Catégorie : Pharma 4.0

Industry-4-0-fr, Pharma-4-0-fr 9 avril 2024

Surveillance du processus de mélange par spectroscopie NIR en ligne

Surveillance du processus de mélange
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Surveillance du processus de mélange en temps réel par spectroscopie NIR

Le processus de mélange de poudres est le plus répandu pour obtenir une uniformité de contenu dans les formes solides. Malgré son apparente simplicité, à savoir tirer parti des forces de cisaillement pour mélanger les principes actifs et les excipients en déplaçant simplement le récipient pendant un certain temps, tout spécialiste de la galénique sait que le comportement réel du mélange n’est pas aussi simple. En fait, la distribution finale résulte d’une combinaison chaotique d’interactions microscopiques entre les particules et de la mécanique macroscopique des flux, sans compter qu’une fois l’homogénéité atteinte, il existe un risque réel de démixtion en raison de l’affinité entre les particules homologues. C’est pourquoi, quelles que soient les améliorations mécaniques apportées à la conception du mélangeur, le contrôle systématique de l’homogénéité du mélange est une exigence essentielle dans le secteur pharmaceutique et nutraceutique. C’est là que la spectroscopie NIR prend toute son importance en tant que technique de surveillance du processus de mélange en temps réel.

Control del punto final del mezclado

Contrôle traditionnel du processus de mélange par rapport au surveillance du processus de mélange (PAT)

Jusqu’à présent, la méthode traditionnelle consistait à arrêter périodiquement le processus de mélange après plusieurs cycles afin de prélever des échantillons en différents points, qui sont ensuite analysés par chromatographie. Toutefois, cette approche présente également certains inconvénients indésirables, à savoir un délai supplémentaire (en raison de la lourdeur des procédures de laboratoire), un temps de mélange sous-optimal (en raison d’un mélange prolongé arbitraire destiné à garantir l’homogénéité) et des artefacts de mélange (tels que le démélange et les grumeaux, conséquence du maintien de la charge dans des conditions statiques en attendant les résultats du laboratoire).

Au contraire, une approche PAT, telle que la surveillance du processus de mélange en temps réel par spectroscopie NIR, pourrait être considérée comme le meilleur moyen de vérifier si le critère d’évaluation a été atteint. En fait, la FDA et l’EMA ont toutes deux décrit cette approche comme un nouveau paradigme recommandé.

En principe, comme le décrit en détail la littérature scientifique, il existe deux façons de mettre en œuvre une détermination du point final basée sur la PAT : en utilisant un modèle prédictif de machine learning supervisé (par exemple, un modèle PLS qui prédit quantitativement la concentration de l’API) ou en utilisant un algorithme qui ne tient pas compte de la composition spécifique du mélange. La première solution donne généralement des résultats plus directs et plus précis, mais elle nécessite le développement de modèles spécifiques sur la base d’échantillons de référence appropriés, ce qui n’est pas toujours possible, en particulier lorsqu’il existe un trop grand nombre de formulations différentes. L’approche agnostique pour la surveillance du processus de mélange, au contraire, est basée sur la similarité spectrale ; aucune donnée de base sur la composition spécifique de chaque formulation n’est requise à l’avance.

L'approche agnostique : L'écart type à blocs mobiles et l'algorithme dynamique par IRIS Technology Solutions

La stabilité spectrale est, en fait, indépendante de la composition spécifique de chaque formulation. Il n’est pas nécessaire de développer un modèle prédictif quantitatif pour évaluer les concentrations des composants, car le raisonnement sous-jacent stipule que, quelle que soit la composition, aucune amélioration de l’homogénéité ne peut être apportée dès lors que les spectres restent inchangés, du moins pour les principaux composants. En effet, un mélange peut être considéré comme homogène lorsque leurs spectres restent inchangés après plusieurs cycles de mélange.

Étant donné que la spectroscopie NIR est sensible à des concentrations de 0,1-1 % ou plus, il n’est pas possible d’évaluer l’homogénéité des composants mineurs au moyen d’une telle technologie pendant la surveillance du processus de mélange. Toutefois, elle peut être déduite de l’homogénéité des principaux composants et, le cas échéant, validée par des méthodes de laboratoire traditionnelles.

L’écart type des blocs mobiles (MBSD) est l’algorithme agnostique le plus largement décrit, du moins dans la littérature scientifique. En général, le critère d’évaluation de l’écart type des blocs mobiles est plutôt arbitraire. Même lorsqu’un critère statistiquement fondé est utilisé [Critical evaluation of methods for end-point determination in pharmaceutical blending processes. M. Blanco, R. Cueva-Mestanza et J. Cruz. Anal. Methods, 2012, 4, 2694], certaines hypothèses restrictives sur la distribution de la métrique de similarité doivent être remplies pour être correctement applicables. En outre, la moyenne de l’écart type a un effet plutôt « lissant » qui pourrait voiler dans une certaine mesure la tendance réelle de la similarité spectrale.

