Equipo de Troqueles De Compresión

Uno de los problemas principales que afrontan las empresas fabricantes de tabletas es el pegado de las tabletas. Este problema ocurre cuando el polvo granulado se pega a la superficie del punzón, haciendo que las tabletas se deformen. Es un problema muy costoso, no solo para los fabricantes sino también para los formuladores. Las causas del pegado son objeto de muchas investigaciones, pero es importante que se tomen los pasos más básicos por los fabricantes de tabletas para garantizar la limpieza de la prensa y las herramientas del tableteado. Los proveedores de herramientas conocen la importancia de realizar un mantenimiento a las herramientas para prevenir el problema del pegado. De hecho, I Holland recomienda siete pasos para el mantenimiento de la calidad de las herramientas. Estos 7 pasos se pueden resumir en:

1. Limpieza
2. Análisis del desgaste
3. Reparación
4. Medición para garantizar la precisión del equipamiento
5. Pulido
6. Lubricación
7. Almacenamiento

La calidad del punzón y las matrices puede ser revisada utilizando un microscopio óptico. Esto puede revelar defectos que no puedan verse a simple vista y que pueden ser los responsable del arrastre de gránulos diminutos que pueden causar el pegado.

Los vendedores de herramientas han investigado diferentes aceros y recubrimientos que podrían ayudar a prevenir el pegado. Elegir el material adecuado para una formulación concreta puede resultar un proceso largo, que podría implicar ensayos de campo en la ubicación del cliente, así como testeos realizados en laboratorios para poder encontrar una solución al problema. El programa TSAR de I Holland es una colaboración con la School of Pharmacy de la University of Nottingham y expertos en el Laboratorio de Biofísica y Análisis Superficial. Los investigadores de TSAR han estado desarrollando una 'herramienta predictiva' para determinar el punzón o recubrimiento ideal que pueda prevenir el pegado del granulado a una superficie de metal. Este programa podría ser de ayuda a la hora de seleccionar las herramientas y recubrimientos más adecuados sin la necesidad de realizar largos tests.

Los investigadores del programa de TSAR han utilizado un Microscopio de fuerza atómica (AFM) para notar las fuerzas adhesivas sobre la cara del punzón. El AFM puede exponer las propiedades químicas y mecánicas como la elasticidad y la fuerza de adhesión de las partículas, así como la ruptura del enlace molecular. El AFM puede escanear la superficie de la cara de un punzón, investigando cómo estas propiedades varían de acuerdo con la topografía de la superficie y cómo cambian con el tipo de recubrimiento aplicado en distintos niveles de humedad.

Algunos equipamientos estándares de ciencia de la superficie, como la espectometría de masas de iones secundarios (SIMS), la espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS) y la espectroscopia Raman vienen utilizas por los investigadores de TSAR para examinar los diferentes tipos de superficies a una escala nanométrica para identificar cómo varios iones interactúan con la superficie de metales, para así entender mejor las interacciones que hayan ocurrido durante el proceso de pegado.

El análisis de componentes principales, o PCA, es una técnica estadística que viene utilizada para analizar y generar datos que podrían explicar cómo ocurre la adhesión cuando las sustancias químicas han sido expuestas a diferentes superficies. Entonces, la herramienta predictiva viene validada por los resultados obtenidos de los experimentos de compresión de diferentes recubrimientos de punzones y formulaciones.

Incluso si las empresas relizaran un mantenimiento periódico, en la mayoría de los casos la causa principal del problema del pegado es la formulación o el tamaño de las partículas. Si las propiedades estuvieras establecidas, las empresas se verían obligadas a encontrar la solución en el herramental o la prensa. En ciertos casos sería posible reformular la formulación para así conseguir una probabilidad más baja de que ocurra el pegado.

