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錠剤化性、成形性、圧縮性：JMP® で簡単に表示される複雑な関係 (2021-EU-30MP-757)

パオロ・ネンチョーニ、技術者、A.Menarini
ディレッタ・ビアジ、フィレンツェ大学博士課程学生

製薬業界では、圧縮成形性、成形性、および圧縮性プロファイルは、圧縮成形下における原料および粉末製剤の特性評価に一般的に用いられています。これらのプロファイルを評価することで、打錠工程（打錠性能）における試験対象材料の機械的挙動を解明することが可能になります。打錠成形性プロファイルは、圧力と錠剤強度の関係を説明します。成形性と圧縮性は、多孔性など、工程に影響を与える他のパラメータを考慮しながら、打錠挙動全体を説明するための追加情報を提供します。計装化された単発パンチプレスを使用することで、少量の材料で圧縮試験を実施することも可能です。このようなアプローチは、Quality by Designフレームワークで求められる堅牢な製剤開発の基礎となります。

研究の初期段階では、JMPを用いて錠剤の性能を圧縮圧力の関数としてモデル化し、可視化しています。これは、今後の試験のための実験領域を定義するための基本的なステップです。JMPの強力なインタラクティブな可視化機能により、領域内を自由に移動して錠剤の成形挙動と特性を予測し、適切な空間設計を策定することが可能です。

自動生成されたトランスクリプト...

