L'industria farmaceutica misura l'umidità da decenni perché la maggior parte dei formulatori ritiene che l'acqua sia nemica della stabilità dei principi attivi farmaceutici (API). La ricerca dimostra che hanno solo parzialmente ragione.

Attività dell'acqua e durata di conservazione nei prodotti farmaceutici

L'umidità è la quantità di acqua presente in un prodotto. L'attività dell'acqua (aw) misura il livello di energia dell'acqua. Il livello di energia è molto più correlato alle reazioni che influenzano i prodotti farmaceutici. Considerate questi tre aspetti:

1. Idrolisi API
2. Cristallizzazione che influisce sui tassi di dissoluzione
3. Agglomerazione/formazione di grumi nelle polveri

Si tratta di reazioni dipendenti dal tempo, con velocità influenzate dall'attività dell'acqua. Ad esempio, la norma USP 1112 specifica che l'attività dell'acqua può essere utilizzata per ridurre il degrado delle formulazioni API suscettibili all'idrolisi.

Conoscere l'attività dell'acqua nei prodotti farmaceutici (proteine, farmaci, creme, polveri ed eccipienti) è essenziale per ottenere una forma farmaceutica con proprietà chimiche, fisiche, microbiche e di conservazione ottimali. L'attività dell'acqua influenza la stabilità chimica, la stabilità microbica, le proprietà di scorrimento, la compattazione, la durezza e la velocità di dissoluzione delle forme farmaceutiche di prodotti farmaceutici, proteine, prodotti biofarmaceutici, nutraceutici e fitochimici.

Correlazione con la crescita microbica

Lo scopo della Conferenza internazionale sull'armonizzazione (ICH) è fornire linee guida per la definizione di programmi di test di qualità e di rilascio dei lotti (Hussong 2009). Essa sottolinea che i programmi di test di qualità devono essere basati sul rischio e supportati dalla scienza. Le procedure di test e i criteri di accettazione per i programmi di rilascio dei farmaci sono descritti nell'ICH Q6A. Le istruzioni sui metodi migliori per determinare le caratteristiche microbiologiche si trovano negli alberi decisionali n. 6 e n. 8. In entrambi gli alberi decisionali, la necessità di testare i limiti microbici si basa sul fatto che il prodotto sia intrinsecamente abbastanza "secco" da non favorire la crescita microbica.

Spesso, nell'industria farmaceutica si presume che questa secchezza possa essere determinata utilizzando il contenuto di umidità, ovvero la quantità di acqua presente in un prodotto, solitamente attraverso un'analisi Karl Fischer. Tuttavia, sin dai lavori di Scott negli anni '50, è stato ampiamente dimostrato che è l'attività dell'acqua, ovvero l'energia dell'acqua, a determinare effettivamente se i microrganismi possono accedere all'acqua in un sistema (Scott 1957). Pertanto, la "secchezza" a cui si fa riferimento negli alberi decisionali dell'ICH Q6A dovrebbe essere misurata utilizzando l'attività dell'acqua.

I microrganismi hanno un'attività dell'acqua limite al di sotto della quale non possono crescere. La conoscenza del comportamento dei microrganismi a diversi livelli di attività dell'acqua è importante per soddisfare le leggi federali su alimenti, farmaci e cosmetici. Questo grafico elenca i limiti di crescita dei microrganismi comuni nei prodotti farmaceutici. Progettare un prodotto con un'attività dell'acqua inferiore a questi limiti di crescita manterrà il prodotto sicuro dal punto di vista microbico.

Prodotti di consumo e farmaceutici generalmente compresi in questa gamma

Attività dell'acqua per la stabilità del prodotto

La stabilità delle proteine, degli enzimi e dei prodotti biofarmaceutici è influenzata in modo significativo dall'attività dell'acqua. È necessario prestare molta attenzione per prevenire l'aggregazione in condizioni farmaceuticamente rilevanti. La maggior parte delle proteine, degli enzimi e dei prodotti biofarmaceutici deve mantenere la propria integrità per rimanere attiva. Al fine di mantenere il dosaggio corretto e prevenire la dissoluzione, l'aggregazione e i cambiamenti conformazionali, è importante mantenere livelli critici di attività dell'acqua.

