Panorama de los ensayos en la industria farmacéutica

1. La importancia del control de calidad farmacéutico

La industria farmacéutica es una parte importante de la economía nacional de China — una industria que combina lo tradicional y lo moderno e integra los sectores primario, secundario y terciario. Sus principales categorías incluyen: materias primas y preparados químicos, materiales medicinales chinos, trozos de hierbas chinas preparados, medicamentos patentados chinos, antibióticos, productos biológicos, fármacos bioquímicos, radiofármacos, dispositivos médicos, materiales sanitarios, maquinaria farmacéutica, materiales de envasado farmacéutico y comercio farmacéutico. La industria farmacéutica desempeña un papel muy importante en la protección y mejora de la salud de las personas, la elevación de la calidad de vida, el apoyo a la planificación familiar, el socorro en casos de desastre y la prevención de epidemias, el suministro y la preparación militar, y la promoción del desarrollo económico y el progreso social.

Los productos farmacéuticos son un tipo especial de mercancía cuya calidad está directamente relacionada con la vida y la salud humanas. Desde el transporte, el almacenamiento y el traslado de las materias primas farmacéuticas, pasando por cada etapa del proceso de producción, hasta la calidad y el envasado de los medicamentos terminados, debe ejercerse un control estricto — una medida fiable y eficaz para garantizar la calidad de los medicamentos y la seguridad de la medicación. Con el desarrollo socioeconómico y la mejora continua del nivel de vida material y cultural de la población, las personas tienen requisitos cada vez más altos en cuanto a la calidad médica, y las empresas farmacéuticas son cada vez más conscientes del control de calidad en cada etapa de la producción de medicamentos. La nueva edición de 2017 de la Farmacopea y los estrictos requisitos de certificación de la FDA y las GMP también imponen mayores exigencias a los ensayos de calidad de los medicamentos.

2. La importancia del control del contenido de humedad en los productos farmacéuticos y sus soluciones

El agua es el medio de las reacciones químicas, y muchas reacciones no se producen sin ella. En las preparaciones sólidas con escasa estabilidad química, se adsorbe una película líquida en la superficie del sólido debido a la humedad, y el fármaco se degrada en esa película líquida — ejemplos son los comprimidos de vitamina C, los comprimidos de ácido acetilsalicílico, la vitamina B12, las inyecciones de sal de penicilina en polvo y el sulfato ferroso. En general, la velocidad de degradación de los fármacos sólidos afectados por la humedad es proporcional a la humedad relativa: cuanto mayor es la humedad relativa, más rápida es la reacción. Además de provocar reacciones químicas en los fármacos y las materias primas, la humedad excesiva también hace que las materias primas y los medicamentos se enmohezcan y deterioren con facilidad, lo que afecta gravemente a la calidad y la vida útil de los medicamentos. Por lo tanto, la humedad debe controlarse estrictamente durante el transporte y el almacenamiento de las materias primas farmacéuticas, así como durante la producción y el almacenamiento.

2.1 Métodos de determinación del contenido de humedad en la industria farmacéutica

Existen muchos métodos para determinar el contenido de humedad. Los analizadores de humedad que se utilizan habitualmente en la industria farmacéutica incluyen los analizadores de humedad por pérdida por secado (pérdida por calentamiento) — principalmente analizadores de humedad halógenos y analizadores de humedad de infrarrojo lejano — y los analizadores de humedad Karl Fischer: analizadores de humedad Karl Fischer volumétricos y analizadores de humedad Karl Fischer coulométricos.

2.1.1 Introducción al método de pérdida por secado

El método de pérdida por secado utiliza el análisis físico para determinar el contenido de humedad aprovechando el efecto de la temperatura sobre la volatilización de la humedad, con el fin de secar la humedad del material. El método de determinación habitual a nivel internacional es el método de la estufa: la muestra de material se coloca en una estufa para su secado, se pesa en una balanza electrónica y el valor de humedad se calcula manualmente. Este método requiere de 2 a 4 horas por muestra. Para las empresas con un ritmo de producción elevado, el método de la estufa afecta seriamente la eficiencia de producción y ya no puede satisfacer sus necesidades.

