Congelamento delle indagini

Sep 18, 2023

Pubblicato: 1 marzo 2023 | Henning Gieseler (FAU Erlangen-Norimberga), Teresa Siegert (FAU Erlangen-Norimberga) | Ancora nessun commento

In questo articolo, Teresa Siegert e Henning Gieseler discutono i vantaggi dell'applicazione della tomografia computerizzata nella produzione di prodotti farmaceutici liofilizzati, nonché gli ostacoli che devono essere superati per realizzarne il potenziale.

Le immagini tridimensionali ottenute utilizzando la tomografia computerizzata (CT) forniscono una visione preziosa e non invasiva della morfologia interna dei prodotti liofilizzati. Questa tecnologia consente di visualizzare la struttura dei pori in modo simile alla microscopia elettronica a scansione. Consente il rilevamento e la tracciabilità di alterazioni strutturali e/o impurità nonché la verifica dell'integrità della chiusura del contenitore. Tuttavia, devono ancora essere superate le sfide con la tecnica, come i lunghi tempi di misurazione per garantire una risoluzione sufficiente e le perdite di qualità derivanti dall'analisi non invasiva attraverso la fiala di vetro.

La CT industriale è un metodo consolidato per lo sviluppo affidabile di prodotti e processi, il monitoraggio e la riqualificazione dei processi. Mentre i metodi ottici tradizionali possono valutare solo la superficie, la tecnologia a raggi X può essere utilizzata per visualizzare la struttura interna e quindi rilevare difetti e deviazioni nella geometria. Per questo motivo la TC viene utilizzata già da diversi anni in molti settori industriali come metodo non distruttivo per caratterizzare meglio componenti o prodotti fabbricati.

La tecnologia a raggi X è sempre più utilizzata anche nella ricerca e sviluppo farmaceutico, in particolare per l'esame delle forme di dosaggio solide, un'applicazione per la quale questa tecnologia può essere adottata senza problemi. La creazione di un profilo delle diverse densità all'interno di una compressa consente di esaminarne la struttura interna. Queste differenze nella struttura sono il risultato della comprimitrice e quindi forniscono informazioni sulla qualità del processo.1 Inoltre, le immagini CT rivelano la distribuzione dei principi attivi e aiutano a spiegare il comportamento alla frattura. È possibile rilevare anche le impurità, poiché di solito hanno una densità maggiore rispetto agli ingredienti della compressa.2,3

La tomografia computerizzata viene utilizzata anche nel campo della liofilizzazione. Visualizzando la struttura interna dei pori, è possibile studiare gli effetti di diverse condizioni e/o situazioni di congelamento.4 La velocità di congelamento influenza la dimensione e la distribuzione dei pori, che vengono poi rilevati nell'immagine 3D, consentendo di adattare in modo ottimale i parametri di processo alle le proprietà desiderate del prodotto finale. Inoltre, può essere utilizzato per stimare la velocità di trasferimento di massa durante l'essiccazione primaria.5

Figura 1 : Immagini a raggi X di fiale con una soluzione di S-adenosil-L-metionina (100 mg/mL) che mostrano diversi gradi di microcollasso della torta. Immagini riprese con il micro tomografo CTportable 25.50 (Fraunhofer IIS, Fürth, Germania).

Esiste, tuttavia, una potenziale applicazione molto maggiore, ma spesso trascurata, della CT nella liofilizzazione farmaceutica. Anche con immagini a raggi X bidimensionali (2D) di base, è possibile rilevare strutture di torte liofilizzate. Mentre una torta elegante appare omogenea con una colorazione uniforme, se durante l'essiccazione si verifica un microcollasso, il materiale altamente poroso inizia a restringersi e si forma una struttura più eterogenea – queste aree appaiono quindi più scure nell'immagine radiografica. In questo modo è possibile rilevare imperfezioni strutturali non visibili dalla superficie e regolare di conseguenza le condizioni di asciugatura (Figura 1 ). Se si catturano ricostruzioni tridimensionali (3D) dalle torte, questi difetti possono essere identificati più chiaramente. La struttura dei pori a nido d'ape, riscontrabile nelle torte eleganti, sfuma in un reticolo irregolare con strutture bastoncellari, parzialmente crollate e con estremità a forma di goccia. Utilizzando questa tecnologia, anche i più piccoli segni di microcollasso possono essere rilevati senza un esame invasivo utilizzando la microscopia elettronica a scansione.6

Analogamente alle compresse, anche nei prodotti liofilizzati è possibile effettuare un'ispezione per individuare eventuali impurità. A causa del basso contenuto di solidi nel pannello liofilizzato e della conseguente bassa densità, il pannello si distingue bene dalle impurità (