Fourier Transform Infrared Spectroscopy for Rapid Cleaning Verification of Mixing Vessels and Reaction Chambers

Význam tématu

Inovativní a rychlé ověření čistoty mísicích nádob a reakčních komor je zásadní v oblasti farmaceutické výroby. Mobilní FTIR spektroskopie umožňuje v krátkém čase stanovit rezidua účinných látek přímo na povrchu bez nutnosti složitého odběru vzorků a transportu do laboratoře.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřila na vývoj metody rychlé verifikace čistoty pomocí přenosného FTIR spektrometru Agilent 4300. Hlavní cíle byly:

• příprava kalibračních vzorků s kontrolovanou povrchovou koncentrací analitů (acetaminofen, kofein, klaritromycin, CIP-92 detergent),
• získání infračervených spekter z leštěných nerezových ocelových couponů s tištěnými mikrodoty,
• vytvoření PLS modelů pro kvantifikaci kontaminantů.

Použitá metodika a instrumentace

Instrumentace:

• FTIR spektrometr Agilent 4300 handheld vážící 2 kg, odolný proti prachu a stříkající vodě (IP54),
• analytický software Agilent MicroLab pro řízení měření a automatickou detekci výměnných modulů,
• samplingové moduly: difuzní, externí a grazing angle reflektance pro různorodé povrchy.

Metodika:

• coupony o velikosti 5×5 cm s povrchovou úpravou zrcadlového lesku,
• čištění vícestupňově vodou, mýdlem a ethanolovou rinsí,
• nanášení analitů robotickým tiskem mikrodotů pro získání 1 až 5 μg/cm2,
• snímek spekter za 0,5 mm od povrchu, 8 cm−1 rozlišení, 50 skenů (~15 s na spektrum),
• zpracování spekter prvním derivačním filtrem a parsimonním PLS modelem s jedním latentním faktorem,
• kritérium kvality modelu R2 ≥ 0,95.

Hlavní výsledky a diskuse

Modely pro všechny čtyři anality vykázaly vynikající linearitu (R2 0,97 – 0,98) a nízkou odchylku kalibrace i křížové validace. Metoda dokázala rozlišit koncentrace již od 0,62 μg/cm2. Randomizace měřicích bodů minimalizovala vliv nerovností tištěného vzorku. Pro skutečné aplikace je doporučeno používat konzistentní tisk tenkých filmů a optimalizovat počet měřených míst.

Přínosy a praktické využití metody

• rychlé vyhodnocení čistoty na místě během několika minut,
• bez nutnosti rozpouštědel a nákladných spotřebních činidel,
• snížení spotřeby vody a čisticích prostředků,
• minimalizace prostojů výrobních linek,
• snadná obsluha bez nutnosti vysoké FTIR zkušenosti.

Budoucí trendy a možnosti využití

• validace modelů na skutečných površích reaktorů a míchacích nádob,
• studium vlivu struktury a drsnosti povrchu na kvalitu signálu,
• rozšíření spektra modulů pro přístup na špatně dostupná místa,
• optimalizace parametrů tisku standardních vzorků pro co nejvěrnější simulaci znečištění.

Závěr

Přenosný FTIR Agilent 4300 přináší perspektivu rychlé, spolehlivé a ekonomické verifikace čistoty povrchů v potahových a reaktorových systémech. Výsledky ukazují, že jednoduché PLS modely dokážou kvantifikovat zbytky API na úrovni submikrogramů na centimetr čtvereční. Další validace na reálných površích potvrdí praktičnost metody.

Reference

1. Schmidt AH Validated HPLC Method for the Determination of Residues of Acetaminophen Caffeine and Codeine Phosphate on Swabs Collected from Pharmaceutical Manufacturing Equipment in Support of Cleaning Validation J Liq Chrom Rel Technol 2006 29 1663 1673
2. Boca MA Apostolides Z Pretorius EA A Validated HPLC Method for Determining Residues of a Dual Active Ingredient Anti Malarial Drug on Manufacturing Equipment Surfaces J Pharm Biomed Anal 2005 37 461 468
3. Forsyth RJ Haynes D Cleaning Validation in a Pharmaceutical Research Facility Pharm Technol 1998 22 9 104 112