I flussi di lavoro che permettono l’immissione sul mercato di prodotti chimici e farmaceutici comprendono processi di ricerca e sviluppo, formulazione, scale-up e test analitici complessi e dispendiosi.
Büchi con i suoi strumenti altamente innovativi permette di ottimizzare le preparazioni eseguite nei laboratori di R&D e di formulazione dei prodotti.
Ricerca e Sviluppo
Ci sono diversi passaggi comuni che portano alla scoperta di nuove terapie o composti chimici. Gli ingredienti o le sostanze chimiche di interesse vengono estratti da fonti naturali o sintetizzati in laboratorio.
Qualsiasi sostanza target viene ulteriormente elaborata per ottenere un singolo composto di elevata purezza, che viene accuratamente testato per ottenere le caratteristiche e le funzioni desiderate.
La ricerca di principi attivi farmaceutici (API) e composti chimici inizia tipicamente con una fase di sintesi o di estrazione. Questi passaggi, eseguibili anche con un Rotavapor®, richiedono l’utilizzo di grandi quantità di solvente che ha poi la necessità di essere concentrato prima di dare seguito all’analisi. In questo caso l’evaporazione viene utilizzata per rimuovere il solvente e concentrare il composto di interesse.
L’utilizzo di un Rotavapor® garantisce flessibilità nei volumi e nei metodi utilizzabili, permettendo di lavorare manualmente o utilizzando una delle diverse funzioni automatiche. R-300 è lo strumento ideale per garantire tutte le operazioni nel laboratorio R&D.
Questo strumento permette di gestire tutti i parametri mediante un’unica interfaccia e di lavorare in autonomia grazie a metodi ed accessori che lo rendono indipendente. L’R-300 non solo garantisce di semplificare i flussi di lavoro nel passaggio dell’evaporazione, ma garantisce anche una tracciabilità dei dati dove necessario, grazie a controlli remoti ed integrazioni nei sistemi di gestione del laboratorio qualora già presenti.
In alternativa, l’utilizzo dell’evaporazione in parallelo può accelerare la concentrazione di più campioni. Molti campioni evaporano contemporaneamente, aumentando la produttività in laboratorio. Utilizzando un unico sistema studiato per eseguire queste operazioni con automatismo e precisione, possiamo gestire tutti i parametri aumentando la resa del prodotto.
SyncorePlus permette di eseguire queste operazioni connettendo e gestendo in autonomia tutti gli strumenti necessari, come pompa da vuoto e chiller per l’ottimizzazione dei recuperi.
L’evaporazione viene utilizzata non solo per concentrare successivamente ad una sintesi o ad un’estrazione ma anche a seguito di una separazione mediante utilizzo di sistemi di purificazione in cromatografia Flash o Preparativa.
Queste due tecniche sono comunemente usate per purificare dei composti: la cromatografia Flash viene utilizzata a volte, anche come fase di pre-purificazione, mentre l’HPLC Preparativa aumenta al massimo la purezza del composto di interesse. Queste due tecniche combinate garantiscono la massima efficienza.
I sistemi Pure vengono selezionati in base alle esigenze effettive del laboratorio. La disponibilità di diversi modelli, dai singoli Flash o Preparativi ai modelli combinati “tutto in uno”, permettono di scegliere il modello che più si adatta alle necessità delle purificazioni da eseguire. Questi strumenti di ultima generazione sono dotati di detector UV-Vis (DAD Diode-Array Detection) ed equipaggiabili di rivelatori ulteriori come l’ELSD (evaporative light scattering detector). Combinati, i due detector, permettono di garantire la massima efficienza di separazione sfruttando un software di gestione integrato di semplice utilizzo e controllabile in remoto.
Tutti i modelli della serie Pure possono sfruttare una vasta gamma di cartucce o colonne come consumabili. Dopo il processo di separazione, le molecole di interesse sono altamente diluite e prima di procedere con le fasi successive devono essere concentrate.
La liofilizzazione può essere utilizzata per rimuovere senza danni il solvente dai prodotti sensibili al calore. Il processo di liofilizzazione richiede generalmente molto tempo per essere ultimato. La scelta di un liofilizzatore dovrebbe ricadere su un modello che permetta di semplificare il processo ed essere monitorato allo stesso tempo.
I liofilizzatori Büchi garantiscono a questo proposito un monitoraggio del processo di liofilizzazione continuo, grazie all’applicazione per smartphone che permette un controllo costante delle attività dello strumento e del procedimento di liofilizzazione in tutti i suoi parametri.
Il Lyovapor™ L-200 permette di ottimizzare la fase di liofilizzazione grazie alla sua semplicità e all’elevata produttività, per operazioni standard fino a -55 °C e con una camera di condensazione da 6 Kg, è stato pensato per garantire una semplicità d’uso con l’ottica di una gestione semplice ma efficiente. L’analisi del punto di fusione può essere utilizzata per il controllo qualità sul composto di interesse. La determinazione del punto di fusione del prodotto rappresenta un utile indicatore della purezza del materiale. Conforme ai metodi richiesti dalla farmacopea il punto di fusione Büchi permette una determinazione automatica mediante display del punto di fusione e di ebollizione, garantendo operazioni semplici ed automatiche anche per un passaggio che richiederebbe un discreto apporto di tempo.
