ES2280733T3 - Metodo para analizar una muestra farmaceutica. - Google Patents

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Abstract

Un método para analizar una muestra farmacéutica, que comprende las etapas de: - proporcionar una muestra (14) delante de una fuente de irradiación (2, 10, 12), - irradiar la muestra con al menos un haz de radiación electromagnética, caracterizado por las etapas de - detectar la radiación emitida desde la muestra, y generar señales que corresponden a la cantidad de gas libre en la muestra, y - correlacionar las señales generadas con al menos un parámetro físico del estado sólido de la muestra.

Description

Método para analizar una muestra farmacéutica.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un método para analizar una muestra farmacéutica, por ejemplo un comprimido, un gránulo, un pelete encapsulado, un polvo, una cápsula, un sistema de peletes en múltiples unidades (MUPS), o una muestra similar que forma una dosis farmacéutica o una subfracción de una dosis.
Antecedentes de la invención
Las mediciones ópticas se están haciendo cada vez más importantes para el análisis dentro de la industria farmacéutica. La espectroscopía ofrece las ventajas obvias de métodos rápidos, no destructivos, no invasivos y flexibles, bien aplicables para el análisis próximo o en la línea de producción. En este contexto, la espectroscopía de infrarrojo cercano (NIR) es una técnica bien consolidada para el análisis cualitativo y cuantitativo del componente activo y de los excipientes en muchos productos diferentes. En paralelo, se han desarrollado técnicas espectroscópicas para medir parámetros estructurales de fármacos; en particular, los métodos de dispersión de la luz son técnicas bien conocidas para la determinación de la distribución del tamaño de partículas de polvos y disoluciones. Sin embargo, la determinación de los parámetros físico-mecánicos de una muestra sólida o semisólida es más compleja que el análisis del contenido químico. De hecho, para la mayoría de tales parámetros físicos, existe una falta de técnicas de medida pertinentes. Por ejemplo, un ensayo de disolución de un comprimido puede mostrar que el componente activo se libera de forma muy lenta. Sin embargo, el ensayo de disolución es una técnica que mide efectos indirectos de un lote de muestra que se desvía, en lugar de sondar los parámetros físico-mecánicos que son la causa principal de la desviación.
El artículo "Analysis of gas dispersed in scattering media" de M. Sjöholm et al., Optics letter, Vol. 26, No. 1, describe cómo se puede detectar y caracterizar un gas libre disperso en materiales que difunden la luz, mediante el uso de espectroscopía de láser de diodos. La detección del gas es posible por el contraste de la característica absorbente estrecha de las moléculas de gas libre en oposición a la pequeña dependencia con la longitud de onda de la absorción y dispersión de las secciones transversales en sólidos y líquidos. Sin embargo, este método es capaz de proporcionar información que se refiere sólo a la cantidad de gas, es decir, oxígeno libre contenido en el medio de dispersión.
El documento EP 0959342 describe un aparato para determinar la concentración de un primer componente en una mezcla de al menos dos componentes. Una cámara de NIR está localizada por encima de una cinta transportadora en la que están situados los comprimidos. El documento no describe la detección de gas libre.
El documento US 5763884 describe un aparato para el análisis espectrofotométrico de un material en polvo. El polvo se coloca en una celda de muestras dentro de la que se comprime el polvo hasta una densidad predeterminada. Se hace pasar mediante barrido un haz infrarrojo sobre el polvo, y su profundidad de penetración se usa para comprobar que se ha logrado un peso de dosificación predeterminado. El documento no describe la detección de gas libre.
El documento EP 0110502 describe la producción de cápsulas de espuma microdispersando gas en una disolución de gelatina. El documento no describe ninguna medida espectroscópica, ni describe la detección de gas libre.
Sumario de la invención
Es un objeto de la presente invención proporcionar un método para analizar una muestra farmacéutica, que es capaz de proporcionar información al menos en cuanto a un parámetro físico en estado sólido de la muestra.