L'approche dynamique avec Visum NIR In-Line™ pour la surveillance des processus de mélange

L’algorithme propriétaire d’IRIS Technology Solutions, au contraire, est basé sur la vérification de la stabilité d’une véritable métrique de similarité (MSD : différence quadratique moyenne entre deux spectres successifs) en utilisant des critères statistiques forts sur la distribution MSD spécifique au mélange. En fait, notre approche par blocs mobiles adapte dynamiquement le seuil à chaque distribution statistique de similarité spectrale propre à la formulation. Par conséquent, elle fournit un critère d’extrémité robuste pour la surveillance du processus de mélange indépendamment du comportement spécifique de chaque formulation, ce qui est particulièrement nécessaire lorsque des anomalies de mélange telles que le démélange ou la formation de grumeaux se produisent.

Par souci de flexibilité, les utilisateurs peuvent régler à leur convenance la taille du bloc mobile et la signification statistique. Dans la mesure du possible, ces paramètres doivent être réglés lors de la phase de mise en service, bien que les valeurs réglées en usine soient suffisantes pour les cas les plus fréquents.

Image 1 : Module adaptateur de fenêtre en saphir pour l’analyseur en ligne Visum NIR ™ fabriqué par IRIS Technology Solutions S.L.

Contrôle du point final du mélange

Le module adaptateur avec fenêtre en saphir permet d’intégrer facilement l’analyseur Visum NIR In-Line™ via une connexion tri clamp. Il existe différentes tailles de module adaptateur en fonction des configurations propres au mélangeur.

Contrairement aux autres analyseurs du marché, le Visum NIR In-Line™ est un analyseur autonome (ordinateur embarqué) et peut communiquer avec plusieurs protocoles de communication. Il est également conforme à la réglementation pharmaceutique 21 CFR Part 11 (FDA), aux exigences des pharmacopées américaine (USP) et européenne (Ph. Eur.) et aux lignes directrices 2014 et 2023 de l’Agence européenne des médicaments (EMA).

Dans sa version Blender, l’analyseur Visum NIR In-Line™ est sans fil, alimenté par des batteries rechargeables et remplaçables d’une autonomie de plus de 3 heures et connecté par Wi-Fi, comme le montre l’image ci-dessous.

Image 2 : L’analyseur Visum NIR In-Line™ dans un cycle de surveillance du processus de mélange.

Control of the blending end point Überwachung des Mischprozesses durch visum NIR In-line

Tableau 1 : Caractéristiques techniques de l’analyseur en ligne Visum NIR In-Line™

blending process monitoring

Conclusions

L’analyseur NIR In-Line™ d’IRIS Technology Solutions S.L. présente une méthode dynamique plus robuste et plus réaliste pour la surveillance du processus de mélange que l’algorithme Moving-block Standard Deviation (MBSD), car il est basé sur la moyenne quadratique de deux spectres successifs et non sur la moyenne de l’écart-type comme indice de similarité utilisé par l’approche MBSD.

Comme il est doté d’un ordinateur intégré, il n’a pas besoin d’être connecté à d’autres appareils électroniques ou à des ordinateurs externes, ce qui en fait un excellent outil autonome pour travailler au niveau de la production de l’usine et dans des environnements BPF.

En outre, il dispose d’une zone d’illumination et d’acquisition de spectre beaucoup plus grande que les autres analyseurs NIR, en particulier ceux de très petite taille, avec une résolution de 256 pixels, ce qui permet d’obtenir davantage d’informations chimiques et de qualité spectrale pour une surveillance optimale de chaque cycle de mélange.

Par IRIS Technology Solutions
Digitalization-fr, Industry-4-0-fr, Pharma-4-0-fr 3 avril 2024

Contrôle du processus d’enrobage des formes granulaires par spectroscopie NIR

processus d'enrobage des formes granulaires
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Contrôle du processus d'enrobage des formes granulaires par spectroscopie NIR

Dans l’industrie pharmaceutique, de nombreuses formulations granulaires sont enrobées pour obtenir une libération soutenue ou contrôlée du médicament ou de l’ingrédient pharmaceutique actif (IPA) dans le temps, un exemple clair et bien connu étant l’oméprazole. Dans cet article, nous discuterons de ces formulations à libération prolongée et de la manière dont il est possible d’optimiser le temps de libération et les analyses de puissance au cours du processus d’enrobage à l’aide de la spectroscopie NIR.

processus d'enrobage des formes granulaires

Processus de granulation et analyse traditionnelle

Au cours du processus de granulation des formes de dosage à libération modifiée, l’application correcte de l’enrobage (par exemple, un enrobage à libération entérique destiné à empêcher la digestion ou la dégradation gastrique) déterminera l’efficacité ultérieure du médicament et le temps de libération mg/API du médicament ; des contrôles sont donc effectués tout au long de ce processus pour garantir la qualité et donc l’action pharmacologique attendue.

