Joanna Zagrodzka Zakład Analityki Badawczej,

Slides:



Advertisements
Podobne prezentacje
TERMODYNAMIKA CHEMICZNA
Advertisements

Efektywna szybkość zaniku magnetyzacji poprzecznej wiąże się z szerokością linii zależnością: w = 1/( T 2 *) = (1/ )R 2 * T 2 * - efektywny T 2, doświadczalny.
Fizyka Ciała Stałego Ciała stałe można podzielić na:
GENOMIKA FUNKCJONALNA U ROŚLIN
UNIKANIE WYPADKÓW w pracowni chemicznej
badania rynku turystycznego
„Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym”
BUDOWA STOPÓW.
Jadwiga Konarska Widma wibracyjnego dichroizmu kołowego i ramanowskiej aktywności optycznej sec-butanolu: Pomiary eksperymentalne i obliczenia.
Badanie transportu w biomatrycach lipidowych z zastosowaniem spektroskopii NMR Dorota Michalak Praca magisterska napisana pod okiem dr hab. Marcina Pałysa.
Nanocząstki złota – ich stabilizacja oraz aktywacja wybranymi polioksometalanami oraz polimerami przewodzącymi Sylwia Żołądek Pracownia Elektroanalizy.
Uniwersytet Warszawski Wydział Chemii Barbara Zalewska
TERMOCHEMIA.
TERMOCHEMIA.
Podstawowe treści I części wykładu:
Cement portlandzki i wiązanie betonu
Obraz tworzenia się asocjatów pomiędzy konkanawaliną A i porfirynami w roztworach i w materiałach zol-żelowych Katarzyna Polska, Stanisław Radzki Wydział.
Rentgenowska analiza fazowa jakościowa i ilościowa Wykład 5
Rentgenografia a roztwory stałe Wykład 6
NIZP, Dr n. farm. BEATA M.GRUBER WARSZAWA, 18 PAŹDZIERNIKA 2005
Metody badań polimerów.
DIAGNOSTYKA LABORATORYJNA
Woda jako nieodłączny składnik żywności.
Mieszanina a związki chemiczne
Przed wyborem stacji uzdatniania wody
Właściwości soli mineralnych, wody oraz ich rola w organizmie.
KLASTER FARMACEUTYCZNY nasze doświadczenia i możliwości
Uroczyste Posiedzenie Rady Naukowej związane z Jubileuszem 60-lecia Instytutu Metalurgii i Inżynierii Materiałowej Polskiej Akademii Nauk.
Na podstawie referatu K.Kulesza i in.
ZASTOWANIE I WŁAŚCIWOŚCI
TECHME Innovation, Conseil R & D Groupe IRAM AMORFIZACJA
i jego zastosowanie w badaniach właściwości termofizyczynych
Podsumowanie - wykład 2 Struktura kwasów nukleinowych ( DNA i RNA)
Nauka dla biznesu Katolicki Uniwersytet Lubelski Jana Pawła II
TYTUŁ TYTUŁ TYTUŁ TYTUŁ PRACY DYPLOMOWEJ
KWAS SIARKOWY (VI).
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego „Zagraniczny staż szansą na europejskie kwalifikacje.
Optyczne metody badań materiałów
POLSKA AKADEMIA NAUK. I. Zapoznanie się z kierunkami badawczymi realizowanymi w IKiFP PAN  synteza i zastosowanie materiałów o kontrolowanych właściwościach.
Wojciech Gawlik, Metody Opt. w Bio-Med, Biofizyka 2011/12 - wykł. 2 1/13 S0 S0 S0 S0 S1S1S1S1 S2S2S2S2 T1T1T1T1 T2T2T2T2   10 –10 – 10 –8 s   10 –6.
- modele dla jedno- i dwufazowych materiałów
Optyczne metody badań materiałów – w.2
ZASTOSOWANIE SPEKTROSKOPII NMR W MEDYCYNIE
WPŁYW CZŁOWIEKA NA KLIMAT
Odmiany alotropowe węgla
III Sesja PK ICUMSA – Zakopane 2006 Zbiór przepisów analitycznych ICUMSA 2005 zmiany i aktualizacja w stosunku do poprzednich wydań dr inż. Maciej Wojtczak.
Warszawa, Piotr Czaplicki Rynek Leków a Własność Intelektualna Udzielanie patentów na substancje lecznicze w praktyce Urzędu Patentowego RP.
Szkoła Letnia, Zakopane 2006 WALIDACJA PODSTAWOWYCH METOD ANALIZY CUKRU BIAŁEGO Zakład Cukrownictwa Politechnika Łódzka Krystyna LISIK.
PREZENTACJA OFERTY W ZAKRESIE BADAŃ ZWIĄZANYCH Z INTELIGENTNYMI SPECJALIZACJAMI REGIONU Uniwersytet Medyczny w Poznaniu.
I n s t y t u t C h e m i c z n e j P r z e r ó b k i W ę g l a, Z a b r z e Rok założenia 1955 Obszar badawczy 1 „Mechanizmy fizyko-chemiczne procesów.
Rodzaje paliw kopalnych
DYFUZJA.
Schemat technologiczny: Proces jest procesem periodycznym. Założyliśmy, iż dni pracujących w roku będzie 240, a każdy z nich będzie składał się z dwóch.
Czy substancje można przetwarzać?
Techniki termoanalityczne
Wpływ obróbki termicznej osadów nadmiernych na udział azotu w hydrolizatach Sylwia Myszograj Uniwersytet Zielonogórski, Instytut Inżynierii Środowiska,
Ciecze Napięcie powierzchniowe  = W/S (J/m 2 ) Miarą napięcia powierzchniowego cieczy jest stosunek.
Kamica moczowa - Dr n. med. W.Dyś
Charakterystyka zanieczyszczeń organicznych przedostających się do wód wraz ze ściekami oczyszczonymi Marta Próba(1), Elżbieta Włodarczyk(1) (1) Instytut.
Optyczne metody badań materiałów
Optyczne metody badań materiałów
Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej
POWŁOKI EPOKSYDOWE TYPU SOLVENTLESS MODYFIKOWANE NANONAPEŁNIACZAMI WĘGLOWYMI Agnieszka Dąbrowska, Szymon Kugler, Krzysztof Kowalczyk, Tadeusz Spychaj*
Wiązania w sieci przestrzennej kryształów
badanie uwalniania w technologii leków generycznych
Katedra i Zakład Chemii Organicznej
Optyczne metody badań materiałów
Katedra i Zakład Chemii Leków
Kreacja aromatów Techniki przygotowania próbek
UNIKANIE WYPADKÓW w pracowni chemicznej
Zapis prezentacji:

