بخشی از مقاله
چکیده
اندازه ذرات دارویی یکی از پارامترهای مهم برای مقدار جذب مناسب دارو در مقایسه با میزان مصرف آن دارو می باشد. در حقیقت میزان جذب دارو را می توان با کاهش اندازه ذرات، افزایش داد. مطالعات اخیر نشان داده اند که انبساط سریع محلول فوق بحرانی - RESS - نقش شایانی در تهیه ذراتی در مقیاس میکرون و زیرمیکرون داشته است. در این کار به مطالعه تهیه ذرات دارویی در ابعاد کوچک توسط این فرایند و دو روش انبساط سریع محلول فوق بحرانی در حلال مایع - RESOLV - و انبساط سریع محلول فوق بحرانی توسط حلال همراه - RESS-SC - که بهبود دهنده فرایند RESS می باشند، پرداخته شده است.
در ادامه پارامترهای عملیاتی که روی این فرایندها تأثیرگذار می باشند نیز مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان دادند که فرایند RESS به تنهایی نمی تواند ذرات را در مقیاس نانو تولید کند و برای رسیدن به این هدف باید از فرایند های بهبود دهنده آن استفاده کرد. با توجه به بررسی های انجام شده مشخص شد، زمانی که ماده مورد نظر در سیال فوق بحرانی حلالیت خوبی داشته باشد، استفاده از روش RESOLV و در حالت عدم حلالیت مناسب استفاده از روش RESS-SC کمک شایانی در تهیه ذرات با ابعاد نانو می کند. در نهایت با بررسی پارامتر های مختلف مشخص شد که پارامتر های دما، فشار، طول و قطر نازل، فاصله پاشش و دمای قبل و بعد از محفظه انبساط از مهم ترین پارامترهای تاثیر گذار بر اندازه ذرات تولید شده در این فرایند ها به شمار می روند.
واژگان کلیدی: نانو ذرات دارویی، انبساط سریع محلول فوق بحرانی، اندازه ذره
-1 مقدمه
یکی از مشکلات اصلی در صنایع دارویی، حلالیت کم بسیاری از داروها در آب می باشد. اندازه و توزیع ذرات روی میزان جذب آنها بسیار تأثیرگذار می باشد. در حقیقت ذرات کوچکتر - با نسبت سطح به حجم بزرگتر - ، سرعت انحلال را افزایش می دهند . - perrut et al, 2005 - روش های مرسوم مختلفی برای کاهش اندازه ذرات وجود دارد که این روش ها شامل آسیاب کردن ، خشک کردن پاششی، تبخیر و... می باشند. اما این روش ها دارای معایبی نظیر چندمرحله ای بودن، کنترل ضعیف روی اندازه ذرات، توزیع گسترده ذرات، تغییر کیفیت به دلیل اثرات حرارتی، مصرف زیاد حلال و مشکل زدودن حلال می باشند.
مطالعات مختلف نشان داده است که استفاده از سیال فوق بحرانی برای تهیه میکرو و نانوذرات می تواند یک جایگزین مناسب برای از بین بردن این معایب باشد. سیال فوق بحرانی، سیالی است که در دما و فشار بالاتر از نقطه بحرانی خود می باشد. این سیال ها به صورت تک فاز و دارای خواص شبه گاز و شبه مایع می باشند. در حقیقت از نظر حلالیت مانند مایعات و از نظر نفوذپذیری مانند گازها عمل می کنند. در نتیجه با انتخاب شرایط دما و فشاری مناسب می توان قدرت حلالیت و انتخاب پذیری این سیال ها را افزایش داد - . - Hakuta et al, 2003 , Shariati and Peters , 2003 سیال های فوق بحرانی متفاوتی نظیر دی اکسیدکربن، پروپان، آب، متانول، اتانول، اتان و... تاکنون مورد استفاده قرار گرفته اند.
ولی از میان این موارد ، دی اکسید کربن به دلائل مختلفی نظیر پایین بودن دمای بحرانی، غیرسمی بودن، غیرقابل اشتعال بودن، در دسترس بودن و داشتن قیمت مناسب بسیار مورد توجه قرار گرفته است. دمای بحرانی دی اکسید کربن 31/1 c و فشار بحرانی آن 73/9 bar می باشد - . - Wang and Kienzle, 2000سیال فوق بحرانی می تواند در نقش های حلال، ضدحلال و یا حل شونده برای تهیه ذرات ریز مورد استفاده قرار گیرد. فرایند RESS، یکی از فرایندهایی است که در آن سیال فوق بحرانی به عنوان حلال، مورد استفاده قرار می گیرد. این روش دارای مزایای متعددی می باشد، که از مهمترین آنها، می توان به ساخت ذرات بسیار کوچک در مقیاس زیرمیکرون با توزیع اندازه و کیفیت مناسب و همچنین عاری از حلال، اشاره کرد. این روش دارای معایبی نیز می باشد.