Actuellement, ce contrôle est effectué au cours du processus d’enrobage avec des échantillons prélevés sur l’équipement d’enrobage à différents moments et analysés en laboratoire à l’aide de la technique analytique de la CLHP ou de la chromatographie liquide et des tests de dissolution pour démontrer que la libération de l’ingrédient actif est satisfaisante. Les deux méthodes nécessitent une préparation de l’échantillon avant l’analyse, du personnel spécialisé et des consommables (matériaux), en plus de la durée (heures) d’un test de dissolution, dont l’objectif principal est de déterminer la biodisponibilité du médicament, c’est-à-dire la quantité relative du médicament qui a pénétré dans la circulation générale après administration, et la vitesse à laquelle cet accès s’est produit.

Par conséquent, le principal problème de l’analyse traditionnelle est que l’obtention des résultats prend du temps et ne permet donc pas de rectifier à temps le processus d’enrobage en cas de défaillance ou, dans le cas fréquent d’un arrêt du processus pour échantillonnage, il y a un risque d’altération de la qualité du semi-produit.

 

La technologie NIR est un outil alternatif très efficace qui permet de contrôler en temps réel le processus d’enrobage, car la signature spectrale de chaque granulé peut être liée aux conditions d’enrobage, au dosage et aux temps de libération, sans qu’il soit nécessaire de recourir aux méthodes traditionnelles.

Développement d'une méthode NIRS pour prédire le temps de libération et la puissance

Afin de développer un modèle prédictif pour la détermination en temps réel des temps de libération et de la puissance (mg API/gélule) qui est libérée à 1, 4 et 7 heures, nous avons travaillé en coordination avec un grand laboratoire pharmaceutique espagnol et l’analyseur spectroscopique NIR portable Visum Palm™ fabriqué et commercialisé par IRIS Technology Solutions S.L.

Les données fournies par le laboratoire consistent en des spectres NIR de plusieurs lots de deux médicaments à base, d’une part, d’un antihistaminique que, pour des raisons de confidentialité, nous appellerons « DS », et d’autre part, d’une forme de vitamine B6 que, pour les mêmes raisons, nous appellerons « PH ». Dans les deux cas, la substance active faisait partie de l’enrobage des granulés constituant le véhicule.

Les spectres des granulés ont été acquis à différents moments du processus d’enrobage, à partir d’échantillons humides et secs et, parallèlement, l’échantillon respectif a été soumis aux analyses habituelles dans ces cas pour déterminer la libération du médicament à 1, 4 et 7 heures et la puissance en mg PI/g.

Les modèles prédictifs développés sur la base des données spectrales ont montré qu’il n’est pas nécessaire de sécher les échantillons pour l’acquisition des spectres – le contrôle peut donc être effectué directement sur l’échantillon humide, ce qui permet d’économiser du temps et de la manipulation – et qu’il existe une relation claire entre les spectres NIR, la puissance et les temps de libération de 1h, 4h et 7h, comme nous le verrons plus loin.

Composé PH

Tableau 1 : Paramètres de qualité des modèles de prédiction pour la libération à 1, 4 et 7 heures et la puissance dans les échantillons à différents stades du processus d’enrobage PH. Le symbole * indique que le modèle a été construit en utilisant les spectres NIR moyens des réplicats de chaque échantillon.

Figure 1 : Courbes de régression pour PH a) Tous les échantillons ; b) Lots 1,3,4 y 7 ; c) Spectres moyens des lots 1,3,4 y 7 ; d) Lot 7.

processo de revestimento de formas granulares

DS compound

Le tableau 2 présente les paramètres de qualité des modèles pour l’analyse des échantillons humides de DS. Tous les échantillons ont été étudiés simultanément : les échantillons des lots 6, 8 et 10 ensemble, et le lot 6 séparément. Les lots 6, 8 et 10 ont été choisis pour l’étude d’un ensemble de lots parce qu’ils contenaient le plus grand nombre d’échantillons. En outre, le lot 6 a été choisi pour l’analyse individuelle car il contenait le plus grand nombre d’échantillons avec les paramètres de libération optimaux pour l’étude de cas.