Rozwój metod analitycznych dla oznaczania API (Active Pharmaceutical Ingredients) Joanna Zagrodzka Zakład Analityki Badawczej, Instytut Farmaceutyczny w Warszawie 1

Badania analityczne stosowane do oceny jakości API 1. Tożsamość Ocena czystości związki organiczne związki nieorganiczne 3. Zawartość 4. Rozkład wielkości i kształtu cząstek Rozwój metod analitycznych dla oznaczania API 10. 06. 2010

Tożsamość IR, MS, NMR, rentgenowska struktura monokrystaliczna Tożsamość polimorficzna XRPD, DSC 3. Metoda HPLC/UPLC Rozwój metod analitycznych dla oznaczania API 10. 06. 2010

Ocena czystości czystość + badania stresowe + HPLC/MS HPLC/UPLC czystość enancjomeryczna Związki organiczne GC/MS GC TGA FID/head space zawartość wody Związki nieorganiczne popiół siarczanowy metale ciężkie katalizatory (ICP-MS) wg. Ph. Eu. Rozwój metod analitycznych dla oznaczania API 10. 06. 2010

Zawartość Rozkład wielkości i kształtu cząstek 1. Zawartość – metoda HPLC/UPLC Rozkład wielkości i kształtu cząstek technika dyfrakcji laserowej analiza mikroskopowa Rozwój metod analitycznych dla oznaczania API 10. 06. 2010

Polimorfizm Zjawisko występowania substancji w fazach różniących się typem sieci krystalicznej lub parametrami charakteryzującymi komórkę elementarną. Rozpocznę prezentację od przypomnienia definicji polimorfizmu, będącego zjawiskiem występowania substancji w co najmniej dwóch fazach różniących się typem sieci krystalicznej lub parametrami charakteryzującymi komórkę elementarną: długości i kąty. Rozwój metod analitycznych dla oznaczania API 10. 06. 2010

