Neue Wege in Qualitätskontrolle und Produktionskostensenkung

Inhaltsstoffe von Tabletten schnell erfassen

Anzeige
Die Transmissions-Raman-Spektroskopie lässt sich jetzt zur schnellen Erfassung von Inhaltsstoffen makroskopischer Proben wie z. B. pharmazeutischer Tabletten einsetzen. Während das zu untersuchende Objekt von einer Seite durch geeignete Laser angeregt wird, sammelt auf der entgegengesetzten Seite eine Optik das Streulicht aus dem gesamten Probenvolumen für die Raman-Spektroskopie ein. Diese Methode kann einen Beitrag zur industriellen Qualitätskontrolle leisten und helfen, Produktionskosten zu senken.

Der Autor: Dr. Robert Klein, Applikationswissenschaftler im Vertrieb, Horiba Scientific

Die Raman-Spektroskopie ist eine Technologie mit einer langen Erfolgsgeschichte im Bereich der Arzneimittelentwicklung. Jedoch fehlte bisher der entscheidende Schritt hin zur konkurrenzfähigen Etablierung dieser Technik auch in der pharmazeutischen Produktion. Dieser kann nun mit der erfolgreichen Entwicklung der Transmissions-Raman-Spektroskopie (TRS) zielgerichtet gegangen werden, da diese Methode ein Messverfahren bietet, das die Untersuchung von Tabletten und Arzneimittelkapseln als Ganzes ermöglicht. Es überrascht daher nicht, dass die Pharmabranche rege Aktivitäten unternimmt, TRS an entscheidenden Schnittstellen in Produktion und Qualitätskontrolle zu etablieren, um somit die Zeit zwischen Produktionsabschluss und Auslieferung der Ware nachhaltig zu verkürzen.
Produktionsabläufe verbessern
Wirtschaftlicher Druck, die Bedürfnisse von Patienten und die Anforderungen des öffentlichen Gesundheitssystems sind die maßgeblichen Triebfedern beim Setzen neuer Maßstäbe in der Herstellung pharmazeutischer Produkte. Genannt seien hier diverse Regulierungsmaßnahmen der US-amerikanischen Lebensmittelüberwachungs- und Arzneimittelzulassungsbehörde FDA wie die sogenannte PAT-Initiative oder Aktivitäten in den Bereichen Quality by Design (QbD) und Quality Risk Management durch Inkrafttreten der ICH-Richtlinien Q8, Q9 und Q10. Die Etablierung neuer Messroutinen erfolgt dabei fast ausschließlich bereits in der Entwicklungsphase, in der die entscheidenden Qualitätsmerkmale (CQA) definiert werden. Einerseits werden zwar traditionelle Messverfahren auch in Zukunft wichtig sein, um grundlegende Qualitätsstandards zu gewährleisten, aber andererseits werden deutlich präzisere Maßgaben auch nach deutlich präziseren Verfahren verlangen. Diese Messverfahren sind wichtige Schlüsselelemente, wenn es darum geht, Produktionsabläufe und die Qualität der Endprodukte beim Patienten zu verbessern.
Obwohl der Einsatz kompletter messtechnischer Lösungen aufgrund von Herausforderungen im Zuge der Implementierung in den Produktionsprozess schwierig bleibt und weil die gewonnenen Messergebnisse noch gewissen Limitierungen unterworfen sind, verdrängen spektroskopische Messinstrumente mehr und mehr die traditionellen In-process- und At-line-Messverfahren.
Der Erfolg der Raman-Spektroskopie in der pharmazeutischen Forschung und Entwicklung beruht vor allem auf der Möglichkeit, Materialien zu analysieren, aber auch die Produkt- und Fertigungsentwicklung maßgeblich zu unterstützen und zu optimieren. Veröffentlichungen bezüglich der Nutzung von Raman-Spektroskopie in der frühen Phase der Produktentwicklung einerseits, wie z. B. zur Strukturverifizierung oder zur Identifikation von Substanzen und Morphologien von Arzneimitteln, sowie in der Spätphase der Produktentwicklung andererseits, wenn ganze Tabletten bzw. deren Bestandteile zu visualisieren und zu analysieren sind, belegen den vermehrten Nutzen dieses optischen Messverfahrens für die gesamte Fertigungsumgebung.
Integration in den Produktionsprozess
Nichtsdestotrotz leistet die Technik der Raman-Spektroskopie bisher zwar gute Dienste beim Troubleshooting oder beim Sichten und Selektieren von Rohmaterial, in den eigentlichen pharmazeutischen Produktionsprozess konnte sie jedoch noch nicht verankert werden. Die Entwicklung der TRS kann daher zu Recht als Meilenstein auf dem Weg zur Vollintegration in die Produktionsinfrastruktur gesehen werden, da nun über die Anwendung der Raman-Spektroskopie im Fabrikationsprozess auch die steigenden Anforderungen für CQAs gedeckt werden.
