喷雾干燥技术是生产颗粒产品的一种重要干燥方式,在食品、制药和化工等行业具有广泛的应用。在制药工艺中,无论是生产散剂、颗粒剂、胶囊剂和片剂都离不开颗粒生产的环节。喷雾干燥制粒,具有工作连续、产品特性恒定、操作控制方便、适宜大规模生产等优点。颗粒的粒径分布、晶型和形貌是颗粒非常重要的特性,决定了颗粒的用途及药品的性能。由于喷雾干燥速度快,液滴粒径小,又涉及到气、液、固三相的变化,对于结晶形成的颗粒,经典的晶体成核和生长理论不适用于这样快速的微观尺度,所以难以准确预测干燥过程中液滴的粒径演化,并控制颗粒的晶型和形貌。目前,制药工艺中对药物剂型的生物利用度、运输性、目标剂量可控性和溶出速率等有严格要求。因此,亟需针对颗粒的粒径分布、晶型和形貌开展更准确的模拟和控制研究。论文基于单个液滴的反应工程方法和群体粒数衡算模型,对颗粒粒径分布进行模拟,通过改变前驱液组分和优化过程参数,对甘露醇颗粒的晶型和形貌进行联合控制,研究了单个液滴内气泡对晶体生长和排列的影响,揭示了结晶特性与颗粒形貌的内在关联,并将制备的颗粒载体用于提高干粉吸入剂的性能。论文的主要研究内容和成果包括以下几个方面。1.利用群体粒数衡算（PB–population balance）模型模拟研究了甘露醇水溶液在喷雾干燥过程中液滴的粒径分布的变化规律,并进行了相应的实验验证;通过单个液滴反应动力学方法（REA–reaction engineering approach）获得了群体粒数衡算模型中液滴的逆（或负）生长项,用以描述液滴干燥过程中直径的萎缩速率;基于单个液滴干燥的反应工程方法模型REA和群体粒数衡算模型PB,建立了PBREA（PBREA-population balance with reaction engineering approach）模型;利用该PBREA模型模拟了不同工况下液滴干燥时间,液滴平均含湿量以及液滴粒径分布随时间的变化。研究发现在相同浓度下,液滴粒径与干燥时间的关系可以用二项式表达,模型预测的颗粒平均粒径为实验值的1.0¹.2倍,粒径分布跨度是实验值的0.56⁰.9倍。结果表明PBREA模型可以有效的预测喷雾干燥过程中干燥颗粒的平均粒度及分布跨度。PBREA模型还可以用于不同喷雾干燥设备,多种物质,在不同条件下的颗粒粒径分布预测,这是群体粒数衡算模型首次用于喷雾干燥过程中液滴粒径分布的模拟,对于优化和控制颗粒粒径分布具有重要意义。2.实验研究了碳酸氢铵和聚乙二醇为添加剂时,不同干燥温度和前驱液浓度对甘露醇颗粒表面形貌、晶型比例、平均粒径及分布跨度等特性的影响。当前驱液中碳酸氢铵浓度增加时,甘露醇颗粒的表面粗糙程度有所增加,且α-甘露醇的比例从4.76%升高到59.86%。当聚乙二醇为添加剂时,喷雾干燥得到的甘露醇颗粒呈不规则的形状,表面有大量不规则的小孔,且α-甘露醇的比例高达90%以上,聚乙二醇添加比例是影响颗粒的平均粒径和平均孔径的主要因素,而干燥温度对颗粒的累积孔隙体积影响较大。3.实验制备了单个球形液滴,研究了液滴内气泡对甘露醇的结晶过程和颗粒形貌的影响。气泡的产生和消失不仅促进液滴内晶体的成核和生长,缩短液滴干燥的时间,并且影响晶体在颗粒表面的排布方式,从而改变颗粒的表面形貌。4.使用两类改性后的多孔甘露醇颗粒和布地奈德颗粒制备了干粉吸入剂,对干粉吸入剂的形貌和体外沉积特性进行了研究。从形貌分析来看,相比甘露醇原料药,两类载体均会吸附更多的布地奈德颗粒,且多孔的载体颗粒和α-甘露醇比例高的颗粒对活性药物的吸附效率更高。两类载体颗粒制备的干粉吸入剂,相比甘露醇原料药,具有更高的微细颗粒吸入比例。所有载体中,碳酸氢铵浓度为2%w/v的甘露醇溶液制备的载体,微细颗粒吸入比例最高,FPF_emitted和FPF_loaded分别54.67%和29.4%。