Рамановская спектроскопия для анализа упаковки
Использование спектроскопии комбинационного светорассеяния (рамановская спектроскопия) быстро стало стандартом для быстрой, неразрушающей идентификации различных свойств материалов [1]. Принцип измерения рамановской спектроскопии зависит от рассеяния монохроматического излучения [2]. В основном, образец подвергается воздействию источника моно — хроматических волн и рассеянного света для получения и анализа информации о свойствах материалов.
На участках производственных и упаковочных операций, использование этого метода для тестирования полимерных упаковочных материалов можно рассматривать как естественное расширение технологии, для быстрого тестирования изготовленного сырья.
Например, использование портативного инструмента рамановской спектроскопии для тестирования бутылок из полиэтилена высокой плотности (HDPE) на производственном оборудовании Pfizer, привело к значительному сокращению времени анализа, по сравнению с обычным испытанием. При этом общая компактность процесса была сохранена [3]. Кроме того, использование комбинационного рассеяния для сканирования / тестирования HDPE бутылки не требует никакой подготовки образца, тем самым помогая снизить потенциальные риски безопасности лаборатории.
С практической точки зрения, возможности и мобильность коммерчески доступных инструментов комбинационного светорассеяния обеспечивают гибкость для их максимального использования. Эта самая гибкость, в сочетании с относительной низкой стоимостью, в сравнении с некоторыми другими распространенными инструментами — также помогает широкому распространению данного метода контроля.
Система визуального тестирования целостности блистера
Целостность блистра является нормативным требованием для проверки надлежащей герметичности и отсутствие проколов в блистерной упаковке лекарственных препаратов. Тест синим красителем в настоящее время считается стандартом для тестирования целостности блистера. Этот тест включает в себя погружение блистерной упаковки в раствор метиленового синего красителя на некоторое время, а затем проведения визуальной инспекции отдельных карманов на проникновение красителя. Явным недостатком данного теста является то, что это разрушительный метод, а значит — потенциально дорогостоящий (фармацевтические продукты и упаковочные материалы будут уничтожены во время этого теста), тест является трудоемким и требует много времени. Также потребуется квалифицированный персонал для проведения теста и субъективного заключения о проникновении красителя в полости – как свидетельство утечек блистера.
Один из методов, устранивших некоторые недостатки теста с использованием синего красителя, является система визуального тестирования, которая способна проводить неразрушающую оценку целостности блистеров различных размеров, форм, конфигураций полости и материалов конструкции. Тест относительно быстрый (около одной минуты на тестовом цикле после разработки метода) и обеспечивает результат, исключая любую необходимость человеческого визуального анализа образцов и связанную с ним субъективность.
С точки зрения практических аспектов, эти системы являются относительно простыми в установке и работе, они, в основном, предназначены для настольного для офф-лайн или в он-лайн тестирования. Прибор чередует циклы положительного давления и вакуума, а встроенная камера фиксирует изображения из пузырей на различных этапах. Затем используется алгоритм анализа для сравнения изображений и выявления тонких, упругих деформаций в каждой отдельной блистерной полости из-за изменения давления.
Учитывая некоторые данные из финансовой статистики (возврат инвестиций, срок окупаемости и т.п.), эти системы могут достаточно легко достичь благоприятных и привлекательных цифр.
Рентгеновские лучи для ин-лайн осмотра блистеров
Встроенные системы, использующие рентгеновское технологии для проверки блистеров, были коммерчески доступны в течение некоторого времени. Использование рентгеновского контроля в фармацевтической промышленности обеспечивает альтернативные способы проверки операций, в которых другие инспекционные технологии, такие как системы визуального тестирования, не могут быть пригодны, например, анализ упаковки из фольги.
Рентгеновские лучи (Х-лучи) обладают способностью проникать в твердые вещества и ионизированные газы. Электромагнитное излучение рентгеновских лучей имеет диапазон длин волн от 3×1016 Гц до 3×1019 Гц (от 0,01 до 10 нм) [4]. Их длина волны короче, чем у УФ-лучей (и видимой области), и больше, чем у гамма-лучей. X-лучи могут проникать объекты на различную глубину в зависимости от интенсивности. Типичные промышленные системы используют излучение малой энергии, способное проникнуть в образцы, представляющие интерес, а программное обеспечение анализирует данные, позволяющие отказаться от вышедших за пределы спецификации образцов.
На оперативном уровне, система является относительно простой в настройке. Наиболее важным параметром конфигурации области контроля для каждой блистерной полости является выбор из образцов блистерной упаковки «золотого эталона» для первоначальной настройки. Пороговые пределы и все данные X-лучей, будут генерироваться относительно этого «золотого» образца блистера. Дефекты, которые рентгеновские системы способны обнаруживать: отсутствие продукта в блистерной полости, отсутствие блистера (ы) (потенциально устраняя потребность в использовании контрольных весов), повреждения продукта в блистерной полости, а также некоторые виды повреждения блистера (вздутия, волдыри).
Это метод обеспечивает 100 процентов встроенного контроля и автоматически исключает вероятность неполноценного / поврежденного продукта. С другой стороны, не зависимо от продукта и применения рентгеновской технологии, продемонстрировано отсутствия всякого влияния, на эффективность и стабильность продукта, в результате применения рентгеновского излучения.
Тепловидение для встроенной проверки целостности прокладок с мембраной из алюминиевой фольги флаконов.
