Secagem por pulverização: vantagens e desvantagens

Fonte: Ascendia Pharma

Quando se trata de desenvolvimento de formulações , a secagem por pulverização farmacêutica é uma das soluções mais versáteis disponíveis atualmente. Essa tecnologia pode ser usada com sucesso para ingredientes farmacêuticos ativos de moléculas pequenas pouco solúveis (APIs), produtos biológicos, vacinas e muito mais. Abaixo, discutiremos como funciona a secagem por pulverização e os benefícios e desvantagens do processo de secagem por pulverização.

O que é a secagem por pulverização?

Embora a secagem por pulverização farmacêutica moderna dependa de tecnologia avançada, na verdade é um método que remonta ao século 19 e começou a ser amplamente utilizado para fins industriais no início do século 20. Naquela época, o uso mais comum para a secagem por pulverização era a produção de leite em pó.

A secagem por pulverização farmacêutica começou na década de 1940, com uma variedade de extratos, infusões, adrenalina, vitamina C e sais medicinais inorgânicos . Com o desenvolvimento da tecnologia, o número de aplicações aumentou, principalmente na produção de excipientes farmacêuticos e no isolamento de ingredientes ativos sensíveis à temperatura e de difícil cristalização.

A secagem por pulverização oferece um método de secagem suave, expondo as substâncias a apenas uma pequena explosão de temperatura extrema, proporcionando um efeito de resfriamento através do processo de evaporação, que protege os produtos farmacêuticos secos por pulverização de temperaturas mais altas.

Spray Drying na Indústria Farmacêutica

Nos últimos 25 anos, houve um aumento no número de novas entidades químicas (NCEs) pouco solúveis e candidatos a medicamentos. Na verdade, até 70 a 80 por cento dos compostos na linha farmacêutica hoje podem ser classificados como pouco solúveis. No entanto, problemas associados à baixa solubilidade podem levar a baixa biodisponibilidade, resultando em entrega de drogas abaixo do ideal.

Tradicionalmente, a formulação de drogas pouco solúveis em água tem sido abordada pela criação de novas formas de sal ou cocristais. Mas, à medida que as drogas se tornaram cada vez mais insolúveis, surgiram tecnologias e abordagens mais sofisticadas .

Uma dessas abordagens é a formulação de uma substância medicamentosa na forma amorfa versus a forma cristalina tradicional. Este tipo de formulação, conhecida como dispersão sólida amorfa , melhora a biodisponibilidade do fármaco ao aumentar a velocidade e extensão de sua dissolução no fluido biológico. Assim, esta técnica tornou-se um padrão para atingir metas de biodisponibilidade para drogas pouco solúveis em água.

Como a secagem por pulverização se encaixa na imagem? As dispersões sólidas amorfas podem ser preparadas por extrusão de fusão a quente ou secagem por pulverização. Isso explica a crescente popularidade da secagem por pulverização na indústria farmacêutica, uma vez que um aumento de NCEs pouco solúveis e candidatos a medicamentos desencadeou um aumento de dispersões sólidas amorfas com necessidade de secagem por pulverização.

Além de estar ligada a uma abordagem de formulação para melhorar a biodisponibilidade de medicamentos, a secagem por pulverização fornece mascaramento de sabor, especialmente para medicamentos inalados (como insulina em pó) e formulações de liberação controlada. Mesmo os fabricantes de medicamentos existentes estão se voltando cada vez mais para a secagem por pulverização como meio de reformulação para superar os desafios de gerenciamento do ciclo de vida não abordados por suas formulações atuais.

Como funciona a secagem por spray?

A secagem por pulverização atomiza uma alimentação líquida em pequenas gotas em um gás de secagem quente; este flash seca as gotículas em partículas sólidas. Essas partículas são separadas do gás e enviadas para a próxima fase do processo de fabricação farmacêutica.

Aqui está uma visão mais detalhada de cada uma das etapas envolvidas na secagem por pulverização:

1. Atomização de alimentação

A primeira das três etapas do processo de secagem por pulverização é a atomização da alimentação em uma pulverização fina. A alimentação líquida usada na secagem por pulverização pode ser uma suspensão, solução ou emulsão e é atomizada em uma câmara de secagem especializada.

A atomização é tipicamente realizada usando um bico pressurizado ou atomizador de disco rotativo, embora bicos ultrassônicos e bicos de dois fluidos possam ser usados ​​quando as partículas devem ser finas ou para fabricação em pequena escala.

2. Partículas de Secagem

Uma vez que a suspensão, solução ou emulsão é atomizada, o spray fino entra em contato com o gás de secagem quente. Isso faz com que os líquidos evaporem quase instantaneamente, criando partículas sólidas.

As partículas sólidas que resultam da secagem por pulverização podem ser grânulos, pó ou aglomerados.

Quando a alimentação e o gás se encontram, o fluxo da alimentação e do gás pode ser contracorrente, cocorrente ou misto. Por ter um risco menor de danos causados ​​por altas temperaturas e também por ser mais flexível, a secagem co-corrente é o tipo de secagem por pulverização mais utilizado. A secagem por pulverização em contracorrente é normalmente usada apenas para substâncias grossas que são termicamente estáveis ​​e requerem altas temperaturas para secagem.

3. Separação

A etapa final no processo de secagem por pulverização é separar as partículas secas do gás. Isso é feito usando um filtro ou um ciclone.