Herramientas para la revisión

Es posible evaluar la propensidad al pegado del material simplemente realizando una inspección visual, pero se trata de algo muy poco fiable al ser subjetivo y porque existen demasiados problemas complejos que dan lugar al pegado. Con el fin de resolver este problema, los investigadores de Pfizer han desarrollado una herramienta simple para medir la propensidad al pegado de la tableta, la cual puede usarse para controlar el nivel de pegado para diferentes formulaciones e ingredientes. Han producido una herramienta tableteadora a medida que tiene una punta removible, la cual puede ser pesada para medir la cantidad de polvo adherido. Este método gravimétrico es muy acertado a la hora de identificar el nivel de pegado durante la fase de diseño de una tableta y ha reducido drásticamente el riesgo. La empresa puede actualmente personalizar el API y la formulación del medicamento para garantizar que el pegado no ocurra por encima de un nivel límite antes que las tabletas sean fabricadas en volumen. Este tipo de revisión también es útil para diferentes campañas, tales como la evaluación de la frencuencia de inspección de las tabletas y el análisis de la propensidad del pegado para una producción a gran escala.

La investigación del pegado

Con el progreso de la investigación del pegado, técnicas avanzadas como el modelado molecular, los productos químicos a granel y la caracterización física han sido empleados para ayudar a identificar los diferentes patrones del pegado que caracterizan a los distintos polvos. Una vez identificados, estos patrones podrían allanar el camino para que las formulaciones de medicamentos puedan ser ajustadas para reducir el problema del pegado. La investigación que se está llevando a cabo actualmente por Pfizer, por ejemplo, está centrada en la razón por la que algunos API se pegan más que otros; la empresa también está investigando los efectos de los atributos de los API sólidos en relación al pegado. Tanto el enfoque computacional como el experimental son cruciales, ya que ayudarán a los investigadores a determinar la causa principal del problema. Los diseños del herramental y los tratamientos de la superficie también podrían ser incluídos en la investigación.

La evolución de la microestructura de la tableta

Claramente, la microestructura del polvo compacto debe de influir en el problema del pegado. Algunos investigadores como Gonzalez (Purdue University) y Cuitino (Rutgers y la State University of New Jersey) han desarrollado un "modelo químico-mecánico", un modelo computacional que puede calcular la evolución de la microestructura de un polvo compacto, así como las fuerzas intragranulares que ocurren durante la compactación del polvo. Debido a las distintas propiedades del comprimido que pueden ser atribuidos a su microestructura, estos modelos pueden utilizarse como un vehículo para ayudar a desarrollar un conocimiento del proceso de compactación del polvo, y una forma de analizar cómo el proceso puede afectar el rendimiento del producto.

Ya que los polvos tienden a pegarse o pueda producirse el picking (es lo que ocurre cuando el polvo se pega a las paredes de la matriz y a las superficies de la herramienta) debería ser posible explicar estas funciones en términos de unión entre partículas y unión a las paredes. Si la unión a las paredes, por ejemplo, es más fuerte que la unión entre partículas, la frágil unión entre partículas se romperá cuando la tableta sea eyectada, causando el pegado o picking. Si la unión a las paredes no es tan fuerte como la unión entre partículas, es posible que ocurran roturas internas. Si las fuerzas de unión son equilibrades durante la compactación, no deberían ocurrir defectos. Con algunos procesos experimentales disponibles hoy en día, sigue sin ser posible medir las fuerzas partícula-partícula y partícula-pared. Por lo tanto, los investigadores has desarrollado un model de ordenador que puede describir el sistema con precisión. El modelo está basado en las mecánicas de partículas, las cuales definen cada partícula en el polvo como un objeto individual. El modelo discreto calcula la reorganización de las partículas en un lecho compacto y la deformación del lecho de polvo por compresión, desde las cuales se puede predecir la microestructura del polvo compacto.

Lubricación externa

Muchos vendedores de herramientas han expresado un interés en el uso de lubricación externa con el fin de erradicar el pegado, afrontar fuerzas de eyección adicionales, o para proporcionar una manera diferente de utilizar el lubricante integrado en la formulación en el caso que este lubricante cause problemas, como una dureza excesiva o la disolución. Con una lubricación externa, el lubricante está atomizado y viene pulverizado utilizando un pulverizador, el cual viene montado cerca del take-off. Luego, una capa fina del lubricante viene rociada sobre los punzones inferiores y superiores expuestos y sobre las paredes de la matriz.

Para productos complejos, el método puede reducir la frecuencia del pegado de la tableta o la mala eyección causada por una fuerza de eyección excesiva. Un ejemplo de esto sería unas geometrías de tableta que tienen una gran superficie de pared lateral, conllevando mucha fricción entre la pared de la matriz y el lateral de la tableta. El lubricante externo viene pulverizado sobre la pared de la matriz para reducir la fricción entre pared y tableta y así erradicar la necesidad de grandes fuerzas de eyección que pueden dañar el equipamiento.

