Analyse et identification des matières premières (RMID) à l’aide de l’analyseur NIR portable Visum Palm™ assisté par l’IA

^{Figure 1 : Analyseur NIR de poche Visum Palm™ de poche ou de bureau.}

L’analyseur NIR portable Visum Palm™ est un spectrophotomètre autonome avec ordinateur intégré et écran tactile qui fonctionne dans la gamme 900-1700 nm utile pour la vérification, la classification et l’identification des matières premières pharmaceutiques et possède une résolution spectrale de 256 pixels, une zone de mesure de 10 mm de diamètre et un éclairage de 50 mm, ce qui permet d’obtenir plus d’informations chimiques de l’échantillon analysé et le rend plus sensible que les autres spectrophotomètres aux hétérogénéités, même celles dérivées de la taille des particules pour des substances qui sont très similaires. L’analyseur est doté d’un système d’éclairage qui projette une grande quantité de lumière sur l’échantillon et d’un système de collecte qui tire parti de la plus grande quantité de lumière diffusée résultant de la dispersion, ce dont il faut tenir compte en particulier lorsque l’on travaille avec des substances pulvérulentes.

^{Figure 2 : Visum Palm™ procédant à l’identification des matières premières pharmaceutiques.}

Parmi ses particularités, c’est le seul analyseur NIR du marché doté d’un software assisté par IA qui permet à tout utilisateur, sans connaissances techniques spécifiques en spectroscopie ou en analyse de données multivariées, de développer ses propres bibliothèques et méthodes NIRS et de les éditer de manière itérative en fonction de ses besoins, par exemple pour incorporer de nouvelles substances ou pour renforcer une classe avec des échantillons provenant d’un nouveau fournisseur.

Le software Visum Master™ dans sa version GMP a été spécifiquement conçu en conformité avec les directives de l’Agence européenne des médicaments  » Guideline on the use of near infrared spectroscopy by the pharmaceutical industry and the data requirements for new submissions and variations «  (2014) et l’addendum  » Defining the Scope of an NIRS Procedure «  (2023). Il est également conforme à la norme 21 CFR Part 11 de la FDA.

^{Figure 3 : Software Visum Master™ version GMP pour les utilisateurs de l’industrie pharmaceutique.}

L’analyseur Visum Palm™ permet d’effectuer en quelques secondes l‘identification des matières premières ou l’analyse de vérification de différentes substances en comparant le spectre acquis à partir de l’échantillon avec le spectre typique moyen de chaque substance de la bibliothèque. Cette comparaison est effectuée sur la base d’un critère mathématique de similarité, qui convertit les différences en une valeur numérique. À l’issue de l’analyse des matières premières, l’analyseur Visum Palm™ fournit la classe dont la similarité obtenue est la plus élevée (figure 3) et répertorie les autres substances dans l’ordre de la plus grande à la plus petite similarité.

Contrairement à l’analyse d’identification, qui est agnostique par rapport au matériau à inspecter, l’analyse de vérification (Figure 4) permet à l’utilisateur de sélectionner une substance spécifique dans la bibliothèque pour confirmer son identité. Le résultat est soit PASS soit FAIL et, dans ce dernier cas, indique également la substance correcte et la plus similaire.

^{Figure 4 : Identification des matières premières                                  Figure 5 : Vérification PASS/FAIL}

Contrairement à ce qui précède, pour l’analyse des matières premières, la classification (figure 5) est une fonction qui utilise des algorithmes d’apprentissage automatique, et non des algorithmes de similarité, et qui permet de distinguer (classer) correctement des différences spectrales très subtiles, telles que la taille des particules ou la concentration d’un analyte particulier, même s’il s’agit du même IPA ou excipient. Il s’agit d’une fonction très utile pour identifier les anomalies dans la matière première ou pour confirmer l’analyse d’identification dans les cas problématiques ou douteux où les substances sont spectralement très similaires, complétant ainsi l’analyse d’identification des matières premières ou de vérification mentionnée ci-dessus.

Dans tous les cas ci-dessus, en plus du résultat, le spectre de la substance analysée est obtenu pour chaque mesure (figure 6).

^{Figure 6 : Analyse de classification                       Figure 7 : Spectre de chaque mesure}

Visum Palm™ Le Visum Palm™ est le seul analyseur NIR du marché qui permet aux utilisateurs finaux de développer leurs propres bibliothèques NIRS ou méthodes d’identification, de classification et de quantification sans l’intermédiaire de techniciens ou de spécialistes. Voyons graphiquement ci-dessous comment les logiciels existants sur le marché pour l’analyse de données multivariées – ou également appelés Chemometrics – pour le développement et le calibration de méthodes NIRS diffèrent du software Visum Master™ d’IRIS Technology Solutions.

