ACHEMA-2009: НАУКА ДВИГАЕТ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

Российско-Швейцарский учебно-научный центр трансфера фармацевтических и биотехнологий также принял участие в работе международного конгресса и представил свои научные разработки.

Доклад «Получение пеллет, содержащих фосфолипидные наночастицы, путем нанесения слоя лекарственного вещества и покрытия кишечнорастворимой оболочкой в аппарате псевдоожиженного слоя» был посвящен применению методов планирования эксперимента и статистического анализа при разработке и оптимизации процесса получения пеллет, содержащих фосфолипидные наночастицы.

Рассматриваемый процесс проводился в две стадии: нанесение лекарственного вещества на пеллеты-плацебо и покрытие их полимерной кишечнорастворимой оболочкой в установке для совмещенных процессов псевдоожиженного слоя. Формирование пленки на поверхности микросфер в аппарате псевдоожиженного слоя происходит в результате сложного взаимодействия процессов, протекающих одновременно на микроуровне. И, как следствие, качество получаемого покрытия   зависит от множества параметров: физико-химических свойств раствора полимера, условий распыла, расхода и температуры сушильного агента, размера и структуры частиц покрываемого вещества. Кроме того, необходимо подобрать такие условия ведения процесса, при которых сохраняется активное вещество, а именно: отсутствует окисление и агломерация фосфолипидных наночастиц. Применение методов планирования эксперимента позволило оценить влияние значимых факторов на критерии качества получаемого продукта, степень их взаимосвязи, а также провести поиск оптимальных условий ведения процесса для каждой из стадий.

Наслоение лекарственного препарата проводилось в соответствии с полным факторным планом. В качестве варьируемых факторов были выбраны температура ожижающего агента, концентрация лекарственного препарата в распыляемой жидкости. Определялись следующие характеристики полученного продукта: окисленность и распределение по размеру фосфолипидных наночастиц, гранулометрический состав, остаточное влагосодержание. Экспериментально определялось количественное содержание лекарственного препарата и рассчитывался выход по нему. Однородность нанесенного слоя определялась микроскопическим методом.

Для планирования эксперимента по нанесению полимерного покрытия использовали ортогональный план. В качестве варьируемых факторов были выбраны: концентрация суспензии полимера, скорость подачи суспензии, температура воздуха на входе в аппарат. Определялись следующие характеристики продукта: гранулометрический состав, остаточная влажность, истинная и насыпная плотности, сыпучесть, визуально оценивалась структура поверхности. Дополнительно была рассчитана эффективность проведения процесса по массе нанесенного полимера.

Экспериментально было найдено, что активный компонент лекарственного препарата сохраняет свои фармацевтические свойства в результате предложенной организации процесса. На основании экспериментальных данных статистической обработкой были получены уравнения регрессии, описывающие зависимость качественных характеристик продукта от условий двухстадийного процесса.

Задачу оптимизации двухстадийного процесса решали с использованием обобщенного критерия оптимизации – функции желательности Харрингтона. На основании проведенного факторного анализа были найдены оптимальные условия ведения процесса для каждой стадии.

Доклад «Трехмерные клеточные автоматы для моделирования кинетики высвобождения лекарственного вещества из микро- и нанопористых материалов» был посвящен методам моделирования диффузии активного вещества в порах в присутствии растворителя из новых пористых материалов с чрезвычайно низкой плотностью, а именно, аэрогелям, которые могут применяться в фармацевтике в качестве носителей активных фармацевтических веществ.

В последние годы активно разрабатываются новые методы для описания динамических систем различной природы, которые не основаны на решении систем дифференциальных уравнений. Такими инструментами являются клеточные автоматы, метод Монте-Карло, теория перколяции и другие.

В представленной на конференции работе клеточными автоматами с окрестностью Марголуса было выполнено описание динамики высвобождения молекул активного вещества из пористой матрицы в раствор, что позволило прогнозировать с достаточной точностью концентрацию активных веществ в организме. Для этого предварительно была создана модель структуры с заданной степенью пористости, имитирующей структуру реального аэрогеля. Для обеих моделей были разработаны алгоритмы и их программная реализация, которые также были представлены в докладе.

Доклад «Подходы к организации процессов сушки, ориентированные на получение качественного продукта» был посвящен анализу методик организации и проведения процесса сушки с целью обеспечения высокого качества получаемой продукции.

Вопросы качества продукции   в настоящий момент являются одними из центральных вопросов в фармацевтической промышленности, и понимание того, как следует проектировать и вести процесс,   какое аналитическое оборудование и технологии использовать, чтобы обеспечить на выходе качественный продукт крайне важно для любого специалиста.

В качестве одного из примеров рассматривался процесс двуxстадийной сублимационной сушки фармацевтического протеина с использованием теплового насоса. Чтобы обеспечить требуемое качество получаемого продукта, необходимо понять, какие параметры процесса влияют на атрибуты качества продукта. Было установлено влияние температуры и времени сушки на такие атрибуты качества как: конечное влагосодержание, цвет, насыпная плотность, степень усадки материала, после чего появилась возможность найти и   рекомендовать оптимальные условия ведения процесса с учетом заданных требований по качеству.

Второй   важной частью доклада стало применение информационных технологий для контроля качества продукции. Отдельного место здесь заслуживает активно развивающаяся на Западе технология анализа процессов (PAT-process analytical technology) и применяемое современное аналитическое оборудование, такое как, БИК спектроскопия (ближний инфракрасный диапазон). Данные технологии позволяют вести постоянный мониторинг процесса, проводить измерения и вносить коррективы непосредственно в момент производства.

В качестве примера использования PAT, был приведен совмещенный процесс нанесения покрытий и сушки. Для непрерывного контроля процесса было использовано аналитическое оборудование компании J&M, проводился постоянный мониторинг влажности таблетки и толщины наносимого покрытия в течение всего процесса.

Стоит отметить, что в этом году научная часть выставки-конгресса охватила более чем 1000 докладов, представленных учеными из разных стан мира. Большое внимание уделялось актуальным вопросам, касающимся нанотехнологий и наноматериалов, интенсификации процессов, топливных элементов, биотехнологии и фармацевтики и многих других областей. Интерес, проявленный к представленным научным докладам участниками ACHEMA-2009, позволяет ученым верить, что их разработки будут реализованы в промышленности в ближайшие три-пять лет.