Según un primer aspecto de la invención, se proporciona un método para analizar una muestra farmacéutica. Según la invención, el método comprende las siguientes etapas:
-
proporcionar una muestra antes de una fuente de irradiación,
-
irradiar la muestra con al menos un haz de radiación electromagnética,
-
detectar la radiación emitida desde la muestra, y generar señales que corresponden a la cantidad de gas libre en la muestra, y
-
correlacionar las señales generadas con al menos un parámetro físico en estado sólido de la muestra.
Midiendo el contenido de gas libre en muestras sólidas, se puede lograr una correlación con parámetros del estado sólido. Puesto que la cantidad de gas libre en una muestra se correlaciona con el volumen vacío intrapartículas así como interpartículas de la muestra, se puede lograr una estimación cuantitativa indirecta de los parámetros específicos del estado sólido.
Un parámetro del estado sólido se refiere tanto a propiedades químicas como físicas de la muestra. Una muestra farmacéutica consiste en un material bruto o en una mezcla comprimida o no comprimida de materiales brutos farmacéuticos. Mediante el análisis de la muestra, se puede obtener información sobre sus parámetros químicos así como sobre sus parámetros físicos. El significado de parámetros químicos es el de las concentraciones de los diferentes componentes y su distribución dentro de la muestra, tal como el contenido de la sustancia activa en un comprimido. Por parámetros físicos, por otro lado, se quiere decir la estructura, la distribución, el tamaño, la forma, la densidad, la morfología de una muestra, las partículas dentro de una muestra, o las cavidades dentro de la muestra. También pueden ser parámetros relacionados con propiedades dinámicas tales como la conducción de calor o la difusión de gases dentro de la muestra. De este modo, los parámetros del estado sólido se pueden dividir en parámetros estáticos y dinámicos del estado sólido. Por ejemplo, el parámetro del estado sólido puede representar la capacidad de difusión de un gas en una muestra, la dureza de una muestra, la capacidad de desintegración de una muestra, la capacidad de disolución de una muestra, la compresibilidad de una muestra, las propiedades de agregación de la muestra, o la capacidad para fluir de una muestra.
Una manera de realizar esta medida es usar una técnica de absorción, tal como la espectroscopía de modulación de longitudes de onda. La longitud de onda de una fuente de luz, preferiblemente un láser de diodo, se hace pasar mediante barrido en el tiempo de forma que la longitud de onda se desplaza hacia delante y hacia atrás a lo largo de una región estrecha de longitudes de onda, que incluye la longitud de onda de absorción del gas libre a detectar. Si el medio de dispersión contiene moléculas de gas libre, éstas absorberán la radiación en una región muy estrecha de longitudes de onda, dando lugar a una característica pequeña pero pronunciada de absorción en la intensidad de la luz registrada dispersada de forma difusa. Según la presente invención, el gas libre es preferiblemente oxígeno, dióxido de carbono o vapor de agua.
A fin de incrementar la sensibilidad de la detección, se superpone una corriente de modulación de alta frecuencia en la corriente conductora al láser del diodo, y la señal detectora se recoge de forma sensible a las fases mediante un amplificador síncrono
(lock-in). La señal resultante de modulación de longitudes de onda es típicamente varios órdenes de magnitud mayor que la de la absorción directa. Si la detección se realiza a la misma frecuencia, o en algún armónico, se alcanza una detección muy sensible. Esta disposición se puede llevar a cabo en modo de transmisión o en modo de reflexión, dependiendo de cómo se oriente el detector en relación con el sistema de suministro de luz. De este modo, la radiación emitida desde la muestra puede comprender radiación transmitida así como radiación reflejada.
En una primera realización, la radiación que irradia a la muestra comprende radiación infrarroja. Preferiblemente, la radiación infrarroja está en la región espectral del infrarrojo cercano (NIR).
Más preferiblemente, la radiación tiene una frecuencia en el intervalo que corresponde a las longitudes de onda desde alrededor de 700 hasta alrededor de 2100 nm, particularmente desde 700 hasta 1300 nm.
En otra realización, la radiación que irradia a la muestra comprende luz visible.
En aún otra realización, la radiación que irradia a la muestra comprende radiación UV.
La muestra a analizar es una muestra farmacéutica, preferiblemente una muestra sólida, y en particular un comprimido, un gránulo, un pelete encapsulado, una cápsula, un polvo a granel, o una dosis farmacéutica equivalente o fracción de una dosis.
Usando métodos ópticos para la medida de gas libre en una muestra, es decir, de aire, se proporcionan varias ventajas con respecto a los métodos tradicionales. En primer lugar, para los medios turbios sólidos, la luz se dispersa alrededor del interior de las muestras de tal forma que se mide todo el volumen de la muestra. En segundo lugar, los métodos ópticos se pueden usar tanto para grandes cavidades de aire como para microcavidades de aire extremadamente pequeñas. En tercer lugar, usando los métodos espectroscópicos, son posibles las medidas rápidas directamente en la línea de producción, ya sea a nivel de la cadena de producción, sobre la línea o en línea. Esto se puede usar para generar datos para retroalimentación para controlar el proceso para obtener características predeterminadas y precisas del producto. Además, esto se puede llevar a cabo en múltiples etapas dentro de la línea de producción, de forma que no sólo se caracteriza el producto final, tales como comprimidos, sino que también se pueden caracterizar las materias primas, polvos, peletes o gránulos. Esta última caracterización puede proporcionar un indicador del éxito de las siguientes etapas de producción, tales como la formación de comprimidos.
La técnica para medir con espectroscopía óptica las concentraciones de gas en una muestra, y que se refiere a las propiedades físicas de la muestra, se puede usar en varias etapas de fabricación de fármacos. Midiendo la cantidad de gas disperso en los comprimidos, se puede alcanzar una correlación indirecta con la dureza del comprimido. Esto se basa en la presunción de que cuantas más microcavidades haya dentro de la muestra mayor es la probabilidad de que se produzca una grieta en el comprimido.
Las medidas de ciertos parámetros del estado sólido, por ejemplo la dureza del comprimido, son un requisito en la fabricación de comprimidos farmacéuticos. A su vez, la dureza del comprimido afecta a las propiedades de disgregación de los comprimidos, y a la liberación de la sustancia activa in vivo. Las medidas de dureza se realizan convencionalmente aplicando una fuerza mecánica a lo largo del comprimido, por medio de dos brazos metálicos. A medida que la fuerza mecánica aumenta gradualmente, el comprimido se rompe a un cierto valor de la fuerza, lo que proporciona una lectura de la dureza del comprimido. Este análisis tiene una exactitud y precisión muy escasas, debido a falta de homogeneidades inherentes y a grietas microscópicas dentro de los comprimidos. Además, los métodos convencionales para evaluar la dureza aplican la fuerza mecánica de formas diferentes, por ejemplo usando una velocidad constante o una fuerza contante. De ese modo, se obtienen resultados diferentes para la muestra. Además, el análisis requiere que los comprimidos se muestreen a partir de una corriente de producción, y se analicen fuera de línea. Por otro lado, un método óptico es en general tanto rápido como se puede aplicar dentro de la línea de producción, y también puede ser bastante exacto.
La dureza del comprimido se puede, según esta invención, relacionar con la cantidad de aire encapsulado dentro de los comprimidos. Cuanto más fuerte se prense la matriz del comprimido, menor cantidad de aire se alojará en el comprimido. La cantidad de aire dentro de un medio turbio se puede determinar midiendo el contenido de oxígeno molecular en la muestra. Puesto que el aire normal contiene alrededor de 21% de oxígeno, la medida del oxígeno puede dar una estimación cuantitativa indirecta de la dureza del comprimido.
Las medidas realizadas según la invención sobre polvos, gránulos o peletes, durante o después de la compresión, se pueden usar para evaluar las características viscoelásticas de los compactos farmacéuticos. Por ejemplo, comparando la diferencia de oxígeno molecular en el compacto farmacéutico durante la compresión con el oxígeno molecular después de la descompresión, se pueden monitorizar las propiedades de deformación o la elasticidad de la muestra.