Formulazione
Il processo di sintesi o d’estrazione di composti, appena analizzato nel paragrafo “Ricerca e Sviluppo” precedente, vede il suo normale proseguimento del flusso di lavoro con la formulazione prima di passare ad un primo scale-up vero e proprio. Dopo la sintesi o l’estrazione, la molecola d’interesse potrebbe dover essere separata dal suo solvente prima della formulazione.
La liofilizzazione viene comunemente utilizzata per rimuovere appunto il solvente diluente, acquoso o organico, senza danneggiare il prodotto.
Lyovapor™ L-300 permette di processare quantità importanti di prodotto grazie alla sue elevata produttività avendo una capacità di liofilizzazione di 12 Kg. Il condensatore raggiunge i -105°C sfruttando la peculiarità dell’Infinite-Technology™ ovvero, la capacità di condensazione senza limiti, grazie alla quale le due camere di condensazione lavorano in alternanza, sghiacciando il condensatore saturo mentre l’altro continua nella lavorazione e permette di processare anche i solventi organici adatti alla liofilizzazione.
Il processo sarà altamente riproducibile grazie a parametri stabili (temperatura e pressione del vuoto) e grazie all’ampia scelta di camere di essiccazione: ripiani riscaldabili e non riscaldabili, nonché coperchio con manifold, coperchio stoppering o albero fino a 36 palloni. Ottenuta una molecola o un attivo funzionale purificato e concentrato, si può passare allo studio della sua formulazione come ultimo step prima di un scale-up successivo.
Anche se la molecola funzionale possiede attività interessanti, capita spesso che risulti difficile incorporarla in una formulazione senza che si perdano alcune proprietà o viceversa che si mostrino alcune caratteristiche indesiderate. Un modo per facilitare la formulazione è quello di tentare la pre-formulazione tramite essiccazione con tecnica spray dry o incapsulamento. Queste tecniche creano particelle secche con granulometria e morfologia definita, microcapsule o capsule con core shell di diversi materiali, che ne favoriscono anche la conservazione nel tempo allungando la shelf life del prodotto.
L’esperienza di oltre 40 anni in questo ambito, fa sì che le soluzioni BUCHI per spray drying e micro-incapsulamento, risultino altamente collaudate, affidabili e versatili destinandole a una vasta gamma di applicazioni. BUCHI fornisce le soluzioni giuste per creare particelle secche, micro-capsule e bead core shell, partendo da diversi tipi di materiali. Sia che abbiate necessità semplicemente di essiccare una molecola omogenea, sia che dobbiate garantire una protezione al vostro materiale per un successivo rilascio controllato o mirato, abbiamo la soluzione che soddisfa tutte le vostre esigenze, anche in caso di materiali termosensibili.
Partendo dal nostro Nano Spray Dryer B-90 HP con i suoi 200 nm di dimensione del particolato prodotto, passando al Mini Spray Dryer B-290 con i suoi 25 µm e arrivando al Large Spray Dryer B-290 con i 60 µm, riusciamo a coprire tutte le richieste che il mercato ci richiede. Siamo in grado di essiccare con tecnica spray drying anche volumi piccolissimi risultanti dalle sintesi, infatti il volume minimo richiesto è 2 ml, ma garantiamo anche portate di processo importanti per il laboratorio di sviluppo arrivando a processare anche fino ad 1 lt/h di prodotto. Tutti i sistemi sono configurabili in base alla matrice da utilizzare, sia che serva processare matrici con solventi organici al 100% e quindi altamente infiammabili, sia con matrici a base totalmente acquosa. L’esigenza invece di ottenere un formulato finito in polvere micro-incapsulato, può essere soddisfatta essiccando direttamente tramite spray drying un’emulsione o una sospensione contente come carrier una matrice polimerica rivestente oppure utilizzando la tecnica dell’ugello a triplo fluido che permette di ottenere dei particolati partendo da carrier/attivo immiscibili tra loro. L’esigenza di proteggere l’attivo o di renderlo funzionale con un rilascio controllato o mirato può trovare risposta utilizzando anche la tecnica definita di prilling.
In generale l’incapsulamento può essere definito come un processo che prevede l’avvolgimento completo di materiali preselezionati (solidi, liquidi e gas) all’interno di una matrice e/o membrana porosa o impermeabile, per ottenere particelle di dimensioni miniaturizzate che vanno da poche centinaia di nm fino a diversi mm. Le particelle di dimensioni < 1 μm sono dette nano, 1-2000 μm sono dette micro e > 2000 μm sono dette macro o perline/capsule. Strutturalmente le particelle prodotte possono essere classificate come perline o capsule o meglio indicate anche come capsula core-shell.
Buchi propone come soluzione gli Encapsulator B-390 e B-395 che si basano sulla tecnica prilling, tecnica all’avanguardia che permette di produrre particelle micro-incapsulate per numerosi processi biotecnologici, farmacologici e in settori che richiedono ambienti sterili come la lavorazione delle cellule.
Dalla prima sintesi in laboratorio di R&D alla formulazione e fino al primo scale-up, Buchi vi accompagna con le sue soluzioni, rendendo il vostro lavoro sicuro, semplice e proficuo.
Scopri i prossimi appuntamenti Buchi del Mese Pharma a questo link.
Guarda il video Buchi “Design and analyze nutraceuticals. Time and material saving solutions” qui di seguito:
