Spectroscopie Raman dans le procédé de diafiltration des liposomes

L’industrie pharmaceutique repose fréquemment sur l’encapsulation d’ingrédients pharmaceutiques actifs (API) dans des systèmes liposomaux afin d’améliorer leur stabilité, leur biodisponibilité et leur libération contrôlée. Une étape clé de ce procédé est la diafiltration, qui permet d’éliminer les composés indésirables après la formation des liposomes, notamment les solvants organiques comme l’éthanol, utilisé pour dissoudre les lipides formant la bicouche liposomale. La quantification précise de l’éthanol résiduel à l’aide d’analyseurs basés sur la spectroscopie Raman est essentielle pour assurer la qualité du produit final, respecter les normes réglementaires et optimiser le temps et les ressources du procédé.

La spectroscopie Raman est une technique vibrationnelle basée sur la diffusion inélastique de la lumière laser. Elle est hautement spécifique à chaque molécule, ce qui la rend idéale pour l’identification et la quantification des composants chimiques, même dans des matrices complexes. Le système Visum Raman In‑Line™, développé par IRIS Technology Solutions, permet l’application de la spectroscopie Raman directement en milieu industriel ou en laboratoire grâce à son design compact, robuste et adaptable. Il élimine le besoin de préparation d’échantillon, permet une analyse rapide en temps réel et est idéal pour la surveillance continue des procédés pharmaceutiques soumis à des exigences réglementaires élevées.

Ce projet s’est concentré sur la mise en œuvre d’un modèle de quantification de l’éthanol résiduel par spectroscopie Raman durant le processus de diafiltration après la formation des liposomes. Pour des raisons de confidentialité, les deux principes actifs encapsulés analysés sont désignés par : 1 : AINS (anti-inflammatoire non stéroïdien) et 2 : biomolécule. Les échantillons ont été analysés dans des conditions de laboratoire contrôlées à l’aide du système Visum Raman In‑Line™. Le système Raman a été monté sur un chariot mobile, avec un porte-échantillon adapté aux flacons de type Falcon, garantissant la sécurité laser lors de l’opération.

L’analyse spectrale a été complétée par des données obtenues par chromatographie en phase liquide à haute performance (HPLC), méthode de référence utilisée pour déterminer la concentration réelle d’éthanol dans les échantillons. Ces données ont été utilisées pour entraîner et valider les modèles prédictifs de spectroscopie Raman. La concentration cible d’éthanol dans le produit final était fixée en dessous de 0,1 % v/v, et les échantillons d’entraînement couvraient une plage complète de 0 % à 10 % v/v d’éthanol.

Pour développer le modèle prédictif, des échantillons synthétiques ont été préparés en laboratoire en mélangeant de l’eau avec différentes concentrations d’éthanol, spécifiquement conçues pour couvrir l’ensemble de la plage opérationnelle attendue dans le procédé réel. Ces échantillons ont permis au modèle de faire des prédictions précises sur tout l’intervalle d’intérêt.

Les spectres Raman obtenus à l’aide du Visum Raman In‑Line™ sur ces solutions ont été utilisés pour développer le modèle prédictif avec Visum Master™, une plateforme logicielle automatisée qui permet à tout utilisateur de créer des calibrations sans connaissances avancées en chimiométrie. Le logiciel sélectionne automatiquement l’algorithme le plus approprié, les méthodes de prétraitement optimales (dérivées de Savitzky–Golay, centrage moyen, correction de ligne de base, etc.) et configure le modèle final en utilisant les échantillons d’étalonnage et leurs valeurs de référence (déterminées par HPLC).

Les modèles obtenus ont été ensuite validés avec un jeu indépendant d’échantillons réels collectés lors de la production expérimentale de liposomes.

Les modèles développés à l’aide de la spectroscopie Raman pour la quantification des principes actifs et des composés résiduels ont montré d’excellentes performances aussi bien en étalonnage qu’en validation externe. Pour l’éthanol, le modèle a atteint un coefficient de détermination (R²) supérieur à 0,99 en étalonnage et validation, avec une erreur quadratique moyenne de prédiction (RMSEP) inférieure à 0,35 % v/v, confirmant son applicabilité pour le suivi en temps réel lors des processus de séchage ou de nettoyage.

Le biais constamment faible dans tous les cas atteste de la robustesse de l’étalonnage et de l’absence d’erreurs systématiques, confirmant la viabilité de la spectroscopie Raman comme technologie fiable pour la surveillance quantitative des principes actifs dans les procédés pharmaceutiques critiques.

L’utilisation de la spectroscopie Raman via l’analyseur industriel Visum Raman In‑Line™ a permis le développement d’un modèle robuste et précis pour le suivi de l’éthanol pendant l’étape de diafiltration dans les processus pharmaceutiques. La forte corrélation et la faible déviation des résultats confirment l’adaptabilité du système aux applications réelles, tant en laboratoire — monté sur chariot mobile — qu’en suivi in‑line. La spectroscopie Raman peut également être étendue à d’autres processus pharmaceutiques nécessitant un contrôle précis des solvants ou de composés critiques, améliorant l’efficacité opérationnelle et la qualité du produit final.