Tableau 2 : Paramètres de qualité des modèles de prédiction pour la libération à 1, 4 et 7 heures et la puissance dans les échantillons à différents stades du processus d’enrobage DS.

La figure 2 montre les courbes de régression résultant de l’étude pour la substance active DS. Les valeurs des paramètres de qualité pour les modèles DS montrent, en général, une bonne corrélation. En guise d’observation, on note que l’erreur augmente lorsque des données provenant de différents lots sont utilisées, probablement parce que les conditions de traitement de chaque lot sont différentes en raison du fait que les données proviennent de la phase de développement et de mise au point du processus de production. La prédiction de la libération à 7 heures est moins bonne que celle des autres paramètres, probablement parce que la fin du processus de libération a été atteinte dans de nombreux cas avant ce moment.

 

Figure 2 : Courbes de régression pour DS a) tous les échantillons ; b) lots 6, 8 et 10 ; c) spectres moyens des lots 6, 8 et 10 ; d) lot 6.

Prediction of dry samples

Tableau 3 : Paramètres de qualité des modèles de prédiction pour les échantillons secs des lots DS 6 et PH 7.

Les modèles de prédiction des échantillons secs pour les lots individuels de PH et DS montrent une bonne corrélation. Il convient de noter que l’erreur de prédiction est due au petit nombre d’échantillons de validation utilisés.

 

Figure 3 : Courbes de régression pour les Dry simples de a) DS batch 6 y b) PH batch 7.

processus d'enrobage des formes granulaires
processus d'enrobage des formes granulaires

Conclusions

  • Il existe une corrélation claire entre les spectres NIR et les temps de libération de 1h, 4h et 7h, ainsi qu’avec la puissance, à la fois pour DS et PH, bien qu’elle soit légèrement moins bonne pour PH.
  • Dans le cas de la libération de 7h, la corrélation semble un peu plus faible, peut-être parce qu’elle est proche de la libération maximale (au niveau du plateau de libération) ou en raison des différences de pH des échantillons.
  • Les différentes conditions de production des lots affectent la robustesse de cette corrélation, un facteur de variabilité inhérent car les échantillons proviennent de la phase de développement du processus de production (phase de mise au point) et non de la méthode NIRS.
  • Les tests de lots individuels montrent une bonne corrélation pour les échantillons humides et secs. Les résultats étant similaires dans les deux cas, on peut conclure que le séchage n’est pas nécessaire pour corréler les paramètres étudiés (temps de libération et activité) avec les spectres NIR.
  • Enfin, l’analyse des résultats obtenus permet de conclure que la spectroscopie NIR peut être utilisée pour optimiser le contrôle du processus d’enrobage des formes granulaires et que, d’un point de vue technique, il s’agit d’une méthode robuste et fondée sur des preuves. Toutefois, pour tous les cas évalués dans ce document, des modèles définitifs doivent être établis une fois que le processus de production a été entièrement mis au point.
Par IRIS Technology Solutions
Ai-fr, Digitalization-fr, Industry-4-0-fr, Innovation-fr, Pharma-4-0-fr 5 septembre 2023

Nouvel analyseur NIR portable Visum Palm™ assisté par l’IA

nouvel analyseur NIR portable Visum Palm™
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Nouvel analyseur NIR portable Visum Palm™ assisté par l'IA

IRIS Technology Solutions présente la dernière version de son nouvel analyseur NIR portable Visum Palm™, qui vient compléter sa gamme Visum® d’analyseurs de procédés en temps réel pour l’industrie.

Le nouvel analyseur NIR portable Visum Palm™ est un spectrophotomètre NIR entièrement portable qui permet d’analyser en temps réel différentes substances, produits ou mélanges, sans avoir recours aux techniques traditionnelles de laboratoire et d’échantillonnage, ce qui permet à l’industrie d’obtenir des résultats sur place pour prendre des décisions ou corriger les paramètres des processus de production.

Le nouvel analyseur NIR portable Visum Palm™ apporte avec elle un design innovant et un changement radical dans la manière dont les utilisateurs expérimentent la technologie NIR, désormais assistée par IA avec le logiciel Visum Master™, afin que chaque fabricant puisse créer automatiquement ses propres modèles prédictifs ou calibrations en fonction de ses besoins en matière de contrôle et d’analyse.

 

Conception, autonomie et robustesse

Le nouvel analyseur NIR portable Visum Palm™ offre un design innovant et ergonomique, ainsi que la possibilité d’effectuer des analyses à tout moment et en tout lieu, sans avoir à le connecter à un appareil électronique externe. Cela est possible car il intègre un écran tactile et un ordinateur, qui permettent toutes les fonctionnalités de routine de l’appareil.

