Categoria: Pharma 4.0

Pharma-4-0-it 30 Settembre 2025

Visum Palm GxP: Il Nuovo Analizzatore NIR per Farmaceutico

analizzatore NIR per farmaceutico
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Visum Palm GxP: Il Nuovo Analizzatore NIR per Farmaceutico

Il Visum Palm GxP è l’ultimo analizzatore NIR per farmaceutico sviluppato da IRIS Technology Solutions. Questo dispositivo portatile, robusto e completamente validato ridefinisce il modo in cui l’industria farmaceutica esegue il controllo qualità, il rilascio dei lotti e la verifica delle materie prime, offrendo velocità, precisione e conformità normativa in un unico strumento.
Con un intervallo spettrale da 900 a 1700 nm e un rapporto segnale-rumore di 4500:1, il Visum Palm GxP garantisce risultati affidabili in ogni misurazione. La sua architettura autonoma e il software integrato lo rendono lo strumento ideale per ambienti GMP, sia in laboratorio, nell’area di produzione o in magazzino.

Perché Scegliere un Analizzatore NIR per Farmaceutico

La spettroscopia nel vicino infrarosso (NIR) è diventata una tecnologia fondamentale per l’industria farmaceutica. Permette analisi non distruttive dei campioni, non richiede preparazione e fornisce risultati in pochi secondi. Un analizzatore NIR per farmaceutico offre vantaggi chiari:


• Identificazione rapida delle materie prime, anche attraverso imballaggi trasparenti.
• Controllo dei processi in tempo reale, in linea.
• Valutazione dell’uniformità del contenuto e dell’umidità (perdita per essiccazione).
• Rilascio più veloce dei lotti, riducendo i tempi di QC.

Il Visum Palm GxP porta questi benefici oltre, combinando hardware di alta gamma con strumenti software avanzati, rispondendo ai requisiti più esigenti delle normative internazionali.

analizzatore NIR per farmaceutico

Caratteristiche Principali del Visum Palm GxP: Specifiche Tecniche

Sviluppato specificamente come analizzatore NIR per farmaceutico, il Visum Palm GxP è conforme a 21 CFR Parte 11, USP <1119>, Ph. Eur. <2.2.40> e agli standard GAMP 5. Specifiche principali:


• Intervallo spettrale: 900–1700 nm
• Design: analizzatore autonomo (computer, software e touchscreen integrati), eliminando la necessità di PC, tablet o dispositivi esterni. Ciò semplifica l’uso quotidiano e i processi di qualifica in ambienti GMP.
• Risoluzione spettrale: 5 nm con 256 canali — la più alta disponibile tra gli analizzatori NIR portatili.
• Rapporto segnale-rumore: 4500:1 (quasi il doppio dello standard USP <1119>).
• Area di misura: 10 mm con illuminazione di 50 mm.
• Tempo di misura: 3 secondi.
• Geometria: riflettanza diffusa; transflettanza con accessorio opzionale.
• Peso: 1,8 kg, protezione IP54–IP66.
• Autonomia: fino a 5 ore, batteria ricaricabile e sostituibile.

Queste caratteristiche garantiscono affidabilità analitica anche in condizioni produttive impegnative.

Conformità Normativa e Sicurezza dei Dati

Il Visum Palm GxP è progettato per essere l’analizzatore NIR per farmaceutico portatile più completo, offrendo funzionalità avanzate per la conformità GMP, in particolare con la FDA 21 CFR Parte 11:


• Audit trail completo con tracciabilità totale delle operazioni e dei risultati (chi ha fatto cosa e quando). Include audit trail del dispositivo e audit trail solo dei risultati.
• Diagnostica quotidiana dello strumento con allarmi di stato operativo.
• Controllo degli accessi basato su ruoli (Analista, Supervisore, Gestore Utenti) con privilegi preconfigurati dal produttore.
• Firme elettroniche con doppia autenticazione (Analista e Supervisore).
• Politiche di password sicure, logout automatico della sessione e funzioni di recupero.
• Backup e ripristino sicuri dei dati.

Queste funzionalità garantiscono integrità dei dati e semplificano le ispezioni regolatorie.

Visum Master™ GMP: Intelligenza Applicata al NIR

analizzatore NIR per farmaceutico

Un componente critico dell’analizzatore NIR per farmaceutico Visum Palm GxP è il suo ecosistema software:


• Il Visum Master™ GMP consente la creazione di librerie di identificazione e modelli quantitativi senza competenze avanzate di chemiometria. È l’unico software sul mercato che automatizza lo sviluppo di librerie NIR grazie al suo Model Builder integrato.
• Genera automaticamente report completi conformi a ICH Q2(R2), supportando sia validazioni interne che esterne.
• Include diagnostica automatica, gestione degli utenti e strumenti di verifica della precisione delle lunghezze d’onda, del rumore e della linearità fotometrica secondo USP, Ph. Eur. e JP18.

