DHM®: Un nuovo metodo per caratterizzare i rivestimenti in silicone per farmaci più sicuri e performanti

Sintesi esecutiva

Le siringhe pre‑riempite (PFS) rappresentano un metodo preferito per la somministrazione di farmaci parenterali come le proteine terapeutiche, grazie a vantaggi quali l’accuratezza del dosaggio, la praticità per il paziente e la riduzione del rischio di contaminazione. Tuttavia, presentano la complessità di dover essere contemporaneamente contenitore di stoccaggio del farmaco e dispositivo di somministrazione.
Per garantirne il corretto funzionamento, la superficie interna viene spesso rivestita con olio di silicone, che però può degradarsi nel tempo, specialmente in presenza del prodotto farmaceutico.

Un nuovo metodo per misurare lo spessore del rivestimento è la Microscopia Olografica Digitale (DHM^®), una tecnologia brevettata da Lyncée Tec SA (Losanna, Svizzera). Interferometri 3D specializzati vengono utilizzati per caratterizzare l’intera superficie interna, consentendo misurazioni quantitative della qualità del deposito, quali il volume del rivestimento e l’omogeneità della distribuzione.

Per valutarne l’idoneità nelle siringhe siliconate, l’EMEA TEC di Stevanato Group (Piombino Dese, Italia) ha confrontato le prestazioni del DHM^® con la pesata tradizionale del silicone su un lotto di 29 siringhe.

Figure 1_DIgital Holographic Microscope

Figura 1: Microscopio olografico digitale

I risultati mostrano una forte corrispondenza tra il volume di silicone elaborato digitalmente e il volume ottenuto tramite pesata gravimetrica, sia per quantità elevate sia per quantità ridotte di olio di silicone, anche quando il silicone era reticolato.
Questo strumento rappresenta la base di una nuova era nella caratterizzazione degli strati di silicone, aiutando l’industria farmaceutica a verificare la qualità del rivestimento in silicone già in fase di progettazione, al fine di ottenere prodotti farmaceutici più sicuri e performanti

Materiali e metodologia

Le siringhe di vetro che non erano mai state siliconate sono state fornite dall’EMEA Technology Excellence Center (Piombino Dese, Italia) e suddivise in due gruppi per la siliconizzazione, durante la quale l’olio di silicone è stato spruzzato all’interno di ciascuna siringa.
Il Gruppo A è stato siliconato con una quantità inferiore di olio di silicone ed è stato trattato al plasma per ottenere la reticolazione.
Il Gruppo B è stato siliconato con una quantità maggiore di olio di silicone senza alcun trattamento aggiuntivo.

Il peso delle siringhe è stato misurato gravimetricamente prima e dopo la siliconizzazione. Gli stessi campioni sono stati poi misurati tramite DHM^® per determinare lo spessore del silicone all’interno della siringa, a partire dal quale lo spessore medio è stato utilizzato per calcolare il volume totale.

Figure 2_syringe silicone DHM

Figura 2: Esempio di visualizzazione dello spessore del silicone misurato dal software DHM^®

Il DHM^® effettua la misura registrando l’interferenza tra un’onda di riferimento e la luce riflessa dal campione sotto forma di ologrammi. L’intera superficie interna della siringa viene misurata utilizzando uno stadio a 4 assi (XYZθ) controllato da software, che sincronizza la registrazione degli ologrammi con la rotazione e il movimento lungo la lunghezza della siringa. Attraverso l’elaborazione digitale, viene creata una mappa numerica dello spessore del silicone all’interno della siringa, con risoluzione interferometrica: è possibile determinare un valore di spessore per ciascun pixel delle immagini acquisite. Per questo studio, per ogni siringa è stato registrato il valore medio dello spessore.

Per determinare il volume di olio di silicone all’interno della siringa, è stato calcolato lo spessore medio e utilizzato nella seguente formula:

FIgure 3_Coating Volume Calculation

Figura 3: Calcolo del volume del rivestimento basato sullo spessore

dove:

V = volume di silicone in mm³

d₁ = diametro interno della siringa in mm (come da disegno tecnico della siringa)

h = lunghezza della sezione cilindrica della siringa in mm (come da disegno tecnico della siringa)

δ = spessore del silicone in mm (nm · 10⁻⁶)

Risultati e conclusione

I volumi di silicone misurati nei campioni sono riassunti nella Figura 4. Nel complesso, gli intervalli di misura ottenuti con i due metodi si sovrappongono chiaramente, confermando che non vi sono differenze statisticamente significative.

FIgure 4_Silicone based on method

Figura 4: Volume di silicone misurato per gruppo in base al metodo

La differenza nel volume di silicone tra i due metodi, per ciascun campione, è stata poi calcolata ed espressa come percentuale rispetto ai valori ottenuti tramite pesata, come mostrato nella Figura 5. In generale, il DHM^® fornisce valori più bassi rispetto alla pesata, ma ciò è previsto poiché il DHM^® misura soltanto la porzione cilindrica interna della siringa.
Qualsiasi silicone presente nella spalla della siringa, vicino all’ago, rientra nella pesata gravimetrica ma non nella misura DHM^®.
Quando si vuole prevedere l’impatto del rivestimento in silicone sulla forza di scorrimento dello stantuffo o sulla forza di estrusione, il DHM^® risulta quindi l’opzione più precisa, perché misura direttamente la superficie che entrerà in contatto con lo stantuffo.

Figure 5_percent difference

Figura 5: Differenza percentuale nel volume misurato rispetto alla pesata

Grazie al modo in cui il DHM^® acquisisce i campioni e ricostruisce digitalmente la superficie interna, in futuro sarà possibile eseguire analisi ancora più avanzate dello strato di silicone.

Ad esempio, il DHM^® può analizzare anche la distribuzione o l’omogeneità del silicone, fattori che possono influenzare le prestazioni complessive e la shelf-life di siringhe, cartucce e dei relativi dispositivi di somministrazione.

EMEA TEC continuerà a studiare e confrontare metodi per caratterizzare i rivestimenti delle siringhe, al fine di supportare lo sviluppo di prodotti farmaceutici più sicuri e performanti.

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