Visão geral dos testes na indústria farmacêutica

1. A importância do controle de qualidade farmacêutico

A indústria farmacêutica é uma parte importante da economia nacional da China — uma indústria que combina características tradicionais e modernas e integra os setores primário, secundário e terciário. Suas principais categorias incluem: matérias-primas e preparações químicas, matérias-primas de medicina chinesa, peças de ervas chinesas preparadas, medicamentos patenteados chineses, antibióticos, produtos biológicos, medicamentos bioquímicos, radiofármacos, dispositivos médicos, materiais sanitários, máquinas farmacêuticas, materiais de embalagem farmacêuticos e comércio farmacêutico. A indústria farmacêutica desempenha um papel muito importante na proteção e melhoria da saúde das pessoas, na elevação da qualidade de vida, no apoio ao planejamento familiar, no auxílio em desastres e na prevenção de epidemias, no abastecimento e na preparação militar, bem como na promoção do desenvolvimento econômico e do progresso social.

Os medicamentos são um tipo especial de mercadoria cuja qualidade está diretamente relacionada à vida e à saúde humanas. Do transporte, armazenamento e transferência de matérias-primas farmacêuticas, passando por cada etapa do processo produtivo, até a qualidade e a embalagem dos medicamentos acabados, é necessário exercer um controle rigoroso — uma medida confiável e eficaz para garantir a qualidade dos medicamentos e a segurança da medicação. Com o desenvolvimento socioeconômico e a melhoria contínua do padrão de vida material e cultural da população, as exigências quanto à qualidade médica são cada vez maiores, e as empresas farmacêuticas estão cada vez mais conscientes do controle de qualidade em cada etapa da produção de medicamentos. A nova edição da Farmacopeia de 2017 e as rigorosas exigências de certificação FDA e GMP também impõem demandas mais elevadas ao controle de qualidade dos medicamentos.

2. A importância do controle do teor de umidade em medicamentos e as soluções

A água é o meio das reações químicas, e muitas reações não ocorrem sem ela. Em preparações sólidas com baixa estabilidade química, um filme líquido é adsorvido na superfície do sólido devido à umidade e ao teor de água, e o fármaco se degrada nesse filme líquido — exemplos incluem comprimidos de vitamina C, comprimidos de ácido acetilsalicílico, vitamina B12, injeções de sal de penicilina em pó e sulfato ferroso. Em geral, a taxa de degradação de fármacos sólidos afetados pela umidade é proporcional à umidade relativa: quanto maior a umidade relativa, mais rápida a reação. Além de provocar reações químicas em fármacos e matérias-primas, o excesso de umidade também torna matérias-primas e medicamentos propensos a mofo e deterioração, afetando seriamente a qualidade e o prazo de validade dos medicamentos. Portanto, a umidade deve ser rigorosamente controlada durante o transporte e o armazenamento das matérias-primas farmacêuticas, bem como durante a produção e a estocagem.

2.1 Métodos de determinação do teor de umidade na indústria farmacêutica

Existem muitos métodos para determinar o teor de umidade. Os analisadores de umidade comumente usados na indústria farmacêutica incluem os analisadores de umidade por perda por secagem (perda por aquecimento) — principalmente analisadores de umidade halógenos e analisadores de umidade por infravermelho distante — e os analisadores de umidade Karl Fischer: analisadores de umidade Karl Fischer volumétricos e analisadores de umidade Karl Fischer coulométricos.

2.1.1 Introdução ao método de perda por secagem

O método de perda por secagem utiliza análise física para determinar o teor de umidade, aproveitando o efeito da temperatura sobre a volatilização da umidade para retirar a umidade do material. O método de determinação comum internacionalmente é o método de estufa: a amostra do material é colocada em estufa para secagem, pesada em balança eletrônica e o valor de umidade é calculado manualmente. Esse método leva de 2 a 4 horas por amostra. Para empresas com produção em ritmo acelerado, o método de estufa afeta seriamente a eficiência produtiva e já não atende às suas necessidades.