Le Visum Palm™ opère dans la gamme des 900 à 1700 nm, car c’est la bande qui combine le mieux la disponibilité des informations chimiques avec le prix et la maturité technologique. Il fonctionne principalement en mode de réflectance diffuse, pour lequel il dispose d’une optique spécialement conçue et brevetée afin d’extraire le maximum d’informations de l’échantillon. En particulier, il dispose d’une grande zone d’illumination (50 mm de diamètre) et d’une zone de collecte de 10 mm. Ces caractéristiques le différencient des analyseurs similaires en termes d’aptitude à analyser des échantillons hétérogènes, ce qui est le plus souvent le cas dans les conditions de travail réelles. Dans les cas où l’hétérogénéité est plus évidente, l’appareil peut être configuré pour calculer et rapporter la moyenne d’un nombre donné de répétitions.

 

Le nouvel analyseur NIR portable Visum Palm™ est conforme à la norme IP65, ce qui le rend résistant à la poussière, à l’humidité et à l’eau. Il est également suffisamment robuste pour être transporté et testé presque partout à l’intérieur ou à l’extérieur et est même livré avec un support pour une utilisation de bureau ou de table.

 

Une nouvelle expérience utilisateur assistée par l’IA avec le nouvel analyseur NIR portable Visum Palm™

Contrairement à la plupart des software de modélisation et d’étalonnage courants sur le marché, qui exigent que l’utilisateur ait des connaissances techniques en chimiométrie ou qu’il confie cette tâche à un tiers, le logiciel Visum Master™ basé sur PC rend la technologie NIR encore plus accessible en automatisant le prétraitement, la sélection des algorithmes d’analyse multivariée et la validation. Cela permet à tout utilisateur de générer des modèles en entrant simplement des spectres et des références (quantitatives ou qualitatives) pour une analyse de routine en temps réel afin de remplacer l’analyse traditionnelle.

Le nouveau software permet également d’étendre et d’éditer des modèles préexistants, de se synchroniser avec l’analyseur portable pour importer des spectres, d’exporter des modèles, de télécharger des résultats de mesure, de générer automatiquement des rapports de validation de méthodes analytiques et des rapports d’audit pour les environnements GMP, et de vérifier les performances métrologiques de l’appareil de manière guidée lorsque cela est nécessaire.

 

Pour l’industrie et les environnements GMP

Si la technologie NIR a une myriade d’applications dans de nombreuses industries telles que le plastique, l’agroalimentaire, la chimie, l’agro-industrie, le bois, les biocarburants, pour citer les plus pertinentes mais pas les seules ; c’est pour l’industrie pharmaceutique et les environnements GMP que le nouvel analyseur NIR portable Visum Palm™ introduit des nouveautés significatives au niveau de la convivialité et de la fonctionnalité. Il est conforme à la norme 21 CFR Part 11, permettant la génération et l’affichage d’un rapport Audit Trail automatique, l’enregistrement de toutes les activités de l’appareil, où des commentaires et des observations peuvent être incorporés. Il permet également à l’utilisateur de générer automatiquement les validations de méthodes analytiques développées et d’effectuer des contrôles métrologiques de l’appareil lorsque cela est nécessaire et de télécharger les résultats à une date ultérieure.

« Aujourd’hui, la technologie NIR doit être facile à utiliser et à comprendre, tout en donnant à l’utilisateur la liberté et l’autonomie nécessaires pour l’exploiter au maximum et faciliter son travail quotidien. La technologie doit être un facilitateur. Nous continuerons à progresser en termes d’automatisation et de nouvelles fonctionnalités, car nous sommes convaincus que c’est la bonne voie à suivre et que c’est ce dont l’industrie et les personnes qui y travaillent ont besoin »,déclare Oonagh Mc Nerney, directrice d’IRIS Technology Solutions, S.L.

 

Le nouvel analyseur NIR portable Visum Palm™ est maintenant disponible ici, où vous pouvez également trouver des informations techniques sur l’appareil, des vidéos et contacter IRIS Technology Solutions, S.L. pour une démonstration ou une demande spécifique.

Par IRIS Technology Solutions
Industry-4-0-fr, Pharma-4-0-fr 31 mars 2022

Technologie NIR et spectroscopie Raman : introduction et applications dans l’industrie pharmaceutique

espectroscopia raman tecnologia nir
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Technologie NIR et spectroscopie Raman : introduction et applications dans l'industrie pharmaceutique

Dans l’article suivant, nous aborderons les principales applications avec la technologie NIR et la spectroscopie Raman, en temps réel, pour le contrôle des processus de fabrication et de qualité à la fois pour l’usine pilote – en accord avec le concept de qualité par conception (QbD) – et pour la mise à l’échelle industrielle. En outre, cet article est destiné à servir de point de départ aux professionnels de l’industrie pour poser des questions sur la manière d’optimiser le contrôle avec les technologies d’analyse des procédés (PAT) pour une gestion efficace et la mise en œuvre d’un modèle de fabrication en continu.

 

Spectroscopie Raman et NIR

 

Ces deux technologies ont en commun d’être des techniques photoniques – elles tirent parti des propriétés des photons ou de la lumière et de leur interaction avec la matière – diagnostiques et non destructives, permettant d’obtenir en quelques secondes des informations chimiques et structurelles sur presque tous les matériaux ou composés organiques ou inorganiques. C’est pourquoi leur utilisation en laboratoire est très répandue dans différentes industries et ce sont des techniques d’analyse connues des professionnels du contrôle de la qualité.

 

Pour ceux qui ne sont pas des professionnels de laboratoire ou qui débutent dans ce domaine, il est essentiel de commencer par quelques concepts et exemples succincts pour comprendre ses applications.

 

La spectroscopie Raman est une technique basée sur la diffusion inélastique de la lumière. La diffusion inélastique ou Raman se produit lorsque l’énergie change lors de la collision entre la lumière monochromatique et la molécule et, par conséquent, la fréquence de la lumière diffusée change également. Ces changements fournissent des informations sur l’identité et la structure moléculaires des échantillons ou des matériaux analysés.

 

La spectroscopie dans le proche infrarouge (NIR) est une technique basée sur l’interaction entre le rayonnement électromagnétique et la matière, dans la gamme de longueurs d’onde de 780 à 2500 nm. Ces radiations absorbées peuvent être reliées à différentes propriétés de l’échantillon, fournissant ainsi des informations qualitatives et quantitatives. Le proche infrarouge est caractérisé par de faibles harmoniques et des bandes combinées provenant des fortes vibrations fondamentales des liaisons O-H, C-H, C-O, C=O, C=O, N-H et des groupes métal-OH dans l’infrarouge moyen.

 

Cependant, les appareils de spectroscopie Raman et NIR en temps réel sont des appareils optiques (de vision) qui fonctionnent avec une intelligence artificielle. Les informations qu’ils recueillent à partir du spectre de l’objet analysé sont interprétées par un modèle mathématique – chimiométrie – appelé « modèle prédictif », qui indique au système ce qu’il regarde. Un exemple très simple : si nous voulons contrôler la teneur en paracétamol d’une forme de 1 mg, le modèle mathématique qui analyse le processus doit savoir comment corréler le spectre correspondant à cette valeur et, pour cela, il doit savoir ce que sont 0,8 – 0,9 – 1,1 et ainsi de suite dans la plage d’intérêt à contrôler. Le modèle prédictif est un modèle mathématique qui met essentiellement en corrélation un spectre avec une valeur de référence. Cette valeur de référence est issue de l’analyse traditionnelle en laboratoire.

 

Venons-en à l’essentiel : quelle est l’utilité de ces systèmes dans mon usine ?

 

Applications de la technologie NIR en temps réel :

 

  • Identification des matières premières : L’identification des matières premières est une tâche de routine dans l’industrie pharmaceutique. Ces tests sont effectués avant que les matières ne soient traitées, afin d’éviter autant que possible les erreurs et d’économiser ainsi du temps et de l’argent. Ces tests s’appliquent non seulement aux matières achetées (excipients, par exemple), mais aussi à certains transferts internes de matières, comme les IPA fabriqués dans une autre usine. Ce dernier point est très important à prendre en compte lorsque l’on se demande pourquoi nous rencontrons des problèmes pour mélanger certaines formulations avec certaines matières premières.
  • Homogénéisation : Une fois identifiées et pesées, les matières premières nécessitent généralement une homogénéisation des différents composants. Il s’agit d’une étape critique dans la fabrication des produits pharmaceutiques à l’état solide, car elle a un impact direct sur la qualité et l’homogénéité du produit final. Le processus d’homogénéisation est principalement influencé par les propriétés physiques telles que la taille, la forme et la densité des particules. Le point final du mélange et l’homogénéisation ne sont pas identiques, pas en termes de réglementation selon l’Agence européenne des médicaments (EMA). IRIS Technology s’efforce de sensibiliser à ce point, qui est parfois confondu, afin de fournir des solutions de contrôle en ligne qui sont conformes aux protocoles de contrôle établis par les réglementations de l’UE et de l’Espagne.
  • Granulation et calibrage : Il arrive que les différents ingrédients de la formulation ne se mélangent pas bien et se séparent pendant l’homogénéisation. Il est donc souhaitable de granuler les ingrédients en poudre par compression, granulation à sec ou en présence d’un liant dans des conditions humides. La plupart des utilisations spectroscopiques se concentrent sur la détermination de l’eau pendant la granulation humide ou le séchage après la granulation.
  • Extrusion : La spectroscopie NIR a été largement utilisée dans l’extrusion à chaud pour contrôler à la fois la teneur en API et l’état solide des extrudés et pour identifier les interactions entre les ingrédients.
  • Mise en comprimés : Cette étape du processus est la plus proche du produit final. Il est donc parfois plus facile de contrôler la qualité du produit directement dans la presse, surtout s’il y a une étape d’enrobage ultérieure. À ce stade, le NIR peut également jouer un rôle important.
  • Enduction : Le processus d’enrobage est une étape cruciale dans la fabrication des préparations orales solides. En effet, l’enrobage peut agir comme un écran physique pour éviter les effets de l’oxydation, de l’humidité et des conditions d’éclairage afin d’améliorer la stabilité du produit final ou des produits intermédiaires dans le processus. L’enrobage peut également jouer un rôle actif dans la protection (gastrorésistance) et la libération (libération modifiée) du médicament in vivo. L’homogénéité et l’épaisseur de l’enrobage sont importantes pour contrôler le moment de la libération du médicament. De nombreuses techniques hors ligne sont disponibles pour contrôler l’épaisseur de l’enrobage, telles que les modifications du poids, de la hauteur ou du diamètre des noyaux des granules/comprimés enrobés au cours du traitement. La technologie NIR en ligne est particulièrement utile pour contrôler les enrobages à base d’eau et est une technique qui permet d’économiser des heures d’analyse, dont nous avons parlé en particulier dans cet autre article.
  • Contrôle du produit final : Une partie importante du contrôle de la qualité du produit final comprend l’analyse de tous les lots produits afin d’éviter les résultats hors spécifications. Ce point de contrôle, bien qu’il soit trop tard pour éviter les pertes, peut également être réalisé avec des outils NIR portables (à main) et analyser en quelques secondes des dizaines d’unités (homogénéité, concentrations ou autres paramètres) sur la ligne.

 

Applications de la spectroscopie Raman en temps réel

 

Comme nous le verrons ci-dessous, cette technique d’analyse a certaines applications similaires à la spectroscopie NIR et d’autres très différentes car il s’agit d’une technique avec une précision beaucoup plus élevée que le NIR et qu’IRIS Technology Solutions utilise dans les systèmes que nous fabriquons lorsque nous travaillons avec des IPA à très faibles concentrations (typiquement <0,5) ou dans des matrices aqueuses où la quantité d’eau génère beaucoup de bruit dans l’analyse avec les équipements NIR).

 

  • Spectroscopie Raman pour l’identification des IPA : Chaque IPA ayant ses propres caractéristiques Raman, la spectroscopie Raman permet d’identifier rapidement et précisément les ingrédients actifs, avec une erreur de prédiction très faible et, dans certains cas, une limite de détection aussi basse que la ppm.
  • La spectroscopie Raman pour l’analyse quantitative et qualitative des formulations : La composition des préparations pharmaceutiques est relativement complexe ; cependant, la spectroscopie Raman reste l’une des méthodes de détection rapide si les excipients sont simples ou s’il s’agit simplement d’une solution aqueuse.
  • La spectroscopie Raman pour la détection de substances illicites : La spectroscopie Raman peut être utilisée pour la détection de traces en raison de sa sensibilité, de sa rapidité et de sa précision. En général, de petites quantités de drogues illicites sont à l’origine d’incidents liés à la sécurité des médicaments, et la spectroscopie Raman peut être utilisée pour la détection des drogues illicites.
Technologie NIR et spectroscopie Raman

Avantages de l’application des technologie NIR et spectroscopie Raman dans les lignes de production

 

En général, la spectroscopie Raman et la technologie NIR sur les chaînes de production présentent deux avantages fondamentaux par rapport aux méthodes de laboratoire traditionnelles :

 

Le premier avantage serait le suivi de la fabrication en continu. L’industrie pharmaceutique fonctionne principalement de telle manière que le médicament final est le résultat de plusieurs étapes de production indépendantes. Celles-ci peuvent également se dérouler dans des zones géographiques différentes, ce qui implique l’expédition et le stockage des différents produits intermédiaires dans des conteneurs jusqu’à l’installation de fabrication suivante. Cela augmente le risque de dégradation au fil du temps ou en raison des conditions environnementales (lumière, humidité, etc.). L’un des moyens de résoudre ce problème consiste à passer d’un travail par lots indépendants à une fabrication continue à l’aide de technologies de surveillance telles que des équipements de contrôle analytique en temps réel.

Un processus continu ou une fabrication continue est un processus dans lequel les matériaux sont continuellement chargés dans le système, tandis que le produit final est continuellement déchargé. Contrairement à la fabrication autonome par lots, ce concept implique la connexion totale des unités de production, avec l’utilisation de systèmes PAT, ainsi que des systèmes de contrôle des processus pour surveiller et contrôler l’usine de fabrication intégrée. Les unités de production en continu sont généralement plus efficaces, plus productives, avec des volumes réduits et moins de déchets que les unités de production classiques. Par conséquent, ces types d’unités de production peuvent répondre plus rapidement aux pénuries de médicaments ou aux changements soudains de la demande ou des besoins (comme lors d’une pandémie). En outre, leur petite taille leur permet d’être transportées directement là où les médicaments sont nécessaires. Cependant, une compréhension approfondie du processus, y compris des différentes connexions entre ses unités de traitement, est nécessaire.

Le deuxième avantage majeur est de réduire le temps d’échantillonnage et d’analyse, ce qui est très important pour les processus biotechnologiques dans leurs phases de recherche, de développement et de production. Jusqu’à présent, la plupart des données sont obtenues à l’aide d’instruments et de méthodes hors ligne.

 

La spectroscopie Raman est une technique instrumentale puissante utilisée dans divers types d’analyses pharmaceutiques. La supériorité de la technique dépend de la molécule d’intérêt, du niveau de concentration, de la matrice ou de la solution, des autres espèces interférentes présentes et de la méthode d’échantillonnage souhaitée. Pour de nombreuses applications, la spectroscopie Raman peut être la meilleure réponse aux besoins d’identification et de contrôle spectroscopique. Le rôle de la spectroscopie Raman en tant qu’outil d’analyse quantitative s’accroît en raison de la simplicité de l’échantillonnage, de la facilité d’utilisation et de l’applicabilité aux systèmes aqueux.

 

En tant que fabricant et intégrateur de systèmes fonctionnant avec la spectroscopie Raman et NIR, IRIS Technology collabore avec de nombreuses entreprises pharmaceutiques, alimentaires, chimiques, entre autres, pour le développement de solutions analytiques et la mise en place de systèmes de contrôle, dans le cadre de projets clés en main allant de la technologie, des adaptations éventuellement nécessaires, de la modélisation des données, de l’installation, de la validation et même de l’homologation.

Vous trouverez ici la gamme complète des équipements analytiques Visum®.

Nous espérons que cet article vous a intéressé et comme toujours, si vous avez des questions ou même des suggestions, vous pouvez nous écrire à info@iris-eng.com.

Par IRIS Technology Solutions
Big-data-fr, Digitalization-fr, Pharma-4-0-fr 2 février 2022

L’intelligence artificielle comme outil de maintenance prédictive

maintenance prédictive
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L'intelligence artificielle comme outil de maintenance prédictive

En collaboration avec la société mAbxience, spécialisée dans le développement, la fabrication et la commercialisation de produits biopharmaceutiques, nous avons développé des modèles de données basés sur des techniques d’apprentissage automatique supervisé qui, après 4 ans de travail, ont abouti à un système de maintenance prédictive basé sur l’IA dans les installations du processus d’eau pour injections (WFI) de mAbxience en Espagne, publié dans l’édition de janvier-février de la revue Pharmaceutical-Engineering.

Ce travail démontre l’efficacité des modèles d’apprentissage automatique, construits à partir des informations générées par 31 capteurs, 14 alarmes et des indicateurs de qualité de l’eau, pour identifier et prédire les anomalies dans un délai d’alerte (14 jours) permettant aux équipes de maintenance préventive et prédictive d’effectuer les ajustements correspondants dans les zones et les composants de l’usine identifiés par l’algorithme.

Les premiers résultats montrent que les modèles sont robustes et capables d’identifier les événements anormaux choisis. En outre, l’approche de l’apprentissage automatique par induction de règles (une technique qui crée des règles « if-then-else » à partir d’un ensemble de variables d’entrée et d’une variable de sortie) est « boîte blanche », ce qui signifie que les modèles sont facilement lisibles par les humains et peuvent être déployés dans n’importe quel langage de programmation.

IRIS Technology Solutions remercie mAbxience et les techniciens de l’usine WFI pour leur collaboration.

Lire l’article complet ici.

Par IRIS Technology Solutions