Equipements d'analyse pré & post lyophilisation
Pour en savoir plus sur ces systèmes, n’hésitez pas à nous contacter
Sans analyses de caractérisation thermique de votre produit, élaborer une recette de lyophilisation revient à conduire une voiture sans savoir où l’on va ! La cryomicroscopie (Lyostat) et l’ATD-impédance (Lyotherm) vous permettront de déterminer la nature de votre produit ainsi que sa température dite critique au-delà de laquelle votre produit subira une altération cosmétique et/ou qualitative.
Enfin sans analyses post-lyophilisation, c’est être arrivé à destination, sans savoir si c’est la bonne ! Le Micropress et la DSC sont là pour définir la température de stockage et les caractéristiques mécaniques de votre cake.
Cryomicroscopie et analyse thermique pour la caractérisation de la lyophilisation
Une approche rationnelle et fondée sur la connaissance de la conception et du développement des formulations et des cycles de lyophilisation réussis, nécessite des informations sur la façon dont le produit réagit aux différentes conditions de traitement. Les formulations candidates doivent être analysées en fonction de leurs structures physiques visibles, de leurs caractéristiques thermiques et de leurs mobilités à l'état congelé, afin d'acquérir une compréhension suffisante de leurs comportements tout au long du processus de lyophilisation. Cela permet de développer des cycles adaptés aux besoins spécifiques de chaque produit, les rendant efficaces, sûrs, robustes et reproductibles.
Instruments d’analyse
Les spécialistes de Biopharma Group ont conçu et développé trois instruments d’analyse perfectionnés – le cryomicroscope Lyostat, l’analyseur Lyotherm ATD et impédance et le MicroPress spécialement pour aider ceux qui utilisent les technologies de lyophilisation dans leur production ou leurs projets de recherche. Au cours de la dernière décennie, les deux instruments ont été améliorés et mis à jour pour donner les instruments actuels qui sont décrits dans la brochure de présentation ci-dessous :
Cryomicroscope Lyostat
Microscope de lyophilisation Lyostat 5
Températures critiques pour la lyophilisation
Figure 1
Le microscope de lyophilisation Lyostat 5 établit la température critique de votre produit. La température critique ou la température à laquelle un produit congelé connaît un échec structurel figures 1 et2 , est la caractéristique la plus importante pour presque toutes les formules de lyophilisation. Dans les solutions cristallines, il s’agit du point eutectique (Teu) et dans les produits amorphes, c’est la température de rupture (Tc). Les informations sur la façon dont se comporte le produit au fur et à mesure que la température augmente sont des informations essentielles pour une lyophilisation réussie. Un produit qui s’effondre pendant la lyophilisation peut subir un grand nombre de complications comme, une durée de vie et une activité réduite, et une mauvaise reconstitution. La connaissance du comportement de rupture d’un produit est primordiale lors du développement d’un nouveau cycle, de la transposition ou de l’optimisation de processus existants ou de la conception d’une formule pour la lyophilisation.
La microscopie de lyophilisation
La microscopie de lyophilisation (FDM) est la seule méthode pour déterminer de manière fiable les températures de rupture. Historiquement, la FDM a été utilisée uniquement pour les températures de rupture / eutectiques mais la dernière génération de FDM peut aussi permettre une identification des phénomènes de cristallisation, la formation potentielle de peau/croûte, et les effets du recuit sur le développement de cristaux de glace et la structure de la solution.
Microscope de lyophilisation FDM Lyostat 5
Figure 2
Lyostat 5 n’a besoin que de 2µl de votre échantillon et de moins d’une heure pour compléter l’analyse. Lyostat est contrôlé par ordinateur et fournit une image (figure 2)et des données complexes ainsi que des fonctions de saisie et d’analyse de données, qui permettent aussi à l’utilisateur de faire une vidéo de son échantillon en cours d’analyse. Le logiciel est également disponible dans une version 21CFR11 compatible.
Les Avantages de connaitre la température critique de votre produit
Comment Biopharma a reussi à réduire la durée d'un cycle de lyophilisation de 61 heures d’un client.
L’équipe de chercheurs a tout d'abord analysé la formulation. Le Lyostat 5 a ensuite permis d'identifier une température d'effondrement entre -18°C et -14°C et detecté associé à notre Lyotherm un début de ramollissement à-25°C. Elle a donc testé un cycle de lyophilisation où la température n’irait pas au-dessus de -30°C, soit une marge de sécurité de 5°C en dessous du seuil de température critique réussissant ainsi à développer un cycle de 45 heures, soit 16 heures de moins que le cycle de lyophilisation original.
Lisez la très intéressante publication de notre directeur sur l’importance d’effectuer une caractérisation thermique de votre produit avant lyophilisation :
Le Lyotherm
Impédancemètre pour lyophilisation Lyotherm3
L'optimisation du processus de lyophilisation commence par une profonde connaissance de l'ingrédient pharmaceutique actif (API) utilisé et son interaction avec les excipients. Une connaissance des transitions de phases se produisant dans l'état congelé mène directement à une meilleure efficacité et encourage la stabilité pendant et après le processus de lyophilisation Une des méthodes les plus puissantes utilisées pour trouver ces transitions de phases est l'analyse Zsinϕ, effectuée à l'aide de Lyotherm3.
Le Lyotherm3 identifie la température à laquelle se produit la transition grâce à des variations de Zsinϕ, une fonction d'impédance électrique, et il complète ces données par une analyse thermodifférentielle (DTA). Comme Zsinϕ est un compteur de mobilité moléculaire, il est suffisamment sensible pour identifier le repliement des protéines et autres petits événements de réorientation.
