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可压性、可压性和压缩性：使用 JMP® 轻松显示复杂关系 (2021-EU-30MP-757)

Paolo Nencioni，A.Menarini 技术员
佛罗伦萨大学博士生 Diletta Biagi

在制药领域，压片性、可压性和压缩性曲线通常用于表征压制过程中的原材料和粉末配方。通过评估这些曲线，可以解释测试材料在压片过程中的机械行为（压片性能）。压片性曲线解释了压力和片剂强度之间的关系。压缩性和压缩性提供了额外的信息来描述整体压片行为，同时考虑了影响该过程的其他参数，例如孔隙率。使用仪器化的单冲压机，还可以用少量材料进行压缩研究。这种方法是开发稳健配方的基础，符合“质量源于设计”框​​架的要求。

在研究的早期阶段，我们使用 JMP 对片剂性能与压片压力的关系进行建模和可视化。这是定义进一步试验的实验域的基础步骤。得益于 JMP 强大的交互式可视化功能，我们可以自由地在实验域内移动，并预测压片行为和特性，从而形成可接受的空间设计。

自动生成的成绩单...

扬声器	抄本
迪莱塔·比亚吉	大家好，欢迎来到我们的演讲。我是 Diletta Biagi。我想先介绍一下这个项目给我们带来的启发。
	因此，我将向您提供关于什么是药片以及如何制造药片的非常基础和简单的知识，然后我将向您讨论为什么要进行压实研究。
	然后，Paolo 会深入讲解，向你展示工作的所有实际步骤。他会向你展示我们如何处理数据，并附带一些真实的案例研究。
	当谈到药物管理时，最常用的是传统途径，尤其是片剂，是最受欢迎的固体剂型。
	您可以拥有各种类型、各种颜色、各种形状的药片。您可以拥有包衣控释片，也可以拥有标准压制片。
	那么如何获得片剂呢？可以用粉末制成片剂，也可以用颗粒制成片剂。将粉末放入模具的密闭空间中，然后施加压缩力，
	导致体积减小。但体积减小时究竟会发生什么呢？起初压实时……压力仍然很低，
	颗粒重新排列，堆积得更紧密，从而降低了孔隙率。但是，随着压力的增加，颗粒尺寸会发生变化，要么是因为它们形成，要么是因为它们破碎成更小的颗粒。
	所以主要的……这种行为取决于起始粉末。起始粉末有其自身特性，会影响压片过程。
	同样，制成的药片也具有一些特性，这取决于模具和冲头几何形状上施加的力以及我们使用的粉末。
	因此，我们有很多特性会影响压缩过程，也由压缩过程产生。所有这些特性都可以归结为我们用来描述压缩过程的四个公式。
	让我们看一下这个公式，压实压力将施加的力与冲头的横截面积联系起来。
	当药片尺寸不同时，比较施加在药片上的负载是很有用的，因为当两片药片尺寸不同时，你无法直接比较力。
	抗拉强度与药片的断裂力和纵切面面积相关。比较不同尺寸药片的机械强度很有用，因为如果两片药片的尺寸不同，就无法直接比较断裂力。
	真密度仅代表粉末固体部分的密度，因此颗粒之间没有空气，颗粒内部也没有空隙，这些都对真密度的计算有贡献。
	固体分数是片剂表观密度与真实密度的比率，如您所见，它与孔隙率有关。
	但是同情压力和抗拉强度以及固体分数可以用三种不同的方式绘制出来。
	让我们通过这三张图来简要了解它们的含义。压缩性是指材料在施加压力时减小体积的能力。正如您所见，体积的减小表现为固相分数的增加。
	可压性是指粉末在体积减小时，制成具有特定强度的片剂的能力。同样，您可以看到，体积的减小以固相分数表示，而体积的减小则伴随着固相分数的增加。
	压片性是指粉末在施加压力时使片剂具有足够强度的能力。实际上，它是拉伸强度与压制压力的关系图。
	通过这三张图，我们能够更好地了解粉末在压制过程中发生的变化。同时，我们也能理解和解释最终片剂的特性，尤其是在将这三张图结合使用的情况下。
	为什么了解压片过程中发生的事情很重要？因为如果我们想要开发出一种稳定的片剂配方，了解压片过程是绝对必要的，而且这对于实验室配方的规模化生产也非常有用。
	好的，现在我来告诉你们我们工作的第一步。我们首先收集了一些数据，然后选择了一些纯辅料，特别是微晶纤维素、乳糖和磷酸钙。
	我们还为这些赋形剂选择了不同的粒径尺寸。
	这里我只报告了一种纤维素，作为示例。因此，我们用一台平面冲头对纤维素进行了单冲压。
	所有药片都是手工制作的，每次一片，并记录每一片药片的压实力、重量、厚度和抗压强度。
	压实力每次都会改变并增加，所以我们记录了使用从 2 千牛顿到 40 千牛顿的压实力的片剂，这相当于 20 到 400 的压实压力
	兆帕。我想强调的是，这些力是我们实际记录的唯一数据类型
	因为我们在这个项目中使用的所有其他数据（您可以看到抗拉强度，但我们也使用其他数据）
	使用我之前向你们展示的公式从这些力类型中推导出来，同时也使用了一些 Paolo 稍后将向你们展示的其他模型。
保罗·南乔尼	好的，正如 Diletta 所说，要计算固体分数，我们需要知道材料的真实密度。
	密度通常用???来测量，但也可以通过压片数据推算出来。Sun开发了一种基于以下公式的方法：采用压片压力与片剂密度的非线性回归。
	这里展示的是修改后的 Heckel 方程。
