Perfezionamento dei processi di scambio di solventi con il trend dell'indice di rifrazione

Questo blog è il primo di una serie in tre parti su come i rifrattometri da processo in linea possono ottimizzare i processi di produzione API.

La creazione di principi attivi farmaceutici (API) è una parte fondamentale della produzione farmaceutica. In genere, la formulazione degli API inizia con il caricamento di sostanze chimiche in un reattore in cui i legami chimici vengono rotti e se ne formano di nuovi. Dopo la reazione, l'ingrediente attivo viene separato attraverso fasi di purificazione a valle, come la centrifugazione e la filtrazione. Tipicamente, l'API viene recuperato come solido dalla fase liquida e il solvente utilizzato viene recuperato in apposite unità di recupero solventi.  Il recupero dei solventi è importante nell'industria farmaceutica, poiché aiuta a ridurre i costi e l'impatto ambientale. Il solido API finale viene quindi essiccato prima di poter essere utilizzato come intermedio o per formulare il prodotto farmaceutico finale.

Lo sviluppo e l'ottimizzazione dei processi di produzione farmaceutica può essere un processo lungo e complesso, che richiede diversi anni per essere completato. Per semplificare questi processi e portare i farmaci sul mercato più rapidamente, è importante che le aziende farmaceutiche si concentrino sulla creazione di processi efficienti che siano scalabili e riproducibili su scala commerciale. Un modo per facilitare il processo di scale-up è attraverso l'equivalenza del processo.

L'equivalenza di processo si riferisce alla coerenza e alla comparabilità di processi di produzione diversi utilizzati per produrre lo stesso prodotto. Ad esempio, la Food and Drug Administration (FDA) statunitense richiede alle aziende di convalidare i processi per dimostrare la coerenza dei propri processi di produzione. La validazione del processo viene eseguita dallo sviluppo e durante lo scale-up per stabilire controlli e garantire una produzione coerente. L'equivalenza dei processi è un aspetto cruciale della guida della FDA sulla validazione dei processi. 

Utilizzo dell'indice di rifrazione come parte della tecnologia PAT

L'indice di rifrazione (RI) si è dimostrato un utile strumento PAT (Process Analytical Technology) per lo sviluppo, la progettazione e l'ottimizzazione continua dei processi di produzione degli API. La misurazione continua e in linea dell'RI fornisce informazioni sui dati e sui processi che aiutano a comprendere e progettare diverse fasi di produzione. I dati consentono la creazione di profili di processo che possono essere utilizzati per rilevare le deviazioni e garantire l'equivalenza del processo. Il rifrattometro Vaisala fornisce dati sulle tendenze con l'elevata affidabilità e riproducibilità richieste nella produzione farmaceutica. Le misurazioni dell'indice di rifrazione non sono influenzate dalla presenza di bolle di gas, particelle solide o colore del liquido. Queste caratteristiche dell'indice di rifrazione lo rendono ideale per molte applicazioni nel processo di produzione di API.  

L'indice di rifrazione è una proprietà fisica fondamentale dei liquidi e generalmente non dipende dalla quantità del campione misurato. Ciò semplifica l'aumento dei processi dal laboratorio al progetto pilota e quindi alla produzione su vasta scala.  

I dati sulle tendenze vengono ottenuti in tempo reale e possono essere confrontati con il profilo del processo di progettazione ottenuto dll'RI, che determina l'equivalenza dei processi e aiuta a valutare e determinare altri parametri di processo critici, tolleranze e condizioni operative ottimali. Inoltre, i profili di processo determinati in base ai dati di RI aiutano a identificare i problemi durante lo scale-up e per l'ottimizzazione continua dei processi esistenti.

Ottimizzazione dello scambio di solventi

Lo scambio di solventi, una fase di purificazione comune nella produzione di API, mira a sostituire il solvente originale ottenuto dalla reazione con un solvente più adatto per la fase di lavorazione successiva. Lo scambio di solventi viene in genere effettuato mediante distillazione. Durante la distillazione, le misurazioni dell'RI vengono utilizzate per monitorare le concentrazioni di liquido superiore (a valle del condensatore) e inferiore, ad esempio per garantire la corretta concentrazione di API o solvente, al fine di identificare il giusto punto per l'aggiunta di più solvente e per ridurre il consumo complessivo del solvente. Durante lo sviluppo del processo, l'IR può anche essere utilizzato per ottenere dati importanti per la progettazione come i dati sull'equilibrio vapore-liquido (VLE). 

Le misurazioni in linea sono utili anche per identificare problemi nel processo. Nel caso di un cliente, ad esempio,i dati di tendenza del rifrattometro Vaisala sono stati utilizzati durante lo scale-up del processo per stabilire l'equivalenza del processo da due strutture (una negli Stati Uniti e una in Europa) e il profilo del processo di laboratorio. Grazie ai dati in linea del rifrattometro, il cliente ha scoperto che l'impianto statunitense non si comportava come previsto e richiedeva un'ulteriore fase di scambio per ottenere la stessa purezza raggiunta nel progetto in laboratorio e nell'impianto pilota dell'UE. In questo caso, i dati sulle tendenze RI sono stati uno strumento prezioso per l'identificazione e la risoluzione dei problemi e ha contribuito a garantire il raggiungimento di condizioni operative ottimali in tutte le strutture. 

Utilizzando le misurazioni dell'indice di rifrazione, il nostro cliente ha identificato le deviazioni dal laboratorio al progetto pilota. Sono stati quindi in grado di intraprendere azioni correttive immediate, che hanno portato a risparmi nel consumo di solventi e a una maggiore resa del prodotto. Il cliente aveva utilizzato le misurazioni dell'indice di rifrazione sin dalle prime fasi in laboratorio per studiare la miscela, ottenere dati VLE e un profilo di processo e per progettare il processo di scambio. Il passaggio dal laboratorio al progetto pilota è stato semplificato dalle misurazioni dell'indice di rifrazione in linea.

Le misurazioni dell'indice di rifrazione sono un potente strumento PAT per la progettazione, il monitoraggio e l'ottimizzazione dei processi di scambio di solventi, nonché un prezioso strumento per rilevare le tendenze e comprendere i processi e risolvere i problemi.