Charakterystyka odmian polimorficznych Polimorfizm Charakterystyka odmian polimorficznych Ten sam skład chemiczny Różne właściwości fizyczne: temperatura topnienia prędkość rozpuszczania - biodostępność współczynnik załamania światła kolor twardość przewodnictwo Taka definicja pociąga za sobą charakterystykę odmian polimorficznych jako substancji o tym samym składzie chemicznym i różnych właściwościach fizycznych, między innymi takich jak: temperatury i ciepła topnienia czy prędkości rozpuszczania co zdecydowanie determinuję biodostępność substancji farmaceutycznej i innych. Z kolei różnice we właściwościach fizycznych i parametrach definiujących sieć krystaliczną dają nam narzędzia do badań za pomocą różnych technik analitycznych Rozwój metod analitycznych dla oznaczania API 10. 06. 2010

Polimorfizm Metody analityczne Proszkowa dyfrakcja rentgenowska (XRPD) Spektroskopia Podczerwieni (IR) Różnicowa Kalorymetria Skaningowa (DSC) Analiza Termo-Optyczna (TOA) Spektroskopia Ramana Spektroskopia NMR ciała stałego Pomiary rozpuszczalności oraz Analiza Termograwimetryczna (TG) Mikroskopia Skaningowa Mikroskopia Stereoskopowa Ja głównie skoncentruje się na przedstawieniu metod najczęściej używanych do tzw diagnostyki polimorficznej w naszych laboratorium. Są to proszkowa dyfrakcję rentgenowska, spektroskopia podczerwieni i różnicowa kalorymetria skaningowa. Innymi metodami użytecznymi w badaniach polimorfizmu są: analiza termo-optyczna, spektroskopia Ramana, spektroskopia NMR, czy pomiary prędkości rozpuszczalności. Metodami tymi w razie potrzeby posiłkujemy się korzystając ze współpracy w innymi ośrodkami. Oczywiście dla pełnej diagnostyki polimorficznej czy tez prawidłowej interpretacji uzyskanych już rezultatów niezbędne są również metody nazwijmy je uzupełniające jak termograwimetria, lub mikroskopia transmisyjna. Rozwój metod analitycznych dla oznaczania API 10. 06. 2010

Proszkowa dyfrakcja rentgenowska Identyfikacja form polimorficznych z zastosowaniem metody XRPD Ja chciałabym zacząć od metody w mojej opinii bardzo czułej i często pozwalającej w sposób jednoznaczny na charakterystykę badanej fazy. Jest to metoda Dyfrakcji Rentgenowskiej. Na początek Proszkowa Dyfrakcja Rentgenowska (XPRD). Oto przykład porównania dyfraktogramów proszkowych uzyskanych dla dwóch form krystalicznych i formy amorficznej substancji farmaceutycznej. Na dyfraktogramach zarejestrowanych dla form krystalicznych (linia zielona i niebieska) obserwowane są sygnały, nazywane refleksami, które można przypisać odpowiednim kątom (oś X) i charakteryzowane są one poprzez określoną intensywność ( oś Y) i szerokość połówkową, podczas gdy dla fazy amorficznej takie sygnały nie występują i jedyne co możemy zaobserwować to szerokie rozmyte pasmo nazywane „hallo amorficznym”. Identyfikacja form jak również ich ilościowe oznaczenie wymaga często znalezieniu i wybraniu na uzyskanych dyfraktogramach proszkowych tzw charakterystycznych zakresów diagnostycznych. Rozwój metod analitycznych dla oznaczania API 10. 06. 2010

Dyfraktogramy proszkowe dla produktu leczniczego Ostatnim zagadnieniem, moim zdaniem niezwykle istotnym w farmacji , które chciałabym zasygnalizować jest badanie form polimorficznych w produktach leczniczych, czyli tabletkach i kapsułkach. Jest to zagadnienie o tyle istotne, że sama natura form polimorficznych może być na tyle chimeryczna, że podczas sporządzania granulatu lub samego procesu tabletkowanie mogą następować przejścia fazowe. W tym przypadku badanie formy polimorficzne substancji w formie leku zawierającej oprócz substancji aktywnej jeszcze inne składniki jest nieco utrudnione, gdyż w określaniu zakresów diagnostycznych należy jeszcze uwzględniać wpływy pochodzące od placeba, otoczek itd.. W tym celu również wykorzystywane mogą być metody dyfrakcji rengenowskiej. Na slajdzie pokazane jest porównanie dyfraktogramów dla dwóch form krystalicznych i placeba obecnego w tabletce, gdzie jak widać można znaleźć takie rejony, które pozwolą na wyznaczenie charakterystycznych zakresów diagnostycznych

