Исследование микронизации фавипиравира с помощью процесса быстрого расширения сверхкритического раствора

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Работа посвящена исследованию процесса быстрого расширения сверхкритических растворов для получения нано- и микрочастиц. В теоретическом анализе процесса представлены механизмы формирования частиц, базирующиеся на таких процессах, как пересыщение раствора, зародышеобразование, конденсация и коагуляция. Показано, что помимо давления и температуры на размер получаемых частиц оказывают влияние исходная концентрация микронизируемого вещества и конструкционные особенности установки. В экспериментальной части описана лабораторная установка для проведения процесса быстрого расширения сверхкритических растворов. Проведены эксперименты по микронизации фавипиравира при различных температурах и давлении. Средний размер исходных частиц составил 12.5 мкм, в результате микронизации размер полученных частиц находится в диапазоне от 0.45 до 1.07 мкм в зависимости от температуры и давления. Установлено, что одновременное повышение температуры и давления ведет к уменьшению размера частиц. По результатам рентгенофазового анализа было выявлено, что полученные частицы фавипиравира имеют аморфную структуру.

About the authors

П. Ю. Цыганков

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Author for correspondence.
Email: chemcom@muctr.ru
Russian Federation, Москва

А. Ю. Кислинская

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Email: chemcom@muctr.ru
Russian Federation, Москва

Е. А. Пашкин

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Email: chemcom@muctr.ru
Russian Federation, Москва

Н. В. Меньшутина

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Email: chemcom@muctr.ru
Russian Federation, Москва

