Pourquoi l'activité de l'eau ?

Plutôt que de mesurer la quantité totale d'eau dans un système, l'activité de l'eau mesure la quantité d'eau non liée et libre de réagir avec d'autres substances.

À première vue, les implications peuvent sembler insignifiantes. Dans la pratique, elles sont considérables. L'activité de l'eau a une influence claire et directe sur la croissance microbienne, la dégradation des API, la stabilité des produits et les taux de dissolution. De plus, l'activité de l'eau est généralement une méthode plus accessible et plus directe pour comprendre ces facteurs que d'autres mesures analytiques plus longues et nécessitant davantage d'expertise.

De nouvelles réglementations reconnaissent la polyvalence de l'activité de l'eau

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:

• Fournir un outil justifiant la réduction de la fréquence des tests de limite microbienne et du dépistage des micro-organismes indésirables.
• Optimisation des formulations des produits pour améliorer l'efficacité antimicrobienne des systèmes de conservation
• Réduction de la dégradation des ingrédients pharmaceutiques actifs dans les formulations de produits sensibles à l'hydrolyse chimique
• Réduire la sensibilité des formulations (en particulier les liquides, les pommades, les lotions et les crèmes) à la contamination microbienne

Ce chapitre fait également référence à plusieurs méthodes permettant de déterminer l'activité de l'eau dans les méthodes d'analyse officielles de l'AOAC International.

Soutenant la reconnaissance de l'activité de l'eau par l'USP, l'ICH a fourni des informations supplémentaires à l'appui de l'utilisation de l'activité de l'eau dans les questions Q1A, Q6A et leurs arbres de décision associés.

Au fil du temps, cette technologie a été de mieux en mieux acceptée, et l'on s'est rendu compte que si l'activité de l'eau permettait de gagner un temps considérable dans les tests microbiologiques, son potentiel d'applications rentables dans les tests de qualité, la R&D et d'autres domaines était tout aussi important.

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.”

Nouvelles technologies acceptées, nouvelles applications découvertes

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.

L'une de ces avancées est l'adoption du laser à diode accordable (TDL). Capable d'isoler la signature de l'eau au niveau moléculaire, le TDL permet aux scientifiques spécialisés dans les matériaux d'effectuer des mesures rapides et directes de substances hautement volatiles auparavant illisibles. Les chercheurs peuvent ainsi utiliser un plus large éventail de substances pour tester la formation d'hydrates et la stabilité des API sans les risques associés à l'utilisation de données théoriques.

D'autres nouveaux instruments intègrent l'apprentissage automatique et l'IA pour fournir des mesures en beaucoup moins de temps : alors que les anciens instruments nécessitaient jusqu'à 20 minutes, les plus récents produisent des mesures précises en un peu plus d'une minute. Dans les applications nécessitant des mesures répétées, le gain de temps est considérable.

Au-delà de la réduction du risque microbien et de l'accélération de la recherche sur la stabilité des API, l'activité de l'eau est désormais utilisée pour maximiser l'efficacité des excipients, développer et évaluer les emballages, obtenir une dureté idéale des comprimés, influencer les taux de dissolution, etc.

Remplacer Karl Fischer et d'autres méthodes

À mesure que les applications de l'activité de l'eau se multiplient, certaines commencent à empiéter sur des méthodes de mesure établies de longue date. Souvent, l'investissement dans la formation et la validation entrave l'adoption de l'activité de l'eau dans un nouveau rôle, mais à long terme, la rapidité, la précision et l'utilité de l'activité de l'eau apportent des avantages significatifs.

Le remplacement du titrage Karl Fischer en est l'exemple le plus évident, mais peut-être aussi le plus mal compris. Les recherches scientifiques concluent que l'activité de l'eau est un bien meilleur indicateur de la sécurité et de la stabilité d'un produit que la teneur en eau selon la méthode Karl Fischer. Malgré cela, les idées fausses persistent, peut-être parce que la relation entre la teneur en humidité et l'activité de l'eau peut sembler contre-intuitive.

Un produit présentant un pourcentage élevé de teneur globale en eau peut avoir une activité hydrique très faible, ou inversement – un facteur clé en matière de vitesses de réaction chimique et biologique.

L'activité de l'eau ne fournit pas les mêmes informations que la méthode Karl Fischer, mais elle fournit des informations plus utiles. Les résultats seront différents, mais une fois compris, ils fourniront de meilleures corrélations avec la sécurité microbienne, la stabilité chimique et les propriétés physiques. De plus, les instruments de mesure de l'activité de l'eau ne nécessitent généralement pas de formation approfondie et laissent relativement peu de place à l'erreur pendant les tests.

Bien que la relation entre l'activité de l'eau et d'autres mesures telles que la HPLC ou la GC diffère, bon nombre des mêmes avantages s'appliquent : moins de formation nécessaire, résultats plus rapides, mesures plus directes, moins de risques d'utilisation abusive des instruments et aucune nécessité d'utiliser des produits chimiques dangereux.

Potentiel pour de nouvelles applications

L'activité de l'eau est bien plus qu'un simple outil permettant de respecter les normes réglementaires. Au cours des dernières années, elle a contribué à stimuler l'innovation, à améliorer la productivité scientifique et à raccourcir le cycle de développement des médicaments dans bon nombre des plus grandes entreprises pharmaceutiques mondiales. Et il existe encore de nombreuses autres applications à découvrir.

Références connexes

Enigl, Davin C. et Kent M. Sorrells. « Water activity and self-preserving formulas » (Activité de l'eau et formules auto-conservatrices). Cosmetic Science And Technology Series (1997) : 45-74.

Friedel, R. R. « Application de la mesure de l'activité de l'eau aux tests microbiologiques des matières premières utilisées dans la fabrication de produits pharmaceutiques non stériles ». Dans Pharmacopeial forum, vol. 25, n° 5, pp. 8974-8981. United States Pharmacopeial Convention, 1999. Lien vers l'article.

Heidemann, D. R., et P. J. Jarosz. « Études de préformulation portant sur l'absorption dans les formes posologiques solides ». Pharmaceutical Research 8, n° 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. « Glycérine dans les produits d'hygiène bucco-dentaire ». Série Science et technologie cosmétiques 11 (1991) : 381-393. Lien vers l'article.

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