此研究案例乃由日本的塩野義製藥(Shionogi Pharma)所進行，旨在優化其API (活性藥物成分/原料藥)的結晶製程。研究的核心目標是利用Laminar連續式泰勒反應器(LCTR®)技術，以直接合成具特定性質且尺寸分布均勻的粉體，進而減免後續的研磨(milling)製程。
研磨製程在製藥產業中面臨一些關鍵挑戰，因此尋求無需研磨製程的替代方案成為優化目標。這項研究具體著重於製備尺寸範圍在3.0至29.7μm的晶體，並以90%的顆粒能達到與研磨產品相當的目標尺寸為基準。由於研磨產品的目標粒徑通常約為10μm，研究的主要目標之一便是評估移除研磨製程的可行性。為此，研究包含了製程參數研究及放量能力(scale up)的探討，以確認各參數對結晶製程的影響。
利用泰勒反應器解決製藥業研磨製程所面臨的關鍵挑戰
• 法規遵循(Regulatory compliance)：LCTR®技術透過實施嚴格的cGMP流程，確保流程遵守嚴格的行業特定法規和GMP標準。
• 品質管制(Quality control)：該技術透過提供高度可控、可再現的能力以及明確定義的參數來滿足高品質控制要求，確保產品的一致性和安全性。
• 遏制與安全(Containment and safety)：LCTR® 技術利用封閉的處理系統滿足了對先進遏制( Containment)解決方案的需求，該系統在處理高效研磨(potent milling)和微粒化粉末(micronized powders)時可以保護員工和環境。
• 設備與維護成本(Equipment and maintenance costs)：由於可生產特定尺寸的產品，使用LCTR®技術無需後續的研磨製程及相關設備，降低了維護成本，從而帶來更高的成本效益。
• 製程開發(Process development)：透過LCTR®技術可減少優化研磨製程所需的昂貴開發時間和精力，僅需專注於粉體合成的製程參數優化。
此研究使用LCTR® - Lab II-V反應器，進行包含晶種成核(seed crystallization)/抗溶劑法(anti-solvent processes)的研究，探討晶種數量和粒徑的變化，於達到穩定狀態(steady state)後取樣分析其粒徑大小及分佈。
結果
• 成功製備出粒徑範圍介於3.0～29.7μm的晶體，且90%的顆粒能達到與研磨產品相當的目標尺寸。
• 製程參數研究和放量檢視證實了剪切力相對於泰勒數(Ta number)對品質的控制更加重要。
重要發現
1) 此研究的一個關鍵發現是，控制剪切力(shear force)比泰勒數(Taylor Number)對於實現所需的粒徑和其分布具有更大的影響力。研究表明，剪切力會影響結晶過程中粒子的相互作用和成形。優化剪切力能夠產生更均勻和可控的粉體尺寸。LCTR技術透過其獨特的Taylor Vortex Flow設計，能夠提供精確控制的剪切環境，進而影響結晶動力學和最終的粉體特性。此技術的核心優勢在於能夠同時實現連續性的生產和粒徑控制。
2) 泰勒反應器內的泰勒數(Ta)是一個無因次的數值(dimensionless number)，它描述了兩個旋轉圓柱體之間流動的穩定性，並且可以針對特定的結晶反應進行優化。泰勒數(Taylor number)會影響反應器內的流動模式(pattern)和混合效率(mixing efficiency)，進而影響結晶過程。
總結
這項研究的發現支持了LCTR技術能夠直接在結晶階段獲得所需的顆粒尺寸，從而實現移除傳統研磨製程的關鍵目標。研究團隊也規劃了未來的放大驗證工作，以進一步優化結果並確保在更大規模生產中的一致性。整體而言，此案例研究突顯了LCTR技術在製藥結晶製程優化方面的潛力，能夠有效應對與傳統研磨相關的挑戰，並提高製程效率和產品品質。
結果