O futuro é agora: uma nova era na medição de propriedades de fluxo e cisalhamento de pós farmacêuticos

Fonte: Anton Paar EUA

Por Dr. Timothy Aschl, Gerente de Produto Global – Reologia de Pó, Anton Paar

Garantir a usabilidade de pós farmacêuticos é uma parte integrante, mas exigente, do processo de fabricação de medicamentos. Vários fatores podem afetar as características físicas e químicas dos pós e a subsequente qualidade dos medicamentos feitos a partir deles. A aglomeração é um desses efeitos e um problema bem conhecido na indústria.

O teste de célula de cisalhamento translacional pode ser usado para entender como e por que a formação de aglomeração ocorre e como evitá-la. No entanto, é notoriamente demorado. Muitas vezes, também deixa de considerar a umidade e a temperatura – dois fatores que podem ter efeitos profundos em outros testes necessários, bem como no armazenamento, mistura e processamento do pó, e na segurança e eficácia do medicamento final. Como resultado, algumas empresas abandonaram a prática, o que pode custar mais tempo e dinheiro a longo prazo.

Os avanços tecnológicos em equipamentos de teste de células de cisalhamento em anel encurtaram o processo exponencialmente, enquanto recentemente também contabilizavam umidade e temperatura. A capacidade de testar com mais rapidez e precisão e, posteriormente, implementar práticas de gerenciamento de pó mais bem informadas deve levar as empresas que se esquivaram a reconsiderar sua abordagem.

Causas e consequências do endurecimento

A aglomeração é definida como um aumento na força de coesão de um pó. Seja na forma de mudanças químicas ou forças de van der Waals no pó, muitas vezes é causado pela exposição à umidade ou temperatura e é um problema comum, especialmente com pós mais higroscópicos. Às vezes, o efeito pode ser amplamente revertido pela remoção do ambiente, mas o resultado geralmente é o mesmo: depois que um pó endurece, ele não flui tão bem quanto o pretendido. No mínimo, a aglomeração é um inconveniente significativo, causando interrupções no processo se os pós não estiverem fluindo adequadamente dos silos. Em alguns casos, no entanto, a aglomeração pode levar a falhas do equipamento, como funis entupidos ou mau funcionamento do transporte pneumático. No entanto, o fluxo constante de pó também significa consistência na quantidade e qualidade do comprimido. Na pior das hipóteses,

Embora seja improvável que os comprimidos abaixo da média cheguem ao mercado e cheguem às mãos dos pacientes, há riscos consideráveis ​​do lado da oferta. As empresas precisam saber como um pó funcionará em seu processo de fabricação para que possam projetar ou ajustar seu sistema de acordo. Diferentes características de fluxo definirão quão bem – ou não – um aplicativo ou processo funcionará. Os fornecedores de matéria-prima que fornecem, por exemplo, um excipiente como a metilcelulose para um grande fabricante de medicamentos, podem perder negócios se fornecerem lotes inferiores ou amostras com testes ruins em laboratório. Do ponto de vista do desenvolvimento e da formulação, o foco está voltado para parâmetros específicos, como coesão e fluidez. Aqueles no final da fabricação considerarão qualidades como compressibilidade, permeabilidade, limite de escoamento não confinado,

A natureza difícil do teste de pó

A reologia do pó hoje está aproximadamente no mesmo lugar que a reologia do líquido há 30 anos, quando medições de ponto único eram realizadas em um viscosímetro simples. Muitos ainda não entendem ou apreciam o valor das medições que podem ser feitas, então pouca ênfase é colocada em fazer essas medições com precisão ideal. Um teste comum ainda é despejar o pó em um funil e determinar quanto tempo leva para percorrer todo o caminho. Essa abordagem de medidor de vazão fornece algumas informações sobre pós, mas geralmente não fornece as informações mais vitais para fins de formulação e fabricação.

Essa informação vem do teste de células de cisalhamento, que geralmente tem sido um processo notoriamente complicado e demorado, especialmente quando o condicionamento a uma determinada temperatura e umidade também deve ocorrer. Os analistas devem condicionar a amostra ex-situ, encher a célula e, em seguida, executar as etapas de pré-cisalhamento e cisalhamento até a falha repetidamente, esvaziando e reabastecendo a célula de cisalhamento a cada vez. Cada iteração desses testes leva várias horas durante as quais os analistas – geralmente profissionais com doutorado, cujo tempo é bastante caro – devem permanecer presentes.

