本章節中，主要討論藥物與食品色素在經過超臨界流體分散溶液法處理之後，
各種操作變數對於微粒化與多晶型的影響，並依處理物質的不同，分為兩部分介 紹。第一部分為原料藥 Erlotinib HCl 的微粒化與多晶型轉變，所討論的操作變數 為溶劑、壓力、溫度、溶液流速以及進料量。第二部份為天然色素Carminic acid 的 微粒化與多晶型轉變，所討論的操作變數為壓力、溫度、溶液濃度與溶液流速。
3-1 Erlotinib HCl 微粒化及多晶型轉變研究
本研究針對 Erlotinib HCl 藥物經超臨界流體分散溶液法，藉由不同溶劑與操 作條件而得到不同大小的顆粒與多晶型，並以SEM、DSC、XRD、FTIR、UV-Vis 等儀器分析微粒化藥物粒徑大小、晶貌、多晶型、熔點、化學結構與溶離速率等。
3-1-1 溶劑效應與選擇
在SEDS 法中，為了測試在不同溶劑下，Erlotinib HCl 微粒化的效果，使用了 五種不同的溶劑與混合溶劑，分別為甲醇(Methanol,MeOH)、乙醇(Ethanol,EtOH)、
二氯甲烷(Dichloromethane,DCM)、N-甲基吡咯酮(N-Methyl-2-Pyrrolidone,NMP)與 甲醇和四氫呋喃(Tetrahydrofuran,THF) 1:1 的混合溶劑。在溶劑效應實驗中，固定 操作壓力為140bar、溫度為 35℃、溶液濃度為 100%飽和濃度，溶液流速依各溶劑 進行適當調整，二氧化碳流速則固定為3.6 L/min。生產出的藥物微粒，以 SEM 觀 測其顆粒形態，並利用影像分析軟體ImageJ 對藥物粒徑大小及分布進行統計。表 3-1 為 Erlotinib HCl 在經 SEDS 操作後，所得藥物粒徑大小、分布及回收率。
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(1) 溶劑對微粒化的影響
Erlotinib HCl 原始藥物如圖 3-1(a)所示，其晶貌為棒狀，平均粒徑約為 20.74 微米。當溶劑使用甲醇，溶液流速為1 mL/min，經 SEDS 法操作後，可得到晶貌 為片狀，平均粒徑約為 2.68 微米的顆粒，如圖 3-1(b)所示。當溶劑使用甲醇與四 氫呋喃1:1 混合溶劑，溶液流速為 0.5 mL/min，可得到晶貌為不規則狀，平均粒徑 約為0.61 微米的顆粒，如圖 3-1(c)所示。當溶劑使用乙醇，溶液流速為 0.5 mL/min，
可得到晶貌變為片狀，平均粒徑約為 1.95 微米的顆粒，如圖 3-1(d)所示。當溶劑 使用二氯甲烷，溶液流速為0.5 mL/min，可得到晶貌為類球狀，平均粒徑約為 0.25 微米的顆粒，如圖3-1(e)所示。當溶劑使用 N-甲基吡咯酮，溶液流速為 0.25 mL/min，
可得到晶貌為片狀，平均粒徑約為0.98 微米的顆粒，如圖 3-1(f)所示。
針對Erlotinib HCl 藥物，利用 SEDS 法進行微粒化與再結晶操作，在不同溶劑 下進行操作，可得到不同的晶貌，且微粒化效果顯著。不管使用何種溶劑，平均 粒徑皆可由20 微米降至 2 微米以下，尤其當溶劑使用二氯甲烷時，可得到最小且 分布最均均的顆粒，且晶貌近似於球型。
(2) 溶劑對多晶型的影響
原始 Erlotinib HCl 與以上溶劑效應實驗的 DSC 分析結果如圖 3-2 所示。原始 Erlotinib HCl 藥物於 230-234℃有一吸熱峰，將熔點定義為熔化的起始點(Onset point，即水平基線與吸熱峰左側斜邊之切線交點)可知原始藥熔點為 232.82℃，經 查詢專利（Norris et al., 2005）上為多晶型 Form B 之熔點(227~231 )℃ 。當使用甲 醇為溶劑，多晶型熔點為207.94℃，經查詢為多晶型 Form A 之熔點(205~208 )℃ ； 當使用甲醇與四氫呋喃混合溶劑，多晶型熔點為206.24℃，經查詢為多晶型 Form A 之熔點。當使用乙醇為溶劑，多熔點為206.10℃，經查詢為多晶型 Form A 之熔點。
當使用二氯甲烷為溶劑，多晶型熔點為207.55℃，經查詢為多晶型 Form A 之熔點。
當使用 N-甲基吡咯酮為溶劑，多晶型熔點為 208.80℃，超出專利(Norris, 2005)對
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於多晶型Form A 之熔點範圍，因此在表 3-1 中將此列為未知(Unknown)多晶型。
