Two Case Studies of the Transfer of Near-Infrared Methods for the Analysis of Pharmaceutical Solid Dosage Forms

Význam tématu

Near-infrared (NIR) spektroskopie je v moderní farmaceutické analytice klíčová pro rychlou, nedestruktivní a bezkontaktní analýzu pevných dávkových forem. Schopnost spolehlivě přenášet kalibrace mezi přístroji je zásadní pro nasazení NIR v rutinní kontrole kvality a v rámcích procesní analytiky (PAT), protože zjednodušuje implementaci metod v distribuovaných laboratořích a výrobních linkách a snižuje potřebu opakované kalibrace nebo složitého ladění algoritmů při přechodu mezi systémy.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo posoudit možnost přímého přenosu kalibrací vyvinutých na primárním FT-NIR přístroji (Thermo Scientific Antaris) na cílový přístroj bez nutnosti rozsáhlého ladění či korekčních algoritmů. Jako modelové systémy byly použity dvě skupiny tablet s odlišnými fyzikálními vlastnostmi: malé tenké tablety s nízkým podílem účinné látky a větší oválné tablety s vysokým obsahem účinné látky. Data byla získána nedestruktivně v režimech transmisního a reflektančního měření.

Použitá metodika a instrumentace

Všechny spektrální záznamy byly pořízeny na Thermo Scientific Antaris FT-NIR Method Development Sampling System.

Parametry měření a instrumentace (shrnutí):

• Přístroj: Thermo Scientific Antaris FT-NIR (FT-NIR s interním laserem pro frekvenční kalibraci).
• Moduly: tablet detector a integrační koule pro měření transmisních i reflektančních spekter bez přesazování vzorků.
• Transmisní měření (malé tablety): 100 scanů na tabletu, rozlišení 8 cm-1, spektrální rozsah uveden 6000–12000 cm-1 (v modelu použit rozsah 8924–11209 cm-1).
• Reflektanční měření (velké tablety): 50 scanů na tabletu, rozlišení 8 cm-1, rozsah 4000–10000 cm-1 (v modelu použit rozsah 4181–9169 cm-1).
• Příprava dat a chemometrie: Partial Least Squares (PLS) — malá tableta model: 4 faktory, druhá derivace + Norris hladící segment 25 bodů; velká tableta model: 3 faktory, druhá derivace + Norris 11 bodů.
• Všechny reflektanční měření byla prováděna na neříznuté (unscored) straně tablet.

Hlavní výsledky a diskuse

Výsledky ukázaly, že optimalita režimu měření závisí na fyzikálních vlastnostech tablet:

• Malé tenké tablety (nízký obsah API): transmisní režim poskytl lepší přesnost. Kalibrace dosáhla koeficientu korelace cca 0.9996 a RMSEC 0.247 mg/tabletu. Po přenosu na cílový přístroj byla naměřena RMSEP 0.486 mg/tabletu bez zjištěné systematické odchylky (bias).
• Velké oválné tablety (vysoký obsah API): reflektanční režim byl výhodnější. Kalibrace měla koeficient korelace 0.9864 a RMSEC 1.65 %. Po přenosu na cílový přístroj byla RMSEP 1.64 %, což signalizuje téměř bezešvý přenos modelu. Nicméně u reflektance byla zjištěna citlivost na volbu strany tablety (scored vs unscored) — rozdíl až kolem 3.5 %, což je důležité při standardizaci prezentace vzorku.

Tabulární srovnání (uveden v práci) ukazuje velmi malé procentuální rozdíly mezi primárním a cílovým přístrojem při analýze identických tablet (typicky v řádu jednotek procent nebo menším), potvrzující podobnost dat mezi přístroji.

Diskuse zdůrazňuje, že interní laser FT-NIR přístroje zajišťuje extrémní stabilitu osy frekvence (x-axis stability), což významně usnadňuje přenos kalibrací. Důležitou roli hraje i shoda konstrukčních komponentů a výrobní kontroly mezi přístroji.

Přínosy a praktické využití metody

Hlavní přínosy demonstrované v práci:

• Možnost přímého přenosu PLS modelů mezi Antaris FT-NIR přístroji bez komplikovaných korekcí výrazně zjednodušuje nasazení NIR metod v distribuovaných provozech.
• Zrychlení a zefektivnění rutinní kontroly kvality tablet (nedestruktivní kvantifikace obsahu účinné látky).
• Snížení nákladů spojených s opakovaným vytvářením a validací kalibrací na každém přístroji, pokud jsou splněny podmínky instrumentální shody a dokumentace.
• Použití v PAT a při on-line/at-line kontrolách výroby, kde je důležitá rychlá rozhodovací analytika.

Budoucí trendy a možnosti využití

Na základě výsledků a současných trendů lze očekávat následující směry rozvoje a aplikace:

• Další standardizace konstrukce NIR přístrojů a postupů kvalifikace (IQ/OQ/PQ) usnadní škálování metod mezi zařízeními.
• Rozvoj automatizovaných strategií aktualizace kalibrací (calibration maintenance) a adaptivních chemometrických metod redukujících potřebu kompletní rekalkulace.
• Integrace pokročilých algoritmů (machine learning, transfer learning) pro robustnější přenos kalibrací přes odlišné fyzikální podmínky vzorku či přístroje.
• Větší využití v kontinuální výrobě, on-line monitoringu a při rychlém uvolňování šarží (real-time release testing).
• Vývoj referenčních spektrálních databází a standardních provozních postupů pro měření reflektance/transmise, včetně řízení prezentace vzorku (scored vs unscored).

Závěr

Studie demonstruje, že při použití stabilního FT-NIR přístroje s pečlivě sladěnou konstrukcí a opakovatelnou metodikou měření lze dosáhnout bezproblémového přenosu chemometrických kalibrací mezi systémy. V praxi to znamená významné zjednodušení zavádění NIR metod v regulovaném farmaceutickém prostředí, avšak pozornost je třeba věnovat standardizaci prezentace vzorku (např. strana tablety) a procesům validace v souladu s regulatorními požadavky.

Reference

• Thermo Scientific Application Note 50646: Two Case Studies of the Transfer of Near-Infrared Methods for the Analysis of Pharmaceutical Solid Dosage Forms, Thermo Fisher Scientific, 2008.
• Instrumentace uvedená v textu: Thermo Scientific Antaris FT-NIR Method Development Sampling System (tablet detector, integrating sphere).