Evaluation of AaltoCellTM as a filler for tablets compressed from high-shear wet granulated formulations
Title: | Evaluation of AaltoCellTM as a filler for tablets compressed from high-shear wet granulated formulations |
Author(s): | Nguyen, Thuy |
Contributor: | University of Helsinki, Faculty of Pharmacy |
Degree program: | Master 's Programme in Pharmacy |
Specialisation: | Pharmaceutical technology |
Language: | English |
Acceptance year: | 2023 |
Abstract: |
Mikrokiteinen selluloosa on eräänlainen puhdistettu, osittain depolymeroitu selluloosa, joka valmistetaan käsittelemällä α-selluloosaa mineraalihapoilla. Siitä lähtien kun ensimmäinen mikrokiteinen selluloosa kaupallistettiin, lukuisia mikrokiteisiä selluloosalaatuja on laajasti käytetty erilaisten kiinteiden lääkevalmisteiden, kuten tablettien, valmistuksessa. Eri lähtöaineista valmistetulla mikrokiteisellä selluloosalla on erilaisia fysikaaliskemiallisia ominaisuuksia, kuten polymeroitumisaste, hygroskooppisuus, partikkelikoko ja morfologia. Märkärakeistuksessa mikrokiteistä selluloosaa voidaan käyttää täyteaineena, sideaineena tai hajotusaineena. Aalto-yliopisto on kehittänyt uudenlaista mikrokiteistä selluloosaa, joka valmistetaan uusiutuvista raaka-aineista integroidulla prosessilla, joka kuluttaa vähemmän energiaa että kemikaaleja. AaltoCellTM:in käyttö apuaineena lääkevalmisteissa on kuitenkin vähän tutkittu.
Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tutkia kolmen eri AaltoCellTM-laadun ominaisuuksia täyteaineena tableteissa, jotka sisältävät 50% parasetamolia (w/w), ja verrata AaltoCellTM:iä kaupalliseen mikrokiteiseen selluloosaan, Vivapur 101. Parasetamolin ja tutkittavien mikrokiteisten selluloosien huonon valuvuuden takia jauheseoksia märkärakeistettiin high-shear menetelmällä niiden valuvuuden parantamiseksi. Rakeistuksen jälkeen jauheformulaatioiden hiukkaskokojakaumaa, morfologiaa ja valuvuutta karakterisoitiin. Tabletteja puristettiin rotaatiotablettikoneella käyttäen 9 mm muotteja. Tablettien laatujen arvoimiseksi suoritettiin Euroopan farmakopean mukaiset testit koskien murenevuutta, hajoamista, tablettien painonvaihtelua, annoksen yhdenmukaisuutta ja dissoluutiota.
Tuloksissa selvisi, että AaltoCellTM A- ja Vivapur 101-formulaatioilla oli pienin partikkelikoko ja AaltoCellTM B formulaatiolla oli suurin partikkelikoko. Carr’s indeksiarvojen ja Hausnerin suhdelukujen mukaan AaltoCellTM - ja Vivapur 101-jauheiden valuvuusominaisuudet vaihtelivat heikon ja erittäin, erittäin huonon välillä. Märkärakeistuksen jälkeen AaltoCellTM B ja AaltoCellTM C rakeilla oli hyvä valuvuus, kun taas AaltoCellTM A ja Vivapur 101 rakdeiden valuvuus luokiteltiin kohtalaiseksi. Tulokset oli kuitenkin ristiriidassa kuva-analyysiin perustuvalla valuvuustutkimuslaitteella saatujen valuvuusindeksiarvojen kanssa. Tulosten perusteella AaltoCellTM tabletit täyttivät Euroopan farmakopean kriteerit ja olivat ominaisuuksilta verrattavissa Vivapur 101 tablettien kanssa. Tablettien keskimääräien tablettipaino poikkesi ± 3.2% tavoitepainosta (230 mg). Variaatiokertoimien (engl. relative standard deviation, RSD) perusteella tablettien painon ja lääkeainepitoisuuden vaihtelut olivat pieniä. AaltoCellTM -tablettien hajoamisaika oli 1–8.5 minuuttia. Lisäksi parssetamolia vapautui AaltoCellTM -tableteista nopeasti, 78–84% parasetamolista vapautui yhden minuutin sisällä
Tulokset osoittivat, että AaltoCellTM on lupaava apuaine tablettivalmistuksessa. Jatkotutkimuksissa on tärkeä karakterisoida edelleen AaltoCellTM:in ominaisuuksia, kuten morfologiaa, partikkelien pinnan karheutta ja hygroskooppisuutta.
