Optimisation of hot melt extrusion process in the forming of polymer matrices with fluconazole with increased pharmaceutical availability.

Hot-melt extrusion, although it is still considered new, is once more widely used in the pharmaceutical industry. This method, in combination with various devices included in the process line, allows to prepare a wide range of forms of the drug, such as tablets, microparticles, transdermal films, implants or chronotherapeutic systems. The use of hotmelt extrusion allows the amorphization of a poorly soluble active pharmaceutical ingredient and the production of solid dispersions, which contributes to the improvement of solubility. However, the use of this method is limited to heat-resistant substances. This factor is necessary for melting the feed material, usually powder or granules. After mixing and homogenizing with screws, the mass is pressed through the die, taking the shape of the nozzle. Using a round cross-section nozzle, the extrudate can be used as a filament in 3D printing using FDM method. The condition is to have the appropriate mechanical properties, including flexibility and resistance to breaking. The parameters of the extrusion process, i.e. the temperature of the barrel and the nozzle, screw speed and feed rate have a direct impact on both the appearance and mechanical properties of the filament. They also depend on the properties and composition of the batch material. In this work, a filament consisting of PVA and fluconazole, with a 70 % content of the active ingredient was produced, which has not been described in the literature. This filament has been successfully used in 3D printing. The effect of the individual parameters on the mechanical properties and printability of the filament has been determined.

Proces ekstruzji topliwej, pomimo iż jest to technologia w dalszym ciągu uznawana za nową, jest co raz częściej stosowany w przemyśle farmaceutycznym. Metoda ta w połączeniu z różnymi urządzeniami wchodzącymi w skład linii technologicznej umożliwia sporządzanie szerokiej gamy postaci leku jak np. tabletki, mikrocząstki, filmy transdermalnie, implanty czy systemy chronoterapeutyczne. Zastosowanie ekstruzji topliwej pozwala na amorfizację trudno rozpuszczalnej substancji czynnej oraz wytwarzanie stałych rozproszeń, co przyczynia się do poprawy rozpuszczalności. Zastosowanie ekstruzji topliwej ogranicza się jednak do substancji odpornych na wysoką temperaturę. Czynnik ten jest konieczny do stopienia materiału wsadowego, zwykle proszku lub granulatu. Po zmieszaniu i homogenizacji przy użyciu śrub ślimakowych, w postaci plastycznej masy zostaje wytłoczony przez dyszę ekstrudera przyjmując kształt dyszy. Przy zastosowaniu dyszy o okrągłym przekroju ekstrudat może pełnić funkcję filamentu stosowanego w druku 3Dkształtek metodą FDM. Warunkiem jest posiadanie odpowiednich właściwości mechanicznych, m. in. elastyczności i odporności na zerwanie filamentu. Zastosowane parametry procesu ekstruzji tj. profil temperaturowy układu uplastyczniającego cylindra, temperatura dyszy, szybkość obrotów ślimaków oraz szybkość dozowania mają bezpośredni wpływ zarówno na wygląd, jak i właściwości mechaniczne filamentu. Zależą one również od właściwości i składu materiału wsadowego. W ramach pracy sporządzono filament składający się z PVA i flukonazolu, o 70 % zawartości substancji leczniczej, co w dotychczasowo opublikowanych pracach nie zostało osiągnięte. Filament ten z powodzeniem zastosowano w druku 3D. W celu optymalizacji procesu ekstruzji topliwej poprawiono zdolności płynięcia mieszaniny do ekstruzji poprzez granulację szybkoobrotową. Określono wpływ poszczególnych parametrów na właściwości mechaniczne i drukowalność sporządzanego filamentu.