Farmacja

Wprowadzenie na rynek nowych leków jest niezwykle długim i żmudnym procesem. Od powstania pierwszej koncepcji do umieszczenia gotowego produktu na aptecznej półce mija niekiedy wiele lat. Aktywny składnik farmaceutyczny, a następnie cały lek musi przejść szereg niezwykle rygorystycznych badań.

Spośród wszystkich czynników, które mają wpływ na właściwości fizyczne API (active pharmaceutical ingredient) prawdopodobnie najważniejszym jest wielkość cząstek. Zmiana tego parametru może wpłynąć na powiązane z nim właściwości jak np. kształt, powierzchnia czy porowatość cząstek, a także rozpuszczalność, zdolność płynięcia i zwartość gotowych produktów. Podążając za obecnymi trendami coraz bardziej popularne są jak najmniejsze cząstki czynnych składników leków. Jednym z najpopularniejszych analizatorów wielkości cząstek na świecie jest Mastersizer 3000. Analizator firmy Malvern Panalytical wykorzystuje do pomiaru zjawisko dyfrakcji laserowej.

W farmacji jakość i właściwości produktu końcowego bardzo często zależą nie tylko od rozmiaru, ale również od kształtu cząstek. Analizator Morphologi 4 dzięki pomiarom każdej cząstki indywidualnie i charakteryzacji jej pod kilkunastoma aspektami, pozwala uzyskiwać dogłębną i drobiazgową informację na temat danej populacji obiektów. Jest to niezwykle ważne, gdyż wraz ze  zmianą kształtu cząstek mogą wystąpić zmiany krytycznych właściwości produktu jak np. rozpuszczalność, biodostępność, konsystencja. Metoda MDRS (Morphologically-Directed Raman Spectroscopy) pozwala określić rozmiar, kształt i ilość cząstek specyficznej substancji aktywnej bez konieczności oddzielania od znacznie liczniejszych cząstek nieterapeutycznych, co pomaga in vitro ustalić biorównoważność dla leku generycznego, znacząco zmniejszając związane z tym koszty badań klinicznych.

Wytwarzane przez firmy farmaceutyczne leki nie powinny zawierać żadnych zanieczyszczeń. W trosce o zdrowie i bezpieczeństwo przyszłych klientów niezwykle ważne jest, aby w procesie produkcji zadbać o naj najwyższą czystość instalacji. W tym celu wykonywane są badania na zawartość ogólnego węgla organicznego (TOC), które pozwalają wykryć wszelkie API lub pozostałości środków czyszczących zawierających węgiel w swojej molekularnej strukturze. Analiza TOC ma przewagę nad innymi metodami pomiarowymi (np. HPLC, spektrofotometria UV, elektroforeza, pomiar PH) ze względu na: niskie koszty początkowe oraz eksploatacyjne, łatwość użycia, wysoką czułość, minimalne zakłócenia.

W farmacji poza wymienionymi wyżej czynnikami istotne są także parametry substancji aktywnej i substancji pomocniczych takie jak: ciężar cząsteczkowy i struktura rozgałęzień biomolekuł, właściwości reologiczne substancji i mieszanin, parametry termodynamiczne makromolekuł.

Białka od wieków stosowane są w różnych działalnościach człowieka, m. in. w przemyśle farmaceutycznym. W trakcie procesu technologicznego czy magazynowania, którym poddawane są białka, na makromolekuły może wpływać wiele czynników determinujących ich strukturę czy inne pożądane cechy, które z kolei mogą mieć kluczowe znaczenie w projektowaniu leków. Doskonałe badanie przesiewowe stabilności białek zapewnia aparat SUPR-DSF wykorzystujący technikę skaningowej fluorymetrii różnicowej. Instrument umożliwia przeprowadzenie eksperymentów z narastaniem termicznym lub izotermiczną denaturacją, w wyniku których możliwe jest uzyskanie wartości parametrów termodynamicznych opisujących stabilność białek, jak energia swobodna Gibbsa (∆G), czy zmiana entalpii (∆H).

Reakcje chemiczne czy przemiany fizyczne, którym towarzyszy zmiana entalpii (∆H) są przyczyną zmian temperatury próbki. Procesom tym towarzyszy pochłanianie ciepła (reakcja endotermiczna) np. przy dehydratacji, bądź wydzielanie ciepła (reakcja egzotermiczna), np. przy krystalizacji lub utlenianiu. Analiza termiczna, obejmująca pomiary zależności właściwości fizycznych substancji od temperatury, w przemyśle farmaceutycznym wykorzystywana jest w syntezie oraz ocenie jakości wyprodukowanych leków. Wszelkie procesy egzotermiczne i endotermiczne zachodzące podczas produkcji leku muszą być zbadane przy pomocy metod analizy termicznej, co pozwala określić czystość badanej substancji, kompatybilność, stabilność termiczną, czy jest solwatem, hydratem, czy ulega przemianom podczas formowania tabletek itp. Przemiany te determinują metodę produkcji i postać leku. Dlatego też analiza termiczna obejmuje różnorodne metody i ich zastosowania, do których należą instrumenty rodziny NEXTA firmy HITACHI.

