Attività dell'acqua USP 922 standard in campo farmaceutico

Perché l'attività in acqua?

Piuttosto che misurare la quantità totale di acqua in un sistema, l'attività dell'acqua misura la quantità di acqua non legata e libera di reagire con altre sostanze.

All'inizio, le implicazioni possono sembrare insignificanti. In pratica, sono considerevoli. L 'attività dell'acqua ha un'influenza chiara e diretta sulla crescita microbica, sulla degradazione degli API, sulla stabilità dei prodotti e sui tassi di dissoluzione. Inoltre, l'attività dell'acqua è generalmente un metodo più accessibile e diretto per comprendere questi fattori rispetto ad altre misure analitiche che richiedono più tempo e competenze.

Le nuove norme riconoscono la versatilità dell'attività acquatica

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:

• Fornire uno strumento per la riduzione della frequenza dei test sui limiti microbici e per lo screening dei microrganismi nocivi.
• Ottimizzazione delle formulazioni dei prodotti per migliorare l'efficacia antimicrobica dei sistemi conservanti
• Ridurre la degradazione degli ingredienti farmaceutici attivi nelle formulazioni di prodotti suscettibili di idrolisi chimica.
• Ridurre la suscettibilità delle formulazioni (in particolare liquidi, unguenti, lozioni e creme) alla contaminazione microbica

Il capitolo fa inoltre riferimento a diversi metodi per la determinazione dell'attività dell'acqua contenuti nei Metodi ufficiali di analisi dell'AOAC International.

A sostegno del riconoscimento dell'attività dell'acqua da parte dell'USP, l'ICH ha fornito ulteriori informazioni a supporto dell'uso dell'attività dell'acqua nelle sezioni Q1A, Q6A e nei relativi alberi decisionali. 

Nel corso del tempo, l'accettazione è cresciuta e con essa è arrivata la consapevolezza che, se l'attività dell'acqua consente di risparmiare molto tempo nei test microbici, il potenziale di applicazioni redditizie nei test di qualità, nella R&S e in altri settori è altrettanto 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.”

Nuove tecnologie accettate, nuove applicazioni scoperte

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 di questi progressi è l'adozione del laser a diodo sintonizzabile (TDL). In grado di isolare la firma dell'acqua a livello molecolare, il TDL consente agli scienziati dei materiali di effettuare misurazioni rapide e dirette di sostanze altamente volatili e precedentemente illeggibili. Ciò consente ai ricercatori di utilizzare una gamma più ampia di sostanze per testare la formazione di idrati e la stabilità degli API senza i rischi associati all'uso di dati teorici. 

Altri nuovi strumenti incorporano l'apprendimento automatico e l'intelligenza artificiale per fornire letture in tempi molto più brevi: mentre i vecchi strumenti richiedevano fino a 20 minuti, quelli recenti producono misure precise in poco più di un minuto. Nelle applicazioni che richiedono misurazioni ripetute, il risparmio di tempo è significativo.

Oltre a ridurre il rischio microbico e ad accelerare la ricerca sulla stabilità degli API, l'attività dell'acqua viene ora utilizzata per massimizzare l'efficacia degli eccipienti, sviluppare e valutare il confezionamento, ottenere la durezza ideale delle compresse, influenzare i tassi di dissoluzione e altro ancora.

Sostituzione di Karl Fischer e altri metodi

Man mano che le applicazioni dell'attività dell'acqua si moltiplicano, alcune iniziano a sovrapporsi a metodi di misura più consolidati. Spesso l'investimento in formazione e convalida ostacola l'adozione dell'attività dell'acqua in un nuovo ruolo, ma a lungo termine la velocità, l'accuratezza e l'utilità dell'attività dell'acqua portano ritorni significativi.

La sostituzione della titolazione Karl Fischer è l'esempio più ovvio, ma forse il più frainteso. Le indagini scientifiche concludono che l'attività dell'acqua è un indicatore di sicurezza e stabilità del prodotto di gran lunga migliore del contenuto d'acqua di Karl Fischer. Nonostante ciò, le idee sbagliate continuano, forse perché la relazione tra contenuto di umidità e attività dell'acqua può essere controintuitiva. 

Un prodotto con un'alta percentuale di acqua complessiva può avere un'attività idrica molto bassa, o viceversa - un fattore chiave quando si tratta di velocità di reazione chimica e biologica.

L'attività dell'acqua non fornisce le stesse informazioni di Karl Fischer, ma fornisce informazioni più utili. I risultati sono diversi ma, una volta compresi, forniscono migliori correlazioni con la sicurezza microbica, la stabilità chimica e le proprietà fisiche. Inoltre, gli strumenti per l'attività dell'acqua in genere non richiedono una formazione approfondita e lasciano relativamente poche possibilità di errore durante i test. 

Sebbene il rapporto dell'attività dell'acqua con altre misurazioni come l'HPLC o la GC sia diverso, si applicano molti degli stessi vantaggi: minore necessità di formazione, risultati più rapidi, misurazioni più dirette, minore rischio di uso improprio dello strumento e nessuna necessità di sostanze chimiche pericolose.

Potenziale per nuove applicazioni

L'attività dell'acqua è più di uno strumento per soddisfare gli standard normativi. Negli ultimi anni ha contribuito a promuovere l'innovazione, a migliorare la produttività scientifica e ad accorciare la pipeline dei farmaci in molte delle più grandi aziende farmaceutiche del mondo, e ci sono molte altre applicazioni da scoprire.

Riferimenti correlati

Enigl, Davin C. e Kent M. Sorrells. "Attività dell'acqua e formule autoconservanti". Cosmetic Science And Technology Series (1997): 45-74.

Friedel, R. R. "L'applicazione della misurazione dell'attività dell'acqua alla verifica degli attributi microbiologici delle materie prime utilizzate nella fabbricazione di prodotti farmaceutici non sterili". In Pharmacopeial forum, vol. 25, no. 5, pp. 8974-8981. Convenzione Farmacopea degli Stati Uniti, 1999. Link all'articolo.

Heidemann, D. R. e P. J. Jarosz. "Studi di preformulazione che riguardano l'assorbimento in forme di dosaggio solide". Pharmaceutical Research 8, no. 3. (1991): 292-97. Link all'articolo.

Pader, Morton. Prodotti e pratica dell'igiene orale. Dekker, 1988. Link al libro.

Pader, M. "La glicerina nei prodotti per l'igiene orale". Cosmetic science and technology series 11 (1991): 381-393. Link all'articolo.