Activité de l'eau dans les applications pharmaceutiques

L'industrie pharmaceutique mesure l'humidité depuis des décennies, car la plupart des formulateurs pensent que l'eau est l'ennemie de la stabilité des IPA. La recherche montre qu'ils n'ont que partiellement raison.

Activité de l'eau et durée de conservation des produits pharmaceutiques

L'humidité est la quantité d'eau contenue dans un produit. L'activité de l'eau (aw) mesure le niveau d'énergie de l'eau. Le niveau d'énergie est beaucoup mieux corrélé aux réactions qui affectent les produits pharmaceutiques. Examinez ces trois questions :

1. Hydrolyse de l'API
2. Cristallisation qui affecte les taux de dissolution
3. Mousse/agglutination des poudres

Toutes ces réactions dépendent du temps et leur vitesse est influencée par l'activité de l'eau. Par exemple, l'USP 1112 stipule spécifiquement que l'activité de l'eau peut être utilisée pour réduire la dégradation des formulations d'IPA susceptibles d'être hydrolysées.

Il est essentiel de connaître l'activité de l'eau des produits pharmaceutiques (protéines, médicaments, crèmes, poudres et excipients) pour obtenir une forme posologique présentant des propriétés chimiques, physiques, microbiennes et une durée de conservation optimales. L'activité de l'eau influence la stabilité chimique, la stabilité microbienne, les propriétés d'écoulement, le compactage, la dureté et la vitesse de dissolution des formes de dosage des produits pharmaceutiques, des protéines, des produits biopharmaceutiques, des nutraceutiques et des produits phytochimiques.

Corrélation avec la croissance microbienne

L'objectif de la Conférence internationale sur l'harmonisation (CIH) est de fournir des orientations pour l'établissement de programmes de tests de qualité et de libération des lots (Hussong 2009). Elle souligne que les programmes de tests de qualité doivent être fondés sur les risques et s'appuyer sur des données scientifiques. Les procédures d'essai et les critères d'acceptation des programmes de libération des médicaments sont décrits dans la norme ICH Q6A. Les instructions sur les meilleures méthodes pour déterminer les attributs microbiologiques se trouvent dans les arbres de décision n° 6 et n° 8. Dans les deux arbres de décision, la nécessité de tester les limites microbiennes est basée sur le fait que le produit est intrinsèquement assez "sec" pour ne pas favoriser la croissance microbienne.

Dans l'industrie pharmaceutique, on part souvent du principe que cette siccité peut être établie à l'aide de la teneur en eau, ou de la quantité d'eau contenue dans un produit, généralement par le biais d'une analyse Karl Fischer. Cependant, depuis les travaux de Scott dans les années 1950, il est bien établi que c'est l'activité de l'eau, ou l'énergie de l'eau, qui détermine si les micro-organismes peuvent ou non accéder à l'eau dans un système (Scott 1957). Par conséquent, la "siccité" mentionnée dans les arbres de décision de l'ICH Q6A devrait être mesurée à l'aide de l'activité de l'eau.

Les micro-organismes ont une activité de l'eau limite en dessous de laquelle ils ne peuvent pas se développer. La connaissance du comportement des micro-organismes à différents niveaux d'activité de l'eau est importante pour respecter les lois fédérales sur les aliments, les médicaments et les cosmétiques. Ce tableau énumère les limites de croissance des micro-organismes courants dans les produits pharmaceutiques. La conception d'un produit dont l'activité de l'eau est inférieure à ces limites de croissance permet d'assurer la sécurité microbiologique du produit.

Les produits de consommation et les produits pharmaceutiques se situent généralement dans cette fourchette

Activité de l'eau pour la stabilité du produit

La stabilité des protéines, des enzymes et des produits biopharmaceutiques est fortement influencée par l'activité de l'eau. Une grande attention doit être portée à la prévention de l'agrégation dans des conditions pharmaceutiques pertinentes. La plupart des protéines, des enzymes et des produits biopharmaceutiques doivent conserver leur intégrité pour rester actifs. Afin de maintenir un dosage correct et de prévenir la dissolution, l'agrégation et les changements de conformation, il est important de maintenir des niveaux critiques d'activité de l'eau.

