Обзор испытаний в фармацевтической промышленности

1. Важность контроля качества в фармацевтике

Фармацевтическая промышленность — важная часть национальной экономики Китая, отрасль, объединяющая традиционные и современные производства и охватывающая первичный, вторичный и третичный секторы. Её основные категории включают: химическое сырьё и препараты, лекарственное растительное сырьё, готовые нарезки лекарственных трав, препараты китайской медицины, антибиотики, биологические продукты, биохимические лекарственные средства, радиофармпрепараты, медицинские изделия, санитарно-гигиенические материалы, фармацевтическое оборудование, упаковочные материалы для лекарств и фармацевтическую торговлю. Фармацевтическая промышленность играет очень важную роль в защите и укреплении здоровья населения, повышении качества жизни, поддержке планирования семьи, ликвидации последствий стихийных бедствий и профилактике эпидемий, обеспечении военно-медицинских нужд и мобилизационной готовности, а также в содействии экономическому развитию и социальному прогрессу.

Лекарства — особый вид товара, качество которого напрямую связано с жизнью и здоровьем человека. Начиная с транспортировки, складирования и передачи фармацевтического сырья, на каждом этапе производственного процесса, а также в отношении качества и упаковки готовых препаратов необходим строгий контроль — надёжная и действенная мера обеспечения качества лекарств и безопасности медикаментозного лечения. С социально-экономическим развитием и постоянным повышением материального и культурного уровня жизни населения требования к качеству медицинской помощи непрерывно растут, и фармацевтические компании всё больше осознают важность контроля качества на каждом этапе производства лекарств. Новое издание Фармакопеи 2017 года и строгие требования сертификации FDA и GMP также предъявляют повышенные требования к контролю качества лекарств.

2. Значение контроля содержания влаги в фармацевтике и пути решения

Вода является средой химических реакций, и многие реакции без неё не протекают. У твёрдых препаратов с низкой химической стабильностью из-за влажности и влаги на поверхности твёрдого вещества адсорбируется жидкая плёнка, и лекарство разлагается в этой плёнке — примеры включают таблетки аскорбиновой кислоты, таблетки ацетилсалициловой кислоты, витамин B12, порошковые инъекции пенициллиновых солей и сульфат железа. Как правило, скорость разложения твёрдых лекарств, подверженных влиянию влаги, пропорциональна относительной влажности: чем выше относительная влажность, тем быстрее идёт реакция. Помимо вызывания химических реакций в лекарствах и сырье, избыточная влага делает сырьё и препараты склонными к плесневению и порче, серьёзно влияя на качество и срок годности лекарств. Поэтому влажность следует строго контролировать при транспортировке и складировании фармацевтического сырья, а также в процессе производства и хранения.

2.1 Методы определения содержания влаги в фармацевтической промышленности

Существует множество методов определения содержания влаги. В фармацевтической промышленности обычно применяются анализаторы влажности по методу высушивания (термогравиметрические) — главным образом галогенные анализаторы влажности и анализаторы влажности дальнего ИК-диапазона, — а также анализаторы влажности Карла Фишера: объёмные и кулонометрические анализаторы влажности Карла Фишера.

2.1.1 Общие сведения о методе высушивания

Метод определения по потере массы при высушивании основан на физическом анализе: содержание влаги определяют, используя влияние температуры на испарение влаги, чтобы высушить влагу в материале. Распространённый в международной практике метод определения — метод сушильного шкафа: образец материала помещают в сушильный шкаф, высушивают, взвешивают на электронных весах и рассчитывают значение влажности вручную. На один образец этим методом требуется 2–4 часа. Для предприятий с высоким темпом производства метод сушильного шкафа серьёзно влияет на эффективность производства и уже не отвечает их потребностям.

