【儀器百科】藥物熱熔擠出機的原理和在制藥領域的應用優勢分析

　　藥物熱熔擠出機是一種將熱塑性物料在高溫熔融狀態下，通過螺桿擠壓與混合，連續制備均勻藥物制劑的高效設備。近年來，隨著連續化制藥技術的發展，熱熔擠出技術在固體分散體、緩控釋制劑、納米藥物、復方藥物等先進藥物劑型中的應用越來越廣泛，尤其在提高難溶性藥物溶解度與生物利用度、實現藥物精準遞送方面展現出突出優勢。

  

　　一、藥物熱熔擠出機的基本原理
 

　　熱熔擠出(Hot Melt Extrusion, HME)是一種基于熱與機械能的連續加工技術，其核心是將藥物與聚合物載體等物料在無溶劑條件下加熱至熔融或軟化狀態，通過螺桿的剪切、混合作用，使其均勻分散或溶解，隨后通過模具擠出成型，再經冷卻固化得到所需藥物制劑。
 

　　1. 主要工作流程
 

　　1. 喂料(Feeding)
 

　　• 將藥物活性成分(API)與聚合物載體(如PVP、PEG、Eudragit等)、增塑劑、穩定劑等輔料通過重力喂料或強制喂料系統送入擠出機料斗。
 

　　2. 加熱與熔融(Heating & Melting)
 

　　• 物料進入具有控溫夾套的機筒(Barrel)，通過電加熱或熱油循環將機筒加熱至設定溫度(通常為 100~200°C，視物料性質而定)；
 

　　• 在高溫作用下，熱塑性聚合物及部分藥物熔融或軟化，形成具有一定流動性的熔體。
 

　　3. 螺桿剪切與混合(Shearing & Mixing)
 

　　• 熔融物料在多段式螺桿(具有輸送、壓縮、混合、分散功能)的旋轉推動下，受到強烈的剪切力、拉伸力與混合作用；
 

　　• 螺桿元件的不同構型(如輸送螺塊、混合螺塊、捏合塊等)可實現物料的均勻分散、分子級混合、藥物在載體中的分子分散或微晶分散；
 

　　• 對于難溶性藥物，此步驟可促成其形成無定形態或分子態分散于聚合物中，顯著提高溶解性能。
 

　　4. 擠出與成型(Extrusion & Forming)
 

　　• 混合均勻的熔體通過模具(Die)擠出，形成連續的條狀、薄膜、棒狀或顆粒狀中間體；
 

　　• 擠出物經過冷卻(風冷/水冷)、切粒或進一步加工，制成片劑、膠囊填充物、植入劑、口崩片、緩釋骨架等最終劑型。
 

　　2. 關鍵技術與參數控制

參數	作用與影響
溫度控制?	影響物料的熔融狀態、藥物穩定性與相容性，需精準控制各區溫度
螺桿轉速?	影響剪切強度、混合效果與停留時間，需平衡混合效率與熱降解風險
喂料速度?	控制物料在機筒內的停留時間，影響混合均勻性與產能
螺桿設計?	不同功能段（輸送、混合、分散）決定混合效果與物料形態控制
壓力控制?	影響擠出穩定性與模具成形效果

 

　　二、藥物熱熔擠出機在制藥領域的應用優勢分析
 

　　熱熔擠出技術因其無溶劑、連續化、高效混合、可控釋藥等特點，在現代制藥工業中具有顯著的應用優勢，特別是在解決難溶性藥物、緩控釋系統、復方制劑等難題方面表現突出。
 

　　1. 提高難溶性藥物的溶解度與生物利用度(重點應用)
 