La lubricación externa puede ayudar a aumentar la vida útil de las cabezas de los punzones, las caras, los raspadores de las barras de las tableteadoras, así como las zapatas de eyección. Los lubricantes externos pueden ser utilizados para disminuir tanto la fuerza de eyección como la fuerza de raspado. Efectivamente, la lubricación externa también puede disminuir el porcentaje de tabletas rotas, lo cual puede afectar toda la producción al reducir la inactividad del proceso y aumentar el volumen de producción.

En determinadas circunstancias, la lubricación externa puede disminuir las fuerzas de eyección hasta un 50%; también ayuda a mejorar la integridad de la orilla de la tableta. No obstante, la lubricación externa podría no ser adecuada para todas las tabletas. El sistema de lubricación es caro y puede ser bastante complejo de instalar, además de ser una carga añadida a los requisitos de limpieza. Los fabricantes de tabletas también disponen de la opción de eligir un sustituto o solución alternativa para una solución externa. Además de la lubricación externa, el equipamiento herramental también puede ser recubierto para ayudar a reducir el pegado. Ambos sistemas han sido utilizados para la producción de tabletas complejas.

La lubricación externa es idónea para formulaciones medicamentosas que tengan lubricantes internos problemáticos. Un ejemplo sería el estearato de magnesio, el cual no es soluble en agua y en un nivel de concentración del 0,5 al 2% puede causar enlaces hidrofóbicos entre las partículas, que pueden retrasar la disolución de la tableta. Este retraso puede causar problemas con la liberación de los API de la tableta. Al aplicar un lubricante externo, los API dificilmente solubles pueden hacerse más solubles con una desintegración mejorada. Los lubricantes externos también pueden ser de ayuda con las tabletas efervescentes al reducir la cantidad de estearato de magnesio insoluble en agua que debe ser añadido a la tableta, así evitando el efecto de película blanca.

Otras ventajas de la lubricación externa es que puede ser utilizada para mejorar la desintegración o disolución de tabletas orales, ya que en ciertos casos la lubricación interna puede afectar la dureza de la tableta. Un estudio realizado por Pfizer, por ejemplo, ha demostrado que la lubricación externa puede mejorar la dureza de las tabletas en comparación con la lubricación interna durante el testeo con diferentes fuerzas de compresión. La investigación ha mostrado un nivel consistente de estearato de magnesio sobre la superficie de la tableta, así como sobre toda la producción.

Investigación adicional

Sin duda alguna, hay mucho más que aprender sobre el pegado de tabletas, y sigue siendo un problema importante para esta industria. Utilizando principios de ingeniería química, el Engineering Research Center de Rutger ha desarrollado un modelo simple para el C-SOPS que predice la presión desarrollada en la pared de la matriz como resultado de la presión de compactación aplicada entre los punzones superiores e inferiores. Los cambios microestructurales, así como las fuerzas entre las partículas y partícula-pared pueden ser calculadas, lo cual debería servirnos de ayuda en nuestro conocimiento de la compactación y el problema del pegado de tabletas. Las propiedades materiales previstas por el C-SOPS y otros modelos pueden ser validados por tests de dureza realizados sobre tabletas, así como observar el comportamiento de la prensa para tabletas durante el proceso de compactación. La tomografía también es una técnica útil que puede ser utilizada por los investigadores para medir los gradientes de intensidad del material de la tableta. Esta técnica puede identificar defectos en la superficie o incluso defectos interiores que de lo contrario no serían visibles a simple vista. Este tipo de información debería proporcionar más ayuda a los investigadores para optimizar la forma de los punzones y las condiciones de compresión para minimizar los defectos en el futuro.

Resumen

La investigación realizada en universidades y laboratorios privados está esclareciendo cuales son los factores que afectan al pegado de tabletas. En particular, está emergiendo información sobre las fuerzas de adhesión y la interacción de partículas que debería ayudar a nuestro conocimiento del pegado y cómo pueden aparecer otros defectos. El pegado puede ser minimizado por pruebas de formulación y la instalación de tableteadoras para que puedan producirse tabletas sin polvo.