В этих условиях анализаторы влажности VicoMeter используют высокоэффективные нагревательные элементы — качественные кольцевые галогенные лампы или дальние инфракрасные кольцевые нагреватели тёмного поля — для нагрева образцов вместо традиционного нагрева в сушильном шкафу, что в несколько раз повышает скорость нагрева. Этот метод отличается быстрым нагревом, его равномерностью и длительным сроком службы. VicoMeter комплексно модернизировала метод сушки в шкафу, идеально объединив нагревательный модуль, модуль взвешивания, модуль управления и интеллектуальный человеко-машинный модуль. Система способна интеллектуально останавливаться по тренду измерения и анализировать значение влажности образца, выводя результат непосредственно на экран, что действительно обеспечивает испытание одной кнопкой. Результаты показывают хорошую сходимость с методом сушильного шкафа, а большинство образцов можно измерить всего за несколько минут, при этом эффективность работы значительно выше, чем у метода сушильного шкафа, — решение широко востребовано и высоко оценено предприятиями-пользователями.

2.1.2 Общие сведения о методе Карла Фишера

Метод Карла Фишера имеет два варианта: титриметрический (объёмный) и кулонометрический; это аналитический метод определения влаги, предложенный Карлом Фишером. Среди различных химических методов определения влаги в веществах метод Карла Фишера наиболее специфичен и точен в отношении воды. Усовершенствованный в последние годы на рынке, он обеспечивает более высокую точность и расширенный диапазон измерений и включён в качестве стандартного метода определения влаги для многих веществ.(Подробнее см. в разделе «Метод Карла Фишера»)

Принцип химической реакции метода Карла Фишера

При окислении иодом диоксида серы для реакции требуется определённое количество воды: I2+SO2+2H2O=2HI+H2SO4, причём эта реакция обратима. Чтобы количественно сместить реакцию в прямом направлении, необходимо добавить щелочное вещество. Поэтому в реагент добавляют метанол или другой растворитель с активной OH-группой, чтобы превратить пиридин-триоксид серы в стабильный метилгидросульфат пиридиния.

При кулонометрическом титровании по методу Карла Фишера необходимый иод образуется непосредственно при электролизе; содержание воды рассчитывается по соотношению заряда и иода. Когда появляется свободный иод, напряжение на индикаторных Pt-электродах резко падает — это и есть конечная точка.

Реакция электролиза в методе Карла Фишера (закон электролиза Фарадея)

При электролизе реакции на электродах следующие:

Анод: 2I--2e→I2 Катод: I2+2e→2I-, 2H++2e→H2↑

Из приведённых реакций видно, что для окисления 1 моль диоксида серы 1 моль иода требуется 1 моль воды, что эквивалентно реакции 1 моль иода с 1 моль воды. Для электролиза 1 моль иода требуется 2×96493 Кл электричества (постоянная Фарадея 9,6493×10000 Кл/моль), а 1 моль иода способен связать 18 г воды.

Из закона электролиза Фарадея M×10-6/18=Q×10-3/2*9,6493, следовательно M=Q/10,722

Где: W — содержание влаги (мкг); Q — заряд электролиза (мКл); 18 — молекулярная масса воды.

2.1.3 Общие сведения о портативных анализаторах влажности

Портативный анализатор влажности по сути представляет собой прибор для быстрого определения влажности материала. Его общая точность уступает лабораторным анализаторам влажности, но он надёжнее и точнее, чем ощущения и опыт «бывалого». Откалиброванный портативный анализатор влажности позволяет быстро определить содержание влаги в образце непосредственно на рабочем объекте; если обнаружено, что содержание влаги в материале превышает порог предупреждения, материал направляют в профессиональную лабораторию для анализа и подтверждения лабораторным анализатором влажности. Благодаря портативности и быстроте испытаний портативные анализаторы влажности широко применяются в фармацевтической промышленности при входном контроле материалов, на производственных площадках и при выборочных проверках.

2.1.4 Онлайн-анализаторы влажности

В фармацевтической промышленности поточные анализаторы влажности в основном реализуются на двух решениях: микроволновом и инфракрасном. Поточный анализатор влажности также представляет собой решение для быстрого контроля влажности; в отличие от портативного анализатора влажности, он может устанавливаться непосредственно на рабочем объекте и контролировать влажность материала в режиме реального времени. Предприятия могут анализировать исторические данные для совершенствования производственных процессов или использовать функцию предупреждения о влажности для оперативного реагирования на превышение влажности на площадке.

