DHM®: Un nuevo método para caracterizar los recubrimientos de silicona para medicamentos más seguros y de mayor rendimiento

Resumen ejecutivo

Las jeringas precargadas (PFS) son un método preferido para administrar medicamentos parenterales, como proteínas terapéuticas, debido a ventajas como la precisión en la dosificación, la comodidad para el paciente y la reducción del riesgo de contaminación. Sin embargo, presentan el desafío de ser tanto el contenedor de almacenamiento del medicamento como el dispositivo de administración. Para garantizar su correcto funcionamiento, la superficie interna suele recubrirse con aceite de silicona, aunque este puede degradarse con el tiempo, especialmente en presencia del producto farmacéutico.

Un nuevo método para medir el espesor del recubrimiento es el uso de la Microscopía Holográfica Digital (DHM^®), una tecnología patentada por Lyncée Tec SA (Lausana, Suiza). Interferómetros 3D especializados se emplean para caracterizar toda la superficie interna, permitiendo mediciones cuantitativas sobre la calidad del recubrimiento, como el volumen de silicona y la homogeneidad de su distribución. Para evaluar su idoneidad en jeringas recubiertas con silicona, el EMEA TEC de Stevanato Group (Piombino Dese, Italia) comparó el rendimiento del DHM^® con el método tradicional de pesaje de silicona en un conjunto de 29 jeringas.

Figure 1_DIgital Holographic Microscope

Figura 1: Microscopio Holográfico Digital

Los resultados muestran una fuerte correspondencia entre el volumen de silicona procesado digitalmente y el volumen obtenido mediante pesaje gravimétrico, tanto para cantidades altas como bajas de aceite de silicona, incluso cuando la silicona estaba reticulada. Este instrumento constituye la base de una nueva era en la caracterización de capas de silicona, ayudando a la industria farmacéutica a verificar la calidad del recubrimiento desde la fase de diseño para obtener medicamentos más seguros y de mayor rendimiento.

Materiales y metodología

Se proporcionaron jeringas de vidrio sin siliconar desde el EMEA Technology Excellence Center (Piombino Dese, Italia), y se dividieron en dos grupos para el proceso de siliconización, durante el cual se pulverizó aceite de silicona en el interior de cada jeringa.

• El Grupo A fue siliconizado con una menor cantidad de aceite de silicona y tratado con plasma para inducir la reticulación.
• El Grupo B fue siliconizado con una mayor cantidad de aceite de silicona sin tratamiento adicional.

El peso de las jeringas se midió gravimétricamente antes y después de la siliconización. Las mismas muestras se midieron posteriormente mediante DHM^® para determinar primero el espesor de la silicona en el interior, a partir del cual se calculó el volumen total utilizando el valor medio del espesor.

Figure 2_syringe silicone DHM

Figura 2: Ejemplo de visualización del espesor de silicona medido por el software DHM^®

El DHM^® realiza la medición registrando la interferencia entre una onda de referencia y la luz reflejada del espécimen en forma de hologramas. Toda la superficie interna de la jeringa se mide mediante una plataforma de 4 ejes (XYZθ) controlada por software, que sincroniza el registro de los hologramas con la rotación y el desplazamiento a lo largo de la longitud de la jeringa.

Mediante el procesamiento digital se crea un mapa numérico del espesor de silicona dentro de la jeringa con resolución interferométrica: se puede determinar un valor de espesor para cada píxel de las imágenes tomadas. En este estudio, se registró el espesor medio de la silicona para cada jeringa.

Para determinar el volumen de aceite de silicona dentro de la jeringa, se calculó el espesor medio y se utilizó en la siguiente fórmula:

FIgure 3_Coating Volume Calculation

Figura 3: Cálculo del volumen del recubrimiento basado en el espesor

donde:

V = volumen de silicona en mm³

d₁ = diámetro interno de la jeringa en mm (según el plano técnico)

h = longitud de la sección cilíndrica de la jeringa en mm (según el plano técnico)

δ = espesor de la silicona en mm (nm · 10⁻⁶)

Resultados y conclusiones

Los volúmenes de silicona medidos en las muestras se resumen en la Figura 4. En general, los rangos de medición de ambos métodos se superponen claramente, lo que confirma que no existen diferencias estadísticamente significativas.

FIgure 4_Silicone based on method

Figura 4: Volumen de silicona medido por grupo según el método

La diferencia en el volumen de silicona entre los dos métodos, para cada muestra, se calculó y expresó como porcentaje de los valores obtenidos mediante pesaje, tal como se muestra en la Figura 5. En general, el DHM^® muestra valores más bajos que el pesaje gravimétrico, lo cual es esperable porque el DHM^® mide solo la parte cilíndrica interna de la jeringa. Cualquier silicona situada en la zona del hombro de la jeringa, cerca de la aguja, se incluiría en la pesata pero no en la medición DHM^®. Al predecir el impacto del recubrimiento de silicona sobre la fuerza de deslizamiento del émbolo o sobre la fuerza de extrusión, el DHM^® resulta entonces el método más preciso, ya que mide directamente la superficie en contacto con el émbolo.

Figure 5_percent difference

Figura 5: Diferencia porcentual en el volumen medido respecto al pesaje

Gracias a la forma en que el DHM^® mide las muestras y reconstruye digitalmente la superficie interna, en el futuro podrán realizarse análisis aún más sofisticados de la capa de silicona. Por ejemplo, el DHM^® también puede analizar la distribución u homogeneidad de la silicona, factores que pueden influir en el rendimiento general y en la vida útil de jeringas, cartuchos y sus sistemas de administración. EMEA TEC seguirá investigando y comparando métodos para caracterizar los recubrimientos de las jeringas con el fin de contribuir al desarrollo de productos farmacéuticos más seguros y de mejor rendimiento.

Autora: Martina Brosadola, Senior Analyst, Technology Excellence Center, Advanced Technologies, Stevanato Group