Desarrollo de nuevas metodologías de espectroscopia nir en aplicaciones industriales. Estudio y aplicación de técnicas de imagen química (nir-ci)

Abstract

Conseguir una elevada calidad en los productos es un reto cada día más importante en la industria moderna y estos productos no solo deben satisfacer al usuario sino también cumplir normativas para que puedan llegar al mercado. La Espectroscopia NIR es una técnica de reciente implantación que presenta numerosas ventajas respecto a otras técnicas: es no invasiva, no destructiva de la muestra, es un sistema rápido de medida y de obtención de resultados, de bajo coste, medioambientalmente compatible, etc. que han impulsado su aplicación en diferentes campos de la actividad industrial. En la Memoria se realiza un estudio de la aplicación de la Espectroscopia NIR a la determinación de parámetros de interés en la fabricación de resinas de poliéster y en el campo farmacéutico se propone un nuevo método de calibración para determinar API en muestras procedentes de las distintas etapas del proceso productivo; el objetivo último es proponer nuevas metodologías más rápidas y eficaces que sean alternativas de los métodos convencionales y que permitan realizar un control rápido para mejorar la calidad de los productos. Se han realizado estudios de imagen química NIR (NIR-CI), una técnica de creciente interés en el análisis de productos farmacéuticos y que permite ampliar y mejorar el conocimiento de las muestras para asegurar el cumplimiento de las exigentes necesidades de calidad en el análisis farmacéutico y que constituye un complemento versátil a la espectroscopia NIR convencional. El análisis directo de la muestra mediante el uso de técnicas de imagen, proporcionan un espectro NIR en cada píxel de la imagen, y mediante un tratamiento quimiométrico adecuado de la gran cantidad de información que esto representa se puede obtener información imposible de conseguir en la espectroscopia NIR convencional tales como la determinación de API y/o excipientes de uno o varios comprimidos farmacéuticos con una sola imagen química de forma rápida y sin alterar la muestra. En uno de los estudios de esta memoria se ha realizado un trabajo de imagen química en el que se propone un método cuantitativo para analizar comprimidos de ácido acetilsalicílico de diferentes marcas comerciales (de las que únicamente se posee la información sobre su composición obtenida en el vademecum), mediante el uso del algoritmo Multivariate Curve Resolution - Alternative Least Squares (MCR-ALS). Este algoritmo no exige definir un modelo de calibración, no necesita valores de referencia y solamente precisa los espectros de los componentes puros. Se ha demostrado la bondad del método a través de la correcta cuantificación del API y a la vez se ha estudiado su distribución en el comprimido mediante los histogramas de los mapas de concentración. Se han estudiado 10 marcas comerciales distintas y en todos los casos se han obtenido resultados conformes con las especificaciones del fármaco. Se ha ampliado el estudio anterior con el desarrollo de la metodología apropiada para establecer la homogeneidad de distribución del API y del excipiente mayoritario así como la determinación de uniformidad de contenido (definido por la European Pharmacopoeia) que se establece a partir del acceptance value (AV) mediante cuantificación del valor individual de cada comprimido de una única imagen hiperespectral de 10 comprimidos. Esta determinación supone un ahorro de tiempo considerable frente a los métodos convencionales ya que es una determinación esencial para la liberación de un lote de producción. Se ha realizado también una estudio comparativo de dos software MCR-ALS e Isys-PLS1 (un algoritmo que el software comercial de Malvern Isys 5.0 llama PLS1) para la determinación del contenido de API y excipientes a partir de las imágenes hiperespectrales, con el objeto de seleccionar el más adecuado para su aplicación a posteriores estudios. Los resultados obtenidos indican que ambos son igualmente válidos con esta finalidad ya que los resultados no difieren significativamente. La experiencia con los comprimidos comerciales de ácido acetilsalicílico, ha sido aplicada, en un nuevo estudio, a un fármaco en proceso de desarrollo. Se han analizado cuantitativamente la concentración y la distribución del API y excipientes de comprimidos farmacéuticos en diferentes comprimidos que presentan distinto grosor de recubrimiento. La información que se ha extraído de las imágenes hiperespectrales se han tratado por un lado con Isys-PLS1, permitiendo determinar la concentración de todos los constituyentes del fármaco y establecer la uniformidad de distribución de los mismos. Por otro lado se ha creado un modelo PLS1 con espectros promedio de imágenes hiperespectrales de comprimidos de diferente grosor de recubrimiento. Aplicando este modelo PLS1 a comprimidos de producción se determina el grosor de recubrimiento así como su distribución en los comprimidos. Los estudios realizados, principalmente los de imagen hiperespectral, nos han permitido cumplir los objetivos propuestos y establecer de forma clara y contundente la adecuación del NIR en la realización de medidas aptas para la mejora de la calidad de productos tanto de la industria química como farmacéutica.