　　? 挑戰： 大多數新藥為BCS II類(低溶解度、高滲透性)或 IV類(雙低)藥物，口服生物利用度差；
 

　　? HME解決方案：
 

　　• 通過熱熔擠出，可將難溶性藥物以分子態或無定形態高度分散于親水性或腸溶性聚合物載體中(如PVP、HPMC、Soluplus、Eudragit E等)；
 

　　• 形成的固體分散體(Solid Dispersion)可顯著提高表面積、抑制藥物結晶、加快溶出速率；
 

　　• 有效改善藥物溶解度和口服吸收，提高生物利用度(有些藥物可提高數倍甚至數十倍)。
 

　　?? 應用實例： 抗真菌藥、抗癌藥、抗病、NSAIDs等BCS II類藥物的增溶制劑。
 

　　2. 制備緩控釋藥物制劑
 

　　? HME可實現藥物與聚合物的均勻混合，精準控制藥物釋放行為：
 

　　• 通過選用不同溶解性、滲透性或降解速率的聚合物(如Eudragit RL/RS、PLGA、聚乙烯醇等)，控制藥物在胃腸道中的釋放速率；
 

　　• 擠出過程中藥物與載體形成均一基質，通過擴散、溶蝕或滲透機制，實現零級/一級/脈沖釋放等控釋效果；
 

　　• 適用于長效植入劑、透皮貼劑、胃滯留系統、結腸靶向等特殊釋藥系統。
 

　　?? 應用實例： 精神類藥品長效制劑、疼痛管理緩釋劑、糖尿病藥物控釋系統。
 

　　3. 實現連續化、高效與可規模化的生產
 

　　? 與傳統間歇式濕法制粒、溶劑揮發法、熔融噴霧等工藝相比：
 

　　• HME為連續生產工藝，無溶劑、無干燥步驟，流程更短、效率更高；
 

　　• 易于放大生產(從實驗室到中試到工業化生產)，工藝參數穩定、重復性好；
 

　　• 減少批次間差異，提高產品質量一致性，更適合cGMP與QbD(質量源于設計)理念。
 

　　?? 優勢體現： 適合制藥工業4.0背景下的智能化、連續化、柔性生產需求。
 

　　4. 適用于熱穩定藥物與輔料，拓展藥物配方設計空間
 

　　• HME無需使用有機溶劑，避免溶劑殘留、毒性、環境污染與回收問題；
 

　　• 適用于熱穩定性較好的藥物與聚合物體系，通過合理控制溫度與停留時間，可拓展多種新型藥物遞送配方；
 

　　• 可靈活引入增塑劑、穩定劑、表面活性劑、色素、味道掩蔽劑等，優化制劑性能。
 

　　5. 制備特殊劑型與復雜藥物系統
 

　　• 口服固體分散體、緩釋小丸、植入劑、口崩片、多層復合片、3D打印藥物原料；
 

　　• 納米藥物載體前驅體制備、復方藥物均勻共混、靶向遞送系統基礎材料；
 

　　• 為個性化藥物、精準醫療、新型給藥途徑提供技術支撐。
 

　　三、熱熔擠出機在制藥中的典型應用場景

應用方向	具體案例
難溶性藥物增溶?	抗真菌藥（如伊曲康唑）、抗癌藥（如紫杉醇類）、抗病等固體分散體制備
緩控釋制劑?	緩釋片、植入劑、透皮系統、結腸靶向藥物
復方藥物均勻混合?	多組分藥物（如抗生素復方、心血管藥物組合）的均一共混
無定形藥物穩定化?	防止藥物重結晶，提高物理穩定性
3D打印藥物原料制備?	提供精準配比、均勻性好的絲材或顆粒原料
兒科/老年用藥優化?	口崩片、易吞咽制劑、味道掩蔽型藥物

 

　　四、總結：熱熔擠出技術的核心價值與優勢

優勢維度	具體表現
溶解性與生物利用度提升?	制備無定形/分子態藥物-聚合物固體分散體，顯著提高難溶性藥物溶出與吸收
緩控釋能力?	精準控制藥物釋放行為，實現零級、一級、靶向等復雜釋藥模式
連續化與高效生產?	無溶劑、一步成型，適合規模化、智能化連續制造
工藝簡化與綠色環保?	無需有機溶劑，減少污染與干燥步驟，更環保、經濟
配方靈活、適應性強?	可引入多種功能性輔料，支持復雜藥物遞送系統開發
產品質量穩定?	連續工藝參數可控，減少批次差異，提高一致性