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Diseño de procesos de liofilización sin problemas
Los procesos de liofilización eficientes resultan en ahorros en tiempo y energía, tasas de fallas reducidas y consistencia mejorada del lote.
RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS Equipo y Proceso
Katriona Scoffin
Los procesos de liofilización eficientes resultan en ahorros de tiempo y energía, índice de fallas reducido y consistencia mejorada del lote.
En un ciclo típico de liofilización, se coloca un producto en viales y se seca sobre un anaquel en un liofilizador, bajando primero la temperatura lo suficiente para asegurar que el producto esté completamente congelado. En la siguiente fase de secado primario, se reduce la presión de la cámara para inducir la sublimación del solvente congelado (ver Figura 1). Se lleva a cabo una fase secundaria de secado hasta alcanzar la sequedad requerida. Las características clave de un ciclo de liofilización son la temperatura y los gradientes de presión. Sin embargo, la conducta de un producto conforme se seca, está afectada por muchos factores adicionales, tales como el tamaño del vial, el volumen del condensador, la pureza del producto, el tamaño del lote y las especificaciones del equipo. Deben considerarse los siguientes aspectos cuando se diseña un ciclo de liofilización y se selecciona el equipo de liofilización.
Optimizar las condiciones de congelamiento
Existen tres factores principales a considerar cuando se optimiza la etapa de congelamiento del ciclo: el producto debe estar completamente congelado; la estructura cristalina del hielo debe ser abierta para ayudar a la sublimación; y debe lograrse el completo congelamiento a una temperatura tan alta como sea posible para ahorrar tiempo y energía. El templado y la nucleación controlada pueden ayudar a crear condiciones de congelamiento óptimas.
Templado. Los liofilizadores pueden ser programados para incorporar múltiples funciones de rampa y de espera para alcanzar la estructura congelada requerida. Algunos programas usan un proceso de templado, el cual es una técnica de elevación y disminución de la temperatura sobre un rango de unos pocos grados para controlar el congelamiento.
Nucleación controlada. Los estudios han demostrado que con la nucleación no controlada, el tiempo de secado para que se forme el núcleo en el último vial podría ser casi 20% más prolongado que el primer vial y 45% más prolongado que un vial hecho para congelarse cerca de su punto de congelamiento termodinámico mediante nucleación controlada (1). Las técnicas de nucleación controlada (p.ej., ControLyo de Praxair) hacen posible inducir el congelamiento en la máxima temperatura segura para el producto. Por cada incremento de 1°C en la temperatura de nucleación, el tiempo de secado puede reducirse en tanto como 3-4% y el tiempo global para congelar el producto puede reducirse (1).
Superenfriamiento. El superenfriamiento es un fenómeno en el cual el producto se enfría por debajo de su temperatura de congelamiento sin formación de hielo, lo que resulta en una conducta de congelamiento impredecible que puede estar varias decenas de grados por debajo de la temperatura de congelamiento termodinámico medida. Como los cristales de hielo requieren un punto de nucleación con el fin de formarse, es probable que el superenfriamiento ocurra en formulaciones farmacéuticas ultra-filtradas. La nucleación controlada es un método útil para controlar este comportamiento.
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