Investigation of tableting properties of excipients and their binary mixtures with two different tableting devices

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-202202071225
Title: Investigation of tableting properties of excipients and their binary mixtures with two different tableting devices
Alternative title: Apuaineiden ja niiden binääriseosten tabletointiominaisuuksien tutkiminen kahdella eri tabletointilaitteella
Author: Böhling, Linda
Other contributor: Helsingin yliopisto, Farmasian tiedekunta
University of Helsinki, Faculty of Pharmacy
Helsingfors universitet, Farmaceutiska fakulteten
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2021
Language: eng
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-202202071225
http://hdl.handle.net/10138/339844
Thesis level: master's thesis
Degree program: Proviisorin koulutusohjelma
Master 's Programme in Pharmacy
Utbildningsprogrammet för provisorsexamen
Specialisation: Teollisuusfarmasia
Industrial pharmacy
Industriell farmaci
Abstract: Tabletti on yleisin lääkkeen annosmuoto annostelun helppouden, kemiallisen ja fysikaalisen stabiilisuuden ja suhteellisen alhaisten valmistuskustannusten vuoksi. Suorapuristus on tablettituotannon suosituin menetelmä. Suorapuristusformulaatioissa on tyypillisesti huomattava määrä apuaineita. Täten apuaineilla voi olla merkittävä vaikutus formulaatioiden tabletointiominaisuuksiin. Tarvitaan lisää tutkimusta, jotta erilaisten materiaalien puristuskäyttäytymistä ymmärrettäisiin entistä paremmin. Tämän työn tarkoituksena oli tutkia erilaisten apuaineiden ja niiden binääriseosten tabletointiominaisuuksia kahdella erilaisella laboratoriomittakaavan tabletointilaitteella; Gamlen® D1000 Powder Compaction Analyzer - ja FlexiTab®-laitteella. Käytetyt apuaineet olivat mikrokiteinen selluloosa (MCC), laktoosi, mannitoli, tärkkelys ja dikalsiumfosfaatti (DCP). Työssä käytettiin erilaisia puristuspaineita puristuskäyttäytymisen tutkimiseksi laajalla paineskaalalla. Lisäksi tarkasteltiin puristusnopeuden, puristuksen viipymäajan ja liukuaineen lisäysmenetelmän mahdollisia vaikutuksia. Apuaineet ja niiden binääriseokset karakterisoitiin puristuvuuden (kiinteä fraktio vs. puristuspaine) ja tabletoitavuuden (vetomurtolujuus vs. puristuspaine) perusteella. Laitteilla saatuja tuloksia verrattiin keskenään prosessiymmärryksen parantamiseksi. Puristuvuuskäyrien perusteella vaikutti siltä, että plastinen muodonmuutos oli MCC:n ja tärkkelyksen ja fragmentoituminen laktoosin, mannitolin ja DCP:n pääasiallinen puristumismekanismi. MCC:n tabletoitavuus oli erinomainen ja myös mannitolin tabletoitavuus oli hyvä. DCP:n tabletoitavuus oli keskinkertainen, laktoosin ja tärkkelyksen tabletoitavuudet puolestaan olivat heikompia. Yleisesti ottaen binääriseosten puristuvuudet ja tabletoitavuudet olivat suurin piirtein yksittäisten apuaineiden tulosten perusteella odotettua tasoa. Erilaisilla nopeusparametreilla ja liukuaineen lisäysmenetelmillä saadut tulokset olivat pääosin linjassa eri materiaalien puristumismekanismeista saatujen käsitysten kanssa. Kaiken kaikkiaan Gamlen- ja FlexiTab-kokeissa saadut tulokset olivat melko samankaltaisia. Vetomurtolujuudet olivat kuitenkin yleisesti ottaen hieman alhaisempia FlexiTab-kokeissa. Todennäköisiä selityksiä ovat FlexiTab-laitteen suurempi puristusnopeus ja erot lujuusmittauksissa. Tämä tutkimus osoitti, että FlexiTab- ja Gamlen-laitteella on erilaisia etuja. Gamlen-laite on selvästi erittäin soveltuva tabletointiominaisuuksien tutkimiseen formulaatiokehityksen aikana, mutta FlexiTab-laitteella on etuinaan suurempi puristusnopeus ja automaattinen jauheen syöttömekanismi. Tabletoitavuustulokset olivat hieman parempia Gamlen-laitteella, mutta lisää tutkimuksia tarvitaan syyn selvittämiseksi (esim. puristusnopeus ja lujuusmittaukset). Erilaisten materiaalien puristuskäyttäytymisestä voitaisiin saada lisää tietoa analysoimalla paininten matkanmittausdataa ja käyttämällä erilaisia puristusyhtälöitä.Tablet is the most common pharmaceutical dosage form due to ease of administration, chemical and physical stability, and relatively low manufacturing cost. Direct compression is the preferred method for tablet production. Direct compression formulations typically contain a considerable amount of excipients. Therefore, excipients can have a significant effect on the tableting properties of formulations. More research is needed for better comprehension of the compression behaviour of different materials. The objective of this work was to investigate tableting properties of different excipients and their binary mixtures with two different laboratory scale tableting devices; the Gamlen® D1000 Powder Compaction Analyzer and the FlexiTab®. The excipients used were microcrystalline cellulose (MCC), lactose, mannitol, starch, and dicalcium phosphate (DCP). Different compression pressures were used to survey the compression behaviour of the excipients at a wide pressure range. In addition, potential effects of compression speed, dwell time, and lubrication method were considered. The excipients and their binary mixtures were characterised based on compressibility (solid fraction vs. compression pressure) and tabletability (tensile strength vs. compression pressure). The results obtained with the devices were compared to enhance process understanding. Based on the compressibility curves, it appeared that plastic deformation was the main compression mechanism of MCC and starch and fragmentation the main compression mechanism of lactose, mannitol, and DCP. The tabletability of MCC was excellent, and also the tabletability of mannitol was good. The tabletability of DCP was intermediate, whereas lactose and starch had inferior tabletabilities. In general, the tabletabilities and compressibilities of the binary mixtures were more or less what was expected based on the results of the individual materials. The results obtained with the different speed parameters and lubrication methods were mainly in line with the perceptions of the compression mechanisms of different materials. In overall, the results obtained in the Gamlen and FlexiTab experiments were quite similar. However, tensile strengths appeared generally slightly lower in the FlexiTab experiments. Probable explanations are the higher compression speed of the FlexiTab and differences in hardness measurements. This study indicated that the FlexiTab and Gamlen devices have different benefits. The Gamlen device is clearly very suitable for investigating tableting properties during formulation development, but the FlexiTab device has the advantages of higher compression speed and automatic powder feeding mechanism. Tabletability results were slightly better with the Gamlen, but more experiments are needed for solving the reasons (e.g. compression speed and hardness measurements). More information of the compression behaviour of different materials could be obtained by analyzing punch displacement data and by using different compression equations.
Subject: tableting properties
direct compression
compressibility
tabletability
microcrystalline cellulose
lactose
mannitol
starch
dicalcium phosphate


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Bohling_Linda_gradu_2021.pdf 1.222Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record