L’efficacia di un farmaco dipende non solo dalla sua formulazione, ma anche in larga misura dalle proprietà chimico-fisiche della polvere che costituisce l’agente farmacologico, tra cui dimensioni delle particelle, forma e proprietà superficiali.
In particolare, l’area superficiale specifica e la struttura interna delle polveri sono a loro volta correlate ad alcuni parametri specifici delle particelle, come igroscopicità, solubilità, dissoluzione e compattazione, che svolgono un ruolo importante nelle capacità di purificazione, miscelazione, produzione e confezionamento dei prodotti farmaceutici. Inoltre, anche la velocità di dissoluzione, la biodisponibilità e l’efficacia dei farmaci dipendono dall’area superficiale specifica del materiale. In generale, maggiore è l’area superficiale specifica delle polveri farmaceutiche entro un certo intervallo, più rapida sarà la velocità di dissoluzione, garantendo una distribuzione uniforme del contenuto di farmaco; tuttavia, un’area superficiale specifica troppo grande porterà all’assorbimento di più acqua, il che non favorisce la conservazione e la stabilità dell’efficacia del farmaco. Per questo motivo, test di misura accurati, rapidi ed efficaci dell’area specifica delle polveri costituiscono un passaggio indispensabile e fondamentale nella ricerca in ambito farmaceutico.
A tal proposito, l’analizzatore di area superficiale specifica BET e dimensione dei pori della serie Easy-V di Ciqtek è uno strumento ad alta produttività, veloce ed economico, in grado di condurre test rapidi di misura dell’area superficiale specifica di prodotti finiti e di analisi della distribuzione delle dimensioni dei pori, per il controllo qualità in entrata e in uscita, la regolazione dei parametri di processo e la previsione delle prestazioni del farmaco.
L’altro strumento principe per lo studio e la caratterizzazione di questo tipo di materiali è sicuramente il Microscopio Elettronico a Scansione, che può lavorare con sorgente termoionica (Ciqtek SEM3200) o a emissione di campo (Ciqtek SEM5000). L’aspetto importante per l’analisi della morfologia superficiale delle polveri in campo farmaceutico è la possibilità di ottenere da questi strumenti immagini ad alta risoluzione con una tensione di accelerazione molto bassa (1-3 kV). In questo modo, infatti, si riduce il volume di interazione del fascio elettronico nel materiale e si ottengono immagini generate da elettroni provenienti dagli strati più superficiali del campione.
Vediamo insieme alcuni casi studio in cui avere lo strumento giusto in laboratorio diventa cruciale per l’ottimizzazione dei processi di produzione e il controllo qualità sui prodotti finiti.
1. Montmorillonite
La montmorillonite si ottiene dalla purificazione e lavorazione della bentonite, possiede proprietà uniche in farmacologia, grazie alla sua speciale struttura cristallina che le conferisce buone capacità di adsorbimento, scambio cationico e assorbimento d’acqua (rigonfiamento). Viene impiegata ad esempio come API (ingrediente farmaceutico attivo), nella sintesi di farmaci ed eccipienti farmaceutici.
Nelle immagini prese al SEM è possibile osservare la struttura laminare della montmorillonite, la quale reagisce con le proteine del muco del tratto digerente svolgendo un ruolo protettivo e riparatore sulla mucosa del tratto digerente.
2. Stearato di magnesio
Il Magnesio Stearato è un composto costituito da sali di magnesio e acidi grassi, principalmente acido stearico, ottenuti da fonti vegetali come l’olio di palma. Impiegato sotto forma di cristalli a forma di fiocchi, trova il suo principale utilizzo come lubrificante e antiagglomerante nella produzione di compresse e capsule. L’area superficiale specifica svolge un ruolo chiave nella proprietà lubrificanti dello stearato di magnesio. Maggiore è l’area superficiale specifica, più forte è la sua polarità, maggiore è l’adesione: può così formare un film sottile ma uniforme sulla superficie delle particelle e migliorare la lubrificazione nella miscelazione dei vari componenti del farmaco. D’altronde va tenuto in considerazione che per la sua natura idrofobica, può diminuire la velocità di disgregazione e dissoluzione e l’assorbimento del principio attivo.
3. Ibuprofene
3. Ibuprofene
L’ibuprofene come farmaco antinfiammatorio non steroideo (FANS) mostra una bassa e variabile biodisponibilità orale in soluzione acquosa a causa della bassa solubilità in acqua e della lenta velocità di dissoluzione. La riduzione delle dimensioni delle particelle di ibuprofene è un approccio efficace e ampiamente utilizzato per accelerare la dissoluzione ampliando l’area superficiale effettiva.
L’osservazione al SEM della morfologia superficiale delle singole particelle permette di comprendere e ottimizzare i processi produttivi per ottenere il prodotto finito con le migliori proprietà di miscelazione, e di identificare la presenza di eventuali residui indesiderati di solventi o altre sostanze chimiche provenienti dal processo produttivo.