スピーカー	トランスクリプト
ディレッタ・ビアッジ	皆さん、こんにちは。プレゼンテーションへようこそ。ディレッタ・ビアジです。まずは、このプロジェクトのインスピレーションの源についてご紹介したいと思います。
	そこで、錠剤とは何か、そしてどのように製造するかについて、非常に基本的で簡単な要素を説明し、その後、圧縮研究を行う理由についてお話しします。
	その後、パオロがより深く掘り下げ、作業の実践的なステップをすべてお見せします。データの扱い方や実際のケーススタディもお見せします。
	薬物の投与について言えば、古い方法が最も多く使用されており、特に錠剤は最も人気のある固形剤形です。
	あらゆる種類、色、形状の錠剤をご用意しております。コーティング錠や放出制御錠はもちろん、標準的な圧縮錠もご用意しております。
	では、錠剤はどのようにして作られるのでしょうか？粉末から錠剤を作ることもできますが、顆粒から作ることもできます。粉末を金型の限られた空間に入れ、圧縮力を加えます。
	体積の減少を引き起こします。しかし、体積の減少が起こると実際には何が起こるのでしょうか？圧縮が始まった当初は圧力はまだ低く、
	粒子は再配置され、より密に詰まるため、多孔性が低下します。しかし、圧力が上昇すると、粒子の寸法は、粒子が形成されるか、より小さな粒子に破砕されるかのいずれかによって変化します。
	つまり、この挙動は主に原料粉末に依存します。原料粉末には、打錠工程に影響を与える独自の特性があるのです。
	同様に、結果として得られる錠剤にはいくつかの特性があり、それはダイとパンチの形状に加えられる力と、使用する粉末によって異なります。
	このように、プロセスに影響を与える特性と、プロセスから生じる特性は数多くあります。そして、これらすべての特性は、圧縮プロセスを記述するために実際に使用する4つの式にまとめることができます。
	それではこの式を見てみましょう。圧縮圧力は、加えられた力とパンチの断面積を結び付けます。
	また、2 つのタブレットのサイズが異なる場合は力を直接比較することはできないため、タブレットのサイズが異なる場合にタブレットに適用される荷重を比較することは有用です。
	引張強度は、錠剤の縦断面積と破壊力に関係しています。また、異なるサイズの錠剤の機械的強度を比較する際にも役立ちます。なぜなら、2つの錠剤のサイズが異なる場合、破壊力を直接比較することはできないからです。
	真密度は粉末の固体部分のみの密度を表すため、粒子間の空気や粒子内部の空隙は真密度の計算に寄与しません。
	固形分率は錠剤の見かけ密度と真密度の比であり、見てわかるように多孔度と関係があります。
	しかし、同情圧力と引張強度および固相率は、3 つの異なる方法で相互にプロットすることができます。
	これら3つのグラフを使って、それぞれが何を意味するのか簡単に見てみましょう。圧縮率とは、圧力が加えられた際に物質の体積が減少する能力です。ご覧の通り、体積の減少は固体分率の増加として表されます。
	圧縮性とは、粉末の体積が減少した際に、所定の強度の錠剤を製造できる能力のことです。ここでも、体積の減少は固形分率で表され、固形分率が増加することがわかります。
	打錠性とは、粉末が圧力をかけた際に錠剤に十分な強度を与える能力のことです。実際には、引張強度と圧縮圧力の関係を示すグラフです。
	これら3つのプロットを用いることで、粉末を圧縮する際に何が起こったのかをより深く理解することができます。また、特にこれら3つのプロットを併用することで、得られた錠剤の特性を理解し、説明することも可能です。
	圧縮プロセス中に何が起こったのかを理解することがなぜ重要なのでしょうか？それは、堅牢な錠剤処方を開発するためには絶対に必要であり、また、実験室での処方のスケールアップにも非常に役立つからです。
	さて、それでは私たちの研究の最初の実践的なステップについてお話ししましょう。まずはデータ収集から始め、微結晶セルロース、乳糖、リン酸カルシウムといった純粋な添加剤を選択しました。
	また、これらの賦形剤には異なる粒子サイズの寸法も選択しました。
	ここでは例として、セルロースの種類を1種類だけ取り上げました。そこで、平面パンチを用いたシングルパンチプレスでセルロースを圧縮しました。
	すべての錠剤は1錠ずつ手作業で作られ、錠剤1錠ごとに圧縮力、重量、厚さ、圧縮強度を記録しました。
	圧縮力は毎回変更され、増加したため、2キロニュートンから40キロニュートンまでの圧縮力を使用した錠剤を記録しました。これは、20から400までの圧縮圧力に相当します。
	メガパスカル。これらの力は、私たちが実際に記録した唯一のデータであることを強調したいと思います。
	このプロジェクトで使用する他のすべてのデータ（引張強度も確認できますが、他のデータも使用しています）
	これらの力の種類から、私が以前示した式だけでなく、パオロが後ほど示す他のモデルも使用して導き出されます。
パオロ・ネンチオーニ	さて、Diletta が言ったように、固体分率を計算するには、材料の真の密度を知る必要がありました。
	密度は一般的に???で測定されますが、圧縮データから求めることもできます。サンが開発した方法は、錠剤密度と圧縮圧力の非線形回帰を用いており、以下の式に基づいています。
	修正されたヘッケル方程式がここに展示されています。
	この方程式をモデル化するために、JMP の特殊なモデリング プラットフォームの非線形回帰を使用しました。
	組み込みモデル ライブラリには多くのモデルが含まれていますが、ここで示すように、独自にカスタマイズした方程式を作成することもできます。
	NonlinLib.JSL で定義された独自の ??? を追加するだけです。
	わかった。
	方程式の非線形回帰 JMP を実行し、??? を計算して、データにより適合するパラメータ推定値を使用します。ここで D と呼ぶパラメータは、データのすべての処理で使用する真の密度です。
	真の密度がわかれば。
	データと相対的な関係をプロットし始めることができます。圧縮特性はまず体積の減少と関連しています。
