Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Mô hình Phương pháp Phần tử Hữu hạn (FEM) trong Quy trình Đông khô: Giám sát Tính ổn định của Sản phẩm Dược phẩm trong Quá trình Đông khô
Tóm tắt
Quá trình lyophilization (đông khô) là một phương pháp thường được sử dụng để định hình thuốc có tính không ổn định nhằm thương mại hóa dưới dạng dung dịch sẵn sàng sử dụng (RTU). Một trong những khía cạnh quan trọng của việc thương mại hóa sản phẩm đông khô là chuyển giao các thông số quy trình được phát triển trong bể đông khô quy mô phòng thí nghiệm sang quy mô công nghiệp mà không làm giảm chất lượng sản phẩm. Quá trình này thường được thực hiện qua các cuộc chạy thử tốn kém hoặc thông qua quá trình lặp đi lặp lại ở quy mô thương mại. Tại đây, chúng tôi nhấn mạnh một sự kết hợp giữa phương pháp tính toán và thực nghiệm để dự đoán các thông số quy trình thương mại cho pha sấy chính trong quá trình lyophilization. Các hệ số truyền nhiệt và khối lượng được xác định bằng thực nghiệm qua phép đo nhiệt độ manometric (MTM) hoặc thử nghiệm thăng hoa và được sử dụng làm đầu vào cho phần mềm mô hình dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) gọi là PASSAGE, phần mềm này tính toán các thông số sấy chính như thời gian sấy chính và nhiệt độ sản phẩm. Các hệ số truyền nhiệt và khối lượng sẽ thay đổi ở các quy mô lyophilization khác nhau; do đó, chúng tôi trình bày một phương pháp để sử dụng các yếu tố thích hợp khi mở rộng từ quy mô phòng thí nghiệm lên quy mô công nghiệp. Kết quả là, người ta có thể dự đoán thời gian sấy chính ở quy mô công nghiệp dựa trên các thông số này. Thêm vào đó, phương pháp dựa trên mô hình được trình bày trong nghiên cứu này cung cấp một quy trình để theo dõi tính ổn định của sản phẩm dược phẩm và sự sai lệch tình cờ trong quy trình trong suốt quá trình Lyophilization nhằm hỗ trợ sự liên tục của chuỗi cung ứng thương mại. Phương pháp được trình bày ở đây cung cấp một chiến lược mở rộng quy mô đông khô mạnh mẽ; và nhờ vào phương pháp đơn giản và tối giản, nó cũng sẽ tốn ít vốn đầu tư hơn với việc sử dụng tối thiểu nguyên liệu dược phẩm/hoạt chất đắt tiền.
Từ khóa
#lyophilization #đông khô #mô hình FEM #quy trình công nghiệp #tính ổn định của sản phẩm dược phẩmTài liệu tham khảo
Day, J.G. and G.N. Stacey, eds. Methods in Molecular Biology. Cryopreservation and Freeze-Drying Protocols. 2007;368:153–161.
McLellan MR, Day JG. Cryopreservation and freeze-drying protocols. Introduction. Methods Mol Biol. 1995;38:1–5.
Hibler S, Gieseler H. Heat transfer characteristics of current primary packaging systems for pharmaceutical freeze-drying. J Pharm Sci. 2012;101(11):4025–31.
Kramer T et al. A procedure to optimize scale-up for the primary drying phase of lyophilization. J Pharm Sci. 2009;98(1):307–18.
Patel SM, Doen T, Pikal MJ. Determination of end point of primary drying in freeze-drying process control. AAPS PharmSciTech. 2010;11(1):73–84.
Schwegman JJ, Hardwick LM, Akers MJ. Practical formulation and process development of freeze-dried products. Pharm Dev Technol. 2005;10(2):151–73.
Gieseler H, Kramer T, Pikal MJ. Use of manometric temperature measurement (MTM) and SMART freeze dryer technology for development of an optimized freeze-drying cycle. J Pharm Sci. 2007;96(12):3402–18.
Gieseler H et al. Evaluation of tunable diode laser absorption spectroscopy for in-process water vapor mass flux measurements during freeze drying. J Pharm Sci. 2007;96(7):1776–93.
Kuu WY, Nail SL. Rapid freeze-drying cycle optimization using computer programs developed based on heat and mass transfer models and facilitated by tunable diode laser absorption spectroscopy (TDLAS). J Pharm Sci. 2009;98(9):3469–82.
Tang XC, Nail SL, Pikal MJ. Evaluation of manometric temperature measurement (MTM), a process analytical technology tool in freeze drying, part III: heat and mass transfer measurement. AAPS PharmSciTech. 2006;7(4):97.
Tang X, Pikal MJ. Design of freeze-drying processes for pharmaceuticals: practical advice. Pharm Res. 2004;21(2):191–200.
Tang XC, Nail SL, Pikal MJ. Freeze-drying process design by manometric temperature measurement: design of a smart freeze-dryer. Pharm Res. 2005;22(4):685–700.
Johnson RE et al. Use of manometric temperature measurements (MTM) to characterize the freeze-drying behavior of amorphous protein formulations. J Pharm Sci. 2010;99(6):2863–73.
Milton N et al. Evaluation of manometric temperature measurement as a method of monitoring product temperature during lyophilization. PDA J Pharm Sci Technol. 1997;51(1):7–16.
Pikal MJ et al. The nonsteady state modeling of freeze drying: in-process product temperature and moisture content mapping and pharmaceutical product quality applications. Pharm Dev Technol. 2005;10(1):17–32.
Pikal MJ. Use of laboratory data in freeze drying process design: heat and mass transfer coefficients and the computer simulation of freeze drying. J Parenter Sci Technol. 1985;39(3):115–39.
Koganti VR et al. Investigation of design space for freeze-drying: use of modeling for primary drying segment of a freeze-drying cycle. AAPS PharmSciTech. 2011;12(3):854–61.
Rambhatla S, Pikal MJ. Heat and mass transfer scale-up issues during freeze-drying, I: atypical radiation and the edge vial effect. AAPS PharmSciTech. 2003;4(2):E14.
Rambhatla S, Tchessalov S, Pikal MJ. Heat and mass transfer scale-up issues during freeze-drying, III: control and characterization of dryer differences via operational qualification tests. AAPS PharmSciTech. 2006;7(2):E39.
Mascarenhas WJ, Akay HU, Pikal MJ. A computational model for finite element analysis of the freeze-drying process. Comput Methods Appl Mech Eng. 1997;148:105–24.
Mockus LN et al. Quality by design in formulation and process development for a freeze-dried, small molecule parenteral product: a case study. Pharm Dev Technol. 2011;16(6):549–76.
Pisano R et al. Quality by design: scale-up of freeze-drying cycles in pharmaceutical industry. AAPS PharmSciTech. 2013;14(3):1137–49.
Nail SL. The effect of chamber pressure on heat transfer in the freeze drying of parenteral solutions. J Parenter Drug Assoc. 1980;34(5):358–68.
Schneid SC, Gieseler H. Rational approaches and transfer strategies for the scale-up of freeze-drying cycles. Process Dev. 2011;29(1):43–7.