Proszkowa dyfrakcja rentgenowska Diagnostyka pseudopolimorfizmu Na tym przykładzie pokazane są dyfraktogarmy z zaznaczonymi zakresami diagnostycznymi i ich wzajemne nałożenie. Na dyfraktogramie górnym pojawiają się dobrze widoczne, nie nakładające się z innymi, refleksy których brak jest na dolnym dyfraktogramie, stąd można je traktować jako charakterystyczne dla fazy opisanej górnym dyfraktogramem. Jest to przykład, jak Państwo widza w tytule slajdu pseudopolimorfizmu. Takim określeniem nazywane jest występowanie form solwatowanych określonej substancji . W naszych badaniach fazy takie są traktowanei i badane tak jak różne fazy polimorficzne niesolwatowanej substancji. Rozwój metod analitycznych dla oznaczania API 10. 06. 2010

Metody spektroskopowe Identyfikacja form polimorficznych z zastosowaniem metody IR Kolejna grupa metod wykorzystywanych ba badaniach polimorfizmu są metody spektroskopowe. Tu głównie wykorzystywana przez nas metoda jest spektroskopia podczerwieni. Na slajdzie przedstawione jest porównanie widm IR dla substancji w dwóch postaciach krystalicznych i postaci amorficznej. Oczywiście szczegółowe badania identyfikacji form prowadzimy z zastosowaniem wyznaczonych zakresów diagnostycznych podobnie jak w XRPD. Rozwój metod analitycznych dla oznaczania API 10. 06. 2010

Metody spektroskopowe Identyfikacja form polimorficznych z zastosowaniem metody IR Kolejna grupa metod wykorzystywanych ba badaniach polimorfizmu są metody spektroskopowe. Tu głównie wykorzystywana przez nas metoda jest spektroskopia podczerwieni. Na slajdzie przedstawione jest porównanie widm IR dla substancji w dwóch postaciach krystalicznych i postaci amorficznej. Oczywiście szczegółowe badania identyfikacji form prowadzimy z zastosowaniem wyznaczonych zakresów diagnostycznych podobnie jak w XRPD. Rozwój metod analitycznych dla oznaczania API 10. 06. 2010

Metody spektroskopowe - produkt leczniczy Podobnie jest w oznaczeniach metodą spektroskopii podczerwieni. Gdzie sposób postępowania jest zbliżony do badań substancji Rozwój metod analitycznych dla oznaczania API 10. 06. 2010

TABLETKI zawierające FIO FORMA I METODA FTIR – zawartość FIO FORMA II Zakres diagnostyczny – widma FTIR FORMA I Mieszaniny placeba z substancją FIO: 100% FORMY I 98% FORMY I + 2% FORMY II 95% FORMY I + 5% FORMY II 90% FORMY I + 10% FORMY II 85% FORMY I + 15% FORMY II 100% FORMY II – tabletka handlowa Czyli , sporządzenie mieszanek form wraz z dodatkiem placeba 10. 06. 2010 Rozwój metod analitycznych dla oznaczania API

Metody analizy termicznej Identyfikacja form polimorficznych z zastosowaniem różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC) pseudopolimorfizm polimorfizm Forma I Forma II Temperatura topnienia, ºC (wg. ekstrapolacji piku) 184.7 178.8 (wg. onset) 180.7 176.7 Entalpia topnienia, J/g 78 84 Ze względu na cechę charakterystyczną polimorfów jaką są różnice we właściwościach fizycznych a więc np.. temperaturach topnienia i różnym termicznym zachowaniu faz możliwe jest ich identyfikowanie metoda DSC. Jest to metoda pozwalająca na badanie zarówno form polimorficznych i pseudopolimorficznych, przemian fazowych oraz wyznaczanie charakterystycznych parametrów termicznych, takich jak temperatury i ciepła przemian. Na rysunku z lewej strony pokazane jest porównanie krzywych DSC zarejestrowanych dla dwóch różnych faz krystalicznych i fazy amorficznej (linia zielona). Jak widać dla fazy amorficznej, która jest przecież fazą chaotyczną bez krystalitów nie jest obserwowany sygnał endotermiczny, który w przypadku form krystalicznych odzwierciedla topnienie substancji. Po stronie prawej pokazane są krzywe DSC dla pseudopolimorfów czyli solwatów. I tu właśnie w prawidłowej ich interpretacji niezwykle użyteczna jest metoda TG. Rozwój metod analitycznych dla oznaczania API 10. 06. 2010