References

  1. Воробей А.М., Паренаго О.О. Получение микро- и наночастиц с помощью сверхкритических флюидных технологий // Журнал физической химии. 2021. Т. 95. № 3. С. 300. [Vorobei A.M., Parenago O.O. Using supercritical fluid technologies to prepare micro-and nanoparticles // Russian Journal of Physical Chemistry A. 2021. V. 95. P. 407.]
  2. Gumerov F.M., Sabirzyanov A.N., Gumerova G.I. Sub- and supercritical fluids in polymer processing processes. Kazan: Feng, 2000.
  3. Esfandiari N. Production of micro and nano particles of pharmaceutical by supercritical carbon dioxide // J. Supercritical Fluids. 2015. V. 100. P. 129.
  4. Гильмутдинов И.М., Сабирзянов А.Н., Гумеров Ф.М. Влияние плотности растворителя и геометрии канала на морфологию и размер получаемых микрочастиц в процессе быстрого расширения сверхкритического раствора // Сверхкритические флюиды: теория и практика. 2008. Т. 3. № 1. С. 43.
  5. Tsai W.C., Rizvi S.S.H. Liposomal microencapsulation using the conventional methods and novel supercritical fluid processes // Trends in Food Science & Technology. 2016. V. 55. P. 61.
  6. Kumar R. et al. A critical review on the particle generation and other applications of rapid expansion of supercritical solution // Int. J. Pharm. 2021. V. 608. P. 121089.
  7. Kankala R.K. et al. Supercritical fluid (SCF)-assisted fabrication of carrier-free drugs: an eco-friendly welcome to active pharmaceutical ingredients (APIs) // Adv. Drug Del. Rev. 2021. V. 176. P. 113846.
  8. Chakravarty P. et al. Using supercritical fluid technology as a green alternative during the preparation of drug delivery systems // Pharmaceutics. 2019. V. 11. № 12. P. 629.
  9. Padrela L. et al. Supercritical carbon dioxide-based technologies for the production of drug nanoparticles/nanocrystals–a comprehensive review // Adv. Drug Del. Rev. 2018. V. 131. P. 22.
  10. Блынская Е.В. и др. Способы улучшения растворимости труднорастворимых фармацевтических субстанций // Фармация. 2017. Т. 66. № 6. С. 15.
  11. Abuzar S.M. et al. Enhancing the solubility and bioavailability of poorly water-soluble drugs using supercritical antisolvent (SAS) process // Int. J. Pharm. 2018. V. 538. № 1–2. P. 1.
  12. Гильмутдинов И.М. и др. Диспергирование полимерных материалов с использованием сверхкритических флюидных сред // Сверхкритические флюиды: теория и практика. 2009. Т. 4. № 3. С. 25. [Gil’mutdinov I.M. et al. The dispersion of polymeric materials with the use of supercritical fluids // Russian Journal of Physical Chemistry B. 2009. V. 3. P. 1145.]
  13. Türk M., Lietzow R. Formation and stabilization of submicron particles via rapid expansion processes // J. Supercritical Fluids. 2008. V. 45. № 3. P. 346.
  14. Razmimanesh F., Sodeifian G., Sajadian S.A. An investigation into Sunitinib malate nanoparticle production by US-RESOLV method: Effect of type of polymer on dissolution rate and particle size distribution // J. Supercritical Fluids. 2021. V. 170. P. 105163.
  15. Gomes M.T.M.S. et al. Trends on the rapid expansion of supercritical solutions process applied to food and non-food industries // Recent Patents on Food, Nutrition & Agriculture. 2019. V. 10. № 2. P. 82–92.
  16. Институт фармакопеи и стандартизации в сфере обращения лекарственных средств. Москва. URL: https://pharmacopoeia.regmed.ru/pharmacopoeia-projects/izdanie-15/2/2-1/favipiravir/?vers=3819&projects=Y&comments=y (дата обращения 01.03.2024).
  17. Chen B.Q. et al. Continuous nanonization of lonidamine by modified-rapid expansion of supercritical solution process // J. Supercritical Fluids. 2018. V. 133. P. 486.
  18. Türk M. Particle synthesis by rapid expansion of supercritical solutions (RESS): Current state, further perspectives and needs // J. Aerosol Sci. 2022. V. 161. P. 105950.
  19. Bagheri H. et al. Numerical solution of particle size distribution equation: Rapid expansion of supercritical solution (RESS) process // Particuology. 2021. V. 57. P. 201.
  20. Türk M. Influence of thermodynamic behaviour and solute properties on homogeneous nucleation in supercritical solutions // J. Supercritical Fluids. 2000. V. 18. № 3. P. 169.
  21. Ghoreishi S.M., Komeili S. Modeling of fluorinated tetraphenylporphyrin nanoparticles size design via rapid expansion of supercritical solution // J. Supercritical Fluids. 2009. V. 50. № 2. P. 183.
  22. Кузнецова И.В. и др. Гидродинамика и зародышеобразование в канале и свободной струе в процессе быстрого расширения сверхкритического раствора // Вестник Казанского технологического университета. 2012. Т. 15. № 1. С. 111.
  23. Гильмутдинов И.М. Термодинамика процессов дросселирования, десорбции и импрегнации сверхкритических растворов и расплавов с образованием высокодисперсных нано-, субмикро-, микроразмерных и структурированных материалов и композитов: специальность 01.04.14 “Теплофизика и теоретическая теплотехника”, 05.17.08 “Процессы и аппараты химических технологий”: дис. …д-ра. техн. наук / Гильмутдинов Ильфар Маликович; Казанский национальный исследовательский технологический университет. Казань, 2021. 390 с.
  24. Liu J., Amberg G., Do-Quang M. Numerical simulation of particle formation in the rapid expansion of supercritical solution process // J. Supercritical Fluids. 2014. V. 95. P. 572.
  25. Ghoreishi S.M., Komeili S. Modeling of fluorinated tetraphenylporphyrin nanoparticles size design via rapid expansion of supercritical solution // J. Supercritical Fluids. 2009. V. 50. № 2. P. 183.
  26. Bagheri H., Hashemipour H., Ghader S. Population balance modeling: application in nanoparticle formation through rapid expansion of supercritical solution // Computational Particle Mechanics. 2019. V. 6. P. 721.
  27. Rostamian H., Lotfollahi M.N. Production and characterization of ultrafine aspirin particles by rapid expansion of supercritical solution with solid co-solvent (RESS-SC): Expansion parameters effects // Particulate Sci. Technol. 2019.
  28. Sajadian S.A. et al. Solubility of favipiravir (as an anti-COVID-19) in supercritical carbon dioxide: An experimental analysis and thermodynamic modeling // J. Supercritical Fluids. 2022. V. 183. P. 105539.
  29. Oparin R.D., Vorobyev E.A., Kiselev M.G. A new method for measuring the solubility of slightly soluble substances in supercritical carbon dioxide // Russian Journal of Physical Chemistry B. 2016. V. 10. P. 1108.
  30. Bagheri H. et al. Supercritical carbon dioxide utilization in drug delivery: Experimental study and modeling of paracetamol solubility // Eur. J. Pharm. Sci. 2022. V. 177. P. 106273.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences