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Pharmazeutische Industrie | Chemische Analytik | Messung von pulverförmigen pharmazeutischen Wirkstoffen

Überwachung des Wassergehalts während der Sprühtrocknung eines Arzneimittelwirkstoffes

Medikamente sind zur Bekämpfung von Krankheiten unverzichtbar. Ein wesentlicher Faktor, der die Wirksamkeit eines Arzneimittels beeinflusst, ist die Bioverfügbarkeit des in dem Medikament enthaltenen Wirkstoffes. Diese bezeichnet, wie schnell und in welchem Umfang der Wirkstoff in den Blutkreislauf gelangt.  Wird das Präparat in nicht ausreichender Menge oder zu schnell im Körper freigesetzt, bleibt es unwirksam. (siehe Abb. 1).

Abb.1 Freisetzungsprofil: Vergleich der Wirkstoffkonzentration im Blut bei unterschiedlich schneller Freisetzung

Besonders wichtig in diesem Zusammenhang ist es, eine ausreichende Wasserlöslichkeit der Wirkstoffe sicherzustellen. Dies erfordert spezielle Verarbeitungstechniken. Ist die Wasserlöslichkeit zu gering, kann die Bioverfügbarkeit von oral verabreichten Arzneimitteln behindert werden. Diese und andere Parameter müssen daher während der Arzneimittelherstellung kontinuierlich überwacht werden, um die optimale Wirksamkeit des Endproduktes sicherzustellen.

Herausforderung

  • Optimale Steuerung eines Sprühtrockners
  • Messung von pulverförmigen pharmazeutischen Wirkstoffen

Einsatzbereich

Online-Prozessüberwachung mittels NIR-Spektroskopie liefert genaue Messwerte bei der Messung vom Wassergehalt währrend der Arzneimittelherstellung

Anwendungsbereich

  • Messung der Restfeuchtigkeit am Ausgang eines Sprühtrockners

Verfahren

  • Prozessanalysentechnologie (PAT)
  • NIR-Spektroskopie
  • Reflexionsmessung

Lösung

  • NIR-Spektroskopie

  • Online/Inline/Atline

  • Kontaktlose Messungen

Vorteile

  • Höhere Produktqualität und Produktausbringung
  • Geringere Prozesskosten
  • Optimale Prozessteuerrung
  • Hoher analytischer Informationsgehalt

Die Herausforderung

Für eine optimale Wirksamkeit des Arzneimittels müssen während der Herstellung kritische Qualitätsmerkmale wie Partikelgrößenverteilung, Restlösungsmittelgehalt, Schüttdichte und Morphologie kontinuierlich überwacht und kontrolliert werden. Ein entscheidender und qualitätsbestimmender Prozessschritt, in dem die oben genannten Parameter beeinflusst werden können, ist das Trocknen eines in einem Lösungsmittel gelösten Wirkstoffs, der mit einem Hilfsstoff gemischt wird. Ein bevorzugtes Verfahren in diesem Zusammenhang ist das Sprüh-trocknungsverfahren. Es wird verwendet, um inhalierbares Pulver herzustellen und eine amorphe feste Dispersion zu erhalten.

Sprühtrocknungsanlage

Bei der Sprühtrocknung müssen verschiedene Parameter eng überwacht werden

Während des Sprühtrocknungsprozesses können die komplexen Wechselwirkungen zwischen der zu trocknenden Flüssigkeit und dem erhitzten Gas sowie die Trocknungsrate, Morphologie, Dichte und Partikelgröße beeinflussen. Grenzwerte für diese Parameter einzuhalten ist wiederum wichtig, da sie Einfluss auf das Freisetzungsprofil des Medikamentes haben.

Die Applikation

Sprühtrocknung wird unter anderem zur Herstellung von pharmazeutischen Zwischenprodukten verwendet. Ein großer Vorteil der Sprühtrocknung besteht darin, dass der Kontakt zwischen dem Sprühmaterial und dem heißen Trocknungsgas sehr kurz ist, so dass auch thermisch empfindliche Substanzen getrocknet werden können. Das Trocknen eines einzelnen Tropfens dauert weniger als 1 Sekunde.

Ein Parameter, der während dieses Prozessschritts kontinuierlich und präzise überwacht werden muss, ist der Wassergehalt im Pulver. Es ist wichtig, dass die Restfeuchtigkeit des resultierenden Pulvers strengen Spezifikationen entspricht. Abweichungen können die nachgeschalteten Prozesse, die Pulverfließfähigkeit und letztendlich die Leistung des Arzneimittels beeinflussen. Typische Effekte von zu hoher Restfeuchtigkeit sind beispielsweise Verklumpungen, und im schlimmsten Fall eine Abnahme der Ausbeute.

Schematische Darstellung des Messaufbaus unter Einsatz von PAT Technologien

Zeitaufwendige Probenanalysen im Labor verhindern zeitnahes Eingreifen bei Prozessabweichungen

Der typische Ansatz zur Bestimmung des Wassergehalts ist die Karl-Fischer-Methode. Bei dieser Methode werden Proben entnommen und manuell im Labor analysiert. Dies ist nicht nur sehr zeitaufwendig und erfordert manuelles Eingreifen, der lange Zeitraum zwischen Probenahme und Analyse führt jedes Mal zu einer verzögerten Reaktion auf den weiterlaufenden Prozess, wenn der Wassergehalt von den erwarteten Werten abweicht. Effizienter ist der Einsatz von Prozess-Analytischen Technologien (PAT), die eine kontinuierliche Überwachung der relevanten Qualitätsmerkmale ermöglichen und gleichzeitig geforderten GMP-, ISO und ATEX Standards entsprechen.

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Hellma USA Inc.
80 Skyline Drive
11803 Plainview, NY
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Zuverlässige Überwachung des Wassergehaltes während der Sprühtrocknung eines Arzneimittelwirkstoffes

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