Rodzina Mastersizer

Mierzone parametry:Wielkość cząstek
Zakres pomiarowy:10nm do 3500µm
Dozwolone próbki:Mokre i suche
Technika:Dyfrakcja laserowa
Przeznaczenie:Laboratorium

Morphologi 4/4-ID

Mierzone parametry:Wielkość i kształt cząstek identyfikacja chemiczna
Zakres pomiarowy:0,5µm do 1300µm
Technika:Analiza obrazu, spektrometria Ramana
Dozwolone próbki:Mokre i suche
Przeznaczenie:Laboratorium

Rodzina OMNISEC / Viscotek

Mierzone parametry:Masa cząsteczkowa, wielkość i struktura makromolekuł
Dozwolone próbki:Polimery, proteiny, biopolimery
Temperatura pomiaru:do 60°C

Mikrokalorymetria rodzina MicroCal

Rodzina MicroCal

Mierzone parametry:Mikrokalorymetria, analiza bez konieczności znakowania
Zakres temperatur:-10°C - 130°C
Wydajność:Od 2 do 50 na 24h
Technika:Skaningowa kalorymetria różnicowa (DSC), Izotermiczna kalorymetria miareczkowa (ITC)

chirscan 242

Chirascan

Mierzone parametry:Analiza strukturalna: struktura drugo- i trzeciorzędowa
Stabilność: termiczna i chemiczna
Zakres temperatur: 20 - 90°C
Zakres pomiarowy:163 – 1150nm (możliwość rozszerzenia do 1700nm)
Wydajność: Skan spektrum dalekiego UV – 1:40 min

SUPR-CM small

SUPR-CM

Mierzone parametry:Pomiar stabilności strukturalnej białek
Technika:Pomiar fluorescencji wewnętrznej po denaturacji chemicznej
Wydajność:Płytka 96 dołkowa – 50 sekund
Płytka 384 dołkowa – 2,5 minuty

supr-dsf

SUPR-DSF

Mierzone parametry:Pomiar stabilności strukturalnej białek
Technika:Pomiar fluorescencji wewnętrznej po izotermicznej denaturacji chemicznej lub narastaniu termicznym
Wydajność:Płytka 384-dołkowa – 80 min

Spektrometry Stopped – flow serii SX

Mierzone parametry:Kinetyka reakcji chemicznych
Zakres temperatur: -20 do +60°C (możliwość rozszerzenia do +80°C)
Źródło światła:SX20:
o 150W Xe – bezozonowe (standard)
o 50W Xe – produkujące ozon (opcjonalne)
o 150W Hg – Xe (opcjonalne)
SX20 – LED:
o Źródło światła LED z jednego lub więcej źródeł
Objętość kuwety (w ścieżce światła):20µL (standardowo)
5µL (opcjonalnie)
Dead – time: Kuweta 20µL: 1,1 ms
Kuweta 5µL: 0,5 ms
Minimalna objętość pomiaru (na strzykawkę na pomiar)Kuweta 20µL: 40µL i 30µL z opcją SX/NRV
Kuweta 5µL: 40µL i 20µL z opcją SX/NRV

Spraytec

Mierzone parametry:Wielkość cząstek
Zakres pomiarowy:100nm do 2000µm
Dozwolone próbki:Aerozole, spray'e
Technika:Dyfrakcja laserowa
Przeznaczenie:Laboratorium

SOPAT

SOPAT

Mierzone parametry:Wielkość cząstek
Zakres pomiarowy:0,5 – 50.000 µm
Dozwolone próbki:Mokre, suche, spray'e
Technika:Analiza obrazu
Przeznaczenie:Pomiary on-line, in-line, at-line

Parsum

Mierzone parametry:Wielkość cząstek
Zakres pomiarowy:50µm do 6000µm
Dozwolone próbki:Mokre, suche
Przeznaczenie:Pomiary on-line, in-line, at-line

Insitec

Mierzone parametry:Wielkość cząstek
Zakres pomiarowy:100nm do 2500µm
Dozwolone próbki:Mokre, suche, spray'e
Technika:Dyfrakcja laserowa
Przeznaczenie:Pomiary on-line, in-line, at-line

Różnicowe kalorymetry skaningowe (DSC): NEXTA DSC600 i NEXTA DSC200

Mierzone parametry: przepływ ciepła
Zakres temperatur:od -150 °C do 725 °C
Zastosowanie analiza termiczna, charakterystyka procesów i parametrów termodynamicznych

Jednoczesne analizatory termograwimetryczne (STA): NEXTA STA200 i NEXTA STA300

Mierzone parametry: przepływ ciepła, zmiana masy próbki, zmiana temperatury próbki
Zakres temperatur:temperatura pokojowa do 1500 °C
Zastosowanie analiza termiczna, charakterystyka procesów i parametrów termodynamicznych

Analizatory termomechaniczne (TMA): TMA7100 i TMA7300

Mierzone parametry: odkształcenie wywołane obciążeniem
Zakres temperatur:od -170 °C do 600 °C
lub temperatura pokojowa do 1500 °C
Zastosowanie analiza termiczna, charakterystyka procesów i parametrów termodynamicznych

Dynamiczny analizator mechaniczny (DMA): DMA7100

Mierzone parametry: moduł tłumienia drgań wywołany oscylacyjnym obciążeniem
Zakres temperatur:od -150 °C do 600 °C
Zastosowanie analiza termiczna, charakterystyka właściwości mechanicznych i lepkosprężystych