En otra realización de la invención, la medida se realiza sobre el vapor de agua en lugar de sobre oxígeno. Midiendo el contenido de vapor de agua de las muestras, se puede lograr una correlación con la humedad contenida dentro de la muestra.
Aún otra aplicación es cuando la invención se usa para medidas de polvo, para evaluar la estructura de los aglomerados. De esta manera, se pueden predecir sus propiedades másicas, tales como deformación y fractura. Debido a que la invención se puede aplicar in situ, por ejemplo realizando medidas en una vasija del procedimiento, se puede lograr un control preciso en operaciones unitarias tales como granulación, secado, compactación y transporte.
Otra aplicación para la presente invención es la predicción del ensayo de desintegración/disolución. Los comprimidos farmacéuticos se ensayan a fin de determinar sus propiedades de disolución en un medio líquido. El método convencional incluye colocar los comprimidos en vasijas de vidrio rellenas de medio de disolución caliente, con agitación de paletas, y tomar muestras de alícuotas de la disolución a tiempos predeterminados. El tiempo de un análisis oscila típicamente entre 15 minutos y 24 horas. Existe una correlación entre las propiedades de disolución de una muestra y su grado de empaquetamiento, lo que a su vez se puede medir con espectroscopía de láser de diodo usando el método reivindicado.
Puesto que las técnicas espectroscópicas son bastante rápidas, se pueden monitorizar sucesos dinámicos. Uno de tales mecanismos es la difusión a través de muestras sólidas. Algunos sólidos farmacéuticos, en particular los peletes, se construyen a partir de subcapas, teniendo cada capa una propiedad particular. Como ejemplo, una película resistente a ácidos puede ser el revestimiento externo de peletes, para evitar que los peletes se desintegren inmediatamente en la parte superior del estómago. La espectroscopía de láser de diodo ofrece un método alternativo para estimar la difusión a través de los revestimientos. Esto se puede hacer preacondicionando muestras en una atmósfera de nitrógeno, y registrando la difusión subsiguiente de oxígeno en la muestra después de colocarlas nuevamente en una atmósfera normal. La cantidad de gas libre dentro de la muestra, como función del tiempo medido mediante espectroscopía de láser de diodo, está correlacionada con la dinámica de la difusión del oxígeno. Como alternativa, el experimento se realiza en orden inverso, partiendo de una atmósfera normal y siguiendo el intercambio difusivo de oxígeno con nitrógeno dentro de la muestra.
Las propiedades físico-mecánicas de los polvos también se pueden evaluar por medidas dinámicas. Se puede obtener una característica de la dinámica de los polvos, respecto a la capacidad de fluidez y al envasado, monitorizando una serie de medidas consecutivas en las que las partículas de la muestra se reordenan continuamente mediante volteo, mezclamiento o cualquier otro movimiento de partículas.
Descripción de los dibujos
La Figura 1 ilustra el equipo para llevar a cabo el método según la invención.
Las Figuras 2a-c muestran tres espectros puros que ilustran la concentración de oxígeno en una muestra, en los que la absorción de la luz se muestra como una función de la frecuencia para a) una muestra testigo; b) una muestra procedente de un primer lote, y c) una muestra procedente de un segundo lote.
La Figura 3 ilustra la dureza de un número de muestras procedentes de dos lotes diferentes, lote A y lote B, como función de la absorción de la luz.
La Figura 4 ilustra el equipo para llevar a cabo medidas según la invención durante la compactación de polvos, es decir, un proceso de formación de comprimidos.
Descripción de realizaciones preferidas
Una forma de llevar a cabo la medición según la presente invención es usar una técnica de absorción, tal como espectroscopía de modulación de longitudes de onda. Con esta técnica, la longitud de onda de una fuente de luz, en este caso un láser de diodo, se hace pasar mediante barrido a lo largo del tiempo, de tal forma que la longitud de onda se desplaza hacia delante y hacia atrás a lo largo de una pequeña región de longitudes de onda, que incluye la longitud de onda de absorción de un gas libre, es decir, oxígeno. El láser de diodo se modula además a una frecuencia elevada, y se alcanza una detección muy sensible a la misma frecuencia o en algún armónico, denominada como detección síncrona (lock-in). Esta disposición se puede llevar a cabo en un modo de transmisión o en un modo de reflexión, dependiendo de cómo esté orientado el detector con relación al sistema de suministro de la luz.
