Monitorização dos processos de mistura por espetroscopia NIR em linha e em tempo real

O processo de mistura de pós é o processo mais popular para obter uniformidade de conteúdo em formas sólidas. Apesar da sua aparente simplicidade, ou seja, tirar partido das forças de cisalhamento para misturar IFAs e excipientes movendo simplesmente o recipiente durante algum tempo, qualquer especialista em galénica sabe que o comportamento real da mistura não é assim tão simples. De facto, a distribuição final resulta de uma combinação caótica de interacções microscópicas das partículas e da mecânica de fluxo macroscópica, para não mencionar que, uma vez atingida a homogeneidade, existe um risco real de não mistura como consequência da afinidade entre partículas homólogas. Por conseguinte, independentemente das melhorias mecânicas na conceção do misturador, a verificação sistemática da homogeneidade da mistura é um requisito fundamental no sector farmacêutico e nutracêutico. Daí a importância de monitorização dos processos de mistura por espetroscopia NIR em tempo real.

Monitorização do processo de mistura

Controlo tradicional vs. monitorização dos processos de mistura por espetroscopia NIR

Até agora, a forma tradicional de o fazer tem sido parar periodicamente o processo de mistura após vários ciclos (tempos) para recolher algumas amostras de diferentes pontos, que são subsequentemente analisadas por cromatografia. No entanto, esta abordagem também tem alguns inconvenientes indesejáveis, como o aumento do tempo de espera (devido aos procedimentos laboratoriais complicados envolvidos), o tempo de mistura sub-ótimo (devido à mistura prolongada arbitrária para garantir a homogeneidade) e os artefactos de mistura (como a não mistura e a formação de grumos como consequência da manutenção da carga em condições estáticas enquanto se aguardam os resultados laboratoriais).

Em contrapartida, uma abordagem PAT, como a monitorização  do processos de mistura em tempo real com base na espetroscopia NIR, pode ser considerada a melhor forma de verificar se a condição do ponto final foi atingida. De facto, tanto a FDA como a EMA descreveram esta abordagem como um novo paradigma recomendado para o controlo dos processos de mistura de pós.

Em princípio, tal como descrito em pormenor na literatura científica, existem duas formas de implementar uma determinação do ponto final baseada em PAT: utilizando um modelo preditivo de machine learning supervisionado (por exemplo, um modelo PLS que prevê quantitativamente a concentração de API) ou utilizando um algoritmo de monitorização do processo de mistura agnóstico à composição específica da mistura. O primeiro produz normalmente resultados mais directos e precisos, mas requer, por sua vez, o desenvolvimento de modelos específicos a partir de amostras de referência adequadas, o que nem sempre é viável, especialmente quando existem muitas formulações e misturas diferentes. A abordagem agnóstica para monitorização dos processos de mistura, por outro lado, baseia-se na semelhança espetral; não são necessários previamente dados reais sobre a composição específica da formulação.

A abordagem agnóstica: Desvio-padrão de bloco móvel (MBSD) e o algoritmo dinâmico da IRIS Technology Solutions

De facto, a estabilidade espetral é agnóstica em relação à composição específica de cada formulação. Não há necessidade de desenvolver qualquer modelo de previsão quantitativa para avaliar as concentrações dos componentes porque o raciocínio subjacente afirma que, independentemente da composição, a homogeneidade não pode ser melhorada quando os espectros permanecem inalterados, pelo menos para os componentes principais. De facto, uma mistura pode ser considerada homogénea quando os seus espectros permanecem inalterados após vários ciclos de mistura.
Uma vez que a espetroscopia NIR é sensível a concentrações de 0,1-1 % ou superiores, a homogeneidade dos componentes minoritários não pode ser avaliada por espetroscopia NIR. No entanto, pode ser inferida a partir da homogeneidade dos componentes principais ou maioritários e validada oportunamente com métodos laboratoriais tradicionais, se necessário.
O desvio-padrão do bloco móvel (MBSD) é o algoritmo agnóstico mais amplamente descrito, pelo menos na literatura científica, e utilizado pela maioria dos fabricantes de analisadores NIR. Normalmente, o critério do ponto final do MBSD é bastante arbitrário. Mesmo quando é utilizado um critério baseado em estatísticas [Avaliação crítica de métodos para a determinação do ponto final em processos de mistura farmacêutica. M. Blanco, R. Cueva-Mestanza e J. Cruz. Anal. Methods, 2012, 4, 2694], é necessário cumprir algum pressuposto restritivo sobre a distribuição da métrica de semelhança para que esta seja corretamente aplicável. Além disso, o desvio-padrão médio tem um efeito de “suavização” que pode ocultar, em certa medida, a verdadeira tendência da semelhança espetral.

A abordagem dinâmica para monitorizar processos de mistura com Visum NIR In-Line™.

O algoritmo patenteado da IRIS Technology Solutions para a monitorização e otimização do processo de mistura, por outro lado, baseia-se no teste da estabilidade de uma métrica de semelhança real (MSD: diferença média quadrada entre dois espectros sucessivos) utilizando critérios estatísticos fortes na distribuição MSD específica da mistura. Com efeito, a nossa abordagem de blocos móveis adapta dinamicamente o limiar a cada distribuição estatística da semelhança espetral em função da formulação. Consequentemente, fornece um critério de ponto final robusto para Monitorização dos processos de mistura independentemente do comportamento específico da formulação, o que é particularmente necessário quando ocorrem anomalias de mistura como a não mistura, segregação ou aglomeração.

Por uma questão de flexibilidade, os utilizadores podem ajustar o tamanho do bloco móvel e a significância estatística de acordo com a sua conveniência. Sempre que possível, estes parâmetros devem ser ajustados na fase de arranque do sistema de análise do processo de mistura, embora as predefinições de fábrica funcionem para a maioria das aplicações ou circunstâncias.

Figura 1: Módulo adaptador de janela de safira para o analisador Visum NIR In-Line ™ fabricado pela IRIS Technology Solutions S.L.

Contrôle du point final du mélange

O módulo adaptador com janela de safira permite uma fácil integração do analisador Visum NIR In-Line™ através de uma ligação de tripla fixação. Estão disponíveis diferentes tamanhos do módulo adaptador, consoante as configurações próprias do misturador.

Ao contrário de outros analisadores no mercado, o Visum NIR In-Line™ é um analisador autónomo e pode comunicar com vários protocolos de comunicação. Também cumpre os regulamentos farmacêuticos 21 CFR Parte 11 (FDA), os requisitos da Farmacopeia Americana (USP) e da Farmacopeia Europeia (Ph. Eur.) e as Directrizes da Agência Europeia de Medicamentos (EMA) de 2014 e 2023.

Na sua versão Blender, o analisador Visum NIR In-Line™ é sem fios, alimentado por baterias recarregáveis e substituíveis com uma autonomia de mais de 3 horas e ligado através de Wi-Fi, como mostra a imagem abaixo.

Figura 2: Analisador Visum NIR In-Line™ monitorização dos processos de mistura.

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

Tabela 1: Especificações técnicas do analisador em linha Visum NIR In-Line™

blending process monitoring

Conclusões

O analisador Visum NIR In-Line™ da IRIS Technology Solutions S.L. apresenta um método dinâmico mais robusto e realista de monitorização de processos de mistura do que o algoritmo de desvio padrão de bloco móvel (MBSD) baseado na média quadrática de dois espectros sucessivos e não na média do desvio padrão como índice de semelhança utilizado pela abordagem MBSD.

Como tem um computador incorporado, não precisa de ser ligado a outros dispositivos electrónicos ou computadores externos, o que o torna uma excelente ferramenta autónoma para trabalhar ao nível da produção da fábrica e em ambientes GMP.

De IRIS Technology Solutions
Digitalization-pt-pt, Industry-4-0-pt-pt, Pharma-4-0-pt-pt 3 Abril 2024

Controlo do processo de revestimento de formas granulares por espetroscopia NIR

processus d'enrobage des formes granulaires
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Controlo do processo de revestimento de formas granulares por espetroscopia NIR

Na indústria farmacêutica, existem muitas formulações granulares que são revestidas para obter uma libertação sustentada ou controlada do medicamento ou do ingrediente farmacêutico ativo (API) ao longo do tempo, sendo o omeprazol um exemplo claro e bem conhecido. Neste documento, discutiremos estas formulações de libertação prolongada e como é possível otimizar o tempo de libertação e as análises de potência durante o processo de revestimento utilizando a espetroscopia NIR.

processus d'enrobage des formes granulaires

Processo de peletização e análise tradicional

Durante o processo de peletização de formas de dosagem de libertação modificada, a aplicação correcta do revestimento (por exemplo, um revestimento de libertação entérica destinado a evitar a digestão ou degradação gástrica) determinará a eficácia subsequente do fármaco e o tempo de libertação do fármaco, pelo que são efectuados controlos ao longo de todo este processo para garantir a qualidade e, consequentemente, a ação farmacológica esperada.

 

Atualmente, este controlo é efectuado durante o processo de revestimento, com amostras obtidas do equipamento de revestimento em momentos diferentes e analisadas em laboratório, utilizando a técnica analítica de HPLC ou cromatografia líquida e testes de dissolução para demonstrar que a libertação do(s) ingrediente(s) ativo(s) é satisfatória. Ambos os métodos requerem a preparação da amostra antes da análise, requerem pessoal especializado e consumíveis (materiais), para além da duração (horas) de um ensaio de dissolução, cujo principal objetivo é determinar a biodisponibilidade do fármaco, ou seja, a quantidade relativa do fármaco que entrou na circulação geral após a administração e a taxa a que este acesso ocorreu.

Por conseguinte, o principal problema da análise tradicional é o facto de a obtenção dos resultados ser morosa e, por conseguinte, não permitir uma retificação atempada do processo de revestimento em caso de falhas ou, no caso frequente de paragem do processo para recolha de amostras, existir o risco de a qualidade do semi-produto ser alterada.

 

Uma ferramenta alternativa e muito eficaz que permite a monitorização em tempo real do processo de revestimento é a tecnologia NIR, uma vez que a assinatura espetral de cada pellet pode ser relacionada com as suas condições de revestimento, dosagem e tempos de libertação, sem necessidade de recorrer aos métodos tradicionais.

Desenvolvimento de um método NIRS para prever o tempo de libertação e a potência

A fim de desenvolver um modelo preditivo para a determinação em tempo real dos tempos de libertação e da potência (mg API/g pellet) que é libertada às 1, 4 e 7 horas, trabalhámos em coordenação com um importante laboratório farmacêutico espanhol e com o analisador espetroscópico NIR portátil Visum Palm™ fabricado e comercializado pela IRIS Technology Solutions S.L.

Os dados fornecidos pelo laboratório consistem nos espectros NIR de vários lotes de dois medicamentos baseados, por um lado, num anti-histamínico que, por razões de confidencialidade, designaremos por “DS” e, por outro lado, numa forma de vitamina B6 que, pelas mesmas razões, designaremos por “PH”. Em ambos os casos, a substância ativa fazia parte do revestimento das pastilhas que constituem o veículo.

Os espectros dos pellets foram adquiridos em diferentes momentos do processo de revestimento, tanto das amostras húmidas como das secas e, paralelamente, a respectiva amostra foi submetida às análises habituais nestes casos para determinar a libertação do fármaco às 1, 4 e 7 horas e a potência mg PI/g.

Os modelos preditivos desenvolvidos com base nos dados espectrais mostraram que não é necessário secar as amostras para a aquisição dos espectros – pelo que o controlo pode ser efectuado diretamente na amostra húmida, poupando tempo e manuseamento – e que existe uma relação clara entre os espectros NIR, a potência e os tempos de libertação de 1h, 4h e 7h, como veremos mais adiante.

Composto PH

Tabela 1: Parâmetros de qualidade dos modelos de previsão para a libertação em 1, 4, 7 horas e a potência nas amostras com diferentes fases do processo de revestimento PH. O símbolo * indica que o modelo foi construído utilizando os espectros NIR médios das réplicas de cada amostra.

Figura 1: Curvas de regressão para PH a) Todas as amostras; b) Lotes 1,3,4 e 7; c) Espectros médios dos lotes 1,3,4 e 7; d) Lote 7.

processo de revestimento de formas granulares

Composto DS

O quadro 2 apresenta os parâmetros de qualidade dos modelos para a análise das amostras húmidas de DS. Todas as amostras foram estudadas simultaneamente: amostras dos lotes 6, 8 e 10 em conjunto e do lote 6 em separado. Os lotes 6, 8 e 10 foram escolhidos para o estudo de um conjunto de lotes porque tinham o maior número de amostras. Além disso, o lote 6 foi escolhido para análise individual porque continha o maior número de amostras com os parâmetros de libertação ideais para o estudo de caso.

Quadro 2: Parâmetros de qualidade dos modelos de previsão para a libertação em 1, 4, 7 horas e a potência nas amostras com diferentes fases do processo de revestimento DS.

A figura 2 apresenta as curvas de regressão resultantes do estudo para a substância ativa DS. Os valores dos parâmetros de qualidade para os modelos DS apresentam, em geral, uma boa correlação. Como observação, nota-se que o erro aumenta quando são utilizados dados de lotes diferentes, provavelmente porque as condições de processo de cada lote são diferentes devido ao facto de os dados serem provenientes da fase de desenvolvimento e afinação do processo de produção. A previsão da libertação às 7 horas é pior do que a dos outros parâmetros, provavelmente porque o fim do processo de libertação foi atingido em muitos casos antes desse momento.

 

Figura 2: Curvas de regressão para DS a) todas as amostras; b) lotes 6, 8 e 10; c) espectros médios dos lotes 6, 8 e 10; d) lote 6.

Previsão de amostras secas

Quadro 3: Parâmetros de qualidade dos modelos de previsão para as amostras secas do lote 6 da DS e do lote 7 da PH.

Os modelos de previsão das amostras secas para lotes individuais de PH e DS apresentam uma boa correlação. É de notar que o erro de previsão se deve ao número reduzido de amostras de validação utilizadas.

 

Figura 3: Curvas de regressão para Dry simples de a) DS lote 6 e b) PH lote 7.

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

Conclusions

  • Existe uma correlação clara entre os espectros NIR e os tempos de libertação de 1h, 4h e 7h, bem como com a potência, tanto para o DS como para o PH, embora seja ligeiramente pior para o PH.
  • No caso da libertação de 7 horas, a correlação parece ser um pouco mais fraca, possivelmente porque se situa perto da libertação máxima (no patamar de libertação) ou devido a diferenças no pH das amostras.
  • As diferentes condições de produção dos lotes afectam a robustez desta correlação, um fator de variabilidade inerente porque as amostras provêm da fase de desenvolvimento do processo de produção (fase de afinação) e não do método NIRS.
  • Os ensaios de lotes individuais mostram uma boa correlação tanto para as amostras húmidas como para as secas. Uma vez que os resultados em ambos os casos são semelhantes, pode concluir-se que a secagem não é necessária para correlacionar os parâmetros estudados (tempo de libertação e potência) com os espectros NIR.
  • Por fim, a partir da análise dos resultados analisados, pode concluir-se que a espetroscopia NIR pode ser utilizada para otimizar o controlo do processo de revestimento de formas granulares e que, do ponto de vista técnico, é um método robusto e baseado em provas. No entanto, para todos os casos avaliados neste documento, os modelos definitivos têm de ser efectuados quando o processo de produção estiver completamente desenvolvido.
De IRIS Technology Solutions
Ai-pt-pt, Digitalization-pt-pt, Industry-4-0-pt-pt, Innovation-pt-pt, Pharma-4-0-pt-pt 5 Setembro 2023

Novo analisador NIR portátil assistido por IA Visum Palm™

Novo analisador NIR
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Visum Palm™ novo analisador NIR portátil assistido por IA

A IRIS Technology Solutions apresenta a versão mais recente do seu analisador NIR portátil Visum Palm™ para complementar a sua gama Visum® de analisadores de processos em tempo real para a indústria.

O novo Visum Palm™ é um espetrofotómetro NIR totalmente portátil que permite a análise em tempo real de diferentes substâncias, produtos ou misturas, sem a necessidade das tradicionais técnicas laboratoriais e de amostragem, permitindo à indústria obter resultados no local para tomar decisões ou corrigir os parâmetros do processo de produção.

A nova geração do Visum Palm™ traz consigo um design inovador e uma mudança radical na forma como os utilizadores experienciam a tecnologia NIR, agora assistida por IA com o software Visum Master™, para que cada fabricante possa criar automaticamente os seus próprios modelos preditivos ou calibrações de acordo com as suas necessidades de controlo e análise.

Design, autonomia e robustez

O analisador Visum Palm™ oferece um design inovador e ergonómico, bem como a possibilidade de realizar análises em qualquer altura e lugar sem ter de o ligar a qualquer dispositivo eletrónico externo. Isto é possível porque incorpora um ecrã tátil e um computador incorporados, que permitem todas as funcionalidades de rotina do dispositivo.

