医薬品製造におけるインライン粘度制御

粘度が製造プロセスに与える影響

粘度は効率と品質に影響します医薬品の連続製造複数のステージにわたって：

●混合：粘度は、APIと賦形剤の混合における均一性と効率を左右します。高粘度の流体は相分離を防ぐために堅牢なミキサー（例：アンカーアジテーター）を必要とし、低粘度の流体は過剰混合や空気の巻き込みを引き起こす可能性があります。
●充填バイアル、シリンジ、カプセルへの正確な充填は粘度に左右されます。高粘度の液体は目詰まりや投与量のばらつきを引き起こし、精度に影響を与える可能性があります。一方、低粘度の液体は飛散や漏れを引き起こす可能性があります。
●パッケージ粘度は、包装された製品の安定性と完全性に影響を与えます。例えば、粘度が高すぎる製剤は容器に適切に充填されない可能性があり、粘度が低い製品は保管中に漏れたり不安定になったりするリスクがあります。
●ポンプとフロー粘度は、ポンプ性能とパイプライン内の流動挙動を決定します。高粘度の流体は圧力降下を増加させ、より大きな動力入力を必要とします。一方、低粘度の流体は乱流を引き起こし、プロセス制御に影響を与える可能性があります。
●アプリケーションパフォーマンス: 注射剤の場合、粘度は注射しやすさと患者の快適性に影響し、経口懸濁液の場合、粘度は嗜好性と喉への付着性に影響します。

粘度測定の歴史的背景と進化

粘度測定は、精度に対するニーズの高まりにより大きく進化しました。連続製造プロセス医薬品20世紀初頭、粘度は、重力による流れを利用するフローカップやガラス毛細管粘度計などの簡単なツールを使用して手動で測定されていました。

これらの方法はニュートン流体には効果的でしたが、労働集約的でリアルタイムモニタリングには適していませんでした。20世紀半ばに回転式粘度計が導入されたことで、非ニュートン流体の動粘度測定が可能になり、飛躍的な進歩を遂げました。20世紀後半の自動化の到来により、反応中の粘度変化を追跡するための「硬化アルゴリズム」が登場しました。

医薬品製造におけるインライン粘度制御のプロセス課題

実装インライン粘度制御で連続製造医薬品いくつかの課題があります。

●ラボデータとの相関せん断速度、温度、機器の違いにより、インライン測定とラボベースの結果を整合させることは複雑です。適切な校正と標準化が不可欠です。
●非ニュートン的挙動ゲルや懸濁液などの多くの医薬流体は非ニュートン挙動を示すため、可変せん断速度に対応できる粘度計が必要です。
●過酷なプロセス条件: 高温、高圧、または腐食性流体はセンサーを損傷する可能性があるため、316L ステンレス鋼構造などの堅牢な設計が必要になります。
●サンプルの異質性: 懸濁液中の沈殿、空気の混入、または相分離により測定値が歪む可能性があるため、測定前の均質化が必要になります。
●メンテナンスと清掃インライン粘度計は、無菌接続を必要とする厳格な医薬品衛生基準を満たすために、洗浄とメンテナンスが容易である必要があります。
●コストと統合: 高額な初期投資と既存のプロセスラインへの統合は、特に中小規模の製造業者にとって障壁となる可能性があります。

粘度の現在の測定技術

現代の粘度測定技術は、次のような要求に応えます。医薬品の連続製造:

●毛細管粘度測定: 校正済みチューブを通る流体の流れの時間を計測することで、動粘度を測定します。希薄溶液などのニュートン流体には最適ですが、高粘度流体や非ニュートン流体には適していません。
●回転粘度測定: 回転スピンドルを使用して動粘度を測定します。ニュートン流体と非ニュートン流体の両方に適しています。
●振動粘度測定: 振動センサーを使用して粘度をリアルタイムで測定します。取り付けと清掃が簡単なため、インライン アプリケーションに最適です。
●マイクロ流体粘度測定: 低容量サンプル (<500 µL) にマイクロ流体チップを使用し、生物製剤やゲルに対して高い精度を実現します。
●差圧粘度測定: ポアズイユの法則に基づいて毛細管の圧力降下を介して粘度を測定します。インラインプロセス制御に有効です。

表 1: 医薬品アプリケーションにおける粘度測定技術の比較。