	为了对该方程进行建模，我们使用了 JMP 专门建模平台中的非线性回归。
	内置模型库包含很多模型，但也可以创建自定义方程，如我在这里展示的那样。
	您只需添加在 NonlinLib.JSL 中定义的您自己的 ???。
	好的。
	运行方程的非线性回归 JMP，计算 ???，使用更适合数据的参数估计值，我们在此处称为 D 的参数是真实密度，我们将在所有数据阐述中使用它。
	一旦我们得到了真实的密度。
	我们可以开始绘制数据和相对关系，首先是压缩性，它将体积的减少联系起来
	施加压力的材料。
	这种关系可以用川北方程来解释，这里我们也必须这样做。
	使用非线性回归对该方程进行建模，并且在这里，我们必须添加在 NonlinLib.JSL 中定义的自定义方程。
	好的。
保罗·南乔尼	运行非线性回归得到一个公式，我们可以将这个公式保存在我们的数据表中。
	所以我们得到
	压缩性图。
	Kawakita 保存的方程解释了施加压力时体积的减少。
	而这也是之前Diletta给我们展现的第一个剧情。
	压实性是另一个非常重要的特性，大多数谈论它的论文都使用 Ryshkewitch 方程来描述固体分数和拉伸强度之间的关系。
	这里无需使用非线性建模，因为在“以 X 拟合 Y”报告中，我们只需选择“特殊拟合”命令即可。这样，就可以对 Y 数据（拉伸强度）进行对数变换，因此我们只需保存即可。
	数据表中的公式。
	我们得到的关系是
	将固体分数与拉伸强度联系起来。
	这是采用 Ryshkewitch 方程的压实性图，解释了拉伸强度和粉末致密化、固体分数。
	Diletta 向我们展示的最后一个情节是 Tabletability。
	它描述了施加压力在增加抗拉强度方面的有效性。
	通常情况下，较大的压缩压力会导致片剂强度更高，但情况并非总是如此，这种关系是正确的，因为在
	压实压力增加太多，抗拉强度就会停止增加。
	很高。
	在。
保罗·南乔尼	这里的关系不是直接函数
	另外，如果主题的话。
	关于粉末压片性的完整而通用的理论框架尚未得到深入研究。本文尝试应用前两个方程的函数组合，而不是只考虑所得方程是否能够拟合数据。
	这主要来自于材料特性，然而，我们在下一张幻灯片中使用这些功能组合。
	这三个图表可以一起显示，例如使用仪表板，并具有
	本地数据过滤器，也让我们能够突出显示所需的压实压力范围。
	數據可以。
	也显示在
	三维图形和散点图来了解压实压力、固体分数和拉伸强度之间的关系。
	每个立方体面都是我们之前看到的三个图之一。压块的固体分数，可以直接评估结果。
	施加压实压力模拟压坯的拉伸强度是固体分数的直接结果。
	现在我们来看一些案例研究，两个。第一个是一个非常简单的应用
	使用面积为一平方厘米的平面冲头，对两种辅料及其混合物进行分析。
	纤维素和乳糖在压缩下的行为不同，纤维素通常被称为通过形成而固结的材料。
	第二种是众所周知的，它通过发酵来压实。
	在这里我们可以看到纤维素对乳糖产生???
	达到更高的抗拉强度值。
	我们还可以看到。
	可压片性图的最后一部分数据不太适合
	等式。
	乳糖
	达不到纤维素的拉伸强度，但在压片性方面你可以看到
	数据。
	该线与我们使用的函数组合方程非常吻合。
	好的，我们也以不同的比例混合了一些赋形剂。
	正如预期的那样，两种混合纤维素和乳糖的概况看起来很相似，概况辅料的含量很大
	因此，我们可以改变混合物的行为，而不仅仅是增加或减少两种成分之间的比例，当我们必须面对时，这些在进行配方活动时非常有用。
	要注意一些具有低压实特性的活性成分。
	这里我们有第二个
	案例研究。
	是真正的配方，真正的片剂配方，它是一种
	压实研究既使用了我们以前见过的平面冲头，也使用了真正的冲头，即 500 万左右的非常小的平板???
	首先，我们使用一台冲床制作轮廓。
	这里我们可以比较两种不同冲头的曲线图。可以看出，用较小的凸面冲头冲制的片剂无法达到用较大的平面冲头获得的固相分数相同的抗拉强度值。
	为了得到更可靠的结果，我们继续使用工业批次中实际使用的冲头（较小的冲头）进行研究。
	这里我们看到了使用两种不同的设备（单冲床和旋转压力机）制作的轮廓。
	我们可以看到
	没有
	两台设备之间存在显著差异。
	两种设备的抗拉强度和固体分数完全相同。
	最后，我们使用旋转设备以两种不同的速度生产药片。
	这里我们要引入一个新名词，
	术语“停留时间”定义了粉末在
	在负载下，在循环的最大压力下。
	速度越低，意味着停留时间越长，导致片剂的固体摩擦力越大，我们可以从第一个图中清楚地看到，压缩率
	将压实压力和固体分数联系起来。
	位于图右侧的可压缩性可能是三个属性中最有价值的，因为它可以反映情况。
	拉伸强度和固体分数，我们可以看到，部分细微的差异是由两条曲线造成的
	完全一样。
	这意味着
	压实速度对压实性影响不大，因此压实性曲线
	成为从实验室到工业设备扩大规模过程中的有用工具。
	因为???
	是有关
	压缩压力，压缩我们已有的粉末。
	是的，我感谢你
	听完我们的谈话后
	我说再见。

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