O Visum Palm™ funciona na gama de 900 a 1700 nm, uma vez que esta é a banda que melhor combina a disponibilidade de informação química com o preço e a maturidade tecnológica. Funciona principalmente no modo de reflectância difusa, para o qual possui ópticas especialmente concebidas e patenteadas para extrair o máximo de informação possível da amostra. Especificamente, possui uma grande área de iluminação (50 mm de diâmetro) e uma área de recolha de 10 mm. Estas características diferenciam-no de analisadores semelhantes em termos de adequação à análise de amostras heterogéneas, que é o caso mais frequente em condições reais de trabalho. Nos casos em que a heterogeneidade é mais evidente, o dispositivo é configurável para calcular e comunicar a média de um determinado número de repetições.

O analisador Visum Palm™ está em conformidade com a norma IP65, o que o torna resistente ao pó, à humidade e à água. Também é suficientemente robusto para ser transportado e testado em praticamente qualquer lugar, no interior ou no exterior, e até vem com um suporte para utilização em secretária ou mesa.

Uma nova experiência de utilizador assistida por IA

Ao contrário da maioria dos softwares de modelagem e calibração comuns no mercado, que exigem que o usuário tenha algum conhecimento técnico de quimiometria ou confie a tarefa a terceiros, o software Visum Master™ baseado em PC torna a tecnologia NIR ainda mais acessível, automatizando o pré-processamento, a seleção de algoritmos de análise multivariada e a validação. Isto permite a qualquer utilizador gerar modelos através da simples introdução de espectros e referências (quantitativas ou qualitativas) para análise de rotina em tempo real, substituindo a análise tradicional.

visum_master

O novo software também permite alargar e editar modelos pré-existentes, sincronizar-se com o analisador portátil para importar espectros, exportar modelos, descarregar resultados de medições, gerar automaticamente relatórios de validação de métodos analíticos e relatórios de auditoria para ambientes de BPF e verificar o desempenho metrológico do dispositivo de forma orientada, quando necessário.

Para a indústria e ambientes GMP

Embora a tecnologia NIR tenha uma miríade de aplicações em numerosas indústrias, como a dos plásticos, alimentar, química, agroindústria, madeira, biocombustíveis, para mencionar as mais relevantes, mas não as únicas; é para a indústria farmacêutica e ambientes GMP que o novo dispositivo Visum Palm™ introduz novidades significativas ao nível da usabilidade e funcionalidade. Está em conformidade com o 21 CFR Part 11, permitindo a geração e visualização de um relatório automático de Audit Trail, o registo de toda a atividade do dispositivo, onde podem ser incorporados comentários e observações. Também permite ao utilizador gerar automaticamente as validações de métodos analíticos desenvolvidos e efetuar verificações metrológicas do dispositivo quando necessário e descarregar os resultados numa data posterior.

“Atualmente, a tecnologia NIR deve ser fácil de utilizar e de compreender e, ao mesmo tempo, deve dar ao utilizador a liberdade e a autonomia para a explorar ao máximo e facilitar o seu trabalho quotidiano. A tecnologia deve ser um fator de facilitação. Continuaremos a dar novos passos em termos de automatização e de novas funcionalidades, porque estamos convencidos de que este é o caminho certo a seguir e o que a indústria e as pessoas que nela trabalham precisam”, afirma Oonagh Mc Nerney, Diretor da IRIS Technology Solutions, S.L.

O novo analisador NIR portátil Visum Palm™ já está disponível aqui, onde também é possível encontrar informações técnicas sobre o dispositivo, vídeos e contactar a IRIS Technology Solutions, S.L. para uma demonstração ou um pedido de informação específico.

De IRIS Technology Solutions
Industry-4-0-pt-pt, Pharma-4-0-pt-pt 31 Março 2022

Tecnologia NIR e espetroscopia Raman: introdução e aplicações na indústria farmacêutica

espectroscopia raman tecnologia nir
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No artigo que se segue, abordaremos as principais aplicações da tecnologia NIR e espetroscopia Raman, em tempo real, para o controlo de processos de fabrico e de qualidade, tanto em instalações piloto – em sintonia com o conceito de Quality by Design (QbD) – como em escalas industriais. Além disso, este artigo pretende ser um ponto de partida para os profissionais da indústria levantarem questões sobre como otimizar o controlo com tecnologias analíticas de processo (PAT) para uma gestão eficiente e implementação de um modelo de fabrico contínuo.

