¿Por qué la actividad del agua?

En lugar de medir la cantidad total de agua en un sistema, la actividad del agua mide cuánta de esa agua está libre y puede reaccionar con otras sustancias.

A primera vista, las implicaciones pueden parecer insignificantes. Sin embargo, en la práctica son considerables. La actividad del agua tiene una influencia clara y directa en el crecimiento microbiano, la degradación de los API, la estabilidad del producto y las tasas de disolución. Además, la actividad del agua es, por lo general, un método más accesible y directo para comprender estos factores que otras mediciones analíticas que requieren más tiempo y conocimientos especializados.

Las nuevas regulaciones reconocen la versatilidad de la actividad del agua.

More than a decade ago, the USP introduced General Chapter <1112>, the pharmaceutical industry’s first significant approval of water activity. The chapter describes water activity as an aid to:

• Proporcionar una herramienta para justificar la reducción de la frecuencia de las pruebas de límites microbianos y la detección de microorganismos indeseables.
• Optimización de las formulaciones de los productos para mejorar la eficacia antimicrobiana de los sistemas conservantes.
• Reducción de la degradación de los ingredientes farmacéuticos activos en formulaciones de productos susceptibles a la hidrólisis química.
• Reducir la susceptibilidad de las formulaciones (especialmente líquidos, pomadas, lociones y cremas) a la contaminación microbiana.

El capítulo también hace referencia a varios métodos para determinar la actividad del agua en los Métodos Oficiales de Análisis de AOAC International.

En apoyo al reconocimiento de la actividad del agua por parte de la USP, la ICH proporcionó información adicional que respalda el uso de la actividad del agua en Q1A, Q6A y sus árboles de decisión asociados.

Con el tiempo, la aceptación ha ido creciendo y, con ella, ha llegado la constatación de que, si bien la actividad del agua ahorra mucho tiempo en las pruebas microbianas, el potencial de aplicaciones rentables en pruebas de calidad, I+D y otras áreas es igualmente significativo.

More recently, USP has introduced two more water activity-related chapters – USP <795> and a draft of <922>. The former focuses on microbial growth and preservative efficacy, while the latter “is intended to provide guidance for performing measurements of water activity,” and will “specify methods for qualification of instruments, calibration of instruments, methods for performing water activity measurements, and reporting of results.”

Se aceptan nuevas tecnologías, se descubren nuevas aplicaciones.

Technological innovation hasn’t slowed its pace since the introduction of USP <1112>, and water activity instruments have seen the benefits. Significant advances have been made – both adding new methods for measurement and improving existing ones.

Uno de estos avances es la adopción del láser de diodo sintonizable (TDL). Capaz de aislar la firma del agua a nivel molecular, el TDL permite a los científicos de materiales realizar mediciones rápidas y directas de sustancias altamente volátiles que antes eran ilegibles. Esto permite a los investigadores utilizar una mayor variedad de sustancias para probar la formación de hidratos y la estabilidad de los API sin los riesgos asociados al uso de datos teóricos.

Otros instrumentos nuevos incorporan el aprendizaje automático y la inteligencia artificial para ofrecer lecturas en mucho menos tiempo: mientras que los instrumentos antiguos requieren más de 20 minutos, los más recientes producen mediciones precisas en poco más de un minuto. En aplicaciones que requieren mediciones repetidas, el ahorro de tiempo es significativo.

Además de reducir el riesgo microbiano y acelerar la investigación sobre la estabilidad de los principios activos farmacéuticos (API), la actividad del agua se utiliza ahora para maximizar la eficacia de los excipientes, desarrollar y evaluar envases, lograr la dureza ideal de los comprimidos, influir en las velocidades de disolución y mucho más.

Sustitución de Karl Fischer y otros métodos

A medida que se multiplican las aplicaciones de la actividad del agua, algunas comienzan a solaparse con métodos de medición más consolidados. A menudo, la inversión en formación y validación dificulta la adopción de la actividad del agua en una nueva función, pero a largo plazo, la rapidez, la precisión y la utilidad de la actividad del agua aportan importantes beneficios.

El reemplazo de la titulación Karl Fischer es el ejemplo más obvio, pero quizás el más incomprendido. Las investigaciones científicas concluyen que la actividad del agua es un indicador mucho más preciso de la seguridad y estabilidad de los productos que el contenido de agua según el método Karl Fischer. Aun así, persisten los conceptos erróneos, posiblemente porque la relación entre el contenido de humedad y la actividad del agua puede resultar contradictoria.

Un producto con un alto porcentaje de contenido total de agua puede tener una actividad del agua muy baja, o al revés, un factor clave en lo que respecta a las velocidades de reacción química y biológica.

La actividad del agua no proporciona la misma información que Karl Fischer, pero sí ofrece datos más útiles. Los resultados serán diferentes, pero una vez comprendidos, proporcionan mejores correlaciones con la seguridad microbiana, la estabilidad química y las propiedades físicas. Además, los instrumentos de actividad del agua no suelen requerir una formación exhaustiva y ofrecen relativamente pocas posibilidades de cometer errores durante las pruebas.

Aunque la relación de la actividad del agua con otras mediciones, como la HPLC o la GC, es diferente, se aplican muchas de las mismas ventajas: menor necesidad de formación, resultados más rápidos, mediciones más directas, menor riesgo de uso indebido de los instrumentos y ausencia de productos químicos peligrosos.

Potencial para nuevas aplicaciones

La actividad del agua es más que una herramienta para cumplir con las normas reglamentarias. En los últimos años, ha contribuido a impulsar la innovación, mejorar la productividad científica y acortar el proceso de desarrollo de fármacos en muchas de las empresas farmacéuticas más grandes del mundo, y aún quedan muchas más aplicaciones por descubrir.

Referencias relacionadas

Enigl, Davin C. y Kent M. Sorrells. «Actividad del agua y fórmulas autoconservantes». Serie Ciencia y Tecnología Cosmética (1997): 45-74.

Friedel, R. R. «La aplicación de la medición de la actividad del agua a las pruebas de atributos microbiológicos de las materias primas utilizadas en la fabricación de productos farmacéuticos no estériles». En Pharmacopeial forum, vol. 25, n.º 5, pp. 8974-8981. Convención Farmacopea de Estados Unidos, 1999. Enlace al artículo.

Heidemann, D. R. y P. J. Jarosz. «Estudios de preformulación relacionados con la absorción en formas farmacéuticas sólidas». Pharmaceutical Research 8, n.º 3. (1991): 292-97. Enlace al artículo.

Pader, Morton. Productos y prácticas de higiene bucal. Dekker, 1988. Enlace al libro.

Pader, M. «La glicerina en los productos para el cuidado bucal». Serie sobre ciencia y tecnología cosmética 11 (1991): 381-393. Enlace al artículo.

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