進一步進行XRD 分析，結果如圖 3-3 所示。根據專利(Norris, 2005)；(Bubendorf, 2004)所宣稱多晶型 Form A、B、E 的 DSC 熔點與 XRD 特性峰位置如表 3-2 所示。
經比對Form B 與 Form A、Form E 有明顯的差異，但 Form A 與 Form E 之 XRD 特性峰位置幾乎重疊，因此單以XRD 圖譜極難分辦出 Form A 與 Form E 之差別，
因此在判斷晶型上，必須同時比較DSC 與 XRD 結果，熔點在 205~208℃範圍內為 Form A，在 211~214℃即為 Form E。原始 Erlotinib HCl 之 XRD 圖，經比對 DSC 與XRD 圖後，判定多晶型為 Form B 。當使用甲醇為溶劑，經比對 DSC 與 XRD 後，判定多晶型為Form A。當使用甲醇與四氫呋喃混合溶劑，經比對判定多晶型 為Form A。當使用乙醇為溶劑，經比對判定多晶型為 Form A。為當使用二氯甲烷 為溶劑，經比對判定為多晶型為 Form A。當使用 N-甲基吡咯酮為溶劑，經比對 DSC 與 XRD 圖後，無符合的資料，因此判定多晶型為 Form Unknown。
由DSC 與 XRD 之分析結果來看，Erlotinib HCl 在經過 SEDS 法再結晶操作在 不同溶劑下，可轉變原始藥物的多晶形，多晶型皆由 Form B 轉為 Form A，且 205-208℃與 220-230℃處各有一個吸熱峰存在，原因在於 DSC 升溫的過程中，熔 點較低的多晶型會熔化並再結晶成為熔點較高的多晶型(Verdonck, 1999)。由於多 晶型由Form A 轉變至 Form E 與 Form B 的過程中，Form E 與 Form B 相互影響，
造成一廣闊的吸熱峰，因此在圖3-2 中，同時具有熔點較低與熔點較高兩個吸熱峰。
在多晶型純度方面，文獻(McGregor and Bines, 2008)將高低熔點的多晶型進行不同 比例的混合，並以DSC 分析。當低熔點多晶型比例低時，DSC 圖譜上同樣具有高 低熔點的兩個吸熱峰，但低熔點的吸熱峰強度微弱，隨著低熔點多晶型混合比例 不斷提高，其低熔點吸熱峰強度則越強，最後強度超過高熔點吸熱峰。在圖 3-2 中，低熔點的Form A 吸熱峰皆大於高熔點吸熱峰，由此可推斷經由 SEDS 法生產 出來的藥物多晶型純度很高。
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(3) 溶劑的選擇
在以上溶劑效應實驗可知，不管使用何種溶劑，在適當的操作條件下，可將 多晶型由原始的Form B 轉為 Form A。其中由於甲醇對於 Erlotinib HCl 的飽和濃度 較其他溶劑高(甲醇：2.22、甲醇/四氫呋喃：1.06、乙醇：0.4、二氯甲烷：0.14、
N-甲基吡咯酮：2.06 ,單位：mg/ml)，在大產生產上較有優勢，且沸點較低，易於 去除殘留溶劑，操作時間較少，減少二氧化碳的消耗。因此選用甲醇為溶劑，進 行後續實驗，以改變操作壓力、溫度、溶液流速，對微粒化及多晶型熔點進行探 討。
3-1-2 壓力與溫度效應
針對Erlotinib HCl 藥物，在溶劑為甲醇、濃度為 100%飽和濃度、溶液流速為 1mL/min 的情況下，用不同的操作壓力與溫度將 Erlotinib HCl 利用超臨界流體分 散溶液法進行微粒化與多晶型轉變。表3-3 為 Erlotinib HCl 為在不同壓力與溫度下 經SEDS 法處理後所得到的藥物粒徑大小、多晶型熔點、回收率等。
(1) 壓力與溫度對微粒化的影響
為了探討壓力對微粒化的影響，將溫度固定為35。C、濃度為 100%飽和濃度、
溶液流速為1 mL/min。當壓力為 100bar，經 SEDS 法操作後，可得到晶貌為片狀，
平均粒徑約為2.68 微米的顆粒，如圖 3-4(a)所示。當壓力為 140bar，可得到晶貌 為片狀，平均粒徑約為1.67 微米的顆粒，如圖 3-4(b)所示。當壓力為 180bar，可 得到晶貌為片狀，平均粒徑約為 1.11 微米的顆粒，如圖 3-4(c)所示。由上可知，
當提升操作壓力，會使平均粒徑減少，這是因為當壓力增加時會增加反溶劑在溶 液中的溶解度，使溶液體積膨脹率提高，過飽和度增加而使成核速率較快，因此 較易得到粒徑較小且分布均勻的顆粒(Gao et al., 1998)。