Metody analizy termicznej I tu właśnie w prawidłowej ich interpretacji niezwykle użyteczna jest metoda TG, która pozwala na wyjaśnienie charakteru sygnałów. Na tym przykładzie widzimy na krzywej DSC trzy endotermiczne sygnały. Na podstawie TG pierwszy z nich interpretujemy jako obecność rozpuszczalnika, a brak ubytków masy w temperaturach odpowiadających pozostałym sygnałom świadczyć może o tym, iż są to przemiany fazowe lub topnienie substancji bez rozkładu. Oczywiście w celu pełnego wyjaśnienia charakteru tych przemian prowadzone są zwykle dalsze szczegółowe eksperymenty DSC. Rozwój metod analitycznych dla oznaczania API 10. 06. 2010

Ogląd morfologiczny faz Na prezentowanym slajdzie pokazane są zdjęcia dwóch postaci krystalicznych i amorficznej, umieszczonej w środku, substancji farmaceutycznej wykonanych mikroskopem stereoskopowym. Rozwój metod analitycznych dla oznaczania API 10. 06. 2010

Polimorfizm - podsumowanie Polimorfizm – konieczna do identyfikacji i badania cecha substancji farmaceutycznych Pełna diagnostyka polimorfizmu wymaga stosowanie zarówno metod wzajemnie komplementarnych jak i metod uzupełniających Zastosowanie metod dyfrakcji rentgenowskiej, IR i DSC umożliwia jakościową i ilościową analizę czystości polimorficznej substancji farmaceutycznych jak również API w formie leku Podsumowując: Myślę, że na podstawie tego co pokazałam zgodzicie się Państwo ze mną , że polimorfizm jest cechą substancji farmaceutycznych która wymaga badań. Do badań tych może służyć cały wachlarz metod, choć nie należy zapominać , że wybór metody najlepiej charakteryzującej nam formę polimorficzną determinuje już w pewnym sensie sama substancja. Rozwój metod analitycznych dla oznaczania API 10. 06. 2010

*SCHEMAT PROCESU WYTWARZANIA Wytwarzanie Substancji Farmaceutycznej API a Potencjalne Zanieczyszczenia * M.D.Argentine, P.K.Owens, B.A.Olsen, AdvancedDrugDeliveryReviews59 (2007) 12-28 Nowa droga wytwarzania Zmiana profilu zanieczyszczeń Opracowanie nowych metod stosowane w ocenie jakości API Walidacja metod analitycznych Surowiec1 Półprodukty 1 Surowiec 2 BP1, BP2… + Substancja farmaceutyczna D1, D2, D3… SM’ zanieczyszczenia surowca prowadzące do zanieczyszczeń półproduktów INT’ i substancji API’ BP uboczne produkty reakcji D produkty degradacji *SCHEMAT PROCESU WYTWARZANIA (SM2’) (INT’) (API’) 10. 06. 2010 . Rozwój metod analitycznych dla oznaczania API 20

Metody HPLC w procesie wytwarzania API substancja aktywna (API) Czystość chemiczna Czystość enancjomeryczna Zawartość Wymagania: LOQ < poziom raportowania -ustalany Rs 1.5 As (0.8-1.5) Liniowość LOQ-120% Liniowość 80- 120% Precyzja RSD <0.85% LOQ < poziom raportowania (0,05% lub 0,03%) As 0.8-1.5 RF (0.8-1.2) LOQ < poziom raportowania ustalany np.: 1% Rs – brak wytycznych As – brak wytycznych RF 0.8-1.2 kontrola międzyoperacyjna (IPC) półprodukty (INT) materiały wyjściowe (SM) European Pharmacopoeia 6.4 2.2.46 Chromatographic separation techniques ICH (International Conference of Harmonisation) Rozwój metod analitycznych dla oznaczania API 10. 06. 2010 21