	圧力を加えた材料の。
	この関係は川北方程式で説明できますが、ここでも説明する必要があります。
	この方程式を非線形回帰を使用してモデル化し、ここでも NonlinLib.JSL で定義されたカスタマイズされた方程式を追加する必要があります。
	わかった。
パオロ・ネンチオーニ	非線形回帰を実行すると数式が得られ、この数式をデータ テーブルに保存できます。
	そこで私たちは
	圧縮率プロット。
	川北の保存された方程式は、加えられた圧力による体積の減少を説明します。
	そして、これはディレッタが以前私たちに見せてくれた最初のプロットです。
	圧縮性はもう一つの非常に重要な特性であり、これについて述べる論文のほとんどは、固相率と引張強度の関係を説明するためにリシュケウィッチの式を使用しています。
	ここでは非線形モデリングを使用する必要はありません。Y軸とX軸のフィットレポートから「Fit Special」コマンドを選択するだけで済むためです。これにより、Y軸データ（引張強度）に対数変換を適用できるため、保存するだけで済みます。
	データ テーブル内の数式。
	そして、次のような関係が成り立ちます
	固相率と引張強度を結び付けます。
	これは、リシュケウィッチ方程式を使用した圧縮性プロットであり、引張強度と粉末の緻密化、固体分率を説明します。
	Diletta が示した最後のプロットは、タブレット化可能性です。
	加えられた圧力が引張強度を高めるのにどれほど効果的であるかを説明します。
	通常、圧縮圧力が大きいほど錠剤は強くなりますが、必ずしもそうとは限りません。この関係は、
	圧縮圧力をあまり増加させると、引張強度は増加しなくなります。
	高くなれ。
	の上。
パオロ・ネンチオーニ	ここでの関係は直接的な関数ではない
	また、トピックの場合。
	粉末の打錠性に関する包括的かつ汎用的な理論的枠組みは深く研究されておらず、ここでは、得られた式がデータに適合するかどうかに関わらず、前述の2つの式の関数合成を適用します。
	これは主に材料特性によるものですが、次のスライドではこれらの機能構成を使用します。
	3つのグラフは、例えばダッシュボードを使って一緒に表示することができ、
	ローカル データ フィルターを使用すると、必要な圧縮圧力の範囲を強調表示することもできます。
	データは可能です。
	また、
	圧縮圧力、固相率、引張強度の関係を理解するための 3 次元グラフと散布図。
	各立方体の面は、これまで見てきた3つのプロットの1つです。成形体の固体分率は、結果を直接評価するのに便利です。
	圧縮圧力を適用して、成形体の引張強度が固形分率の直接的な結果であることをシミュレートします。
	それでは、2つのケーススタディを見てみましょう。1つ目は非常にシンプルなアプリケーションです
	2 種類の賦形剤とその混合物のプロファイルを、面積 1 平方センチメートルの平面パンチを使用して作成します。
	セルロースとラクトースは圧縮下で異なる挙動を示しますが、前者のセルロースは、形成によって固まる物質として一般的に知られています。
	2番目は一般的に知られており、発酵によって圧縮を与えます。
	ここではセルロースがラクトースに対して???を与えることがわかります
	より高い引張強度値に達します。
	にもそれが見られます。
	錠剤化可能性プロットの最後の部分のデータはうまく適合しない
	方程式。
	乳糖
	セルロースの引張強度と同じ値には達しませんが、錠剤化の点では次のことがわかります。
	データ。
	その線は、私たちが使用する関数の合成の方程式に非常によく適合します。
	さて、異なる比率で賦形剤を混ぜることもしました。
	予想通り、セルロースとラクトースの混合物の2つのプロファイルは、主要な量の賦形剤のプロファイルと似ています。
	したがって、2 つの成分の比率を単純に増減させるのではなく、混合物の挙動を変更できます。これは、直面する必要がある配合活動を行う際に非常に役立ちます。
	圧縮特性の低い有効成分に対処します。
	ここに2番目の
	ケーススタディ。
	実際の処方、実際の錠剤処方、それは
	圧縮研究では、これまで見てきた平面パンチと、約 500 万個の非常に小さなタブレットである実際のパンチの両方を使用しました。
	まず、シングルパンチプレスを使用してプロファイルを作成しました。
	ここでは、2つの異なるパンチのプロットを比較できます。小さい凸型パンチで製造された錠剤は、大きい平面パンチで得られた固形分率の引張強度と同じ値に到達できないことがわかります。
	より信頼性の高い結果を得るために、私たちは実際に工業用バッチで使用されているパンチ、つまりより小さいパンチを使用して研究を続けました。
	ここでは、シングルパンチプレスとロータリープレスという 2 つの異なる機器で作成されたプロファイルを示します。
	わかります
	ありません
	2つの機器の間には顕著な違いがあります。
	引張強度と固形分率はどちらの装置でもほぼ同じです。
	最後に、回転装置を使用して 2 つの異なる速度でタブレットを製造しました。
	ここで新しい用語を導入する必要があります。
	「滞留時間」とは、粉末が
	負荷がかかった状態、サイクルの最大圧力下で。
	速度が低いほど、つまり滞留時間が長くなると、錠剤の固体摩擦が最も高くなり、最初のグラフから圧縮率が明らかにわかります。
	圧縮圧力と固相率を結び付けます。
	プロットの右側にあるコンパクト性は、反射するため、おそらく 3 つの特性の中で最も価値があります。
	引張強度と固相率を比較すると、2つの曲線の差が小さいことがわかります。
	まったく同じです。
	これはつまり
	圧縮性は圧縮速度に大きく影響されないため、圧縮性プロファイルは
	実験室から産業機器へのスケールアップ時に役立つツールになります。
	なぜなら???
	非常に重要な情報です
	私たちが持っている粉末の圧力による圧縮です。
	それで、ありがとう
	私たちの話を聞いて
	さようならを言います。

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