 

Espectroscopia Raman e NIR

Ambas as tecnologias têm em comum o facto de serem técnicas fotónicas – tiram partido das propriedades dos fotões ou da luz e da sua interação com a matéria – de diagnóstico e não destrutivas, permitindo a obtenção de informação química e estrutural em segundos de praticamente qualquer material ou composto orgânico ou inorgânico. Por isso, a sua utilização em laboratórios está muito difundida em diferentes indústrias e são técnicas analíticas conhecidas pelos profissionais de controlo de qualidade.

Para quem não é profissional de laboratório ou está a entrar na área, é essencial começar com alguns breves conceitos e exemplos para compreender as suas aplicações.

A espetroscopia Raman é uma técnica baseada na dispersão inelástica da luz. A dispersão inelástica ou Raman ocorre quando a energia se altera durante a colisão entre a luz monocromática e a molécula e, por conseguinte, a frequência da luz dispersa também se altera. Estas alterações fornecem informações sobre a identidade e a estrutura molecular das amostras ou do material que está a ser analisado.

A espetroscopia de infravermelhos próximos (NIR) é uma técnica baseada na interação entre a radiação electromagnética e a matéria, na gama de comprimentos de onda de 780-2500 nm. Estas radiações absorvidas podem ser relacionadas com diferentes propriedades da amostra, fornecendo informações qualitativas e quantitativas. A gama do infravermelho próximo é caracterizada por sobretons fracos e bandas combinadas resultantes das fortes vibrações fundamentais das ligações O-H, C-H, C-O, C=O, C=O, N-H e grupos metal-OH na gama do infravermelho médio.

No entanto, tanto os aparelhos de espetroscopia Raman como os de espetroscopia NIR em tempo real são aparelhos ópticos (de visão) que funcionam com inteligência artificial. A informação que recolhem do espetro do objeto analisado é interpretada por um modelo matemático – quimiometria – chamado “modelo preditivo” que diz ao sistema o que está a ver. Um exemplo muito simples: se quisermos controlar o teor de Paracetamol de uma forma de 1mg, o modelo matemático que analisa o processo deve saber correlacionar o espetro correspondente a esse valor e, para isso, deve saber o que é 0,8 – 0,9 – 1,1 e assim por diante na gama de interesse a controlar. O modelo preditivo é um modelo matemático que essencialmente correlaciona um espetro com um valor de referência. Este valor de referência resulta da análise laboratorial tradicional.

 

Vamos ao que interessa: para que servem estes sistemas na minha fábrica?

Aplicações da tecnologia NIR em tempo real:

1) Identificação de matérias-primas: A identificação de matérias-primas é uma tarefa de rotina na indústria farmacêutica. Estes testes são efectuados antes de os materiais serem processados, de modo a evitar erros tanto quanto possível e, assim, poupar tempo e dinheiro. Este teste de materiais aplica-se não só a materiais adquiridos (por exemplo, excipientes), mas também a algumas transferências internas de materiais, por exemplo, APIs fabricados noutra fábrica. Este último é muito importante a ter em conta quando se pergunta porque é que temos problemas em misturar algumas formulações com determinadas matérias-primas.

2) Homogeneização: Uma vez identificadas e pesadas, as matérias-primas requerem normalmente a homogeneização dos diferentes componentes. Esta é uma etapa crítica no fabrico de produtos farmacêuticos em estado sólido, uma vez que tem um impacto direto na qualidade e homogeneidade do produto final. O processo de homogeneização é principalmente afetado pelas propriedades físicas, como o tamanho, a forma e a densidade das partículas. O ponto final da mistura e a homogeneização não são a mesma coisa, nem em termos de regulamentação de acordo com a Agência Europeia de Medicamentos (EMA). A partir da IRIS Technology tentamos sensibilizar para este ponto, que por vezes é confundido, para fornecer soluções de controlo em linha que sejam homólogas aos protocolos de controlo estabelecidos pela regulamentação europeia e espanhola.

3) Granulação e dimensionamento: Por vezes, os diferentes ingredientes da formulação não se misturam bem e segregam-se durante a homogeneização. Por isso, é desejável granular os ingredientes em pó por compressão, granulação seca ou na presença de um aglutinante em condições húmidas. A maioria das utilizações espectroscópicas centra-se na determinação da água durante a granulação húmida ou na secagem após a granulação.

4) Extrusão: A espetroscopia NIR tem sido amplamente utilizada na extrusão a quente para monitorizar o teor de API e o estado sólido dos extrudados e para identificar interacções entre ingredientes.

5) Compressão: Esta fase do processo é a mais próxima do produto final. Por conseguinte, é por vezes mais fácil controlar a qualidade do produto diretamente na prensa, especialmente se houver uma etapa subsequente de revestimento. Nesta altura, o NIR pode também desempenhar um papel importante.

6) Revestimento: O processo de revestimento é uma etapa crucial no fabrico de preparações orais sólidas. De facto, o revestimento pode atuar como um ecrã físico para evitar os efeitos da oxidação, da humidade e das condições de iluminação, a fim de melhorar a estabilidade do produto final ou dos produtos intermédios no processo. O revestimento pode também desempenhar um papel ativo na proteção (gastrorresistência) e na libertação (libertação modificada) do fármaco in vivo. A homogeneidade e a espessura do revestimento são importantes para controlar o tempo de libertação do fármaco. Estão disponíveis muitas técnicas offline para controlar a espessura do revestimento, tais como alterações no peso, altura ou diâmetro dos núcleos dos grânulos/comprimidos revestidos durante o processamento. A tecnologia NIR em linha é especialmente útil para monitorizar revestimentos à base de água e é uma técnica que poupa horas de análise, que discutimos em particular neste outro artigo.

7) Controlo do produto final: Uma parte importante do controlo de qualidade do produto final inclui a análise de todos os lotes produzidos para evitar resultados fora das especificações. Este ponto de controlo, embora seja demasiado tarde para evitar perdas, também pode ser realizado com ferramentas NIR portáteis (handheld) e em apenas alguns segundos analisar dezenas de unidades (homogeneidade, concentrações ou outros parâmetros) na linha de produção.

 

Aplicações da espetroscopia Raman em tempo real

Como veremos a seguir, esta técnica de análise tem algumas aplicações semelhantes à espetroscopia NIR e outras muito diferentes, pois é uma técnica com uma precisão muito superior à NIR e que a IRIS Technology utiliza nos sistemas que fabricamos quando trabalhamos com APIs com concentrações muito baixas (tipicamente <0,5) ou em matrizes aquosas onde a quantidade de água gera muito ruído na análise com equipamentos NIR).

1) Espectroscopia Raman para identificação de API: Uma vez que cada API tem as suas próprias características Raman, a espetroscopia Raman pode identificar de forma rápida e precisa os ingredientes activos, tem um erro de previsão muito baixo e, em alguns casos, tem um limite de deteção tão baixo como ppm.

2) Espectroscopia Raman para a análise quantitativa e qualitativa de formulações: A composição das preparações farmacêuticas é relativamente complexa; no entanto, a espetroscopia Raman continua a ser um dos métodos de deteção rápida se os excipientes forem simples ou apenas uma solução aquosa.

3) Espectroscopia Raman para a deteção de substâncias ilícitas: A espetroscopia Raman pode ser utilizada para a deteção de vestígios devido à sua sensibilidade, rapidez e precisão. Em geral, pequenas quantidades de drogas ilícitas causam incidentes de segurança, e a espetroscopia Raman pode ser utilizada para a deteção de drogas ilícitas.

Tecnologia NIR e espetroscopia Raman

Vantagens da aplicação da tecnologia NIR e Raman nas linhas de produção

Em geral, existem duas vantagens fundamentais da espetroscopia Raman e da tecnologia NIR nas linhas de produção em relação aos métodos laboratoriais tradicionais:

A primeira vantagem seria a monitorização do fabrico contínuo. A indústria farmacêutica funciona principalmente de tal forma que o medicamento final é o resultado de várias etapas de produção independentes. Estas podem também ter lugar em diferentes áreas geográficas, o que implica o transporte e a armazenagem dos diferentes produtos intermédios em contentores até à instalação de fabrico seguinte. Isto aumenta o risco de degradação ao longo do tempo ou devido às condições ambientais (luz, humidade, etc.). Uma forma de resolver este problema é passar do trabalho independente por lotes para o fabrico contínuo, com a ajuda de tecnologias de monitorização, como o equipamento de controlo analítico em tempo real.