Porównanie HPLC / UPLC Czas analizy: o 86% krótszy Czas analizy: 35min Rozdzielczość: 10.6 i 4.8 Sprawność: w granicach 4000-5000 pt 1. HPLC Czas analizy: 5min Rozdzielczość: 17,5 i 6,0 Sprawność: w granicach 4000-7000 pt 2. UPLC Czas analizy: o 86% krótszy Zużycie eluentu: o 91% mniej Rozdzielczość: o 50% i 20% wyższa Rozwój metod analitycznych dla oznaczania API 10. 06. 2010

Wykorzystanie HPLC/MS/MS w badaniach substancji aktywnej Potwierdzenie struktury chemicznej związku Najskuteczniejsza metoda identyfikacji i oznaczania związków o niskich stężeniach, w mieszaninach np. zanieczyszczenia w API i formie leku Weryfikacja selektywności metod LC Analiza widm fragmentacyjnych pozwala na identyfikację badanych zanieczyszczeń Ograniczenia detekcji MS: Diastereoizomery, nierozróżnialne dla MS (bez wzorców) Słabo jonizujące związki (dla detektorów z jonizacją ESI i APCI) Rozwój metod analitycznych dla oznaczania API 10. 06. 2010

Analiza HPLC API Zanieczyszczenie powyżej dopuszczalnego poziomu. Wymaga identyfikacji Zanieczyszczenia poniżej dopuszczalnego poziomu Rozwój metod analitycznych dla oznaczania API 10. 06. 2010

Analiza HPLC/MS identyfikacja jonu molekularnego Chromatogram w trybie skanowania Rozwój metod analitycznych dla oznaczania API 10. 06. 2010

Analiza HPLC/MS/MS fragmentacja zanieczyszczenia i API Widmo fragmentacyjne API (znanego związku) Widmo fragmentacyjne nieznanego zanieczyszczenia Rozwój metod analitycznych dla oznaczania API 10. 06. 2010

Dlaczego mierzymy wielkość cząstek? Pomiar rozkładu wielkości i kształtu cząstek technikami dyfrakcji laserowej i analizy mikroskopowej Dlaczego mierzymy wielkość cząstek? Kontrola jakości i rozwój technologii formy leku - przemysł farmaceutyczny Rozpocznę od oznaczeń wielkości cząstek. Mówiąc o pomiarze wielkości cząstek mamy na myśli tak naprawdę pomiar rozkładu wielkości cząstek zawartych w próbce. Dlaczego wykonywanie takich pomiarów jest istotne? Wielkość cząstek jest jednym z parametrów charakteryzujących wytwarzany produkt, często determinującym jego stabilność, wytrzymałość czy nawet aktywność chemiczną. Stabilność tego parametru w kolejnych szarżach wytwarzanego produktu świadczy o powtarzalności procesu produkcyjnego, stąd określanie wielkości cząstek jest jednym z parametrów analiz kontroli jakości Przy opracowywaniu technologii formulacji niezwykle ważnym badaniem jest określenie wielkości i kształtu cząstek Rozwój metod analitycznych dla oznaczania API 10. 06. 2010

