Analisi quantitativa di forme farmaceutiche mediante spettroscopia NIR

L’intervallo spettrale compreso tra 900 e 1700 nm offre il miglior compromesso tra versatilità, maturità e capacità della tecnologia di lavorare con forme solide, in polvere e soprattutto liquide. A differenza di altri dispositivi analogici che operano nella gamma da 1600 a 2500 nm, la gamma spettrale del Visum Palm™ presenta livelli di assorbimento dell’acqua più bassi, una migliore penetrazione della luce e, di conseguenza, un segnale più chiaro e informativo con un rumore ridotto.

_{Analizzatore Visum Palm™ portatile o da banco (laboratorio)}

La tecnologia NIR è ideale per integrare o sostituire i metodi analitici tradizionali come la cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC), la spettrofotometria UV/Vis, la gascromatografia o i metodi di titolazione chimica.

Un caso molto diffuso nell’industria è la sostituzione con la NIRS del metodo Karl-Fischer per la determinazione della perdita per essiccamento (LOD) nelle forme farmaceutiche. Nonostante gli evidenti vantaggi offerti dalla tecnica NIRS (preparazione minima o nulla del campione, assenza di reagenti, risultati immediati e possibilità di correggere i parametri di processo), va detto che non ha la stessa sensibilità per quantificare i principi attivi (API) o gli eccipienti in concentrazioni tipicamente inferiori allo 0,1%-1% in peso, essendo questo il limite di quantificazione (LOQ) nella maggior parte dei casi e delle applicazioni di quantificazione.

L’analizzatore Visum Palm™ e il suo software sono stati progettati per essere conformi a tutte le raccomandazioni della Farmacopea Americana (USP, 1119), della Farmacopea Europea (Ph. Eu., sezione 2.2.40), della normativa FDA 21 CFR Part 11 e delle linee guida dell’Agenzia Europea dei Medicinali (EMA): ‘Guideline on the use of near infrared spectroscopy by the pharmaceutical industry and the data requirements for new submissions and variations ‘ (2014), Addendum ‘Defining the Scope of an NIRS Procedure ‘ (2023), nonché la recente ‘ICH Q14 Guideline on analytical procedure development ‘ del dicembre 2023.

• Conformità al CFR e tracciabilità di tutte le informazioni sull’uso del dispositivo. Traccia di controllo.
• Verifica della lunghezza d’onda fotometrica, del rumore e della linearità. Procedura guidata dall’analizzatore. Segnalazione automatica dello stato del dispositivo.
• Autodiagnosi.
• Possibilità di sviluppare, aggiornare e modificare i metodi di identificazione, classificazione e quantificazione senza conoscenze specialistiche.
• Rapporti automatici con informazioni tecniche sui metodi NIRS sviluppati o modificati come informazioni per individuare le esigenze di miglioramento, il piano di manutenzione o per il dossier di validazione.
• Possibilità di validare i metodi NIRS con campioni esterni offline.
• Personalizzazione dei report di utilizzo per l’analisi di identificazione o quantificazione.
• Gestione degli utenti e dei permessi. “Analista”, “Supervisore”, Amministratore utente”.

_{Analizzatore portatile Visum Palm™}

• Velocità di analisi

La spettroscopia NIR offre tempi di analisi significativamente più brevi rispetto ai metodi tradizionali. L’analisi NIR può essere eseguita in pochi secondi, consentendo un controllo di qualità in tempo reale durante la produzione.

• Analisi non distruttiva

A differenza della maggior parte dei metodi tradizionali, che richiedono la distruzione del campione, la spettroscopia NIR può essere eseguita direttamente su compresse, polveri o soluzioni senza disturbarle, consentendo una maggiore produzione di campioni per analisi future. Anche direttamente attraverso sacchetti traslucidi.

• Preparazione minima o nulla del campione

La tecnica NIR consente l’analisi diretta della formulazione, eliminando le laboriose fasi di preparazione del campione come la dissoluzione, la filtrazione o la diluizione, riducendo così il rischio di errori e di manipolazioni eccessive.

• Riduzione dei costi

Eliminando la necessità di solventi, reagenti e altri materiali di consumo, la tecnica NIR può ridurre significativamente i costi associati alle analisi di routine. Inoltre, la sua facilità di automazione riduce il tempo di lavoro manuale richiesto, riducendo in modo significativo i tempi di ciclo e i tempi di esecuzione.

• Multiparametrica

La spettroscopia NIR consente la quantificazione simultanea di più parametri in un campione o in una formulazione. Con un metodo adeguatamente calibrato, è possibile determinare la concentrazione di diversi API, eccipienti e persino altre proprietà in un’unica analisi.

• Integrazione nei processi produttivi

La tecnica NIR è facilmente integrabile nei sistemi di monitoraggio dei processi (PAT), consentendo il controllo in linea o in tempo reale delle proprietà della formulazione durante la produzione, migliorando così l’efficienza del processo.

Di seguito mostriamo un caso di utilizzo dell’analizzatore Visum Palm™ per la quantificazione (test di uniformità del contenuto) in una formulazione farmaceutica in cui l’ingrediente attivo “X ‘ ha una concentrazione target dell’80% in peso/peso.

A tale scopo, per lo sviluppo del modello predittivo è stata messa a disposizione una serie di 20 campioni di calibrazione con una sufficiente variabilità in termini di concentrazioni di API, rispettivamente tra il 72% e il 96%.

Il Model Builder Visum Master™ , come mostrato di seguito, genera una divisione automatica 80/20 del set di campioni di calibrazione e di convalida interna.

_{Curva di regressione API ‘X’. Campioni di calibrazione o modellazione (grigio) e campioni di convalida interna (blu).}

Un’altra importante funzione automatica è l’esecuzione di una routine di qualità automatica per l’individuazione degli outlier, ovvero gli spettri che non si trovano nello spazio del modello.

Il software Visum Master™ traccia, identifica, elimina e quantifica gli outlier spettrali trovati nel set di modellazione. In questo caso, meno dello 0,5%, che è un buon indicatore della qualità delle informazioni spettrali inserite.

In ogni caso, non è consigliabile utilizzare un modello con più del 10% di outlier rilevati e, di conseguenza, è necessario rivedere il processo di preparazione del campione e di acquisizione dello spettro.

_{Valori anomali rilevati e rimossi dal set di campioni per la modellazione}

Per determinare il rischio di overfitting, cioè che i pretrattamenti e le preelaborazioni applicate diano come risultato un modello apparentemente buono che non funziona necessariamente con i campioni nuovi e futuri, il software Visum Master™ esegue il test di permutazione di Fisher-Pitman per garantire la sua qualità per lavorare con i campioni futuri.

Il modello predittivo risultante per la determinazione quantitativa dell’API “X” ha prodotto un coefficiente di correlazione (R²) pari a 0,99 e un errore quadratico medio di previsione (RMSEP) di ± 0,1.