Влияние давления экстракции

2.2 Влияние давления экстракции.

Концентрация растворенного вещества в сверхкритическом растворителе может быть варьирована изменением давления экстракции и температуры. На всём протяжении эксперимента температура была постоянной 35 ^оС. Влияния давления на размер и морфологию частиц была изучена при трёх различных значениях давления (130,150 и 170 бар). Не было получено явной зависимости среднего размера частиц от давления экстракции (Рис. 5). На рис. 5 показаны средние результаты всех экспериментов при тех же значениях давлениях. Данные по растворимости ибупрофена в СО₂ при 35 ^оС взятые из Чарунчатракул (Charoenchaitrakool)и другие [19] показывают, что диапазон давления, изученные в данной работе, принадлежат к пологой области в растворимости. Другими словами растворимость ибупрофена в СО₂ при 35 ^оС и в пределах 130-170 бар меняется не значительно. Следовательно, не наблюдается изменения размеров и морфологии частиц.

2.3 Эффект от расстояния распыления

Кроме влияния экстракционных условий и условий предрасширения на размер и морфологию частиц, условия после расширения, такие как дистанция распыления и угол столкновения образованной свободной струи на конце сопла, могут иметь явное влияние на параметры частиц, так как зародышеобразования и рост частиц продолжается в области после расширения[15].Теоретические расчёты Хелфгена(Helfgen)[и других 15] показывают, что частицы продолжают расти после диска Маха, где свободная струя встречается с фоновыми газами в области после расширения. Когда расстояние распыления небольшое, то и время, которое частицы находятся в области роста, также не большое. В виду этого перед столкновением с поверхностью сбора можно избежать роста частиц. Изменение расстояния распыления от 20 до 35 мм и до 60 мм при давлении 150 бар, при длине капилляра 8 мм, при этом угол столкновения равен 90^о, приводило к увеличению среднего размера частиц и это явно видно из рис. 6. Те же самые результаты были получены Субром (Subra) и другими[12] для кофеина, тогда как Реверчон (Reverchon) и другие[13] , Чарунчатракул (Charoenchaitrakool) и другие [19] получили противоположные результаты влияния расстояния распыления для силициловой кислоты и частиц ибупрофена соответственно. Размеры частиц при расстоянии распыления 20 мм, получены из средних результатов опытов 1 и 2,что представлено на рис. 10. Кроме того размеры частиц, при расстоянии распыления 60 мм, являются средними значениями опытов 3,4, 11,12,16,17.

Максимальное различие в рабочие условиях в опыте 2(наименьшие размеры частиц и наименьшее стандартное отклонение) и в опыте 16 (наибольшие размеры частиц и наибольшее стандартное отклонение) было между их расстояний распыления (табл. 1).

2.4 Влияния угла столкновения.

Во многих RESS экспериментах плоскость сбора установлена под углом 90^о по направлению к расширяющемуся раствору. Том и Дебендети (Tom и Debenedetti) [22] использовали стеклянную поверхность под углом 15^о по направлению к потоку газа и Пиерико и другие(Peirico) [22] использовали стекло Перспекс под углом 35^о по направлению к потоку газа. Оба исследователя не сравнивали свои результаты с результатами, полученными при 90^о.

В этой работе поверхность сбора была наклонена под углом 45^о и 90^о. Когда поверхность была наклонена под углом 45^о расстояние между концом капилляра и центром поверхности столкновения составило 35 мм, но другие точки поверхности были на разных расстояниях от капилляра. Средний размер частиц образцов наклоненной поверхности сбора вычислялся по частицам, осажденных под концом капилляра и в области вокруг неё. Результаты экспериментов, проведенных для исследования влияния угла столкновения, при давлении экстракции 150 бар и температуре 35 ^о, с длинной капилляра и дистанцией распыления 8 и 35 мм, соответственно, показали, что когда угол равен 90 ^о частицы получаются более мелкие, чем при 45^о. Средние размеры частиц полученных из опытов 13,14,15 определяет размер частиц при 45^о. Несмотря на различные температуры предрасширения, был взят средний размеры, так как размеры частиц меняются не значительно с изменением температуры предрасширения. При столкновении с поверхностью частицы расщепляются. И если площадь столкновения больше, то можно получить более мелкие частицы. Уменьшение угла столкновения, а также площади соударения, приводит к более мягким условиям столкновения и исключается расщепление частиц.