Pomiar rozkładu wielkości i kształtu cząstek techniką dyfrakcji laserowej Informacje podstawowe Metodologia pomiarów wielkości cząstek metodą dyfrakcji lasesowej objęta jest normą: ISO 13320 -1 „ Particle size analysis – Laser diffraction methods” European Pharmacopeia § 2.9.31 USP § 429 Obecnie, dzięki możliwości pomiarów szerokiego spektrum cząstek, automatyzacji czyniącej analizę szybką i przyjazną dla operatora oraz ze względu na dużą ilość przyrządów pomiarowych dostępną technicznie, do określania rozkładu wielkości cząstek powszechnie stosowana staje się metoda dyfrakcji laserowej. W 1999 r. został zdefiniowany międzynarodowy wzór pomiarów wielkości cząstek metodą dyfrakcji laserowej zawarty w normie ISO 13320-1. Istnieje wiele teorii i modeli, które można współcześnie stosować do tego typu analiz. Jedna z najprostszych teorii wykorzystuje model Fraunhofera, który pozwala przewidzieć jak rozpraszane będzie światło wiązki laserowej skierowanej na stałą nieprzeźroczystą tarczkę o znanym rozmiarze. Teoria Mie, wykorzystywana w najnowocześniejszych urządzeniach, pozwala przewidzieć jak rozpraszane jest światło przez cząstki kuliste wraz z określeniem sposobu w jaki światło przechodzi przez cząstkę lub jest przez nią absorbowane. Teorie te bazują na tym, że jeśli wiadomo jaka jest wielkość cząstki i znane są jej współczynniki załamania światła i absorpcji to można przewidzieć jak będzie ona rozpraszała światło. Każda wielkość cząstek charakteryzuje się innym wzorem rozpraszania światła. Farmakopea Europejska (Ph. Eur.) i Amerykańska (USP) proponują analizę sitową (rozdział 2.9.38 i rozdział 786) oraz dyfrakcję laserową (rozdział 2.9.31 i rozdział 429) jako techniki wykorzystywane do badania rozkładu wielkości cząstek. Jednakże właściwe używanie przyrządów pomiarowych jak i właściwa interpretacja uzyskiwanych wyników wymaga rozwagi i odpowiednio zdefiniowanej metodologii badań – do czego jeszcze wrócę na końcu prezentacji. Rozwój metod analitycznych dla oznaczania API 10. 06. 2010

Pomiar rozkładu wielkości cząstek 1. Przygotowanie odpowiednio zdyspergowanej próbki 2. Zebranie informacji - danych surowych - jak światło zostało rozproszone przez cząstki próbki 3. Analiza danych surowych przy użyciu odpowiednich teorii – określenie wielkości cząstek jakie mogły wytworzyć zarejestrowany wzór rozpraszania światła Typowy system do pomiaru wielkości cząstek składa się z jednostki optycznej, jednej lub większej liczby akcesoriów do dyspersji próbki i komputera systemowego. Mastersizer pracuje odwrotnie niż opisane teorie. Najpierw zbiera info jak wygląda rzeczywisty wzór rozpraszania generowany przez chmurę cząstek a następnie przy pomocy teorii przypisuje mu wielkość cząstek które mogły go wygenerować. Jednostka optyczna służy do zbierania danych surowych, które wykorzystywane są do obliczania wielkości cząstek badanej próbki. Podstawową funkcją przystawki dyspergującej jest przygotowanie próbki i dostarczenie jej do jednostki optycznej w celu przeprowadzenia pomiaru. System komputerowy składa się z wolnostojącego komputera z zainstalowanym oprogramowaniem, umożliwiającym analizę surowych danych dostarczanych przez jednostkę optyczną Kluczowym etapem wykonania oznaczenia rozkładu wielkości jest uzyskanie odpowiedniej dyspersji oraz dopasowanie współczynników załamania światła i absorpcji. Rozwój metod analitycznych dla oznaczania API 10. 06. 2010

Odpowiednia dyspersja próbki Wykres trendu dyspersji OBSZAR plateau Optymalizacje dyspersji prowadzi się w oparciu o obserwację linii trendów, które uzyskując swoje platau, świadczą o stabilności dyspersji. przed włączeniem u/s w trakcie działania u/s po wyłączeniu u/s Rozwój metod analitycznych dla oznaczania API 10. 06. 2010 30

Określenie rozkładu wielkości cząstek 70% 60% 80% 50% Udział objętościowy danej frakcji w całości [%] 90% 40% 30% 20% 100% Wykres rozkładu wielkości cząstek jest korelacją miedzy wielkością cząstki odpowiadającej średnicy kulki równoważnej, a udziałem objętościowym danej frakcji w całej populacji. Wartościami charakterystycznym rozkładu są średnice d01, d05 i d09 – najczęściej stosowane w specyfikacjach jakościowych, zastrzeżeniach patentowych, jak również zawarte w kryteriach walidacji metody w oparciu o Ph. Eur. Oznaczają one wartość poniżej której znajduje się odpowiednio 10, 50 i 90 % cząstek. Ponadto, standardowo na wydruku badania zamieszczamy również wielkość d3,2 i d4,3 i na wykresie za zaznaczone są obszary w których wartości te są najczulsze. 10% d [mm] d(0,1) d(0,9) Rozwój metod analitycznych dla oznaczania API 10. 06. 2010 31