Unter Raman-Spektroskopie versteht man die Auftragung der Intensität rückgestreuter Photonen als Funktion der ihnen innewohnenden Energie. Nachdem nämlich eine Probe (z. B. eine Tablette) optisch angeregt wird, fallen nicht alle Zustände wieder in den Grundzustand zurück. Da dieser Unterschied zwischen Anregungs- und emittierter Wellenlänge bei jeder Substanz unterschiedliche Spektren liefert, kann hierüber die Komponentenanalyse erfolgen und ein vollständiges Bild der einzelnen Konstituenten sowie deren Konzentration in der Tablette aufgenommen werden. Der große praktische Nutzen dieses Prinzips in der Pharmabranche muss demnach taktisch ausgenutzt werden, um sich im Marktsegment der Tablettenproduktion zu etablieren.
Trotzdem sollte man sich der Schwachstellen der Raman-Spektroskopie bewusst sein. Für gewisse CQAs ist diese Messmethode nämlich nur für einige Spezifizierungsstufen geeignet. Die entscheidenden Vorzüge jedoch zeigen sich bei Anwendungen wie der Wirkstoffbewertung, der Gewährleistung von konstanten Sortimentqualitäten oder der gleichmäßigen Verteilung der Substanzen innerhalb einer Tablette (der sogenannten Uniformity of Content (UOC)).
Das Labram Accura ist ein standardisiertes Gerät, das at-line einsetzbar ein Sortiment von 20 Tabletten innerhalb einer überschaubaren Zeitspanne untersucht. So liegt die Messzeit je nach Wirkstoffdosierung und statistischen Anforderungen bei einer Sekunde pro Tablette oder deutlich darunter. Aufgrund somit deutlich reduzierter Leerlauf- und Auslieferungszeiten ist UOC zu einer vielbeachteten Anwendung geworden. In der Tablettenentwicklung helfen die Ergebnisse bei der Optimierung des Produktionsprozesses und bei der Definition von Qualitätsstandards.
Die nebenstehende Grafik zeigt beispielhaft eine Untersuchungsreihe von 16 Proben mit einer Soll-Dosierung von 10 Gew.-% eines vorgegebenen Wirkstoffes. Dabei befindet sich der Wert der Standardabweichung deutlich innerhalb der spezifischen Anforderungen an das Produkt, das somit problemlos für eine UOC-Bestimmung klassifiziert werden kann. Zwar ergaben Untersuchungen mit Hochleistungsflüssigkeitschromatographie ähnliche Ergebnisse, zerstörungsfrei aber misst nur die TRS. Das heißt, dieselbe Probe steht nach einer Messung mit Raman-Spektroskopie weiterhin für andere Analysenverfahren zur Verfügung. Ein weiterer Vorteil der Raman-Spektroskopie ist der geringe Aufwand der Probenpräparation, sodass schlanke Prozesse in der Produktion entwickelt werden konnten.
In Zukunft
Das Hauptaugenmerk in der Entwicklung neuer wissenschaftlicher Geräte liegt heutzutage auf der Verbesserung von Detektoren, der Verringerung der Messzeit und der Reproduzierbarkeit der zugrundeliegenden Analysenmodelle. Mit dem TRS-System ist ein Probendurchsatz von einer Messung pro Sekunde standardmäßig erreichbar. Dennoch werden Anstrengungen unternommen, diesen Wert weiter zu verbessern. Des Weiteren haben alle Tests gezeigt, dass zur Kalibrierung des Systems lediglich zwei Messpunkte notwendig sind.
Vom heutigen Standpunkt aus kann man somit zweifelsfrei attestieren, dass aufgrund der Einfachheit und Reproduzierbarkeit der TRS endlich eine Stufe der Geräteentwicklung erreicht wurde, von der aus die Vorteile der Raman-Spektroskopie deutlich hervortreten. Was nun folgen muss, ist eine Strategie zur Implementierung der Raman-Spektroskopie in Produktionsprozesse. Auch wird in Zukunft verstärkt darauf zu achten sein, dass das Erschließen neuer Produktionsansätze stets mit der Reduzierung von Kosten und Arbeitszeiten verbunden sein wird. Die Raman-Spektroskopie steht kurz davor, ein weitverbreitetes Instrument in der Pharmabranche zu werden.
Anzeige

Powtech Guide 2019


Alles zur Powtech 2019. Jetzt lesen

Newsletter

Jetzt unseren Newsletter abonnieren

cav-Produktreport


Für Sie zusammengestellt

Webinare & Webcasts

Technisches Wissen aus erster Hand

Whitepaper

Hier finden Sie aktuelle Whitepaper

Top-Thema: Instandhaltung 4.0

Lösungen für Chemie, Pharma und Food

Pharma-Lexikon

Online Lexikon für Pharma-Technologie

Prozesstechnik-Videos

Hier finden Sie alle aktuellen Videos

phpro-Expertenmeinung


Pharma-Experten geben Auskunft

Prozesstechnik-Kalender

Alle Termine auf einen Blick
Anzeige
Anzeige

Industrie.de Infoservice

Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de