Stabilire la compatibilità dei componenti

L'importanza dell'attività dell'acqua rispetto all'acqua totale è dimostrata dagli studi di compatibilità preformulazione condotti su farmaci sensibili all'umidità. Gli eccipienti igroscopici (amido, cellulosa e magaldrato) sono stati formulati con successo per l'uso con farmaci sensibili all'umidità. Gli eccipienti possono legare preferenzialmente l'umidità e rendere la forma farmaceutica meno sensibile alle variazioni di umidità relativa durante la produzione, il trasporto, lo stoccaggio o l'uso da parte del paziente, prolungandone così la durata di conservazione. Ciò è applicabile anche ad altri sistemi polimerici di interesse farmaceutico, come le proteine (gelatina, cheratina) e vari idrogel sintetici.

Prevenire la migrazione dell'umidità

La migrazione dell'umidità è un altro problema di qualità che può essere spiegato e risolto utilizzando l'attività dell'acqua. Le capsule gelatinose rappresentano un classico esempio delle sfide poste dalla migrazione dell'umidità. A volte le capsule si rompono mentre sono ancora nella confezione, rendendo il prodotto inadatto al consumo. Ciò accade perché l'attività dell'acqua della polvere e della capsula è diversa, quindi l'umidità lascia la capsula gelatinosa ed entra nella polvere. È l'attività dell'acqua, non il contenuto di umidità, la forza motrice della migrazione.

Migliorare le proprietà di resistenza nelle forme di dosaggio solide

L'attività dell'acqua nelle polveri influisce sulle proprietà di scorrimento, agglomerazione, compattazione e resistenza delle forme di dosaggio solide. L'attività dell'acqua viene utilizzata nello studio della durata di conservazione, dell'invecchiamento e dei requisiti di confezionamento dei prodotti farmaceutici. Viene inoltre utilizzata nella progettazione e nello sviluppo della tecnologia di rivestimento. Comprendere la risposta delle forme di dosaggio solide ai cambiamenti ambientali aiuta a stabilire i requisiti di formulazione e confezionamento.

Attività dell'acqua: un modo migliore per misurare l'umidità

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.

Misurare l'attività dell'acqua è facile e veloce

La serie 4TE consente di misurare rapidamente l'attività dell'acqua in polveri, granulati, creme, fluidi o compresse per prodotti farmaceutici, biofarmaceutici, nutraceutici e fitochimici.

Massimizzare l'efficacia degli eccipienti

Come decidere quale eccipiente è più adatto al proprio prodotto? Ci sono molti fattori da considerare.

Riferimenti correlati

Enigl, Davin C. e Kent M. Sorrells. "Attività dell'acqua e formule autoconservanti". Serie Scienza e tecnologia cosmetica (1997): 45-74. Link all'articolo.

Friedel, R. R. "L'applicazione della misurazione dell'attività dell'acqua ai test delle caratteristiche microbiologiche delle materie prime utilizzate nella produzione di prodotti farmaceutici non sterili". In Pharmacopeial forum, vol. 25, n. 5, pagg. 8974-8981. United States Pharmacopeial Convention, 1999. Link all'articolo.

Heidemann, D. R. e P. J. Jarosz. "Studi di preformulazione relativi all'assorbimento in forme farmaceutiche solide". Ricerca farmaceutica 8, n. 3. (1991): 292-97. Link all'articolo.

Pader, Morton. Prodotti e pratiche per l'igiene orale. Dekker, 1988. Link al libro.

Pader, M. "La glicerina nei prodotti per l'igiene orale". Serie Scienza e tecnologia cosmetica 11 (1991): 381-393. Link all'articolo.

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