一种类球形无载体妥布霉素粉雾剂颗粒的湍流强化可控制备方法

本发明属于药物制剂与粉体颗粒，具体涉及一种类球形无载体妥布霉素粉雾剂颗粒的湍流强化可控制备方法，更具体的涉及一种基于湍流强化反应技术，在反旋撞击射流反应器中可控制备妥布霉素类球型微纳结构颗粒的方法。

背景技术：

1、妥布霉素(tobramycin)，又名妥布拉霉素，cas登录号32986-56-4，是一种氨基糖苷类抗生素，具有水溶性好、抗菌谱广、疗效确切、性质稳定、成本低等优点，对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌都有较强的抗菌作用，在临床上使用较为广泛。妥布霉素的药物作用机理与其他氨基糖苷类抗生素类似，能够与细菌体内核糖体发生不可逆的结合，阻断翻译过程，从而抑制蛋白质合成的途径来杀死细菌，通过作用于细菌30s核糖体亚基的受体蛋白a位点结合从而抑制细菌蛋白合成，现代生物化学和分子生物学研究表明30s核糖体亚基与trna结合对蛋白质合成起关键作用，造成核糖体翻译过程受阻，进而影响蛋白质的合成。大量研究表明其抗菌能力与氨基数量有关，即氨基越多，抑菌能力越强，毒性也增大。与氨基糖苷类抗生素常用药庆大霉素的相对毒性相比，妥布霉素具有更少的毒性，但却能对庆大霉素具有耐药性绿脓杆菌有较强的抑制作用，因此具有很强的商业价值和临床价值。

2、囊性纤维化(cf)等肺部疾病在呼吸系统的主要表现为反复支气管感染和气道阻塞，其中以铜绿假单胞菌感染最为常见。使用抗生素可有效减少铜绿假单胞菌感染，但目前治疗此类疾病的药物其剂型大多难以满足临床需求。由pathogenesis公司研制的妥布霉素溶液型喷雾剂(商品名tobi)自1998年在美国上市以来，用于囊性纤维化病人假单胞菌肺部感染，但由于气雾剂需要耐压容器、阀门系统以及特殊的生产设备，成本较高，不易携带等缺点，为病人的使用提高了门槛。

3、干粉吸入剂(dpi)是一种新的药物剂型，即患者使用的粉雾剂，该种剂型的药物以超细粉体形式存在，可通过患者主动吸入后在肺部沉积并吸收，药物靶向性进一步增强，同时可减免注射给药顺应性差、口服给药肝脏首过效应与生物利用度低等问题，经临床试验验证具有良好的安全性和耐受性。

4、2013年3月，fda批准了妥布霉素干粉吸入剂用于6岁及以上的患者，但干粉吸入产品的制备往往存在着较高的技术难度，为了使有效成分在肺部沉积并发挥局部作用通常需要其有效成分的da在1～5μm之间。机械粉碎法是目前制药行业使用最广泛的微粉化技术，但是存在着能耗大、效率低、产品粒度分布宽等缺点。由于机械粉碎法的缺陷，目前一般采用反溶剂结晶法制备妥布霉素粉雾剂颗粒。

5、过饱和度是结晶过程的推动力，过饱和度大小和分布直接决定了结晶器内的成核与生长速率，进而影响晶体颗粒的粒度大小和分布。在现有的结晶工艺中，间歇釜式结晶工艺应用最为广泛，但混合效率极低，在不同批次产品之间也存在很大差异。

6、因此，提供一种新的结晶与制粒工艺，对于妥布霉素粉雾剂颗粒的研发具有重要意义，可节省大量的时间，并减少污染，为工业化大规模生产提供基础。

技术实现思路

1、发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种类球形无载体妥布霉素粉雾剂颗粒的湍流强化可控制备方法。本发明基于湍流强化反应技术，提供一种能够精准调控妥布霉素产品粒径大小和分布的结晶环境，从而可控制备妥布霉素类球型微纳结构颗粒。采用本发明的方法可制备出分散性优良，具备适宜d50、fpf等吸入特性的妥布霉素粉雾剂颗粒。

2、技术方案：本发明的目的通过下述技术方案实现：

3、本发明提供了一种类球形无载体妥布霉素粉雾剂颗粒的湍流强化可控制备方法，在反旋撞击射流反应器中通过湍流强化，进行妥布霉素反溶剂重结晶，使有效成分妥布霉素在重结晶过程中形成大小均一的晶体。

4、本发明采用具有更快、更高效混合效果的喷射结晶工艺，能够获得更接近理想条件下的结晶环境。在高剪切空间内依靠湍流强化混合和传质特性，通过流体之间的剧烈作用强化流体之间的混合效果，在极短的时间内产生过饱和结晶环境以进行反溶剂结晶。

5、本发明反应体系中设置两组反旋撞击射流反应器，所述反旋撞击射流反应器与t型管路、蠕动泵和超声发生器设备配合使用；所述蠕动泵与反旋撞击射流反应器连接，输送溶剂和反溶剂；两组反旋撞击射流反应器的出口形成两股入口，两股入口汇聚并碰撞形成一个出口，即为“t型管路”；所述“t型管路”(包括连接反旋撞击射流反应器的管路)为硅胶管；所述超声发生器设备与反旋撞击射流反应器通过金属螺口相接。

