помощью пуансонов диаметром 9 мм и 11 мм на гидравлическом прессе при давлении 120 МПа. Полученную таблетку взвешивают на торсионных весах, высоту измеряют микрометром и коэффициент прессуемости (К пресс, г/мм) вычисляют по формуле:прессуемости, где: m – масса таблетки, г; Н – высота таблетки, мм.

При определении силы выталкивания навеску порошка массой 0,3 или 0,5 г прессуют в матрице с диаметром 9 или 11 мм соответственно на гидравлическом прессе при давлении 120 МПа. Выталкивание запрессованной таблетки производят нижним пуансоном. При этом на манометре пресса регистрируется выталкивающее усилие. Расчет выталкивающего усилия производят по формуле: Р вытал – давление выталкивания, МПа; Р ман – показание манометра, МПа; S пл – площадь плунжера, м 2 ; S бок – площадь боковой поверхности таблетки, м 2. Площадь боковой поверхности таблетки рассчитывается по формуле: S бок = 2 · π · r ·h, где: r – радиус таблетки, м; h – высота таблетки, м.

Прессуемость порошка – это способность его частиц к когезии и адгезии под давлением, т.е. способность частиц вещества под влиянием сил различной природы и механических зацеплений к взаимному притяжению и сцеплению с образованием прочной компактной таблетки. Под давлением частицы порошка как бы спаиваются, слипаются, сцепляются между собой и слабоструктурная дисперсная система превращается в однородное твердое тело.