En este contexto, los analizadores de humedad de VicoMeter utilizan calentadores de secado de alta eficiencia — lámparas halógenas anulares de alta calidad o calentadores anulares de campo oscuro de infrarrojo lejano — para calentar las muestras en lugar del calentamiento tradicional en estufa, multiplicando varias veces la velocidad de calentamiento. Este método se caracteriza por un calentamiento rápido, un calentamiento uniforme y una larga vida útil. VicoMeter ha renovado íntegramente el método de secado en estufa, combinando de forma perfecta el módulo de calentamiento, el módulo de pesaje, el módulo de operación y el módulo inteligente hombre-máquina. El sistema puede detenerse de forma inteligente según la tendencia de la medición y analizar el valor de humedad de la muestra, mostrando el resultado directamente en la pantalla y logrando realmente un análisis con un solo botón. Los resultados muestran una buena consistencia con el método de la estufa, y la mayoría de las muestras pueden medirse en tan solo unos minutos, con una eficiencia de trabajo muy superior a la del método de la estufa — ampliamente apreciado y elogiado por los usuarios empresariales.

2.1.2 Introducción al método Karl Fischer

El método Karl Fischer tiene dos variantes: la valoración (volumétrica) y la coulométrica, y es un método analítico para la determinación de humedad propuesto por Karl Fischer. Entre los diversos métodos químicos para determinar la humedad de las sustancias, el método Karl Fischer es el más específico y exacto para el agua. Mejorado en el mercado en los últimos años con una mayor exactitud y un rango de medición ampliado, el método Karl Fischer se ha incluido como método estándar para la determinación de humedad en muchas sustancias.(Consulte «El método Karl Fischer» para más detalles)

Principio de reacción química del método Karl Fischer

Cuando el yodo oxida el dióxido de azufre, se requiere una cierta cantidad de agua para la reacción: I2+SO2+2H2O=2HI+H2SO4 , y esta reacción es reversible. Para llevar la reacción a cabo de forma cuantitativa, debe añadirse una sustancia alcalina. Por lo tanto, debe añadirse metanol u otro disolvente con un grupo OH activo al reactivo para convertir el trióxido de azufre de piridina en metilsulfato de piridinio estable.

En la valoración coulométrica KF, el yodo necesario se genera directamente por electrólisis; el contenido de agua se calcula a partir de la relación carga-yodo. Cuando aparece yodo libre, la tensión entre los electrodos indicadores de Pt cae bruscamente, lo que marca el punto final.

Reacción de electrólisis del método Karl Fischer (ley de Faraday de la electrólisis)

Durante la electrólisis, las reacciones en los electrodos son:

Ánodo: 2I--2e→I2 Cátodo: I2+2e→2I-, 2H++2e→H2↑

De las reacciones anteriores se puede observar que 1 mol de yodo que oxida 1 mol de dióxido de azufre requiere 1 mol de agua — lo que equivale a una reacción equivalente de 1 mol de yodo con 1 mol de agua. La electrólisis de 1 mol de yodo requiere 2×96493C de electricidad (constante de Faraday 9,6493×10000C/mol), y 1 mol de yodo puede consumir 18 g de agua.

Según la ley de Faraday de la electrólisis, M×10-6/18=Q×10-3/2*9.6493, por lo que M=Q/10.722

Donde: W--contenido de agua (μg); Q--carga de electrólisis (mC); 18--masa molecular del agua.

2.1.3 Introducción a los analizadores de humedad portátiles

Un analizador de humedad portátil es, en esencia, un instrumento para el análisis rápido de la humedad de materiales. Su exactitud global es inferior a la de los analizadores de humedad de laboratorio, pero resulta más fiable y exacto que el tacto y la experiencia de un «veterano». Un analizador de humedad portátil calibrado puede determinar rápidamente el contenido de humedad de una muestra en el lugar de trabajo; si se detecta que el contenido de humedad de un material supera el nivel de advertencia, se envía a un laboratorio profesional para su análisis y confirmación con un analizador de humedad de laboratorio. Gracias a su portabilidad y a la rapidez del análisis, los analizadores de humedad portátiles se utilizan ampliamente en la inspección de materiales entrantes, en las plantas de producción y en los controles aleatorios de la industria farmacéutica.

2.1.4 Analizadores de humedad en línea

En la industria farmacéutica, los analizadores de humedad en línea se basan principalmente en dos soluciones: microondas e infrarrojos. Un analizador de humedad en línea es también una solución de análisis rápido de humedad; a diferencia de un analizador de humedad portátil, puede instalarse directamente en el lugar de trabajo para monitorear la humedad del material en tiempo real. Las empresas pueden analizar los datos históricos para mejorar los procesos de producción, o utilizar la función de advertencia de humedad para gestionar rápidamente los excesos de humedad en el sitio.

