中國粉體網(wǎng)訊 口服固體制劑(OSD)具有服用運輸攜帶方便、質(zhì)量穩(wěn)定性好，可滿足不同臨床需求的釋放速率等特點，是迄今為止常用和廣泛使用的藥物劑型之一。OSD生產(chǎn)過程實質(zhì)是對原輔料顆粒的加工處理，包括粉碎、混合、制粒和壓片等單元操作，如何提取其中蘊含的變量間的影響規(guī)律，建立可靠的關鍵性能參數(shù)工藝模型，是制劑工藝研究的重要環(huán)節(jié)之一。
原輔料顆粒的破碎行為貫穿OSD生產(chǎn)全過程，如物料的粉碎、輸送、壓片等不同的操作單元中, 對中間產(chǎn)品或終產(chǎn)品的質(zhì)量性能起決定性影響。因此, 研究原輔料顆粒破碎行為, 探索關鍵性能參數(shù)和工藝條件對其形變, 特別是基于參數(shù)影響的破碎規(guī)律對理解物料和工藝對產(chǎn)品質(zhì)量的影響有十分重要意義。然而, 原輔料單元顆粒通常是微米級, 實際生產(chǎn)中的設備很難實時檢測和分析其破碎受力與破碎行為, 因此通過物理實驗難以獲得原輔料單元顆粒介觀尺度的破碎規(guī)律。
近年來, 隨著計算機及技術的快速發(fā)展, 建模與模擬(M&S)替代試錯法是制藥領域的研究熱點。2022年11月和2023年5月, 美國FDA及國家藥品監(jiān)督管理局評審中心先后發(fā)布了《Successes and Opportunities in Modeling & Simulation for FDA》和《化學口服制劑連續(xù)制造技術指導原則》等文件, 強調(diào) M&S在藥品研究和監(jiān)管決策中的重要作用。其中，離散的顆粒尺度M&S方法如離散元法（DEM）用于研究顆粒材料行為, 是國內(nèi)外學者采用的主要方法之一。
DEM是研究顆粒粉末運動碰撞常用的機制建模方法，具有獲取信息全面精準的特點。與物理實驗相比，DEM可以更詳細地研究粉末的微觀動力學。一方面，可以使用DEM軟件可視化在粒狀介質(zhì)中形成的微觀動力網(wǎng)絡，且在計算過程中能追蹤到大量顆粒中每一個顆粒的位置和速度，從而能夠預測實驗和生產(chǎn)中難以準確測量的所有顆粒的信息，并能直觀地用圖像顯示，如作用于單個粒子的軌跡或力; 另一方面，它還可以解決在歐拉模型中無法處理的單個粒子的尺寸分布。由于DEM具有預測計算實驗中特細小顆粒的優(yōu)勢，它常用于計算和測量粉末相互間的性質(zhì)和運動，與物理實驗相比具有減少試錯，降低成本，提高效率的優(yōu)點。
在藥物制劑中，粒子間的相互作用力是重要的影響因素，DEM可運用這些參數(shù)研究檢查單個顆粒、工藝條件或設備設計對藥品質(zhì)量的影響程度。而這個特性可以廣泛應用于固體制劑制造的中間環(huán)節(jié)，包括粉碎、混合、制粒、包衣等單元過程，并能量化固體制劑制造過程相關數(shù)值，探明其過程機制，模擬其制造過程的真實場景，以達到減少試驗試錯、縮短生產(chǎn)周期、降低研發(fā)成本的目的。
Altair® EDEM™
EDEM是一款高性能散裝與顆粒物料仿真軟件。它采用離散元法（DEM）技術，能夠快速準確地對煤、礦石、土壤、纖維、谷粒、藥片和粉末的行為進行仿真和分析。EDEM仿真能夠為工程師提供重要信息，使其了解在一系列操作和加工條件下這些顆粒與設備之間的相互作用。它可以單獨使用或與其他CAE工具結合使用。制藥行業(yè)如輝瑞（Pfizer）、艾伯維（AbbVie）、諾和諾德（Novo Nordisk）、Vertex、禮來（Eli Lilly）等，目前正在使用EDEM來了解和預測顆粒材料行為、評估設備性能并優(yōu)化流程。
Altair EDEM在制藥領域應用
Altair是計算智能領域的全球領導者之一，在仿真、高性能計算(HPC)和人工智能等領域提供軟件和云解決方案。公司總部位于美國密歇根州，服務于13000多家全球企業(yè)，應用行業(yè)包括汽車、消費電子、航空航天、能源、機車車輛、造船、國防軍工、金融、零售等。
以“從粉體技術，論制藥工藝”為主題，2025年3月13-14日中國粉體網(wǎng)將在江蘇南京紫晶國際酒店舉辦“2025第七屆全國醫(yī)藥粉體制備及物性表征技術高峰論壇”。屆時來自Altair的EDEM技術專家朱咸磊為大家?guī)怼?span style="background-color: rgb(255, 255, 255); color: rgb(255, 0, 0);">EDEM離散元仿真技術在醫(yī)藥粉體中的應用》的主題報告。
報告人介紹
朱咸磊，Altair EDEM技術工程師，CAE行業(yè)相關經(jīng)驗近10年，具有深厚的汽車、工程機械及農(nóng)業(yè)機械等多個行業(yè)工程經(jīng)驗，并曾參與國內(nèi)外多個企業(yè)及研究機構的科研項目。在離散元、CFD分析、多體動力學分析及多學科系統(tǒng)分析方面積累多年豐富的工程經(jīng)驗。
資料來源：
1、吳一峰，王子千等.離散元法( DEM) 在中藥固體制劑制造過程中的應用
2、羅林秀，管天冰等.口服固體制劑顆粒的離散元建模與破碎行為分析
3、Altair澳汰爾：口服固體制劑OSD生產(chǎn)工藝的數(shù)字孿生：開發(fā)與部署
4、合工仿真：基于離散元法的固體制劑生產(chǎn)設備如何進行仿真優(yōu)化及與AI技術融合應用？
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/青黎）
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