Um processo contínuo ou fabrico contínuo é aquele em que os materiais são continuamente carregados no sistema, enquanto o produto final é continuamente descarregado. Ao contrário do fabrico por lotes autónomo, este conceito envolve a ligação total das unidades de produção, com a utilização de sistemas PAT, juntamente com sistemas de controlo de processos para monitorizar e controlar a unidade de fabrico integrada. As unidades de processo contínuo são geralmente mais eficientes, mais produtivas, com volumes reduzidos e menos desperdício em comparação com as unidades de processo clássicas. Por conseguinte, estes tipos de unidades de produção podem responder mais rapidamente à escassez de medicamentos ou a alterações súbitas da procura ou das necessidades (como numa pandemia). Além disso, as suas dimensões reduzidas permitem que sejam transportadas diretamente para onde os medicamentos são necessários. No entanto, é necessário um conhecimento profundo do processo, incluindo as diferentes ligações entre as suas unidades de processamento.

A segunda grande vantagem é a redução do tempo de amostragem e análise, o que é muito importante nos processos biotecnológicos nas suas fases de investigação, desenvolvimento e produção. Até à data, a maioria dos dados é obtida com instrumentos e métodos fora de linha.

Especificamente para Raman, a espetroscopia Raman é uma poderosa técnica instrumental utilizada em vários tipos de análise farmacêutica. A superioridade da técnica depende da molécula de interesse, do nível de concentração, da matriz ou solução, de outras espécies interferentes presentes e do método de amostragem desejado. Para muitas aplicações, a espetroscopia Raman pode ser a melhor resposta para as necessidades de identificação e controlo espetroscópico. O papel da espetroscopia Raman como ferramenta analítica quantitativa está a aumentar devido à simplicidade da amostragem, à facilidade de utilização e à aplicabilidade a sistemas aquosos.

Como fabricantes e integradores de sistemas que operam com espetroscopia Raman e NIR, a IRIS Technology colabora com inúmeras empresas farmacêuticas, alimentares, químicas, entre outras, no desenvolvimento de soluções analíticas e na implementação de sistemas de controlo, em projectos chave-na-mão que vão desde a tecnologia, adaptações que possam ser necessárias, modelação de dados, instalação, validação e até homologação.

Aqui pode encontrar a gama completa de equipamentos analíticos Visum®.

Esperamos que este artigo tenha sido do seu interesse e, como sempre, se tiver alguma dúvida ou mesmo sugestão, pode escrever-nos para info@iris-eng.com.

De IRIS Technology Solutions
Big-data-pt-pt, Digitalization-pt-pt, Pharma-4-0-pt-pt 2 Fevereiro 2022

Artificial Intelligence as a Predictive Maintenance tool

maintenance prédictive
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Artificial Intelligence as a Predictive Maintenance tool

Together with the company mAbxience, specialized in the development, manufacture and marketing of biopharmaceuticals, we developed data models based on supervised machine learning techniques that after 4 years of work resulted in an AI-based Predictive Maintenance System in the plant facilities of the water for injections (WFI) process of mAbxience in Spain, published in the January-February Edition of the Pharmaceutical-Engineering Magazine.

The work demonstrates the effectiveness of machine learning models, built from the information generated by 31 sensors, 14 alarms and water quality indicators, to identify and predict anomalies within a warning time window (14 days) that is feasible for the preventive and predictive maintenance teams to make the corresponding adjustments in the areas and components of the plant identified by the algorithm.

Initial results show that the models are robust and able to identify the chosen anomalous events. In addition, the rule induction approach to machine learning (a technique that creates “if-then-else” rules from a set of input variables and one output variable) is “white box”, which means that the models are easily readable by humans and can be deployed in any programming language.

IRIS thanks mAbxience and the WFI plant technicians for their collaboration.

Read the full article here.

De IRIS Technology Solutions
Industry-4-0-pt-pt, Pharma-4-0-pt-pt 4 Outubro 2021

IRIS presents new PAT applications for the pharmaceutical industry

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IRIS Technology presents in Farmespaña Industrial applications of its PAT analyzers for the pharmaceutical and dermo-cosmetic industry.

Real-time content uniformity.

Real-time bioavailability.

Fluorescence-free Raman.

Read the complete note here.

De IRIS Technology Solutions