Diante desse contexto, os analisadores de umidade da VicoMeter utilizam aquecedores de secagem de alta eficiência — lâmpadas halógenas anulares de alta qualidade ou aquecedores anulares de campo escuro de infravermelho distante — para aquecer as amostras em vez do aquecimento tradicional em estufa, aumentando várias vezes a velocidade de aquecimento. Esse método apresenta aquecimento rápido, aquecimento uniforme e longa vida útil. A VicoMeter atualizou de forma integral o método de secagem em estufa, combinando perfeitamente o módulo de aquecimento, o módulo de pesagem, o módulo de operação e o módulo inteligente de interface homem-máquina. O sistema pode parar de forma inteligente com base na tendência de medição e analisar o valor de umidade da amostra, exibindo o resultado diretamente na tela, alcançando de fato o teste com um único botão. Os resultados apresentam boa consistência com o método de estufa, e a maioria das amostras pode ser medida em poucos minutos, com eficiência de trabalho muito superior à do método de estufa — amplamente apreciado e elogiado pelos usuários empresariais.

2.1.2 Introdução ao método Karl Fischer

The Karl Fischer method has two variants: titration (volumetric) and coulometric, and is an analytical method for moisture determination proposed by Karl  Fischer. Among the various chemical methods for determining moisture in substances, the Karl Fischer method is the most specific and accurate for water. Improved in the market in recent years with higher accuracy and an expanded measurement range, the Karl Fischer method has been listed as a standard method for moisture determination in many substances.(Go to "The Karl Fischer Method" for details)

Princípio da reação química do método Karl Fischer

Quando o iodo oxida o dióxido de enxofre, certa quantidade de água é necessária para a reação: I2+SO2+2H2O=2HI+H2SO4 , e essa reação é reversível. Para conduzir a reação quantitativamente, deve-se adicionar uma substância alcalina. Portanto, metanol ou outro solvente com grupo OH ativo deve ser adicionado ao reagente para converter o trióxido de enxofre piridina em hidrogenossulfato de metilpiridínio estável.

Na titulação coulométrica KF, o iodo necessário é gerado diretamente por eletrólise; o teor de água é calculado a partir da relação carga-iodo. Quando surge iodo livre, a tensão nos eletrodos indicadores de Pt cai abruptamente — marcando o ponto final.

Electrolysis Reaction of the Karl Fischer Method (Faraday's Law of Electrolysis)

Durante a eletrólise, as reações nos eletrodos são:

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

From the above reactions, it can be seen that 1 mol of iodine oxidizing 1 mol of sulfur dioxide requires 1 mol of water — equivalent to an equivalent reaction of 1 mol iodine with 1 mol water. Electrolyzing 1 mol of iodine requires 2×96493C of electricity (Faraday constant 9.6493×10000C/mol), and 1 mol of iodine can consume 18g of water.

Pela lei de Faraday da eletrólise, M×10-6/18=Q×10-3/2*9,6493, portanto M=Q/10,722

Onde: W--teor de umidade (μg); Q--carga de eletrólise (mC); 18--massa molecular da água.

2.1.3 Introdução aos analisadores de umidade portáteis

Um analisador de umidade portátil é, em essência, um instrumento para o teste rápido da umidade de materiais. Sua exatidão global é inferior à dos analisadores de umidade de laboratório, mas é mais confiável e exato do que o tato e a experiência de um “veterano”. Um analisador de umidade portátil calibrado pode determinar rapidamente o teor de umidade de uma amostra no local de trabalho; se o teor de umidade de um material for constatado acima do nível de alerta, ele é enviado a um laboratório profissional para análise e confirmação com um analisador de umidade de laboratório. Graças à portabilidade e à rapidez de teste, os analisadores de umidade portáteis são amplamente utilizados na inspeção de materiais recebidos, em locais de produção e em verificações pontuais na indústria farmacêutica.

2.1.4 Analisadores de umidade on-line

In the pharmaceutical industry, online moisture analyzers are mainly based on two solutions: microwave and infrared. An online moisture analyzer is also a rapid moisture testing solution; unlike a portable moisture analyzer, it can be installed directly at the job site to monitor material moisture in real time. Enterprises can analyze historical data to improve production processes, or use the moisture warning function to quickly handle on-site moisture overruns.

