กระบวนการแยกเฟสระหว่างของเหลวกับของเหลว

การพัฒนาและการเฝ้าติดตามปฏิกิริยาคริสเตอร์ไลซ์เซชั่นที่แสดงให้เห็นถึงกระบวนการแยกเฟสระหว่างของเหลวกับของเหลว

กระบวนการแยกเฟสระหว่างของเหลวกับของเหลว (LLPS) หรือที่เรียกกันว่าสารละลายที่ขุ่นมัวหรือการแยกตัวของวัฏภาคมักจะเกิดขึ้นระหว่างการพัฒนาสารออกฤทธิ์ในยา (Active Pharmaceutical Ingredients – API) ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นเมื่อวัฏภาคกระจาย (ตัวถูกละลายมีอนุภาคเข้มข้น) และวัฏภาคต่อเนื่อง (ตัวถูกละลายแบบลีน) เกิดขึ้นจากวัฏภาคน้ำเดียวเมื่อเริ่มแรก  กระบวนการแยกเฟสระหว่างของเหลวกับของเหลว (LLPS) อาจมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความบริสุทธิ์ของผลึกและการทำ scale-up

การนำเสนอนี้ได้อธิบายถึงกลยุทธ์ที่ใช้ในการออกแบบและพัฒนาปฏิกิริยาคริสเตอร์ไลซ์เซชั่นที่ใช้งานและขยายสเกลได้และหลีกเลี่ยงกระบวนการแยกเฟสระหว่างของเหลวกับของเหลว (LLPS) หรือสารละลายที่มีความขุ่นมัว 

มีแนวทางทดลองและแนวทางต้นแบบสำหรับสารออกฤทธิ์ในยา (Active Pharmaceutical Ingredients – API) ขั้นกลางและขั้นสุดท้ายที่มีกระบวนการแยกเฟสระหว่างของเหลวกับของเหลว การสัมมนาออนไลน์นี้ให้ความสำคัญกับตัวอย่างกระบวนการแยกเฟสระหว่างของเหลวกับของเหลวที่เกิดขึ้นในระบบที่มีสามองค์ประกอบ (ตัวถูกละลาย/ตัวทำละลาย/ตัวต้านการละลาย) ตัวทำละลายและตัวต้านการละลายผสมเข้ากันได้อย่างเต็มที่ในแผนภูมิเฟส P, T แต่ตัวถูกละลายทำให้เกิด spinodal decomposition ที่ทำให้ผลึกก่อตัวได้อย่างลำบากหรือล่าช้า  มีการเสนอการพัฒนาทางอุณหพลศาสตร์และจลนศาสตร์เพื่ออธิบายถึงสาเหตุ

  1. วัฏภาคแบบเข้มข้นและเบาบางอิ่มตัวยิ่งยวดเหมือนกัน (ซึ่งก็คือมีศักย์ทางเคมี / พลังงานอิสระกิบส์เท่ากัน) เมื่อกระบวนการแยกเฟสระหว่างของเหลวกับของเหลวเกิดขึ้น
  2. ในทางทฤษฎี ระดับความอิ่มตัวยิ่งยวดของแต่ละวัฏภาคควรใกล้เคียงกับ (หรือต่ำกว่า) ระดับความอิ่มตัวยิ่งยวดของวัฏภาคที่มีความเป็นเนื้อเดียวกันเดิม (ซึ่งก็คือก่อนเกิดการแยกตัวของส่วนผสม)
  3. อนุภาคน้ำมันควรที่จะก่อตัวเป็นผลึกโดยไม่เฉพาะเจาะจง

สรุป

  • แนวโน้มของการใช้ดัชนี Relative Backscatter Index (RBI) ของ PVM คล้ายกับของ FBRM
  • PVM ที่มี RBI เหมาะสมที่สุดสำหรับโมเลกุลที่มีกระบวนการแยกเฟสระหว่างของเหลวกับของเหลว
  • สารประกอบที่มีแนวโน้มที่จะมีกระบวนการแยกเฟสระหว่างของเหลวกับของเหลวอาจตกผลึกได้โดยใช้การล่อผลึกและแนวทางเดียวกับที่ใช้กับโมเลกุลทั่วไป
  • ระดับความอิ่มตัวยิ่งยวดของวัฏภาคกระจายใกล้เคียงกับของวัฏภาคที่มีความเป็นเนื้อเดียวกัน
  • นิวเคลียสผลึกควรก่อตัวขึ้นในน้ำมันก่อน

แง่มุมต่างๆ เกี่ยวกับระบบแยกเฟสระหว่างของเหลวกับของเหลว (LLPS)  ประโยชน์ที่นำไปใช้ทางวิศวกรรมได้

  • เราสามารถใช้ประโยชน์จากพฤติกรรมตามธรรมชาติของสารต่างๆ เพื่อออกแบบปฏิกิริยาคริสเตอร์ไลซ์เซชั่นเป็นทรงกลมให้ได้รับประโยชน์เพิ่มเติม ในแง่ของการขึ้นรูปเป็นผลิตภัณฑ์ต่างๆ ได้ง่าย (อัตราการกรอง) คุณสมบัติทางกายภาพ (ความสามารถในการไหล ขนาดที่ใหญ่ และค่าความหนาแน่นจำเพาะ)
  • ทำผลึกทรงกลม ทั้งหมด
  • ไม่จำเป็นต้องใช้สารลดแรงตึงผิว (กระบวนการอิมัลชันตามปกติ) หรือส่วนผสมของตัวทำละลายที่ไม่ผสมเป็นเนื้อเดียวกัน/ตัวต้านการละลาย/สารยึดติดสำหรับ spherical agglomeration
  • สามารถใช้การบดแบบเปียกกับการควบคุมการกระจายของขนาดอนุภาคได้
  • กระตุ้นการเกิดนิวเคลียสผลึกในอนุภาคโดยการสั่นด้วยคลื่นเสียง
  • สามารถเป็นกระบวนการต่อเนื่อง
  • โซนที่เกิดนิวเคลียสผลึกระดับรองและโซนที่มีการแยกเฟสระหว่างของเหลวกับของเหลวเป็นหัวใจสำคัญของการควบคุมปฏิกิริยาคริสเตอร์ไลซ์เซชั่นให้เป็นรูปทรงกลม (ซึ่งก็คือเพื่อให้ได้อนุภาคที่ตกผลึกแล้วเท่านั้น)
กระบวนการแยกเฟสระหว่างของเหลวกับของเหลว
ดร. Moussa Boukerche

ผู้บรรยายรับเชิญ

Moussa Boukerch ตำรงตำแหน่งวิศวกรที่ปรึกษาอาวุโสประจำ Eli Lilly โดยรับผิดชอบในการออกแบบและการพัฒนาปฏิกิริยาคริสเตอร์ไลซ์เซชั่นที่ใช้ในการผลิต API  ก่อนร่วมงานกับ Eli Lilly Moussa เคยทำงานเกี่ยวกับปฏิกิริยาคริสเตอร์ไลซ์เซชั่นเชิงอุตสาหกรรมให้กับหลากหลายบริษัท รวมถึง SANOFI (ฝรั่งเศส) Pfizer (สหราชอาณาจักร), และ Aughinish Alumina (ไอร์แลนด์)