中國粉體網(wǎng)訊 口服固體制劑(OSD)具有服用運(yùn)輸攜帶方便、質(zhì)量穩(wěn)定性好，可滿足不同臨床需求的釋放速率等特點(diǎn)，是迄今為止常用和廣泛使用的藥物劑型之一。OSD生產(chǎn)過程實(shí)質(zhì)是對(duì)原輔料顆粒的加工處理，包括粉碎、混合、制粒和壓片等單元操作，如何提取其中蘊(yùn)含的變量間的影響規(guī)律，建立可靠的關(guān)鍵性能參數(shù)工藝模型，是制劑工藝研究的重要環(huán)節(jié)之一。
原輔料顆粒的破碎行為貫穿OSD生產(chǎn)全過程，如物料的粉碎、輸送、壓片等不同的操作單元中, 對(duì)中間產(chǎn)品或終產(chǎn)品的質(zhì)量性能起決定性影響。因此, 研究原輔料顆粒破碎行為, 探索關(guān)鍵性能參數(shù)和工藝條件對(duì)其形變, 特別是基于參數(shù)影響的破碎規(guī)律對(duì)理解物料和工藝對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響有十分重要意義。然而, 原輔料單元顆粒通常是微米級(jí), 實(shí)際生產(chǎn)中的設(shè)備很難實(shí)時(shí)檢測和分析其破碎受力與破碎行為, 因此通過物理實(shí)驗(yàn)難以獲得原輔料單元顆粒介觀尺度的破碎規(guī)律。
近年來, 隨著計(jì)算機(jī)及技術(shù)的快速發(fā)展, 建模與模擬(M&S)替代試錯(cuò)法是制藥領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。2022年11月和2023年5月, 美國FDA及國家藥品監(jiān)督管理局評(píng)審中心先后發(fā)布了《Successes and Opportunities in Modeling & Simulation for FDA》和《化學(xué)口服制劑連續(xù)制造技術(shù)指導(dǎo)原則》等文件, 強(qiáng)調(diào) M&S在藥品研究和監(jiān)管決策中的重要作用。其中，離散的顆粒尺度M&S方法如離散元法（DEM）用于研究顆粒材料行為, 是國內(nèi)外學(xué)者采用的主要方法之一。
DEM是研究顆粒粉末運(yùn)動(dòng)碰撞常用的機(jī)制建模方法，具有獲取信息全面精準(zhǔn)的特點(diǎn)。與物理實(shí)驗(yàn)相比，DEM可以更詳細(xì)地研究粉末的微觀動(dòng)力學(xué)。一方面，可以使用DEM軟件可視化在粒狀介質(zhì)中形成的微觀動(dòng)力網(wǎng)絡(luò)，且在計(jì)算過程中能追蹤到大量顆粒中每一個(gè)顆粒的位置和速度，從而能夠預(yù)測實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)中難以準(zhǔn)確測量的所有顆粒的信息，并能直觀地用圖像顯示，如作用于單個(gè)粒子的軌跡或力; 另一方面，它還可以解決在歐拉模型中無法處理的單個(gè)粒子的尺寸分布。由于DEM具有預(yù)測計(jì)算實(shí)驗(yàn)中特細(xì)小顆粒的優(yōu)勢，它常用于計(jì)算和測量粉末相互間的性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)，與物理實(shí)驗(yàn)相比具有減少試錯(cuò)，降低成本，提高效率的優(yōu)點(diǎn)。
在藥物制劑中，粒子間的相互作用力是重要的影響因素，DEM可運(yùn)用這些參數(shù)研究檢查單個(gè)顆粒、工藝條件或設(shè)備設(shè)計(jì)對(duì)藥品質(zhì)量的影響程度。而這個(gè)特性可以廣泛應(yīng)用于固體制劑制造的中間環(huán)節(jié)，包括粉碎、混合、制粒、包衣等單元過程，并能量化固體制劑制造過程相關(guān)數(shù)值，探明其過程機(jī)制，模擬其制造過程的真實(shí)場景，以達(dá)到減少試驗(yàn)試錯(cuò)、縮短生產(chǎn)周期、降低研發(fā)成本的目的。
Altair® EDEM™
EDEM是一款高性能散裝與顆粒物料仿真軟件。它采用離散元法（DEM）技術(shù)，能夠快速準(zhǔn)確地對(duì)煤、礦石、土壤、纖維、谷粒、藥片和粉末的行為進(jìn)行仿真和分析。EDEM仿真能夠?yàn)楣こ處熖峁┲匾畔�，使其了解在一系列操作和加工條件下這些顆粒與設(shè)備之間的相互作用。它可以單獨(dú)使用或與其他CAE工具結(jié)合使用。制藥行業(yè)如輝瑞（Pfizer）、艾伯維（AbbVie）、諾和諾德（Novo Nordisk）、Vertex、禮來（Eli Lilly）等，目前正在使用EDEM來了解和預(yù)測顆粒材料行為、評(píng)估設(shè)備性能并優(yōu)化流程。
Altair EDEM在制藥領(lǐng)域應(yīng)用
Altair是計(jì)算智能領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者之一，在仿真、高性能計(jì)算(HPC)和人工智能等領(lǐng)域提供軟件和云解決方案。公司總部位于美國密歇根州，服務(wù)于13000多家全球企業(yè)，應(yīng)用行業(yè)包括汽車、消費(fèi)電子、航空航天、能源、機(jī)車車輛、造船、國防軍工、金融、零售等。
以“從粉體技術(shù)，論制藥工藝”為主題，2025年3月13-14日中國粉體網(wǎng)將在江蘇南京紫晶國際酒店舉辦“2025第七屆全國醫(yī)藥粉體制備及物性表征技術(shù)高峰論壇”。屆時(shí)來自Altair的EDEM技術(shù)專家朱咸磊為大家?guī)怼?span style="background-color: rgb(255, 255, 255); color: rgb(255, 0, 0);">EDEM離散元仿真技術(shù)在醫(yī)藥粉體中的應(yīng)用》的主題報(bào)告。
報(bào)告人介紹
朱咸磊，Altair EDEM技術(shù)工程師，CAE行業(yè)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)近10年，具有深厚的汽車、工程機(jī)械及農(nóng)業(yè)機(jī)械等多個(gè)行業(yè)工程經(jīng)驗(yàn)，并曾參與國內(nèi)外多個(gè)企業(yè)及研究機(jī)構(gòu)的科研項(xiàng)目。在離散元、CFD分析、多體動(dòng)力學(xué)分析及多學(xué)科系統(tǒng)分析方面積累多年豐富的工程經(jīng)驗(yàn)。
資料來源：
1、吳一峰，王子千等.離散元法( DEM) 在中藥固體制劑制造過程中的應(yīng)用
2、羅林秀，管天冰等.口服固體制劑顆粒的離散元建模與破碎行為分析
3、Altair澳汰爾：口服固體制劑OSD生產(chǎn)工藝的數(shù)字孿生：開發(fā)與部署
4、合工仿真：基于離散元法的固體制劑生產(chǎn)設(shè)備如何進(jìn)行仿真優(yōu)化及與AI技術(shù)融合應(yīng)用？
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/青黎）
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