^{Figure 8 : (Gauche) Software Chemometrics pour le développement de méthodes et les calibrations NIRS. (Droite) Développement de méthodes NIRS pour l’identification, la classification et la quantification avec le software Visum Master™.}

Ce qui précède est un exemple graphique permettant de différencier rapidement comment Visum Master™ simplifie un grand nombre de tâches scientifiques et technologiques qui devaient jusqu’à présent être effectuées par des experts en chimiométrie ou des spécialistes lors de la phase de développement d’une méthode NIR. De plus, le software rend accessible à tout analyste l’exécution autonome de ces tâches et l’édition des méthodes créées si nécessaire, faisant de l’analyseur NIR Visum Palm™ un système ouvert pouvant couvrir différents besoins analytiques avec une formation adéquate des utilisateurs, changeant ainsi radicalement l’accessibilité et la facilité d’utilisation de la technique NIR dans l’industrie.

Le software Visum Master™ génère automatiquement un grand nombre de modèles prédictifs successifs en appliquant à chaque fois une certaine combinaison de prétraitements, d’algorithmes et de paramétrages. Dans tous les cas, il choisit celui dont le RMSE et le risque d’overfitting sont les plus faibles. Il exécute aussi automatiquement un test de qualité spectrale pour identifier et supprimer les spectres aberrants, c’est-à-dire les spectres considérés comme atypiques par rapport à une plage de variation prédéfinie pour chaque classe ou valeur, et produit automatiquement un rapport de la méthode NIRS développée avec toutes les informations techniques sur la façon dont le modèle a été généré, un document particulièrement utile pour la validation externe d’une méthode NIRS quantitative en vue de sa diffusion et comme documentation d’appui pour les audits.

^{Figure 9 : (à gauche) Mise au point d’une méthode ou d’une bibliothèque d’identification ou de classification des matières premières par NIR. (à droite). Édition de la bibliothèque d’identification ou de classification des matières premières. Ajouter de nouveaux spectres à une classe existante ou en ajouter une nouvelle et sa référence (nom ou classe).}

La qualification et identificacion des matières premières est une étape essentielle dans tout environnement GMP et contrairement à d’autres technologies, la technique NIRS permet d’identifier et de classer des matériaux ou des substances ou de quantifier différents analytes d’intérêt, réduisant ainsi la charge de travail du laboratoire ou de l’entrepôt de réception des matières premières.

Visum Palm™ offre une valeur unique, contrairement à tout autre appareil sur le marché, dans la mesure où la création ou l’édition de bibliothèques et de méthodes NIRS est automatisée et peut être effectuée sans connaissances spécifiques en chimiométrie, bien qu’il dispose d’un « Mode Expert » pour les utilisateurs avancés qui permet de choisir le prétraitement et les algorithmes pendant la phase de génération de la méthode et qui est activé par licence. Il a également le différentiel d’offrir des rapports automatisés qui facilitent le travail de tout analyste vis-à-vis des auditeurs potentiels en termes de documentation justificative et de validation externe de la méthode NIRS utilisée, même pour la libération.

Visum Palm™ présente les avantages suivants :

• Il est utile pour l’identification et la qualification des matériaux, y compris les matériaux fluorescents, qui ne peuvent pas être analysés par spectroscopie Raman.
• En plus de l’analyse et identification des matières premières, il peut effectuer une analyse quantitative, par exemple pour remplacer l’analyse Karl Fischer (LoD) sur les matières premières.
• Il s’agit d’un analyseur autonome doté d’un ordinateur intégré et d’un écran tactile, qui n’a pas besoin d’être connecté à d’autres appareils électroniques.
• Il a une résolution spectrale de 3 nm ou 256 pixels, une zone de mesure de 10 mm de diamètre et une zone d’illumination de l’échantillon de 50 mm. Sa haute résolution spectrale est très proche de celle des appareils NIRS de laboratoire.
• Il peut être utilisé comme analyseur portable ou de table.
• Il permet d’établir des rapports personnalisés sur les résultats des mesures sous forme de tableaux, de comparer les spectres (pour les matières premières) et d’incorporer le logo de l’entreprise.
• Il est également capable de générer automatiquement des bibliothèques ou des méthodes NIR et de télécharger des rapports pour chacune d’entre elles. Le software Visum Master™ dans sa version GMP offre également la possibilité de générer les qualifications opérationnelles de l’appareil grâce à un assistant guidé et un rapport Audit Trail avec toutes les informations relatives à l’utilisation de l’appareil en conformité avec le 21 CFR Part 11.