Statystyki rozkładu wielkości cząstek d(0,1) lub (x10) - średnica kulki ekwiwalentnej odpowiadająca 10% rozkładu wielkości cząstek d(0,9) lub (x90) - średnica kulki ekwiwalentnej odpowiadająca 90% rozkładu wielkości cząstek d(0,5) lub (x50) – średnica kulki ekwiwalentnej odpowiadająca medianie rozkładu wielkości cząstek Rejestrowane dane surowe tworzą następujący wykres natężenia światła w odniesieniu do poszczególnych detektorów, który następnie jest przetwarzany na końcowy wykres rozkładu wielkości cząstek Rozwój metod analitycznych dla oznaczania API 10. 06. 2010

Analiza kształtu i wielkości cząstek „Dla cząstek o nieregularnym kształcie charakterystyka wielkości cząstek musi również zawierać informacje o rodzaju mierzonej średnicy i kształcie cząstek” European Pharmacopoeia § 2.9.37 USP 776 W przypadku substancji farmaceutycznych istotne jest określanie, na wczesnym etapie prac rozwojowych technologii substancji i postaci leku, nie tylko wielkości, ale również kształtu cząstek, jako parametru mającego wpływ na dalsze etapy procesu produkcyjnego. Farmakopea Europejska i Amerykańska wskazują na konieczność oglądu morfologicznego cząstek i charakteryzowania kształtu cząstek nieregularnych (rozdział 2.9.37 [1] i rozdział 776 [2]). Parametr ten może warunkować postęp procesu technologicznego mając bezpośredni wpływ np. na sypkość mieszaniny tabletkowej, a w konsekwencji na uzyskanie stałego, określonego skład formy leku. Określenie kształtu cząstek dostarcza cennych informacji nie tylko z punktu widzenia rozwoju technologii, lecz również związanych z warunkowaniem procesów uwalniania substancji aktywnej z leku, a co za tym idzie jej biodostępności. Niejednokrotnie, obserwowanie różnego kształtu cząstek w badanych szarżach substancji farmaceutycznej sygnalizuje możliwość występowania drastycznie innych charakterystyk fizykochemicznych substancji wpływających na ich stabilność i biodostępność. Rozwój metod analitycznych dla oznaczania API 10. 06. 2010

Mikroskopowa automatyczna analiza kształtu cząstek Kolistość Wydłużenie Aspect ratio D [n,0.5] B 0.793 0.362 0.636 A 0.464 0.657 0.341 Szacunkowy objętościowy rozkład wielkości cząstek, mm D [v,0.1] D [v,0.5] D [v,0.9] 13.87 30.36 53.14 11.25 24.20 47.02 Inny przykład pokazuje z jakimi problemami mogą borykać się technolodzy, kiedy pracują na substancji uzyskanej tą samą drogą syntezy, charakteryzującą się tą samą formą polimorficzną , natomiast drastycznie innym kształtem cząstek. Stąd obserwowanie kształtu na wczesnych etapach badań rozwojowych jest bardzo istotne i powinno być uwzględniane już w momencie opracowywania technologii substancji. 34

Porównanie techniki analizy obrazu i dyfrakcji laserowej Mikroskop automatyczny Dyfrakcja laserowa Liczbowa i objętościowa dystrybucja cząstek Objętościowa dystrybucja cząstek Wysoka czułość drobnych cząstek Wysoka czułość dużych cząstek Mała ilość próbki do badania Duża ilość próbki do badania Specyficzna, szczegółowa charakterystyka poszczególnych cząstek Szybka charakterystyka populacji cząstek Wysoka rozdzielczość, czułość , elastyczność i powtarzalność Dobra powtarzalność i elastyczność Precyzyjne morfologiczne informacje Szerokie rozkłady wielkościowe Badania, diagnostyka, weryfikacja i walidacja metod rutynowych Analiza rutynowa Rozwój metod analitycznych dla oznaczania API 10. 06. 2010

Współautorzy Wioleta Maruszak Maria Puchalska Katarzyna Filip Tomasz Giller Anna Zielińska Magdalena Glice Katarzyna Korczak Andrzej Kutner Rozwój metod analitycznych dla oznaczania API 10. 06. 2010