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接著探討溫度對微粒化的影響，將壓力固定為100bar、濃度為 100%飽和濃度、
溶液流速為1 mL/min，當溫度為 35℃時，經 SEDS 法操作後，可得到晶貌為片狀，
平均粒徑約為2.68 微米的顆粒，如圖 3-5(a)所示。當溫度提升為 55℃時，可得到 晶貌為不規則狀，平均粒徑約為 0.77 微米的顆粒，如圖 3-5(b)所示。由上可知，
當提升操作溫度，同樣會使平均粒徑減少，這是因為當溫度增加時，會提高溶液 的汽化程度與提高溶液與反溶劑的質傳係數，提高溶液與反溶劑間的混合效果與 質傳，使溶液體積膨脹率提高，過飽和度增加而使成核速率較快，因此較易得到 粒徑較小且分布均勻的顆粒(Gao et al., 1998)。
(2) 壓力與溫度對多晶型的影響
首先進行壓力對多晶型的探討，將表3-3 中的實驗(1)、(2)、(3)等三種不同壓 力下的實驗結果進行DSC 分析，如圖 3-6 所示。當壓力為 100bar，多晶型熔點為 206.43℃，經查詢文獻(Norris, 2005)為多晶型 Form A 之熔點。當壓力為 140bar，
多晶型熔點為207.94 ℃，經查詢為多晶型 Form A 之熔點。當壓力為 180bar，多晶 型熔點為 208.99℃，超出文獻(Norris, 2005) 對於多晶型 Form A 之熔點範圍 (205~208℃)，因此在表 3-3 中將此列為未知(Unknown)多晶型。進一步進行 XRD 分析，結果如圖3-7 所示。當壓力為 100bar 經與文獻(Norris, 2005)比對 XRD 圖與 DSC 圖後，判定多晶型為 Form A。當壓力為 140bar，經比對判定多晶型為 Form A。
當壓力為180bar，經比對判定多晶型為 Form Unknown。
接下來為溫度對多晶型的探討。將以上二種不同溫度下的實驗結果進行 DSC 分析，如圖3-8 所示。為當溫度為 35℃，多晶型熔點為 206.43℃，經查詢文獻(Norris, 2005)為多晶型 Form A 之熔點。當溫度為 55℃，多晶型熔點為 212.91℃，經查詢 為多晶型Form E 之熔點。進一步進行 XRD 分析，如圖 3-9 所示。當溫度為 35℃
時，經與文獻(Norris, 2005)比對 XRD 圖與 DSC 圖後，判定多晶型為 Form A。當 溫度為55℃時，經比對後判定多晶型為 Form E。
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由以上實驗結果可知，當溫度為 35℃時，不論在何種壓力，都可將原始藥物 的多晶型由Form B 轉為 Form A。而當溫度為 55℃時，可將原始藥物的多晶型轉 為Form E。當提高壓力或溫度，皆會使多晶型熔點提高，且由多晶型熔點改變的 幅度可知溫度對於多晶型熔點的影響大於壓力：當溫度增加 20℃時，多晶型熔點 增加6℃，而壓力每增加 40bar，多晶型熔點增加 1℃。
3-1-3 溶液流速效應
在以上的壓力與溫度實驗中，由於在壓力為100bar、溫度為 35℃、濃度為 100
%飽和濃度的條件下可生產出熔點最低的多晶型，如表 3-3 中的實驗(1)。因此針對 實驗(1)做進一步的研究，以不同的溶液流速進行實驗。表 3-4 為 Erlotinib HCl 在 不同溶液流速下，經 SEDS 法處理後所得到的藥物粒徑大小、多晶型熔點、回收 率等。
(1) 溶液流速對微粒化的影響
為了探討溶液流速對微粒化效果影響，將壓力固定為 100bar、溫度為 35。C、
濃度為100%飽和濃度，以五種不同的溶液流速進行實驗。Erlotinib HCl 原始藥物 其晶貌為棒狀，平均粒徑約為 20.74 微米，如圖 3-10(a)所示。當溶液流速為 0.5 mL/min，可得到晶貌為不規則狀，平均粒徑約為 0.64 微米的顆粒，如圖 3-10(b)
濃度為100%飽和濃度，以五種不同的溶液流速進行實驗。Erlotinib HCl 原始藥物 其晶貌為棒狀，平均粒徑約為 20.74 微米，如圖 3-10(a)所示。當溶液流速為 0.5 mL/min，可得到晶貌為不規則狀，平均粒徑約為 0.64 微米的顆粒，如圖 3-10(b)