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(guān)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(guān)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(shè)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(shù)的快速發(fā)展, 建模與模擬(M&S)替代試錯法是制藥領(lǐng)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(xué)口服制劑連續(xù)制造技術(shù)指導(dǎo)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(xué)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(xué)。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(luò)，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(yù)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(yù)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(shè)備設(shè)計對藥品質(zhì)量的影響程度。而這個特性可以廣泛應(yīng)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(guān)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(shù)，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(shè)備之間的相互作用。它可以單獨使用或與其他CAE工具結(jié)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(yù)測顆粒材料行為、評估設(shè)備性能并優(yōu)化流程。
Altair EDEM在制藥領(lǐng)域應(yīng)用
Altair是計算智能領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者之一，在仿真、高性能計算(HPC)和人工智能等領(lǐng)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(wù)于13000多家全球企業(yè)，應(yīng)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(shù)，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(shù)高峰論壇”。屆時來自Altair的EDEM技術(shù)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(shù)在醫(yī)藥粉體中的應(yīng)用》的主題報告。
報告人介紹
朱咸磊，Altair EDEM技術(shù)工程師，CAE行業(yè)相關(guān)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(gòu)的科研項目。在離散元、CFD分析、多體動力學(xué)分析及多學(xué)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(yīng)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(shè)備如何進行仿真優(yōu)化及與AI技術(shù)融合應(yīng)用？
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/青黎）
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