2.2 Области применения и выбор анализаторов влажности

В фармацевтической промышленности необходимо определять содержание влаги в различных видах сырья, промежуточных продуктов и готовых изделий. Поскольку исследуемые образцы имеют различные формы — твёрдые, жидкие и газообразные, — а готовые препараты, например, включают таблетки, суппозитории, лиофилизированные продукты и некоторые активные субстанции, причём влага присутствует в образцах в разных формах, таких как свободная вода и кристаллизационная вода, а содержащиеся в образцах ингредиенты препаратов также могут влиять на измерения. Поэтому при определении содержания влаги в лекарствах следует выбирать различные методы в зависимости от физико-химических свойств препаратов.

2.2.1 Области применения метода высушивания

Метод высушивания подходит для испытаний образцов, не содержащих летучих веществ, кроме воды, и образцов, нерастворимых или труднорастворимых в органических растворителях, включая твёрдые вещества, порошки, гранулы, вязкие материалы и жидкости. Как правило, предпочтителен галогенный анализатор влажности с более высокой эффективностью нагрева, отличающийся быстрым и равномерным нагревом, высокой эффективностью, энергосбережением и экологичностью. Для термочувствительных и светочувствительных образцов, например образцов с высоким содержанием сахара, следует выбирать анализатор влажности дальнего ИК-диапазона, нагрев которого относительно мягкий и равномерный — это традиционный метод нагрева.

2.2.2 Области применения метода Карла Фишера

Метод Карла Фишера подходит для испытаний образцов, побочные реакции которых не образуют воду и которые сами не потребляют и не выделяют йод. Как правило, для углеводородов, масел, спиртов, галогенуглеводородов, фенолов, липидов и простых эфиров выбирают кулонометрический анализатор влажности Карла Фишера; для органических кислот, неорганических кислот, кислотных оксидов, ангидридов кислот, кислот, спиртов, сложных эфиров, стабильных гидроксилсодержащих соединений, ацеталей, простых эфиров, ангидридов углеводородов, галогенангидридов, галогенидов, пероксидов, азотсодержащих и серосодержащих соединений выбирают объёмный анализатор влажности Карла Фишера.

Здесь VicoMeter обобщает несколько рекомендаций о том, как выбрать между кулонометрическим и объёмным анализатором влажности Карла Фишера:

① Объёмный метод подходит для жидких и твёрдых образцов; кулонометрический метод — для жидкостей и газов.

② Если содержание влаги в образце ниже 1000 ppm, оптимален кулонометрический анализатор влажности по методу Карла Фишера; если содержание влаги в образце выше 1000 ppm, оптимален объёмный анализатор влажности по методу Карла Фишера.

③ Если требуется испытать несколько образцов и между разными образцами возможны химические реакции, необходим объёмный метод.

④ Из-за сложности образцов в фармацевтической промышленности, как правило, применяют объёмные анализаторы влажности.

Поскольку образцы у каждой компании разные, мы рекомендуем не принимать решение поспешно. Свяжитесь с сотрудниками VicoMeter, и мы разработаем для вас наиболее подходящее решение для испытаний с учётом вашей реальной ситуации.

3. Применение взвешивания в фармацевтической промышленности

Весоизмерительное оборудование широко применяется в фармацевтической промышленности: при разработке лекарств, учёте поступления и отпуска материалов, производстве и упаковке сырья, приготовлении препаратов, контроле, а также производстве и упаковке готовых форм. Всё оборудование, связанное с производством лекарств, должно соответствовать требованиям GMP. Весоизмерительное оборудование — один из ключевых факторов обеспечения качества и гигиенической безопасности в процессе производства лекарств, а точность взвешивания на всех этапах производства критична и напрямую влияет на итоговое качество препаратов. При необходимости VicoMeter, много лет глубоко работающая в фармацевтической отрасли, может предоставить пользователям полный спектр весоизмерительных решений.