2.2 Cenários de aplicação e seleção de analisadores de umidade

Na indústria farmacêutica, é necessário determinar o teor de umidade de diversas matérias-primas, intermediários e produtos acabados. Como as amostras a analisar apresentam formas variadas — sólida, líquida e gasosa —, os medicamentos acabados, por exemplo, incluem comprimidos, supositórios, produtos liofilizados e determinadas substâncias ativas, e a umidade existe nas amostras em formas diferentes, como água livre e água de cristalização, enquanto os componentes farmacológicos presentes nas amostras também podem influenciar a medição. Portanto, ao determinar o teor de umidade de medicamentos, diferentes métodos de determinação devem ser escolhidos de acordo com as propriedades físico-químicas do fármaco.

2.2.1 Cenários de aplicação do método de perda por secagem

O método de perda por secagem é adequado para amostras que não contenham substâncias voláteis além da água e para amostras insolúveis ou de difícil dissolução em solventes orgânicos, incluindo sólidos, pós, granulados, materiais viscosos e fluidos. Em geral, prefere-se um analisador de umidade halógeno com maior eficiência de aquecimento, que oferece aquecimento rápido e uniforme, alta eficiência, economia de energia e proteção ambiental. Para amostras sensíveis à temperatura e à luz, como amostras com alto teor de açúcar, deve-se optar por um analisador de umidade de infravermelho distante, cujo aquecimento é relativamente suave e uniforme — um método de aquecimento tradicional.

2.2.2 Cenários de aplicação do método Karl Fischer

O método Karl Fischer é adequado para amostras cujas reações secundárias não produzem água e que não consomem nem liberam iodo por si próprias. Em geral, para hidrocarbonetos, óleos, álcoois, hidrocarbonetos halogenados, fenóis, lipídios e éteres, opta-se por um analisador de umidade Karl Fischer coulométrico; para ácidos orgânicos, ácidos inorgânicos, óxidos ácidos, anidridos ácidos, ácidos, álcoois, ésteres, compostos hidroxílicos estáveis, acetais, éteres, anidridos de hidrocarbonetos, haletos de acila, haletos, peróxidos, compostos nitrogenados e compostos de enxofre, opta-se por um analisador de umidade Karl Fischer volumétrico.

Aqui, a VicoMeter resume algumas dicas sobre como escolher entre um analisador de umidade Karl Fischer coulométrico e um volumétrico:

① O método volumétrico é adequado para amostras líquidas e sólidas; o método coulométrico é adequado para líquidos e gases.

② Quando o teor de umidade da amostra estiver abaixo de 1000 ppm, o analisador de umidade Karl Fischer coulométrico é o ideal; quando o teor de umidade da amostra estiver acima de 1000 ppm, o analisador de umidade Karl Fischer volumétrico é o ideal.

③ Se várias amostras forem testadas e puderem ocorrer reações químicas entre amostras diferentes, o método volumétrico é necessário.

④ Devido à complexidade das amostras, a indústria farmacêutica geralmente utiliza analisadores de umidade volumétricos.

Como as amostras de cada empresa são diferentes, recomendamos que você não tome uma decisão precipitada. Entre em contato com a equipe da VicoMeter e desenvolveremos a solução de teste mais adequada para você com base na sua situação real.

3. Aplicação da pesagem na indústria farmacêutica

Equipamentos de pesagem (balanças) são amplamente utilizados na indústria farmacêutica, como em P&D de medicamentos, gestão de entrada e saída de materiais, produção e embalagem de matérias-primas, preparação de medicamentos, inspeção e produção e embalagem de preparações. Todos os equipamentos relacionados à produção de medicamentos devem estar em conformidade com as normas GMP. Os equipamentos de pesagem são uma das chaves para o controle da qualidade e da segurança sanitária no processo de produção de medicamentos, e a exatidão da pesagem ao longo de todo o processo produtivo é fundamental, afetando diretamente a qualidade final dos medicamentos. Se necessário, a VicoMeter, que atua há muitos anos na indústria farmacêutica, pode oferecer aos usuários uma linha completa de soluções de pesagem.