Mesmo com três etapas separadas no processo, a secagem por pulverização é bastante rápida porque envolve a atomização da alimentação . Uma alimentação atomizada gera uma vasta gama de gotículas de um fluxo líquido, criando uma área de superfície considerável. A área de superfície aumentada permite que o líquido evapore em apenas alguns milissegundos, proporcionando uma taxa de secagem rápida. A velocidade do processo de secagem por pulverização significa que há pouco risco de danos térmicos.

Vantagens e Desvantagens da Secagem por Pulverização Farmacêutica

Existem várias razões para escolher a secagem por pulverização para a formulação de produtos farmacêuticos, mas a técnica também apresenta algumas desvantagens. Uma organização de desenvolvimento e fabricação de contrato (CDMO) com experiência no uso de secagem por pulverização pode ajudar as empresas farmacêuticas a tomar a decisão certa para seu produto.

Vantagens da secagem por pulverização

Alguns dos benefícios mais notáveis ​​da secagem por pulverização incluem:

• Biodisponibilidade melhorada

É comum que muitos compostos terapêuticos sejam estáveis ​​quando estão na forma cristalina, mas têm baixa solubilidade aquosa e baixas taxas de dissolução. O resultado é uma redução na biodisponibilidade do API, que pode ser tão extrema a ponto de apagar completamente quaisquer benefícios terapêuticos.

A secagem por pulverização de um API com um polímero pode criar uma dispersão amorfa estável, que melhora a taxa de dissolução e, portanto, a biodisponibilidade. Também é possível aumentar a biodisponibilidade criando nanopartículas isoladas em partículas compostas maiores e recuperando-as por secagem por pulverização.

• Mascaramento de sabor

Quando uma substância é encapsulada, seu sabor pode ser mascarado. A secagem por pulverização permite que os fabricantes dissolvam ou suspendam o API e os excipientes biodegradáveis, depois atomizem a ração e sequem-na em pó.

Embora isso possa não parecer um benefício notável da secagem por pulverização, o simples passo de mascarar o sabor de um API que é amargo ou desagradável pode melhorar muito a adesão do paciente. O mascaramento do sabor com secagem por pulverização pode ser realizado sem comprometer a forma como o medicamento é liberado.

• Versão modificada

A liberação sustentada ou modificada também pode ser alcançada por meio de encapsulamento. Isso pode ser benéfico para várias classes de medicamentos diferentes, reduzindo os requisitos de dosagem de medicamentos como antibióticos e drogas psiquiátricas. A eliminação de picos na concentração do fármaco também reduz os efeitos colaterais.

• Fabricação Asséptica

Quando um medicamento requer fabricação asséptica , isso apresenta vários desafios, pois os requisitos atuais de boas práticas de fabricação (cGMP) para fabricação asséptica são complexos. A secagem por pulverização tem muitas vantagens sobre outras formas de fabricação asséptica, incluindo a liofilização, que também seca o API.

A secagem por pulverização dá aos fabricantes um maior controle sobre o processo e a forma final do produto. Em muitos casos, a secagem por pulverização é mais econômica do que outras técnicas assépticas.

Quando a secagem por pulverização é usada para fabricação estéril, o API é combinado com excipientes que possuem a mesma distribuição de tamanho de partícula. Quando uma ração estéril é atomizada e seca por pulverização, ela cria partículas estéreis sem o risco de introduzir contaminantes.

• Pós finos

A secagem por pulverização permite que os fabricantes criem pós muito finos e, à medida que o número de medicamentos inalados aumenta, esse recurso de secagem por pulverização está se tornando mais importante. Muitos medicamentos que visam doenças pulmonares devem ser inalados nos pulmões, mas mesmo bioterapêuticos de moléculas grandes, como hormônios e peptídeos, podem ser administrados dessa maneira. O desafio aqui é que as partículas devem ser pequenas o suficiente para serem transportadas pelo ar até atingirem os pulmões; a secagem por pulverização está à altura deste desafio.

• Estabilidade melhorada

Os produtos biológicos têm uma participação de mercado cada vez maior, mas esses medicamentos são notórios por sua instabilidade. Um dos métodos que podem tornar os produtos biológicos mais estáveis ​​para transporte e armazenamento é a secagem por pulverização. Muitos tipos de vacinas , proteínas, enzimas, anticorpos monoclonais e peptídeos podem ser estabilizados usando a secagem por pulverização.

Desvantagens da Secagem por Pulverização

As desvantagens do processo de secagem por pulverização farmacêutica incluem:

• Alta sobrecarga

O equipamento de secagem por pulverização requer um investimento inicial significativo, bem como um investimento considerável em manutenção contínua. Os bicos são propensos a entupir e os atomizadores de disco rotativo podem ficar corroídos com o tempo. Para as empresas farmacêuticas, faz sentido terceirizar a secagem por pulverização para um CDMO qualificado que já tenha o equipamento necessário, o conhecimento e os recursos para mantê-lo.

• Não é uma opção para cada API

A secagem por pulverização funciona apenas para alimentos que podem ser atomizados. Muitas vezes, diluições e solventes podem superar os problemas de atomização, mas nem sempre. Apesar da breve exposição ao calor elevado, também existem algumas substâncias que derretem quando entram em contato com o gás quente na secadora.

• Não amplamente disponível

Não há muitas instalações de fabricação com recursos de secagem por pulverização farmacêutica, principalmente quando se trata de desenvolvimento de produtos e processos. O conhecimento da secagem por pulverização também é limitado na indústria farmacêutica. A Ascendia dispõe de equipamento de secagem por pulverização no local e pessoal especializado na utilização de secagem por pulverização em todas as fases do ciclo de vida do desenvolvimento.