Établir la compatibilité des composants

L'importance de l'activité de l'eau par rapport à l'eau totale est démontrée par des études de compatibilité avant la formulation impliquant des médicaments sensibles à l'humidité. Des excipients hygroscopiques (amidon, cellulose et magaldrate) ont été formulés avec succès pour être utilisés avec des médicaments sensibles à l'humidité. Les excipients peuvent préférentiellement lier l'humidité et rendre la forme posologique moins sensible aux variations de l'humidité relative pendant la fabrication, l'expédition, le stockage ou l'utilisation par le patient, prolongeant ainsi la durée de conservation. Ce principe s'applique également à d'autres systèmes polymères d'intérêt pharmaceutique, tels que les protéines (gélatine, kératine) et divers hydrogels synthétiques.

Prévenir la migration de l'humidité

La migration de l'humidité est un autre problème de qualité qui peut être expliqué et résolu en utilisant l'activité de l'eau. Les gélules sont un exemple classique des défis posés par la migration de l'humidité. Il arrive que les gélules se fissurent lorsqu'elles se trouvent dans l'emballage, ce qui rend le produit impropre à la consommation. Cela se produit parce que l'activité de l'eau de la poudre et de la capsule est différente, de sorte que l'humidité quitte la capsule et pénètre dans la poudre. C'est l'activité de l'eau, et non la teneur en eau, qui est le moteur de la migration.

Améliorer les propriétés de résistance des formes de dosage solides

L'activité de l'eau des poudres affecte les propriétés d'écoulement, de mottage, de compactage et de résistance des formes de dosage solides. L'activité de l'eau est utilisée dans l'étude de la durée de conservation, du vieillissement et des exigences d'emballage des produits pharmaceutiques. Elle est également utilisée dans la conception et le développement de la technologie d'enrobage. La compréhension de la réaction des formes de dosage solides à des environnements changeants permet de définir les exigences en matière de formulation et d'emballage.

Activité de l'eau : une meilleure façon de mesurer l'humidité

Water activity is an alternative water measurement that provides essential information about the energy or availability of water in a product. Numerous scientific investigations demonstrate that water activity is a better predictor of product safety and stability than total amount of water. And with the publication of USP Method <1112>, water activity is now considered a viable option in the pharmaceutical industry.

Mesurer l'activité de l'eau est simple et rapide

La série 4TE permet de mesurer rapidement l'activité de l'eau dans les poudres, les granulés, les crèmes, les liquides ou les comprimés pour les produits pharmaceutiques, biopharmaceutiques, nutraceutiques et phytochimiques.

En savoir plus sur l'activité de l'eau dans les produits pharmaceutiques

Le Dr Brady Carter explique comment utiliser l'activité de l'eau dans les produits pharmaceutiques pour contrôler la stabilité des comprimés et prolonger la durée de conservation.

Les thèmes abordés sont les suivants

• Comment évaluer la stabilité d'une pilule
• Les bases de l'activité de l'eau
• Teneur en eau en fonction de l'activité de l'eau
• Comment mesurer l'activité de l'eau
• Isothermes de sorption de l'humidité et leur utilisation
• Prévention de la croissance microbienne
• Prévenir la dégradation de l'API
• Intégrité du revêtement en gel
• Migration de l'humidité dans les capsules
• Détermination de l'hygroscopicité relative
• Activité de l'eau et transition vitreuse
• Détermination du point de déliquescence
• Excipients
• Humidité de stockage
• Emballage pour une durée de conservation prolongée
• Une procédure accélérée de test de stabilité

Maximiser l'efficacité des excipients

Comment décider quel excipient conviendra le mieux à votre produit ? De nombreux facteurs doivent être pris en compte.

Références connexes

Enigl, Davin C., et Kent M. Sorrells. "Water activity and self-preserving formulas" (Activité de l'eau et formules d'auto-préservation). Cosmetic Science And Technology Series (1997) : 45-74. Lien vers l'article.

Friedel, R. R. "The application of water activity measurement to microbiological attributes testing of raw materials used in the manufacture of non sterile pharmaceutical products". In Pharmacopeial forum, vol. 25, no. 5, pp. 8974-8981. Convention pharmacopée des États-Unis, 1999. Lien vers l'article.

Heidemann, D. R., et P. J. Jarosz. "Preformulation Studies Involving Uptake in Solid Dosage Forms" (Études de préformulation impliquant l'absorption dans les formes de dosage solides). Pharmaceutical Research 8, no. 3. (1991) : 292-97. Lien vers l'article.

Pader, Morton. Produits et pratiques d'hygiène bucco-dentaire. Dekker, 1988. Lien vers le livre.

Pader, M. "Glycerine in oral care products". Cosmetic science and technology series 11 (1991) : 381-393. Lien vers l'article.