双螺杆挤出作为一种连续混合工艺，在固体制药生产中的应用正日益广泛。随着行业对工艺机理理解的深入，该技术已从传统的塑料部件挤出（如纤维、管材）扩展至制药领域。目前，商业应用主要分为两类：一是将药物与辅料混合制成组合型药物器械产品；二是被称为热熔挤出（HME）的工艺，利用双螺杆挤出机将活性药物成分（API）与辅料结合，以改善生物利用度、实现控释或掩味。此外，双螺杆挤出机正逐渐演变为连续制粒设备，作为传统批次制粒的替代方案，用于团聚和均质化颗粒，从而优化粉末压片性能。
在连续制粒方面，尽管双螺杆挤出机在塑料行业已应用数十年，但在制药领域的制粒应用尚属新兴。Thermo Fisher Scientific的技术营销负责人Dirk Leister指出，科学界正在快速深化对制药应用特定需求及实施细节的理解。双螺杆挤出机的核心优势在于其模块化设计，通过组合不同形状和顺序的螺段，可定制独特的螺杆构型，显著影响产品质量。这些螺段包括用于输送物料的输送元件、用于剪切混合的混合元件，以及用于分配微量添加剂或剪切敏感API的分布流元件。
针对制粒工艺，已总结出一些通用的螺杆设计原则。Leister表示，制粒时的混合区通常比热熔挤出更短且强度更低，且应避免在螺杆末端（靠近出料口）设置压实段。除螺杆设计外，进料速率、液固比和螺杆转速是影响颗粒细粉含量和孔隙率的关键参数。此外，机筒配置和总长度（即制粒机的反应腔）也对工艺产生重要影响。双螺杆制粒机的另一大优势是易于控制，可在不停机的情况下调整参数，这极大地便利了工艺窗口的定义与实验设计。
加拿大麦克马斯特大学的Michael Thompson教授在研讨会上强调，螺杆设计是影响制粒过程的最关键因素。他指出，双螺杆制粒技术已趋于成熟，能有效消除下游粉碎工序，但尚无法完全替代下游干燥环节。Leister补充道，连续制粒的灵活性是其推广的主要驱动力。作为一种基于时间的连续工艺，它能灵活处理不同体积的物料。虽然现有验证过的批次制粒设备短期内不会被大规模替代，但制造商正倾向于在新产品中使用连续工艺，预计未来3至5年内，商业化双螺杆制粒项目将显著增长。
在热熔挤出（HME）领域，虽然使用的基础设备与制粒相同，但螺杆配置截然不同。马里兰大学的研究团队开发了一种新工具，通过“停留应力分布”（RSD）来评估螺杆设计对产品的影响，而非传统的停留时间分布（RTD）。该研究利用在特定应力下破裂的聚合物微珠，量化了材料承受的应力水平，并建立了其与降解、生物利用度及残留水分等最终产品属性的关联方程。这种三维预测方程有望为计算机模拟提供强大支持，从而更深入地理解双螺杆挤出工艺。
默克公司（Merck）与奥地利格拉茨制药工程研究中心等机构的研究人员，正利用一维和三维商业模拟软件对HME工艺进行建模。这些模型的改进使得软件能够在虚拟环境中评估螺杆设计和工艺条件，从而减少实验室实验。尽管早期HME应用受限于实验室设备能力及部分API的物理化学性质（如熔点和有机溶剂溶解度），但随着建模技术的进步，研究人员正致力于将早期在喷雾干燥中开发的处方转移至HME工艺。默克公司HME技术开发团队负责人Jim DiNunzio表示，通过小尺度预测技术与模拟相结合，未来有望在药物开发早期阶段就引入HME技术，以优化工艺条件。
对于中国制药企业而言，双螺杆挤出技术的成熟标志着固体制药从“批次生产”向“连续制造”转型的关键一步，建议国内药企密切关注连续化生产带来的质量一致性提升与成本优化潜力，并尽早布局相关工艺验证与设备引进，以应对未来国际竞争格局的变化。
