Skip to main content
Login | Suomeksi | På svenska | In English

Kiinteiden aineiden valuvuuden karakterisointi FT4-jauhereometrillä lääkekehityksen alkuvaiheessa

Show full item record

Title: Kiinteiden aineiden valuvuuden karakterisointi FT4-jauhereometrillä lääkekehityksen alkuvaiheessa
Author(s): Neuvonen, Janina
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Pharmacy, Faculty of Pharmacy
Discipline: Industrial pharmacy
Degree program: none
Specialisation: none
Language: Finnish
Acceptance year: 2019
Abstract:
Jauheiden valuvuus on kriittisessä roolissa lääketeollisuuden suosituimpien annosmuotojen, tablettien ja kapselien, valmistuksessa. Uudelleen formulointi on kallista ja aikaa vievää, joten jauheen valumisominaisuudet ovatkin tärkeää määrittää lääkekehityksen alkuvaiheessa ennen tabletointi- ja kapselointiprosesseja. Jauheen valuvuuden tutkimiseen on useita eri menetelmiä, kuten murtokammio, aukon läpi valuminen sekä kaato- ja tärytiheys. Menetelmistä huolimatta luotettavin keino tutkia jauheiden valuvuutta on usein empiirinen. Lääkekehityksen alkuvaiheeseen olisikin hyvä saada nopeampia, luotettavampia ja halvempia jauheen valuvuuden tutkimismenetelmiä. FT4-jauhereometri on suhteellisen uusi valuvuuden karakterisointitekniikka. Tämän tutkimuksen tavoitteena onkin selvittää, onko FT4-jauhereometrin menetelmistä luodun kirjaston avulla mahdollista karakterisoida kiinteiden aineiden reologisia ominaisuuksia lääkekehityksen alkuvaiheessa. Lisäksi tavoitteena on tutkia, voidaanko FT4-jauhereometrin menetelmien avulla ennustaa massojen tabletointi- ja kapselointimenestystä. Tutkimuksesta saatua tietoa voidaan hyödyntää jatkossa muun muassa jatkuvatoimisissa prosesseissa, sillä valuvuus on merkittävässä roolissa etenkin raaka-aineiden syöttämisessä prosessiin, mikä on jatkuvatoimisten prosessien tärkein osa-alue. Kirjastoon valittiin 15 partikkelikooltaan ja -muodoltaan erityyppistä materiaalia. Näille materiaaleille suoritettiin viisi erilaista FT4-jauhereometrin perustestimenetelmää. Lisäksi materiaalien partikkelikoko ja -muoto, aukon läpi valuminen sekä kaato- ja tärytiheys määritettiin tukemaan jauhereometrin tuloksia. Tulosten käsittelyyn käytettiin pääkomponenttianalyysia. Tutkittavina tabletti- ja kapselimassoina hyödynnettiin erään aiemman tutkimuksen massoja, jotka oli kyseisessä tutkimuksessa tabletoitu ja kapseloitu. Nämä tabletti- ja kapselimassat sisälsivät vaihtelevan määrän kohesiivista lääkeainetta. FT4-jauhereometrin menetelmät antavat moninaisempaa tietoa materiaaleista ja niiden käyttäytymisestä kuin perinteiset valuvuuden testimenetelmät. Jauhereometrin parametreistä paineen pudotus, kokoonpuristuvuus ja spesifinen energia erottelevat kohesiiviset ja ei-kohesiiviset materiaalit toisistaan, sillä kohesiiviset materiaalit saavat näillä parametreillä ei-kohesiivisia materiaaleja selvästi suurempia arvoja. Lisäksi jauhereometrin murtokammiotestin koheesio erottelee pääasiassa hyvin kohesiiviset materiaalit muista materiaaleista. Valumisnopeusindeksin avulla on mahdollista erottaa materiaalit, joihin valumisnopeuden muutos erityisesti vaikuttaa. Ilmavirran vaikutuksesta fluidisoituvat materiaalit taas erottuvat aeraatiotestin avulla. Avicel PH-102:ta voisi luodussa kirjastossa (lukuun ottamatta aeraatio- ja murtokammiotesti) käyttää karkeana raja-arvona hyvin ja huonosti valuville materiaaleille. FT4-jauhereometrin stabiilisuusindeksi-, valumisnopeusindeksi-, spesifinen energia -, paineen pudotus - ja kokoonpuristuvuus-tulokset korreloivat kohesiivisen lääkeaineen suhteelliseen osuuteen seoksessa. Näitä parametrejä voisikin mahdollisesti käyttää erottelemaan kohesiivisen materiaalin sisältäviä seoksia toisistaan. Lisäksi spesifinen energia, kokoonpuristuvuus, paineen pudotus, perusvaluvuusenergia, stabiilisuusindeksi ja valumisnopeusindeksi korreloivat tablettien painonvaihtelun kanssa. Näiden parametrien avulla voisikin mahdollisesti arvioida seosten tabletoitavuutta. Uusien materiaalien reologisten ominaisuuksien arviointiin ja ennustamiseen tarvitaan huomattavasti suurempi kirjasto. FT4-jauhereometrin avulla voi mahdollisesti ennustaa tabletti- ja kapselimassojen tabletointimenestystä. Tätä olisi mielenkiintoista tutkia laajemminkin esimerkiksi osana kirjastoa. Lisäksi olisi hyvä tutkia korreloivatko jauhereometrin tulokset jatkuvatoimiseen valmistukseen.
