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Farmacologia: una breve storia
La nostra ricerca di medicine è antica quasi quanto l'umanità stessa. Gli ingredienti medicinali di origine vegetale, minerale e animale sono stati utilizzati per scopi curativi sin dalle prime civiltà avanzate. I rimedi erboristici dalla Cina risalgono a un paio di migliaia di anni fa, mentre le popolazioni indigene si affidano a fonti ambientali per la guarigione da diversi millenni. Le descrizioni sistematiche dei farmaci ci sono state tramandate dagli antichi Greci e dall'Impero Romano, ponendo le basi per la farmacologia contemporanea. Fu solo nel XVI secolo che la scienza iniziò il suo allontanamento dai modelli tramandati dall'antichità.
Il percorso verso lo sviluppo di droghe sintetiche iniziò con l'emergere della chimica organica all'inizio del XIX secolo. Sebbene le terapie farmacologiche fino a quel momento fossero state limitate alle sostanze presenti in natura e ai composti inorganici, la situazione è cambiata con la produzione mirata di droghe sintetiche organiche a base di sostanze isolate dalle piante medicinali. In un periodo molto breve, ciò ha portato a un vasto numero di ingredienti farmaceutici attivi sintetizzati (API). I ricercatori erano finalmente giunti a comprendere la relazione che lega l'azione di queste sostanze alle loro strutture chimiche.
L'analisi farmaceutica fornisce informazioni sull'identità, la purezza, il contenuto e la stabilità di materiali di partenza, eccipienti e API. I medicinali sono disponibili in varie forme (ad es. unguenti, tinture, pillole, lozioni, supposte, infusi, spray, ecc.) e sono costituiti dal principio attivo e da almeno un eccipiente farmaceutico. Le impurità vengono introdotte principalmente durante la sintesi dei principi attivi.
Secondo l'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS), le specifiche e i metodi di prova per i principi attivi e gli eccipienti di uso comune sono descritti in dettaglio nelle monografie contenute nelle farmacopee nazionali di oltre 38 paesi. Le farmacopee sono compendi ufficiali contenenti requisiti di legge relativi all'identità, al contenuto, alla qualità, alla purezza, all'imballaggio, alla conservazione e all'etichettatura dei principi attivi farmaceutici e di altri prodotti utilizzati a fini terapeutici. Sono essenziali per chiunque cerchi di produrre, testare o commercializzare medicinali.
Spettroscopia nel vicino infrarosso: uno strumento conforme a 21 CFR Parte 11 per valutare la qualità dei prodotti farmaceutici
La spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS) è un metodo consolidato per un controllo di qualità rapido e affidabile nell'industria petrolchimica da oltre 30 anni. Tuttavia, molte aziende continuano a non considerare coerentemente l'implementazione di NIRS nei loro laboratori QA/QC. Le ragioni potrebbero essere sia un'esperienza limitata in merito alle possibilità di applicazione, sia un'esitazione generale sull'implementazione di nuovi metodi.
Tuttavia, i vantaggi di NIRS sono numerosi, come la possibilità di misurare più parametri in soli 30 secondi senza preparazione del campione! L'interazione luce-materia non invasiva utilizzata da NIRS, influenzata dalle proprietà fisiche e chimiche del campione, lo rende un metodo eccellente per la determinazione di entrambi i tipi di proprietà.
Nel resto di questo post, indicheremo dove la tecnologia NIRS può essere utilizzata nel processo di produzione farmaceutica e quali parametri possono essere analizzati. Inoltre, presentiamo applicazioni comprovate sviluppate secondo le linee guida di implementazione NIRS di ASTM E1655 (sviluppo di metodi quantitativi) e ASTM E1790 (sviluppo di metodi qualitativi).
Per informazioni più dettagliate su NIRS come tecnica secondaria e NIRS come strumento di controllo qualità per i prodotti farmaceutici, leggi i nostri precedenti post sul blog.
Analisi dell'umidità: titolazione Karl Fischer, NIRS o entrambi?
Conformità NIRS alle farmacopee internazionali
Come metodo di prova secondario, il NIRS è raccomandato in tutte le principali farmacopee – europee (Ph. Eur. 2.2.40) così come americane (USP<856/1856>) e giapponesi (Capitolo 6, dal 2007).
Tutti gli strumenti Metrohm NIRS sono completamente compatibili con USP <856/1856> e tutte le altre farmacopee chiave. Inoltre, tutti gli strumenti Metrohm NIRS soddisfano gli standard di precisione della lunghezza d'onda, riproducibilità e rumore fotometrico. Numerosi standard di riferimento e software di facile utilizzo consentono di controllare facilmente i requisiti dello strumento specificati nelle farmacopee. La versione farmaceutica del software Vision Air è completamente convalidata e conforme a 21 CFR Parte 11.
Scopri di più sugli strumenti Metrohm NIRS per analisi di laboratorio e di processo di seguito.
Dove può essere utilizzato NIRS nei processi di produzione farmaceutica e quali parametri possono essere analizzati?
NIRS è una tecnica di analisi indispensabile che può essere utilizzata lungo l'intera filiera produttiva: dal controllo dei materiali in ingresso alla linea di produzione, fino al controllo qualità dei prodotti finiti. Un tipico processo di produzione di compresse farmaceutiche è mostrato nella Figura 1 con marcatori che indicano dove è possibile implementare NIRS.
Le tipiche applicazioni NIRS nelle diverse fasi del processo di produzione farmaceutica sono descritte in Figura 2.
Le Application Notes Metrohm rilevanti per l'industria farmaceutica sono disponibili nel collegamento sottostante.
Applicazioni e parametri per NIRS nella produzione farmaceutica
La spettroscopia NIR è la soluzione rapida per la determinazione simultanea di una miriade di parametri in quasi tutte le matrici di campioni. Inoltre, questa tecnica non richiede la preparazione del campione e non è distruttiva. La tabella 1 contiene un elenco di diverse forme di farmaci somministrati con parametri comunemente misurati e relativi materiali da scaricare per ulteriori informazioni.
Tabella 1. NIRS può essere utilizzato per determinare diversi parametri in molti tipi di forme somministrate di farmaci.
| Forma di sostanza | Parametro | Metodo convenzionale | Application Notes NIRS correlate |
|---|---|---|---|
| Polveri o granulati | API, Umidità | HPLC / GC / Titolazione KF |
|
| Compresse e capsule | API, uniformità del contenuto, contenuto di umidità, profilo di dissoluzione | HPLC / GC / Titolazione KF |
|
| Creme o gel | API, contenuto di umidità | HPLC / GC / Titolazione KF | AN-NIR-020 |
Soluzioni o sospensioni |
API |
HPLC / GC |
|
| Iniettabili | API | HPLC / GC | AN-NIR-042 |
| Prodotti liofilizzati | Contenuto di umidità | Titolazione KF | AN-NIR-078 |
Di seguito sono riportati alcuni esempi di applicazioni NIRS implementate con successo in numerose aziende farmaceutiche in tutto il mondo.
Ispezione delle materie prime in entrata
L'identificazione e la qualificazione delle materie prime, mostrate nella Figura 3, è una delle applicazioni più mature nell'industria farmaceutica. I requisiti di buona pratica di fabbricazione richiedono che ogni singolo pacco che arriva in magazzino debba essere controllata. Pertanto, è necessaria una tecnologia analitica rapida come la spettroscopia NIR per misurare molti campioni in un breve periodo di tempo. NIRS è un metodo alternativo generalmente accettato dall'USP.
NIRS è un metodo analitico ideale per l'ispezione delle materie prime:
- identifica i test di API, eccipienti, packaging
- controllo quantitativo dei materiali (es. umidità)
- Requisiti GMP per testare il 100% delle materie prime
- controllo qualità dei materiali (es. fornitore, granulometria, coloranti)
Miscelazione
La miscelazione di API ed eccipienti può essere facilmente monitorata senza distruzione del campione da parte di NIRS (Figura 4). Questa applicazione si concentra sulla deviazione standard tra spettri consecutivi. Man mano che la fusione procede, le differenze tra spettri consecutivi diventeranno sempre più piccole, avvicinandosi all'unità. Questo parametro indica quando la miscela è omogenea. Queste informazioni sono importanti per gli operatori per ottimizzare il tempo di miscelazione e di conseguenza aumentare la capacità di miscelazione di un impianto.
NIRS è un metodo analitico ideale per i processi di miscelazione:
- determinazione dell'omogeneità della miscela
- spettri campione statisticamente confrontati con la libreria di materiale ben miscelato
- miscelazione ottimizzata per un migliore funzionamento delle fasi di produzione successive
Scopri di più su Metrohm NIRS DS2500 Analyzer qui.
Prodotti liofilizzati
La determinazione dell'umidità nei prodotti liofilizzati è un'applicazione ideale per NIRS (Figura 5). Il contenuto d'acqua tipico dei liofilizzati è compreso tra lo 0,5% e il 3,0%. Per molti prodotti farmaceutici liofilizzati, questo valore deve essere inferiore al 2,0%. L'acqua è un potente assorbitore di NIR, quindi i limiti di rilevamento sono bassi e le richieste dell'industria farmaceutica possono essere facilmente soddisfatte.
I metodi primari come la perdita all'essiccazione (LOD) o la titolazione Karl Fischer sono in genere dispendiosi in termini di tempo, soprattutto rispetto al NIRS (dati in secondi). Questi campioni hanno un valore relativamente alto combinato con un basso contenuto di umidità. L'analisi NIRS illumina solo il campione in modo che lo stesso campione possa essere utilizzato per l'analisi compendiale senza alcun danno. Questa applicazione ha un rapido ritorno sull'investimento (ROI) grazie all'elevata frequenza di campionamento.
NIRS è un metodo analitico ideale per misurare l'umidità nei prodotti liofilizzati:
- i campioni possono essere facilmente modificati per fornire set di calibrazione con quantità variabili di umidità
- l'analisi completa richiede meno di un minuto e non è distruttiva
Analisi della compressa
Quando si analizzano compresse intatte con uno spettrometro NIR, è importante misurarle in modalità di trasmissione diffusa. Questo illumina una porzione più ampia del campione e indaga la composizione interna della compressa (Figura 6). La misurazione della stessa tavoletta in modalità riflettanza raccoglierà le informazioni dal rivestimento esterno della tavoletta a causa della bassa profondità di penetrazione. I parametri di uniformità del contenuto vengono misurati entro un minuto e i vassoi per compresse consentono la misurazione automatica di un massimo di 30 compresse.
Scopri di più sulle differenze nelle modalità di misurazione NIRS nel nostro precedente post sul blog.
Riassunto
La spettroscopia nel vicino infrarosso è stata a lungo una delle tecniche analitiche più importanti e versatili nell'industria farmaceutica. Il più grande vantaggio dell'utilizzo di NIRS è la possibilità di ottenere risultati di analisi affidabili in pochi secondi senza la necessità di alcuna preparazione del campione o reagenti.
La versione farmaceutica del software Vision Air di Metrohm è conforme a 21 CFR Part 11 e compatibile con software di sviluppo di metodi di terze parti come Unscrambler.