Microcrystalline cellulose (MCC) is a purified, partially depolymerized cellulose, which is obtained by treating α-cellulose with mineral acids. Ever since the first microcrystalline cellulose was commercialized, different grades of microcrystalline cellulose have widely been used in the manufacture of solid dosage forms, such as tablets. MCC obtained from different sources will exhibit different physico-chemical properties, including moisture content, degree of polymerization, crystallinity, and particle morphology. In wet granulation, microcrystalline cellulose can be used as a filler, binder, and disintegrant. Recently, Aalto University has introduced a novel microcrystalline cellulose obtained from renewable raw materials by an integrated process, which has a short retention time, low energy and chemical consumption. However, very few studies have evaluated the use of AaltoCellTM as an excipient in solid dosage forms.
The objective of this study was to evaluate the filler properties of three grades of AaltoCellTM to prepare paracetamol tablets with 50% (w/w) drug load and compare AaltoCellTM with a commercial microcrystalline cellulose, Vivapur 101. Due to the poor flowability of paracetamol and the experimental microcrystalline celluloses, it is challenging to direct compress tablets from paracetamol and microcrystalline mixtures. Thus, the powder mixtures were granulated by high-shear wet granulation method to improve the flowability. After the granulation, the formulations were characterized for particle size distribution, morphology and powder flow. Carr’s index Hausner ratio and angle of repose were calculated to evaluate the flowability of the formulations. In addition, an image-based analysis of powder flow was performed. A rotary tablet press equipped with single punches of 9 mm diameter was used to compress tablets. To evaluate the quality of tablets, European Pharmacopoeia tests of friability, disintegration, uniformity of mass, uniformity of content and dissolution were conducted.
The AaltoCellTM A and Vivapur 101 formulations had the smallest particle size, whereas the AaltoCellTM B had the largest particle size. According to Carr’s index and Hausner ratio, the flowability of AaltoCellTM powders and Vivapur 101 varied from poor to very, very poor. After the granulation, the flowability of AaltoCellTM B and AaltoCellTM C were classified as good, while AaltoCellTM A and Vivapur 101 formulations had fair flowability. However, the results were conflicting with the flowability index values obtained in the image-based analysis. According to the results, the AaltoCellTM tablets complied with all criteria of European Pharmacopoeia and were comparable with Vivapur 101 tablets. The average tablet weight deviated ± 3.2% from the target weight. The variations in weight and drug content were small, as indicated by low RSD values. The disintegration time of the AaltoCellTM tablets was between 1-8.5 minutes. In addition, the AaltoCellTM tablets had fast dissolution with 78-84% of paracetamol released within 1 minute.
Overall, AaltoCellTM is a promising excipient for use as a filler in tablets. In further studies, characterizing the powder properties, such as morphology, surface properties and hygroscopicity, would provide a better understanding of the properties of AaltoCellTM.
|
Keyword(s): | Microcrystalline cellulose high-shear wet granulation tablet compression AaltoCellTM flowability tabletability |
Files in this item
Files | Size | Format | View |
---|---|---|---|
Nguyen_Thuy_maisterintutkielma_2023.pdf | 2.103Mb |
This item appears in the following Collection(s)
-
Faculty of Pharmacy [577]