Aktywność wody w aplikacjach farmaceutycznych
Aktywność wody mierzy stan energetyczny wody – a stan ten jest lepszym wskaźnikiem do przewidywania i oceniania reakcji związanych z wilgocią, które niszczą produkty farmaceutyczne.
Przemysł farmaceutyczny mierzy wilgotność od dziesięcioleci, ponieważ większość technologów uważa wodę za wroga stabilności substancji czynnych (API). Badania pokazują jednak, że mają rację tylko częściowo.
Aktywność wody a okres trwałości produktów farmaceutycznych
Wilgotność określa ilość wody w produkcie. Aktywność wody (aw) mierzy poziom energii wody. Poziom ten znacznie lepiej koreluje z reakcjami wpływającymi na produkty farmaceutyczne. Należy wziąć pod uwagę trzy następujące kwestie:
- Hydroliza API
- Krystalizacja wpływająca na szybkość rozpuszczania
- Zbrylatanie / aglomeracja proszków
Wszystko to są reakcje zależne od czasu, których szybkość zależy od aktywności wody. Na przykład norma USP 1112 wyraźnie stwierdza, że aktywność wody może być wykorzystana do ograniczenia degradacji formulacji API podatnych na hydrolizę.
Znajomość aktywności wody produktów farmaceutycznych (białek, leków, kremów, proszków i substancji pomocniczych) ma zasadnicze znaczenie dla uzyskania postaci dawkowania o optymalnych właściwościach chemicznych, fizycznych, mikrobiologicznych oraz trwałości. Aktywność wody wpływa na stabilność chemiczną i mikrobiologiczną, właściwości przepływne, podatność na zagęszczanie, twardość oraz szybkość rozpuszczania dawek leków, białek, biofarmaceutyków, nutraceutyków i fitochemikalii.
Korelacja z wzrostem mikroorganizmów
Celem Międzynarodowej Rady ds. Harmonizacji (ICH) jest zapewnienie wytycznych dotyczących ustalania badań jakości i programów zwalniania serii (Hussong 2009). Podkreśla ona, że programy badań jakości powinny opierać się na ocenie ryzyka i poparte nauką. Procedury badawcze i kryteria akceptacji dla programów uwalniania leków zostały opisane w dokumencie ICH Q6A. Wskazówki dotyczące najlepszych metod określania cech mikrobiologicznych można znaleźć w Drzewach Decyzyjnych nr 6 i nr 8. W obu drzewach decyzyjnych konieczność przeprowadzania badań limitów mikrobiologicznych opiera się na tym, czy produkt jest z natury wystarczająco „suchy”, aby uniemożliwić rozwój mikroorganizmów.
W przemyśle farmaceutycznym często zakłada się, że tę suchość można ustalić za pomocą zawartości wilgoci, czyli ilości wody w produkcie, zazwyczaj za pomocą analizy Karla Fischera. Jednakże od czasów prac Scotta w latach 50. XX wieku udowodniono, że to właśnie aktywność wody, czyli energia wody, faktycznie decyduje o tym, czy mikroorganizmy mają dostęp do wody w układzie (Scott 1957). W związku z tym „suchość”, o której mowa w drzewach decyzyjnych dokumentu ICH Q6A, powinna być mierzona za pomocą aktywności wody.
Mikroorganizmy mają graniczną aktywność wody, poniżej której nie mogą rosnąć. Znajomość zachowania mikroorganizmów przy różnych poziomach aktywności wody jest ważna dla spełnienia przepisów Federal Food, Drug and Cosmetic Act. Ta tabela zawiera limity wzrostu powszechnych mikroorganizmów w produktach farmaceutycznych. Zaprojektowanie produktu o aktywności wody poniżej tych limitów wzrostu zapewni bezpieczeństwo mikrobiologiczne produktu.
Produkty konsumenckie i farmaceutyczne ogólnie w tym zakresie
Aktywność wody a stabilność produktów
Aktywność wody ma istotny wpływ na stabilność białek, enzymów i produktów biofarmaceutycznych. Należy zachować szczególną ostrożność, abyzapobiec agregacji w warunkach istotnych farmaceutycznie. Większość białek, enzymów i biofarmaceutyków musi zachować nienaruszoną strukturę, aby pozostać aktywnymi. Aby utrzymać odpowiednie dawkowanie oraz zapobiec roz padowi, agregacji i zmianom konformacyjnym, ważne jest kontrolowanie krytycznych poziomów aktywności wody.
Określenie kompatybilności składników
Znaczenie aktywności wody w odróżnieniu od jej całkowitej zawartości jest widoczne w badaniach przedformułacyjnych obejmujących leki wrażliwe na wilgoć. Higroskopijne substancje pomocnicze (skrobia, celuloza i magaldrat) zostały pomyślnie skomponowane do stosowania z lekami wrażliwymi na wilgoć. Substancje pomocnicze mogą preferencyjnie wiązać wilgoć, sprawiając, że postać farmaceutyczna jest mniej podatna na zmiany wilgotności względnej podczas produkcji, transportu, przechowywania lub stosowania przez pacjenta, co wydłuża okres trwałości. Dotyczy to również innych układów polimerowych o znaczeniu farmaceutycznym, takich jak białka (żelatyna, keratyna) i różne syntetyczne hydrożele.
Zapobieganie migracji wilgoci
Migracja wilgoci to kolejny problem jakościowy, który można wyjaśnić i rozwiązać za pomocą aktywności wody. Kapsułki żelowe stanowią klasyczny przykład wyzwań związanych z migracją wilgoci. Czasami kapsułki pękają w opakowaniu, co czyni produkt niezdatnym do użytku. Dzieje się tak, ponieważ aktywność wody w proszku i w kapsułce jest różna, w związku z czym wilgoć opuszcza kapsułkę żelową i wnika do proszku. To aktywność wody, a nie zawartość wilgoci, jest siłą napędową migracji.
Poprawa właściwości wytrzymałościowych w stałych postaciach leku
Aktywność wody w proszkach wpływa na sypkość, zbrylanie, podatność na zagęszczanie i właściwości wytrzymałościowe stałych postaci leku. Aktywność wody jest wykorzystywana w badaniach nad okresem trwałości, starzeniem się i wymaganiami dotyczącymi pakowania produktów farmaceutycznych. Znajduje również zastosowanie przy projektowaniu i opracowywaniu technologii powlekania. Zrozumienie reakcji stałych postaci leku na zmieniające się środowisko pomaga ustalić wymagania dotyczące formulacji i opakowań.
Aktywność wody: lepszy sposób pomiaru wilgoci
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.
Pomiar aktywności wody jest szybki i łatwy
Urządzenie Series 4TE zapewnia szybki pomiar aktywności wody w proszkach, granulach, kremach, płynach lub tabletkach dla przemysłu farmaceutycznego, biofarmaceutycznego, nutraceutycznego i fitochemicznego.
Maksymalizacja skuteczności substancji pomocniczych
Jak zdecydować, która substancja pomocnicza sprawdzi się najlepiej w Twoim produkcie? Należy wziąć pod uwagę wiele czynników.
Powiązane źródła
Enigl, Davin C., and Kent M. Sorrells. „Water activity and self-preserving formulas.” Cosmetic Science And Technology Series (1997): 45-74. Link do artykułu.
Friedel, R. R. „The application of water activity measurement to microbiological attributes testing of raw materials used in the manufacture of nonsterile pharmaceutical products.” In Pharmacopeial forum, vol. 25, no. 5, pp. 8974-8981. United States Pharmacopeial Convention, 1999. Link do artykułu.
Heidemann, D. R., and P. J. Jarosz. „Preformulation Studies Involving Uptake in Solid Dosage Forms.” Pharmaceutical Research 8, no. 3. (1991): 292-97. Link do artykułu.
Pader, Morton. Oral hygiene products and practice. Dekker, 1988. Link do książki.
Pader, M. „Glycerine in oral care products.” Cosmetic science and technology series 11 (1991): 381-393. Link do artykułu.
Zapisz się do newslettera
Studia przypadków, webinaria i artykuły, które Cię zaciekawią.
Otrzymuj najnowsze materiały regularnie!