به عنوان مثال بیشتر ذراتی که از روش RESS تولید می شوند دارای اندازه نهایی در مقیاس میکرومتر می باشند. در حقیقت مدل سازی انبساط سریع محلول فوق بحرانی نشان دهنده تولید ذرات با قطر نانو می باشد ولی به علت لخته شدن ذرات در انتهای فرایند، در مقیاس میکرو ظاهر می گردند. همچنین به دلیل حلالیت کم اکثر مواد دارویی در سیال فوق بحرانی، که بخشی از فرایند RESS می باشد، به مقدار زیاد سیال فوق بحرانی برای حل کردن مقدار مناسب دارو نیازخواهیم داشت که این نیز یک مشکل دیگر این فرایند می باشد. برای غلبه بر این مشکل ها یک سری فرایندهایی برای بهبود عملکرد فرایند RESS طراحی شده اند. از مهمترین این روش ها می توان به فرایندهای RESOLV و RESS-SC اشاره کرد - . - Young et al, 2003در ادامه به بررسی نحوه عملکرد فرایند RESS ،RESOLV و RESS-SC پرداخته شده است.
-2فرایند RESS
انبساط سریع محلول فوق بحرانی، یک روش کریستالیزاسیون برای تولید ذرات ریز با استفاده از سیال فوق بحرانی می باشد . این فرایند از طریق وارد کردن سیال - CO2 - از یک مخزن گاز و عبور آن از یک فیلتر برای حذف ذرات موجود در گاز آغاز می گردد. سپس گاز دی اکسید کربن از طریق یک سردکننده به مایع تبدیل شده و وارد یک پمپ به منظور رساندن به فشار مورد نیاز - فشار فوق بحرانی - می گردد. سیال از طریق مخزنی مجهز به ژاکت حرارتی به دمای مورد نیاز - فوق بحرانی - می رسد. در ادامه سیال فوق بحرانی تولید شده به مخزن استخراج که مواد دارویی مورد نظر در آن قرار دارد، وارد شده و مواد در سیال فوق بحرانی حل می گردند. در مرحله بعد، کاهش فشار مخلوط از فشار بالا به فشار اتمسفری توسط یک نازل صورت می گیرد. کاهش فشار باعث کاهش دانسیته محلول و در نتیجه کاهش حلالیت می گردد که منجر به شروع هسته زایی ذرات و ته نشین شدن آن ها در محفظه انبساط می گردد. منطقه ته نشینی ذرات شامل سه مرحله می باشد:
-1 منطقه پیش از انبساط - محفظه بعد از محفظه انحلال و قبل از ورود به نازل - -2 مرحله نازل -3 مرحله ورود به محیط - مخزن انبساط - که به صورت جت آزاد می باشد.به دلیل افت فشار در منطقه یک و دو، سیال فوق بحرانی به محض ورود به محیط به صورت گاز و مواد حل شده به صورت جامد رسوب می کنند - . - Gupta and Kompella, 2006 نیرو محرکه برای تشکیل ذرات ، نسبت فوق اشباع - S - می باشد که توسط معادله - 1 - نشان داده می شود - . - Williams et al, 1989در این رابطه Ye، کسرمولی دارو در منطقه پیش از انبساط و Y*، کسرمولی دارو در منطقه ورود به محیط می باشد. در حقیقت، هسته زایی در فرایند RESS توسط دو مکانیزم زیر کنترل می شود :
-1 تشکیل ذره
-2 رشد ذرات
سرعت تشکیل هسته ها مستقیماً به فاکتور S، بستگی دارد. طبق تئوری کلاسیک هرچه میزان S بیشتر، سرعت تشکیل ذرات بیشتر و ذرات ریزتر و یکنواخت تری بدون داشتن زمان کافی برای رشد تشکیل می گردند - Fages et al. - 2004مواد ته نشین شده درانتها توسط دستگاه هایی مانند میکروسکوپ الکترونی و.. مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرند تا مورفولوژی و اندازه ذرات تولید شده مشخص گردد. شکل1 یک شمای کلی از فرایند RESS را نشان می دهد.در ادامه عوامل موثر بر این فرایند مورد بررسی قرار می گیرد.
