Perché l'attività dell'acqua?

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

A prima vista, le implicazioni potrebbero sembrare insignificanti. In realtà, sono piuttosto importanti. L'attività dell'acqua ha un'influenza chiara e diretta sulla crescita microbica, sulla degradazione dell'API, sulla stabilità del prodotto 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 misurazioni analitiche che richiedono più tempo e competenze specifiche.

Le nuove normative riconoscono la versatilità dell'attività idrica

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 giustificare la riduzione della frequenza dei test sui limiti microbici e dello screening dei microrganismi indesiderabili.
• Ottimizzazione delle formulazioni dei prodotti per migliorare l'efficacia antimicrobica dei sistemi conservanti
• Riduzione del degrado dei principi attivi farmaceutici nelle formulazioni di prodotti suscettibili all'idrolisi chimica
• Riduzione della suscettibilità delle formulazioni (in particolare liquidi, unguenti, lozioni e creme) alla contaminazione microbica

Il capitolo fa inoltre riferimento a diversi metodi per determinare l'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 sostegno dell'uso dell'attività dell'acqua nei Q1A, Q6A e nei relativi alberi decisionali.

Nel corso del tempo, l'accettazione è cresciuta e con essa è arrivata la consapevolezza che, sebbene l'attività dell'acqua consenta un notevole risparmio di tempo nei test microbici, il potenziale di applicazioni redditizie nei test di qualità, nella ricerca e sviluppo 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). Capace 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 gli strumenti più vecchi richiedono fino a 20 minuti, quelli più recenti producono misurazioni 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 accelerare la ricerca sulla stabilità degli API, l'attività dell'acqua viene ora utilizzata per massimizzare l'efficacia degli eccipienti, sviluppare e valutare gli imballaggi, ottenere la durezza ideale delle compresse, influenzare i tassi di dissoluzione e altro ancora.

Sostituzione del metodo Karl Fischer e di altri metodi

Con il moltiplicarsi delle applicazioni dell'attività dell'acqua, alcune iniziano a sovrapporsi a metodi di misurazione consolidati da tempo. Spesso, gli investimenti nella formazione e nella convalida ostacolano 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 apportano notevoli vantaggi.

La sostituzione della titolazione Karl Fischer è l'esempio più evidente, ma forse anche il più frainteso. Le ricerche scientifiche dimostrano che l'attività dell'acqua è un indicatore molto più affidabile della sicurezza e della stabilità dei prodotti rispetto al contenuto d'acqua secondo il metodo Karl Fischer. Ciononostante, continuano a persistere idee errate, forse perché la relazione tra contenuto di umidità e attività dell'acqua può risultare controintuitiva.

Un prodotto con un'elevata percentuale di contenuto d'acqua complessivo può avere un'attività dell'acqua 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 del metodo Karl Fischer, ma fornisce informazioni più utili. I risultati appariranno diversi, ma una volta compresi, forniranno correlazioni migliori con la sicurezza microbica, la stabilità chimica e le proprietà fisiche. Non solo, gli strumenti per misurare l'attività dell'acqua generalmente non richiedono una formazione approfondita e lasciano relativamente poche possibilità di errore durante i test.

Sebbene il rapporto tra l'attività dell'acqua e altre misurazioni come HPLC o GC sia diverso, molti dei vantaggi sono gli stessi: minore necessità di formazione, risultati più rapidi, misurazioni più dirette, minor rischio di uso improprio degli strumenti 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, migliorare la produttività scientifica e abbreviare il processo di sviluppo dei farmaci in molte delle più grandi aziende farmaceutiche del mondo, e ci sono ancora molte altre applicazioni da scoprire.

Riferimenti correlati

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

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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