Flowability of powders is in critical role when manufacturing the most popular dosage forms, tablets and capsules, of pharmaceutical industry. Re-formulation is expensive and time-consuming, so it is important to determine powder flow properties at the initial stage of drug development prior to tabletting and encapsulation processes. There are many different methods, like shear cell, flow through an orifice and bulk and tapped density, to examine powder flowability. Despite the methods, the most reliable means of examining powder flowability is often empirical. In early stages of drug development, it would be good to have faster, more reliable and cheaper methods to examine powder flowability. FT4 Powder Rheometer is a relatively new flowability characterization technique. The aim of this study is to find out whether the library created using the FT4 Powder Rheometer methods makes it possible to characterize the rheological properties of solids in the early stages of drug development. In addition, the aim is to investigate whether FT4 Powder Rheometer methods can predict the success of masses in tableting and encapsulation processes. The information gained from the research can be used in the future, for example, in continuous processes, because flowability plays an important role, especially in the supply of raw materials to the process, which is the most important division of continuous processes. To the library were selected for particle size and shape 15 different types of material. These materials were subjected to five different FT4 Powder Rheometer basic test methods. In addition, the particle size and shape of the materials and the flow through an orifice and the bulk and tapped density were determined to support the results of the powder rheometer. The principal component analysis was used to process the results. As the tablet and capsule masses examined, the masses of a previous study were utilized. Those masses were tableted and encapsulated in that previous study. These tablet and capsule masses contain a variable amount of cohesive drug substance. FT4 Powder Rheometer methods provide more complex information about materials and their behaviour than conventional flowability test methods. From the powder rheometer parameters pressure drop, compressibility and specific energy distinguish the cohesive and the non-cohesive materials, because the cohesive materials with these parameters obtain clearly higher values than non-cohesive materials. Additionally, the cohesion of FT4 Powder Rheometer shear cell test mainly distinguishes highly cohesive materials from other materials. The flow rate index makes it possible to separate the materials to which the change in flow rate particularly affects. Fluidizing materials, due to the air flow, are distinguished by the aeration test. Avicel PH-102 could be used as a rough limit value for well and poorly flowing materials in the created library (excluding the aeration and shear cell test). Stability index -, flow rate index -, specific energy -, pressure drop -, and compressibility-results of the FT4 Powder Rheometer correlated to the proportional proportion of the cohesive drug in the mixture. These parameters could possibly be used to distinguish mixtures containing the cohesive material. Additionally, specific energy, compressibility, pressure drop, basic flowability energy, stability index and flow rate index correlated with the weight variation of the tablets. With these parameters one could possibly assess the tabletability of the mixtures. A much larger library is needed to evaluate and predict the rheological properties of new materials. FT4 Powder Rheometer can possibly be used to predict the tableting success of tablet and capsule masses. This would be interesting to look more extensively, for example as part of a library. Additionally, it would be good to investigate whether the results of powder rheometer correlate to continuous production.
Keyword(s): FT4 Powder Rheometer material library flowability rheological properties powder FT4-jauhereometri materiaalikirjasto valuvuus reologiset ominaisuudet jauhe


Files in this item

Files Size Format View
PRO GADU_Neuvonen Janina.pdf 3.032Mb PDF

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record