Las mediciones del contenido de gas libre se pueden realizar de diferentes maneras. El uso de espectroscopía de láser de diodo con modulación de la longitud de onda es conveniente debido al pequeño tamaño y al bajo coste de estos láseres. Junto con la técnica de sincronización, constituye un sistema compacto y robusto. Se pueden emplear geometrías tanto de reflectancia como de transmisión. En la Figura 1 se muestra el montaje experimental usado para demostrar el concepto de mediciones de dureza de comprimido con espectroscopía de modulación de longitud de onda en modo de transmisión. Se situó en el interior de una cámara 6 un láser 2 de diodo sintonizable, con una longitud de onda nominal de 757 nm, junto con una lente 4 de enfoque. La cámara se inundó con gas nitrógeno para evitar oxígeno extra dentro del camino óptico. El láser 2 de diodo se controló mediante un conductor 8 de láser, y la longitud de onda se sintonizó aplicando una rampa de corriente a 4 Hz. La corriente accionadora para el láser de diodo se mezcló con un componente de corriente sinusoidal de 55 kHz, para la amplificación en fase. La luz de salida del láser de diodo se guió a través de una fibra óptica 10, y se colimó mediante un colimador 12 antes de ser dirigida a la muestra 14. También el espacio de aire entre el extremo distante de la fibra 10 y la lente del colimador se inundó con gas nitrógeno. Como alternativa, el soporte de la muestra (no mostrado) se puede diseñar para minimizar la longitud del camino óptico a través de aire abierto, haciendo innecesario el flujo de nitrógeno. La luz transmitida a través de la muestra 14 se recogió mediante un detector 16, en este caso un fotomultiplicador con un filtro 18 de corte óptico enfrente, para eliminar la luz que no se originó desde el láser, y que no se transmitió a través de la muestra. La señal procedente del fotomultiplicador se alimentó a un amplificador 20 síncrono (lock-in) para la detección sensible a las fases de la luz transmitida. El componente del segundo armónico extraído y la señal directa procedente del fotomultiplicador 16 se acumularon en un osciloscopio 22 digital.
La muestra 14 se colocó en un soporte de muestras (no mostrado), entre el colimador 12 y el detector 16, para las medidas, para desenmascarar cualquier luz desviada que no vaya a través de la muestra. Se midieron varias muestras, y, después de eso, se midió la dureza de los comprimidos con un instrumento convencional. Para comparación, se midió un espectro testigo de un soporte de muestras vacío. Para la primera muestra, la señal se midió para varias distancias del colimador-detector, y se utilizó el enfoque de adición estándar para lograr medidas absolutas de la cantidad de oxígeno dentro del camino de detección.
Las Figuras 2a-2c muestran espectros puros de la concentración de oxígeno en una muestra como función de la frecuencia. La Figura 2a es un ejemplo de las señales de modulación de la longitud de onda de un testigo (no muestra), y las Figuras 2b y 2c muestran señales para dos muestras diferentes, es decir, comprimidos procedentes del lote A y del lote B, respectivamente. El pico de oxígeno para cada muestra se puede observar a aproximadamente la frecuencia de 0,1 en unidades arbitrarias (a.u.).
En la Figura 3, una gráfica de correlación para un número de comprimidos procedentes de los dos lotes diferentes, lote A y lote B, muestra la dureza de los comprimidos (kP) medida con un método convencional como función de la señal de absorción (a.u.) medida con el nuevo método. Como se puede ver, hay una correlación entre la técnica de medición convencional y la nueva.