6、本发明中，所述的反旋撞击射流反应器选用cn2022108062180中公开的复合涡流反应器(结构示意图见图1)。所述复合涡流反应器包括兰金旋流反应器和泰勒涡反应器，兰金旋流反应器包括反应室，反应室侧壁上设有第一入口管和第二入口管，经第一入口管和第二入口管进入反应室的流体能够在反应室内形成回旋流体，反应室顶部中间设有回旋出口管。泰勒涡反应器包括同轴设置的内筒和外筒，内筒由旋转驱动装置驱动旋转，内筒和外筒之间构成环形反应空间，环形反应空间底部中间通过回旋出口管连通反应室，环形反应空间的横截面面积由底部至顶部逐渐变大，外筒上端设有连通环形反应空间上部的反应出口管。

7、本发明采用上述反旋撞击射流反应器，提供了一种类球形无载体妥布霉素粉雾剂颗粒的湍流强化可控制备方法，包括如下步骤：

8、(1)配制溶剂相与反溶剂相：将妥布霉素原料药溶解于溶剂中，作为溶剂相，配制相同的两份溶剂相a和b；选取反溶剂作为反溶剂相，配制相同的两份反溶剂相c和d。

9、(2)当溶剂相体系a、b里加入大量的反溶剂c、d，可以使妥布霉素的溶解度下降而析出。溶剂相a与反溶剂相c一组，通过蠕动泵输送到一组反旋撞击射流反应器中发生反溶剂结晶，妥布霉素纯溶液即溶剂相a和反溶剂相c的液体流碰撞后迅速形成乳白色混悬液；溶剂相b与反溶剂相d一组，通过蠕动泵输送到另一组反旋撞击射流反应器中发生反溶剂结晶，妥布霉素纯溶液即溶剂相b和反溶剂相d的液体流碰撞后迅速形成乳白色混悬液；所形成的两股混悬液在t型管路中发生撞击，通过超声发生器设备的振子充分影响妥布霉素整个重结晶过程，最终得到均匀的混悬液。

10、具体来说，开启超声发生器设备使其充分影响妥布霉素整个重结晶过程；同时将两相两两通过蠕动泵输送至复合涡流反应器中，通过反溶剂重结晶得到混悬液，即a流与c流在第一个复合涡流反应器中发生反溶剂结晶，b流与d流在另一个复合涡流反应器中发生反溶剂结晶，所形成的两股混悬液在t型管路中发生撞击，在超声场中最终得到均匀的混悬液。

11、(3)将步骤(2)所得混悬液干燥、分散，得到妥布霉素粉雾剂颗粒。

12、具有微流撞击路线的混合器具备高剪切力、可增强传质等优势，超声可以使涡流振荡和旋转，导致界面的折叠和拉伸，提高了混合和传质性能。本发明中复合涡流反应器和t型管路均具备此特征优势。

13、经筛选，过高浓度的溶剂相(大于500mg/ml)会导致制备颗粒过大，不符合小于5μm的吸入条件，而过低浓度的溶剂相(小于10mg/ml)不易形成颗粒。因此，进一步优选地，所述溶剂相a、b浓度设置为10-500mg/ml。

14、进一步优选地，所述溶剂为纯水。

15、向一个溶剂体系里加入大量的反溶剂可使指定溶质的溶解度下降而析出，是一种提纯此溶质的常规方法。溶剂与反溶剂间的极性差异越大，效果越好，故进一步优选地，所述反溶剂为乙醇、甲苯、甲醇、丙酮、四氯化碳、己烷或醋酸乙酯中至少一种。

16、进一步优选地，所述反旋撞击射流反应器(即复合涡流反应器)、t型管路的管路内径统一为1-100mm。

17、进一步优选地，步骤(2)中，所述蠕动泵输送溶剂相a、b与反溶剂相c、d进入撞击流；输送溶剂相a、b的蠕动泵转速设置为1-100rpm，输送反溶剂相c、d的蠕动泵转速为10-200rpm。

18、进一步地，步骤(2)中，所述超声发生器设备频率为20khz，功率设置为50-1500w。较低频率下高强度的超声有助于形成球形度更高的粒子。

19、进一步地，步骤(3)中，所述干燥的方式采用液氮冻干。

20、有益效果：

21、(1)本发明采用妥布霉素粉末作为原材料，通过引入涡流并利用其独特的混合和传质流体动力学特性强化重结晶过程，在不使用对人体可能存在毒害并对环境有负面影响材料的情况下，辅以适宜条件的超声制备出形貌均一、尺寸合适、无有害试剂残留的妥布霉素粉雾剂颗粒。该方法采用特定工艺，才能形成具有特殊形貌的产物。

22、(2)与传统的制备方法相比，本发明制备方法基于湍流强化反应技术，通过反旋撞击射流反应过程，进而制备了形貌均一、尺寸适宜、无有害试剂残留的妥布霉素粉雾剂颗粒，得到的妥布霉素类球型微纳结构颗粒粒径为1-5μm，能够很好地解决作为cf等肺部疾病的重要药物的吸入剂颗粒大小问题，在工业生产中有效规避了传统方法耗能大、时间长、操作复杂的问题，可实现规模化绿色生产。

23、(3)本发明制备方法得到的妥布霉素粉雾剂颗粒性能优异：具有适宜吸入的尺寸以及适宜吸入的低密度，可用于妥布霉素粉雾剂的制备。