O desafio adicional, é claro, é que testar o pó geralmente requer alguma exposição às condições ambientais, e as mudanças podem acontecer rapidamente. A umidade e a temperatura podem trabalhar em conjunto para criar efeitos indesejáveis. Por exemplo, no caso do polietilenoglicol (PEG), aquecer até 40 graus Celsius pode tornar o pó pegajoso, enquanto um aditivo como a monolaurina pode tornar-se oleoso; em um caso, o calor interrompe o fluxo do pó, no outro faz com que o pó flua melhor. Da mesma forma, conhecer a resposta de um pó à umidade não é apenas importante para prevenir efeitos adversos, mas também informar os fabricantes sobre as proporções de mistura adequadas ao adicionar água ou aglutinantes ou alcançar a granulação desejada para a formação de comprimidos.

O teste de cisalhamento de pós, então, deve ser realizado nos níveis de temperatura e umidade de interesse, como os do espaço de armazenamento pretendido, modo de transporte ou laboratório de teste/fabricação. Portanto, não apenas as etapas de pré-cisalhamento e cisalhamento até a falha devem ser executadas repetidamente, mas os técnicos devem ajustar manualmente para diferentes níveis de umidade e temperatura após cada execução de teste. Tradicionalmente, isso só foi alcançado colocando a célula de cisalhamento em uma câmara de umidade ou câmara climática, o que apresenta muitos outros desafios. Por exemplo, se a amostra for preparada ex-situna câmara e depois transferida para o dispositivo, a amostra pode secar ou esfriar. A secagem pode não ocorrer tão rapidamente quanto o resfriamento, então os analistas não estão medindo a amostra na temperatura e umidade em que ela foi condicionada. Portanto, a temperatura medida permanece desconhecida. Se todo o dispositivo deve ser colocado em uma câmara grande e cara com uma faixa de temperatura limitada, o aquecimento do dispositivo a 600 graus Celsius pode ser difícil ou impossível. Este método também envolve custos mais elevados e trabalho prático adicional.

Avançando a tecnologia e a conversa

O teste de célula de cisalhamento fornece dados de medição vitais que podem evitar aglomeração. Mas muitos fornecedores e fabricantes de medicamentos ainda ignoram isso, provavelmente porque não acreditam que as informações coletadas justifiquem o tempo e o custo envolvidos. A tecnologia disponível para a realização dos testes também pouco contribuiu para simplificar o processo. Aqueles que usam ferramentas de medição de células de cisalhamento, que desejam obter informações sobre umidade e temperatura, tiveram que fazer ajustes ad hoc no ambiente ou desenvolver acessórios improvisados ​​que podem não fornecer as leituras mais precisas. Como resultado, a indústria viu o progresso possível na compreensão das propriedades de caracterização do pó e como melhorá-las ou considerá-las.

A Anton Paar espera avançar na discussão e incentivar mais empresas a padronizar a reologia do pó com uma nova célula de cisalhamento em anel de pó que torna os testes mais rápidos, simples e fáceis de gerenciar. A célula de cisalhamento em anel funciona com os reômetros compactos modulares MCR da Anton Paar para determinar com precisão os comportamentos dependentes do tempo e de fluxo de pós fluidizados e consolidados. A célula permite executar repetidos testes de pré-cisalhamento e cisalhamento até a falha em condições ambientais variadas e sem a necessidade de monitoramento pessoal constante. Acessórios especialmente projetados incluem uma câmara de aquecimento que pode realizar todos os testes em uma faixa entre -160 graus e 600 graus Celsius e um kit de umidade para medições em uma faixa de 5 a 95 por cento de umidade relativa. O software de interface de usuário RheoCompass™ permite medições totalmente automatizadas com total autonomia sobre todos os parâmetros, e está em conformidade com os requisitos de QM como 21 CFR Parte 11. Quando usado em conjunto com a célula de fluxo de pó, os analistas têm um sistema de reologia completo que gera todos os dados de caracterização de pó mais importantes e confiáveis ​​para fins de formulação e fabricação. Visitahttps://www.anton-paar.com/us-en/products/details/powder-rheology/ para saber mais sobre a célula de cisalhamento e célula de fluxo, bem como outros produtos da série Anton Paar MCR.