En la Figura 4 se muestra un ejemplo en el que la invención y el sistema de medida descrito en la Figura 1 se aplica para monitorizar cambios en una muestra de polvo a granel 14 durante la compactación. Las guías 10 de luz se disponen aquí para iluminar la muestra dentro del equipo de compactación, que comprende una matriz 28 y un punzón 30. Esta medida se puede realizar in situ en una máquina formadora de comprimidos, permitiendo de ese modo las medidas en línea en el proceso de fabricación. Esto también se puede hacer en un sistema de ensayo a nivel de la cadena de producción a partir del proceso. En ambos casos, los datos generados se pueden usar para predecir propiedades físico-mecánicas de las muestras que se pueden usar como datos de control de retroalimentación en el proceso, para obtener características predeterminadas del producto.

Claims (29)

1. Un método para analizar una muestra farmacéutica, que comprende las etapas de:
-
proporcionar una muestra (14) delante de una fuente de irradiación (2, 10, 12),
-
irradiar la muestra con al menos un haz de radiación electromagnética, caracterizado por las etapas de
-
detectar la radiación emitida desde la muestra, y generar señales que corresponden a la cantidad de gas libre en la muestra, y
-
correlacionar las señales generadas con al menos un parámetro físico del estado sólido de la muestra.
2. Método según la reivindicación 1, en el que la radiación emitida comprende radiación transmitida desde la muestra.
3. Método según la reivindicación 1, en el que la radiación emitida comprende radiación reflejada desde la muestra.
4. Método según la reivindicación 1, en el que la radiación emitida comprende radiación transmitida así como radiación reflejada desde la muestra.
5. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que el gas libre es oxígeno.
6. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que el gas libre es dióxido de carbono.
7. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que el gas libre es vapor de agua.
8. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, que comprende la etapa adicional de detectar radiación emitida como función del tiempo, en el que el parámetro del estado sólido representa la difusividad de un gas en una muestra.
9. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en el que el parámetro del estado sólido representa la dureza de la muestra.
10. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en el que el parámetro del estado sólido representa la capacidad de desintegración de la muestra.
11. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en el que el parámetro del estado sólido representa la capacidad de disolución de la muestra.
12. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en el que el parámetro del estado sólido representa la capacidad de fluidez de la muestra.
13. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en el que el parámetro del estado sólido representa las propiedades de agregación de la
muestra.
14. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en el que el parámetro del estado sólido representa la densidad de la muestra.
15. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1-14, en el que la muestra farmacéutica es una muestra sólida, en particular un comprimido, un gránulo, una cápsula, un polvo a granel o una dosis farmacéutica equivalente.
16. Método según la reivindicación 15, en el que la muestra farmacéutica se coloca en el interior de un blíster de un paquete de blisters.
17. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1-16, en el que la radiación que irradia a la muestra comprende radiación infrarroja (IR).
18. Método según la reivindicación 17, en el que la radiación de IR está en la radiación de infrarrojo cercano (NIR).
19. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1-16, en el que la radiación tiene una frecuencia en el intervalo que corresponde a las longitudes de onda desde alrededor de 700 hasta 2100 nm, particularmente desde 700 hasta 1300 nm.
20. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1-16, en el que la radiación que irradia a la muestra comprende luz visible.
21. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1-16, en el que la radiación que irradia a la muestra comprende radiación UV.
22. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1-21, en el que la fuente de irradiación se representa mediante al menos un láser (2) de diodo.
23. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1-21, en el que la radiación se detecta mediante un fotomultiplicador (16).
24. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1-21, en el que la radiación se detecta mediante un fotodiodo (16).
25. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1-24, en el que el análisis se realiza en una zona de fabricación a nivel de la cadena de producción.
26. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1-24, en el que el análisis se realiza en una zona de fabricación en línea.
27. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1-24, en el que el análisis se realiza en línea en una vasija del proceso de fabricación.
28. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la cantidad de gas libre analizada para una muestra farmacéutica se usa como dato de control de retroalimentación en un proceso de fabricación, a fin de obtener características físico-mecánicas predeterminadas del producto fabricado.
29. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa de correlación se basa en comparaciones entre las mediciones convencionales de dicho parámetro del estado sólido y las mediciones relacionadas con la cantidad de gas libre en una muestra.
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