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Microscopia: svelare i segreti tramite il reverse engineering

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Nell'industria farmaceutica, il reverse engineering (RE) implica la scomposizione di un farmaco nei suoi singoli componenti, la comprensione delle proporzioni e dei metodi del lavoro di formulazione e quindi l'utilizzo di queste informazioni per riprodurre un prodotto simile. Sebbene esistano molti modi per esaminare il lavoro di un formulatore, la microscopia è una delle più semplici ed efficaci. Ti mostriamo come fare!

Il reverse engineering fornisce dati preziosi sui principi farmaceutici attivi (API) e sugli eccipienti e può essere utilizzato per confronti tra prodotti concorrenziali, indagini sulla violazione di brevetti o sviluppo di formulazioni generiche.1 Le aziende generiche spesso utilizzano il reverse engineering per decodificare i prodotti originari, dimostrare l'equivalenza delle formulazioni e accelerare lo sviluppo di farmaci generici. Questo può essere complesso dal punto di vista legale ed etico, poiché spesso implica la navigazione tra le leggi sui brevetti e i requisiti normativi. Le RE possono includere una serie di tecniche per aiutare a chiarire la composizione qualitativa ma soprattutto quantitativa dell'RLD. Ciò può comportare qualsiasi cosa, dalle tecniche di chimica analitica (spettrometria di massa, NMR, HMPL o GC) alla spettroscopia (IR e UV-VIS), cristallografia, analisi delle dimensioni delle particelle, varie tecniche di microscopia e persino tecniche PAT e di biologia molecolare nei biofarmaceutici. (2,4) La microscopia svolge un ruolo cruciale nel reverse engineering fornendo informazioni dettagliate sulle caratteristiche fisiche e sulle strutture dei materiali. Tecniche di microscopia come la microscopia elettronica a scansione (SEM) e la microscopia elettronica a trasmissione (TEM) possono essere utilizzate per esaminare la morfologia e la cristallinità delle particelle di farmaco. Ciò è importante per comprendere le caratteristiche fisiche, le dimensioni, la forma e le caratteristiche superficiali dei principi attivi farmaceutici e degli eccipienti. Osservando la scala macro, è possibile osservare le compresse per conoscere la matrice delle compresse, la distribuzione dei principi attivi e la presenza di qualsiasi rivestimento o strato. Quando si utilizza la microscopia per il reverse engineering, è essenziale combinare queste osservazioni con altre tecniche analitiche (filtrazione, studi di solubilità) per ottenere una comprensione completa della composizione e delle caratteristiche del farmaco. (3,4)

Sfide e soluzioni tecniche
Il team dell'IMCD Shanghai Pharmaceutical Technical Center (PTC) ha accettato la sfida del reverse engineering di Entacapone (Comtan®), utilizzando la microscopia a luce polarizzata (PLM) per rispondere le seguenti domande:
  • Qual è stato il processo di produzione?
  • Quali tipi di eccipienti sono stati utilizzati?
  • Come è stato aggiunto il superdisintegrante?
Il processo si è dimostrato semplice ma efficace. Dopo aver raschiato delicatamente il rivestimento, il nucleo della compressa Entacapone RLD è stato leggermente levigato e i granuli risultanti sono stati osservati al microscopio polarizzatore. La morfologia, le dimensioni e la forma di questi granuli sono risultate identiche ai granuli delle compresse placebo prodotte mediante granulazione (Figura 1B), confermando il processo di produzione dell'originatore.

Figure 1 - Microscopic images
Di solito, l'MCC, che è un componente insolubile, viene utilizzato nel processo di granulazione a umido come riempitivo e abilitatore di processo, come confermato dalla ricerca bibliografica. Per determinare quale grado di MCC è stato utilizzato nell'RLD, le compresse sono state lasciate disintegrare nell'arco di 24 ore e la parte non disciolta è stata confrontata con l'eccipiente grezzo stesso. Qui è possibile identificare facilmente la cellulosa microcristallina 101 come grado di eccipiente preferito. (Fig 2A e 2B).

Figure 2 - Microscopic images
Finora abbiamo identificato il metodo di produzione e il riempitivo preferito. L'analisi qualitativa ha rivelato che il superdisintegrante utilizzato è il CCS (croscarmellosa sodica). Volevamo fare un ulteriore passo avanti e vedere se era stato aggiunto per via intragranulare o extra-granulare nelle compresse di Entacapone. Dopo aver idratato i granuli della compressa RLD, è stata osservata la disintegrazione dei granuli in particelle più piccole, il che ha indicato che la croscarmellosa sodica (Figura 3A) è stata aggiunta per via intracranulare. Questo è stato confrontato con le particelle idratate per la conferma (Figura 3B). La Figura 1A indica che c'era un CCS che era stato aggiunto in modo extra-granulare nella compressa RLD. Questo è stato confrontato con le particelle di materia prima per la conferma (Figura 3C). Quindi, la croscarmellosa sodica è stata aggiunta in modo intra ed extra granulare .

Figure 3 - Microscopic images
Conclusione
Il costo e la velocità di commercializzazione sono la chiave del successo per un'azienda farmaceutica generica e, pertanto, una solida strategia di reverse engineering può rivelarsi efficace nel ridurre i tempi di sviluppo. Oltre alla microscopia, questa può essere combinata con diverse altre tecniche analitiche come SEM, spettroscopia Raman, diffrazione di raggi X in polvere e HPLC per ottenere maggiori informazioni qualitative e quantitative sull'RLD. Il lavoro del team è stato ammesso come poster per il prestigioso AAPS PharmSci 360 (American Association of Pharmaceutical Scientists) che si è svolto nell'ottobre dello scorso anno e dimostra un metodo semplice e universale per decodificare la formula qualitativa e il processo di produzione dell'RLD utilizzando la microscopia a luce polarizzata come potente strumento.
Competenza tecnica
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