2.2 Escenarios de aplicación y selección de analizadores de humedad

En la industria farmacéutica debe determinarse el contenido de humedad de diversas materias primas, productos intermedios y productos terminados. Dado que las muestras a analizar presentan formas muy variadas — sólida, líquida y gaseosa —, los medicamentos terminados, por ejemplo, incluyen comprimidos, supositorios, productos liofilizados y determinadas sustancias activas, y la humedad existe en distintas formas en las muestras, como agua libre y agua de cristalización, mientras que los componentes del fármaco contenidos en las muestras también pueden afectar a la medición. Por lo tanto, al determinar el contenido de humedad de los medicamentos deben seleccionarse métodos de determinación diferentes según las propiedades físicas y químicas del fármaco.

2.2.1 Escenarios de aplicación del método de pérdida por secado

El método de pérdida por secado es apto para analizar muestras que no contengan sustancias volátiles distintas del agua y muestras insolubles o de difícil disolución en disolventes orgánicos, incluidas sustancias sólidas, polvos, gránulos, materiales viscosos y fluidos. En general, se prefiere un analizador de humedad halógeno con mayor eficiencia de calentamiento, que ofrece calentamiento rápido, calentamiento uniforme, alta eficiencia, ahorro de energía y respeto al medio ambiente. Para muestras sensibles a la temperatura y a la luz, como las muestras con alto contenido de azúcar, debe elegirse un analizador de humedad de infrarrojo lejano, cuyo calentamiento es relativamente suave y uniforme — un método de calentamiento tradicional.

2.2.2 Escenarios de aplicación del método Karl Fischer

El método Karl Fischer es apto para analizar muestras cuyas reacciones secundarias no producen agua y que por sí mismas no consumen ni liberan yodo. En general, para hidrocarburos, aceites, alcoholes, hidrocarburos halogenados, fenoles, lípidos y éteres se elige un analizador de humedad Karl Fischer coulométrico; para ácidos orgánicos, ácidos inorgánicos, óxidos ácidos, anhídridos de ácido, ácidos, alcoholes, ésteres, compuestos hidroxílicos estables, acetales, éteres, anhídridos de hidrocarburo, haluros de ácido, haluros, peróxidos, compuestos nitrogenados y compuestos de azufre se elige un analizador de humedad Karl Fischer volumétrico.

A continuación, VicoMeter resume varios consejos sobre cómo elegir entre un analizador de humedad Karl Fischer coulométrico y uno volumétrico:

① El método volumétrico es adecuado para muestras líquidas y sólidas; el método coulométrico es adecuado para líquidos y gases.

② Cuando el contenido de humedad de la muestra es inferior a 1000 ppm, el analizador de humedad Karl Fischer coulométrico es la opción ideal; cuando el contenido de humedad de la muestra es superior a 1000 ppm, el analizador de humedad Karl Fischer volumétrico es la opción ideal.

③ Si se van a analizar varias muestras y pueden producirse reacciones químicas entre muestras diferentes, se requiere el método volumétrico.

④ Debido a la complejidad de las muestras, la industria farmacéutica utiliza generalmente analizadores de humedad volumétricos.

Dado que las muestras de cada empresa son diferentes, le recomendamos que no tome una decisión precipitada. Póngase en contacto con el personal de VicoMeter y desarrollaremos la solución de análisis más adecuada para usted según su situación real.

3. Aplicación del pesaje en la industria farmacéutica

Los equipos de pesaje (básculas) se utilizan ampliamente en la industria farmacéutica, por ejemplo en la I+D de fármacos, la gestión de entradas y salidas de materiales, la producción y el envasado de materias primas, la preparación de medicamentos, la inspección y la producción y el envasado de preparados. Todos los equipos relacionados con la producción de medicamentos deben cumplir las GMP. El equipo de pesaje es una de las claves del control de calidad y seguridad higiénica en el proceso de producción de medicamentos, y la exactitud del pesaje a lo largo de todo el proceso de producción es fundamental, ya que afecta directamente a la calidad final de los medicamentos. Si lo necesita, VicoMeter, con muchos años de profunda dedicación a la industria farmacéutica, puede ofrecer a los usuarios una gama completa de soluciones de pesaje.