2.5 Влияние длины капилляра

Для изучения влияния длины капилляра на характеристики получающихся частиц длину капилляра меняли от 8 до 12 мм при постоянном диаметре капилляра 180 мкм, другими словами отношение длины к диаметру (L/D) увеличивали от 44, 4 до 66,6. Данные приведенные показывают, что чем короче капилляр, тем больше частицы. Уменьшение размера частиц с увеличением длины капилляра может, объясняется следующим. Когда длина капилляра короче, уменьшение давления начинается раньше в расширяющем устройстве, даже на входе в капилляр. Так как снижение давления начинается раньше в коротких капиллярах, по сравнению с длинными происходит более последовательное снижения давления вместо ожидаемого более быстрого расширения. Более последовательное снижение ведёт к снижению пресыщения и степени зародышеобразования, что приводит к возрастанию образования более крупных частиц.

Вышеупомянутые результаты получены на основе средних размеров частиц, вычисленных по средним значениям величины распределения. Как видно из рис. 7, имеется небольшое количество частиц размером выше 7 мкм, что приводит к увеличению значение среднего размера частиц. Среднее значения распределения 4,2 мкм, тогда как по методике 3,5 мкм. По этой причине влияние параметров RESS было также оценено в соответствии с методикой. Результаты показывают, что вышеупомянутые обсуждения с средним значения по-прежнему верны для давления экстракции, расстояния распыления, угла столкновения и длины капилляра, однако исчезают изменение влияния температуры предрасширения на размер частиц.

Рис. 7. PSD частиц, получаемых из опыта 7, после обработки ультразвуком.

Заключение

Микронизация ибупрофена была успешно выполнена методом RESS, с использованием CO₂, в качестве сверхкритического растворителя. При различных условий экспериментов, средний размер частиц Ибупрофена осажденных по методу RESS оказался ниже 8 мкм для всех разных условий испытанных в эксперименте, это значит, что размер первоначальных частиц уменьшились приблизительно на порядок. Ибупрофен слабо растворим в воде и его биопригодность для всасывания в желудочно-кишечном тракте ограничивается степенью растворения. Так как меньшие по размеру частицы или большая площадь поверхности, увеличивает степени растворения лекарств, можно сделать вывод, что более мелкие частицы полученные методом RESS улучшают биопригодность ибупрофена.

Как можно увидеть из SEM изображений, частицы не имеют определённую форму. Размеры частиц измерялись после трёхминутной обработки ультразвуком в воде в виду того, что полученные частицы сильно агрегатированны. Средние размеры частиц первоначального ибупрофена составляли 45 мкм. Образцы XRD показали снижение кристалличности ибупрофена после процесса RESS.

Невозможно определить явную зависимость размера частиц от давления экстракции, так как растворимость ибупрофена в СО₂ в промежутке 130-170 меняется не значительно. Наблюдалось небольшое уменьшение размера частиц при увеличении температуры предрасширения. Также уменьшились размеры частиц с увеличением длины капилляра от 8 до 12 мм. При увеличении дистанции распыления от 2 до 6 см, средний размер частиц также увеличивался. С другой стороны, при увеличении угла столкновения от 45 ^о до 90, ^о размер частиц уменьшался. Не наблюдалось резкого изменения средних размеров частиц образцов полученных при различных рабочих условиях. Диапазон рассчитанных средних размеров частиц был в пределах от 2,85 мкм до 7,48 мкм. Поэтому, невозможно точное сравнение влияния параметров и основной фактор в изменении размера частиц при этих условиях не был определён.

Процесс RESS позволяет получать маленькие частицы с небольшим изменением кристалличности материала, таким образом, подтверждается возможность применение этого метода для обработки фармацевтического материала.