Повышение доступности и многообразия промышленного использовании технологии термического формирования изображений, которая первоначально была разработана для оборонных целей (типичный пример – прибор ночного видения), добралось и до фармацевтической промышленности. Технология, предложенная в настоящее время к продаже, первые в истории предоставляет возможность проведения ин-лайн инспекций, а именно проверки целостности мембран ПЭТ флаконов.
Теплые тела выделяют электромагнитное излучение из-за теплового движения их молекул [5]. В принципе, тепловизионные камеры способны обнаружить излучение, испускаемое объектом теплее абсолютного нуля. Термографы выдают информацию о температурных вариациях, учитывая, что количество излучения, испускаемого объектом в инфракрасном спектре, возрастает с повышением температуры. Длины волн, испускаемых объектов способны проникать внутрь большинства пластмасс, и таким образом, позволяют получать информацию о качестве покрытия фольгой, которую не могу предоставить системы визуализации на основе света.
В случае проверки уплотнения прокладок из алюминиевой фольги применяется тепловизионная камера, расположенная сразу после стадии запечатывания флаконов. Система способна регистрировать данные о температуре, которые затем анализирует их с помощью программного обеспечения для обработки изображений. Предварительно полученные пороги изменчивости тепловой картины позволяют обнаружить целый ряд дефектов, связанных с целостностью прокладок с мембраной из алюминиевой фольги. Основываясь на предыдущем эмпирическом опыте, дефекты, которые, как правило, могут быть обнаружены с помощью технологии тепловидения, следующие:
— флаконы без колпачка;
— флаконы с колпачком, но без печати;
— флаконы с перекошенным колпачком;
— флаконы с перегретой мембраной;
— флаконы с недогретой мембраной;
— флаконы с нарушенной прокладкой.
С практической точки зрения, систему относительно легко приспособить в качестве дополнительного устройства к существующей упаковочной линии флаконов, при условии, достаточного пространства. Полная система включает в себя тепловизионную камеру, компьютер, датчики положения и отказа модуля. Учитывая, что совсем недавно эта система стала коммерчески доступна, стоит отметить, некоторые системные преимущества:
— Нет излучения, испускаемого системой. Камера фиксирует инфракрасное излучение, испускаемое печатью фольги, после выхода из индукционного запайщика. Таким образом, нет никакого риска, повлиять на стабильность продукта;
— Отсутствует влияние на скорость процесса. В конкретно описанном случае применения, система была способна к инлайн проверке на типичных скоростях конвейера
— Возможность сбора данных в области тепловидения, относящихся к целостности уплотнения фольги через колпачки
— Кроме забраковки флаконов с плохими уплотнениями, система практически неинвазивна – камера фиксирует тепловую информацию, в то время как бутылки проходят через обычный конвейер.
Тепловая технология визуализации, продолжает развиваться со значительными улучшениями, которые направлены на сокращение размера оборудования, повышение разрешения и надежности, а также лучшую ценовую доступность.
Заключение
В то время как снижение затрат и экономическое давление продолжают играть ключевую роль в фармацевтической промышленности, нельзя отрицать тот факт, что целевая технология — то есть, улучшение качества, за счет снижения количества забракованных продуктов, более низких производственных затрат и т.д. — может помочь в создании конкурентного преимущества. После того, как приемлемые технологические инструменты определены и четко регламентированы суммы инвестиционных вложений, важную роль в экономической эффективности играет долгосрочная устойчивость существующих производственных операций.
Список литературы:
- An Implementation Perspective on Handheld Raman Spectrometers for the Verification of Material Identity. B. Diehl, C.S. Chen, B. Grout, J. Hernandez, O’Neill, C. McSweeney, J. Montenegro- Alvarado and M. Smith (2012). European Pharmaceutical Review, Non-destructive Materials Identification Supplement, Volume 17, Issue 5, 2012. Electronically retrieved on October 2013 from https://www.europeanpharmaceuticalreview.com/wp-content/uploads/ Raman-Supplement-2012.pdf;
- An Introduction to Raman Spectroscopy: Introduction and Basic Principles. J. Javier (2005). Electronically retrieved on October 2013 from spectroscopyNOW.com at sepspec1882education/An- Introduction-to-Raman-Spectroscopy-Introduction-and-Basic- Principles.html?tzcheck=1;
- Portable Raman for Raw Material QC: What’s the ROI? E. L. Diz & R. Thomas (2013). Electronically retrieved on October 2013 from PharmaManufacturing.com at https://www.pharmamanufacturing.com/articles/2013/006/?start=1;
- Regions of the Electromagnetic Spectrum. Electronically retrieved on November 2013 from NASA at spectrum_chart.html;
- Summary of Black-Body Radiation Theory and Observations. J. Mallinckrodt (2010). Electronically retrieved on November 2013 from California State Polytechnic University, Pomona at phy235/blackbody.pdf.[schema type=»book» name=»ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ПРОЦЕССНО–АНАЛИТИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ (PAT) ДЛЯ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОЙ УПАКОВКИ» description=»В данной статье рассматриваются некоторые варианты применения процессно-аналитических технологий (PAT) для контроля качества упаковки. В частности: Рамановская спектроскопия, система визуального тестирования, мониторинг рентгеновскими лучами и тепловидение.» author=»Чикин Андрей Дмитриевич. Пятигорская Наталья Валерьевна» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-02-06″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_26.09.15_09(18)» ebook=»yes» ]