课题简介
片剂是最受欢迎的口服药物产品剂型。湿法制粒压片被认为是最复杂但也是通用性最强的片剂制造工艺路线，包含多个工艺单元。常规药物片剂开发采用分步设计模式，每个单元设计过程相对孤立，单元间耦合度低，前序设计无法结合后序实验进行迭代优化，工艺优化结果无法保证全局最优。受协同设计和并行设计理念的启发，来自北京中医药大学的徐冰教授团队创新提出“配方-工艺-产品”一体化设计 (Formulation-Process-Product Integrated Design, FPPID) 方法，以药品关键质量属性目标为导向，整合领域设计知识，通过多模型组合和计算机仿真，实现配方设计空间和工艺设计空间的同步探索，提高设计可靠性，缩短研发周期，节省研发投入。
图为FPPID设计方法的应用。
研究过程与结果
这篇文章介绍了“配方-工艺-产品”一体化设计 (FPPID) 方法框架、步骤和具体应用。FPPID方法的创新点包括：(1) 采用物料库方法实现工艺模型输入的多样化，为模型注入多物料泛化和辅料筛选能力；(2) 基于高剪切湿法制粒压片 (HSWGT) 工艺，将关键单元高剪切湿法制粒模式地图 (Regime map) 方法中的无量纲参数整合到工艺模型之中，提高模型跨工艺规模应用的泛化性能；(3) 工艺模型支持基于配方物料物性和高剪切湿法制粒工艺参数，同时预测片剂抗张强度 (TS) 和固相分数 (SF)。通过集成配方混合粉体物性预测模型、湿法制粒润湿剂类型决策模型、以及高剪切湿法制粒压片工艺预测模型，建立起包含四个步骤的FPPID方法：目标定义、配方模拟、工艺模拟和优化验证。
选择高载药量片剂设计场景验证FPPID方法性能。以设计验证结果1为例，预测配方为70% (w/w) 薄荷提取物粉末、26%微晶纤维素、2%甘露醇、1%乳糖和1%磷酸氢钙；润湿剂为乙醇；预测工艺参数为：液固比0.243、弗罗德数 (Fr) 0.63 (由 Fr 推算实验设备叶轮转速400 rpm)、近似最大孔隙饱和度 (𝑆′max) 0.05、加液后湿混时间270 s和压片压力7 kN；预测的片剂抗张强度TS = 2.18 MPa，固相分数SF = 0.94。实验结果TS = 2.03 MPa，SF = 0.89，均在设计目标范围内，并且片剂崩解时间与剂量单位均匀度符合药典要求。该结果证明了设计方法的有效性。
研究总结
随着数字技术在制药开发中的应用日益增加，常规质量源于设计 (QbD) 逐渐演变为数学模型和计算机模拟强化的质量源于数字化设计 (QbDD) 模式。本文提出的FPPID方法融合了物料数据库、集成设计模型、设计空间可视化和可靠性决策指标，把制剂开发各工序作为整体研究，有助于处理开发阶段中配方与多个工艺单元的复杂相互作用，提升各研制过程的相互关联性。通过上下游之间的信息集成，提高配方工艺选择的合理性，提高制剂处方和成型工艺设计可靠性和一次成功率，减少返工或批准后工艺变更。FPPID方法作为智能工艺设计的探索，未来有望扩展应用于其他固体制剂加工路线。
原文出自 Pharmaceutics 期刊：https://www.mdpi.com/1999-4923/17/3/322
期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/pharmaceutics
Pharmaceutics 期刊介绍
主编：Patrick J. Sinko, Rutgers University, Piscataway, USA
期刊领域涵盖生物制药、药物递送、药物控释、药物制剂、药物靶向、药代动力学、纳米医学、药物遗传学、药物基因组学、药效学等。目前期刊已被SCIE、Scopus和PubMed等数据库收录，位列JCR“药理学与药学”学科领域Q1区。
2024 Impact Factor：5.5
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