Lyotherm vous permet d'effectuer deux analyses en même temps, en vous offrant des données d'analyse thermique différentielle et d'impédance électrique dans une seule unité combinée.
L'analyse d’imédence (ZSin) est une analyse diélectrique à fréquence fixe fournissant une indication de la mobilité moléculaire des traces de l'échantillon, y compris les événements non détectés par les méthodes thermiques telles que DTA ou DSC.
L'analyse thermique différentielle (DTA) mesure la différence de température entre un échantillon et une référence, mettant en évidence les événements exothermiques et endothermiques, par ex. cristallisation, fusion eutectique et transition vitreuse. La combinaison de l'analyse DTA et de l'impédance signifie que Lyotherm est plus sensible aux changements au sein de la structure gelée que d'autres techniques exclusivement thermiques :
- Volumes d'échantillons de 2 ml à 4 ml
- 2 sondes de température Pt100 avec une précision de ±0,3°C à 0°C
- Plage de température d'analyse -196 °C à +60 °C
- Sonde d'impédance fonctionnant entre 1 Ω et 14 MΩ à 1 000 Hz
- Faible encombrement sur paillasse (environ 500 mm x 400 mm)
MicroPress
Données mesurables des propriétés mécaniques d’un Cake lyophilisé
Grace au Micropress de Biopharma les propriétés mécaniques de votre cake lyophilisé peuvent MAINTENANT être mesurées rapidement et de manière reproductible in situ.
Le MicroPress est un instrument innovant entièrement développé par Biopharma pour quantifier in-situ les défauts microscopiques dans les matériaux de faible densité et, en particulier, dans tous les produits lyophilisés.
Par exemple, le mannitol est souvent utilisé dans les formulations en tant qu'agent de charge et a une température critique élevée qui peut masquer l'affaissement des produits avec une température critique nettement inférieure.
Le glucose a une température critique autour de -41°C et, lorsqu'il est combiné avec du mannitol, s'effondre s'il est séché au-dessus de la température critique.
Cependant, en raison de la nature gonflante du mannitol, le mélange a un bon aspect une fois lyophilisé malgré d'éventuels défauts de structure.
Le degré de micro-effondrement et l'effet de la structure du gâteau peuvent être déterminés en modifiant la concentration de glucose tout en gardant la concentration de mannitol constante. Souvent, les cycles utilisés pour lyophiliser cette solution ne permettent pas au glucose de se lyophiliser suffisamment en raison de la température élevée et, par conséquent, un effondrement peut se produire. En revanche, le mannitol sécherait une quantité suffisante pour garder la structure du gâteau. Cependant, le micro-effondrement résultant, apparemment imperceptible, affecterait la remise en suspension ainsi que la stabilité et l'activité au cours du temps de la substance médicamenteuse elle-même.
Pour en savoir plus sur notre MicroPress, lisez nos deux notes d’applications :
Comment Le Micro collapse affecte la solidité du lyophilisat ? Cliquez ici
Quelle est la résistance de vos lyophilisats ? Cliquez ici
Calorimétrie à balayage différentiel (DSC)
Calorimétrie à balayage différentiel (DSC)
La calorimétrie a balayage différentiel sert à montrer les événements exothermiques et endothermiques. Lors de l'analyse DSC, la température de l'échantillon est augmentée à un débit constant par apport de chaleur. Le flux de chaleur nécessaire pour maintenir ce taux constant est ensuite enregistré en fonction de la température pour générer le tracé DSC montrant les événements exothermiques et endothermiques.
Certains des événements les plus critiques dans l’analyse de la lyophilisation pharmaceutique, sont les transitions du verre, à la fois à l’état sec (Tg) et à l’état congelé (Tg ’). Celles-ci s'appliquent aux composants d'échantillons amorphes et sont des modifications thermodynamiquement réversibles qui entraînent un changement de la capacité thermique spécifique de l'échantillon. Celles-ci indiquent une réorientation entre les régimes amorphes et cristallins et ont souvent une grande influence sur un certain nombre de caractéristiques de la structure de l'échantillon. Les transitions de verre sont également visibles en tant que modification du dégradé de la trace DSC.
DSC Stage - Modular Add-On
Le module modulaire DSC offre une nouvelle alternative compacte pour effectuer des analyses thermiques sur des échantillons à l’état liquide ou sec.
Le DSC Stage partage le même module de commande et les mêmes périphériques avec notre microscope Lyostat5, élargissant ainsi les capacités de Lyostat5. De plus, le système à double casserole permet une comparaison avec un échantillon de référence et maximise le signal thermique des événements liés au soluté sur le « bruit » résultant du solvant et de la casserole.
Analyse optique
L'un des avantages les plus importants de la phase DSC est que, contrairement aux autres systèmes DSC, il est possible de l'installer sur une station d'imagerie pour l'analyse de dégradation visuelle et l'analyse thermique par caractérisation de surface au travers d'une fenêtre saphir. L'observation visuelle des modifications physiques rapportées quantitativement par la trace DSC peut être très utile, notamment pour le dépannage.
Spécifications techniques
- Contrôle précis dans la plage -180 ° C à + 450 ° C
- Purge atmosphérique (azote ou autre) par les entrées de gaz
- Taux de chauffage et de refroidissement réglable de 0,1 ° C min-1 à 30 ° C min-1
- Précision du flux thermique 0,01 mW
- Imagerie optique avec caméra FLIR :
- Résolution 1920 × 1200
- 3 mégapixels
- 30 images par secondeCalorimétrie à balayage différentiel