Come pacchetto software di Classe 4, Visum Master™ semplifica le attività di qualifica, rendendo più rapida ed efficiente l’implementazione di un analizzatore NIR per farmaceutico.

Accessori per Espandere il Potenziale dell’Analizzatore NIR per Farmaceutico

Il Visum Palm GxP viene fornito con una gamma completa di accessori per esigenze di laboratorio e di produzione:


• Supporti da banco per solidi, granuli e polveri.
• Portacuvette (1–10 mm) per analisi di liquidi in modalità transflettanza, compatibili con cuvette monouso o riutilizzabili, aperte o sigillate.
• Mini campionatore e livellatore di superficie.
• Lettore di codici a barre opzionale per una tracciabilità semplificata.

Questi accessori permettono all’analizzatore NIR per farmaceutico di gestire diversi formati di campioni — da polveri fini a liquidi o granuli — e di passare senza problemi dalla configurazione portatile a quella da banco.

Casi d’Uso dell’Analizzatore NIR per Farmaceutico Visum Palm GxP

L’analizzatore NIR per farmaceutico Visum Palm GxP offre un’ampia gamma di applicazioni in tutta l’industria, dalla ricezione delle materie prime fino al rilascio finale dei lotti. La sua portabilità, il software validato e l’eccezionale rapporto segnale-rumore lo rendono indispensabile per soddisfare gli standard GMP e ottimizzare i flussi di lavoro. Vediamo le applicazioni più rilevanti della spettroscopia nel vicino infrarosso nell’industria farmaceutica e nelle scienze della vita:

Identificazione delle Materie Prime

Il Visum Palm GxP consente agli operatori di identificare e verificare principi attivi ed eccipienti in pochi secondi, anche senza aprire imballaggi traslucidi o trasparenti. Ciò riduce i tempi di QC, minimizza i rischi di contaminazione incrociata e diminuisce gli errori umani durante le ispezioni in accettazione.

La tecnologia NIR è particolarmente efficace per le materie prime organiche e può anche verificare sostanze inorganiche quando idratate, igroscopiche o in soluzione. Rispetto ad altre tecniche, un analizzatore NIR per farmaceutico è più veloce, economico e sicuro degli analizzatori Raman portatili, che hanno difficoltà con composti ionici puri (NaCl, KCl, HCl) o sostanze che fluorescono.

Il Visum Palm GxP semplifica lo sviluppo di librerie di identificazione robuste, adattandosi alle variazioni tra fornitori e lotti, garantendo completa tracciabilità e conformità con farmacopee come USP e Ph. Eur. Di conseguenza, l’analizzatore NIR per farmaceutico diventa la prima linea di difesa per l’integrità della catena di fornitura.

Uniformità del Contenuto e Quantificazione

Con il suo elevato rapporto segnale-rumore (4500:1) e una risoluzione di 5 nm, il Visum Palm GxP è un analizzatore NIR per farmaceutico ideale per la quantificazione. Supporta lo sviluppo di modelli quantitativi automatizzati per valutare l’uniformità del contenuto in compresse, capsule, granuli, emulsioni, liquidi o miscele in polvere, così come la concentrazione esatta di API ed eccipienti.

L’analizzatore NIR per farmaceutico permette l’addestramento automatico dei modelli e fornisce strumenti e metriche avanzate per valutare la qualità dei risultati, anche offline con spettri di validazione. La generazione automatica di report segue le linee guida ICH Q2(R2) – Validazione delle Procedure Analitiche, riducendo tempo e sforzo necessari per la documentazione dei metodi.

Controllo di Processo in Tempo Reale

Come analizzatore NIR per farmaceutico in produzione, il Visum Palm GxP può essere installato in punti critici o utilizzato in laboratorio per monitorare variabili essenziali:

• Umidità residua in granuli o polveri durante l’essiccazione.
• Avanzamento dell’essiccazione in letti fluidi.
• Spessore del rivestimento su microgranuli o compresse.
• Uniformità della miscela prima della compressione o incapsulamento.

Le informazioni fornite dall’analizzatore NIR per farmaceutico permettono aggiustamenti quasi in tempo reale, migliorando la qualità del prodotto e riducendo il rischio di lotti fuori specifica. Questo approccio di Tecnologia Analitica di Processo (PAT) rafforza il controllo statistico del processo e supporta una produzione più robusta.

Rilascio dei Lotti

Il Visum Palm GxP accelera il rilascio dei lotti grazie ad analisi rapide e non distruttive. Fornendo risultati analitici in pochi secondi senza compromettere l’integrità del prodotto, l’analizzatore NIR per farmaceutico consente decisioni immediate di accettazione o rifiuto dei lotti. Ciò abbrevia i cicli di QC e migliora l’efficienza complessiva dell’impianto.

Poiché è portatile, l’analizzatore NIR per farmaceutico può analizzare i lotti in magazzino, sulle linee di confezionamento o in laboratorio, adattandosi a qualsiasi scenario senza sacrificare affidabilità o conformità normativa.

Ricerca e Sviluppo

Oltre al QC di routine, il Visum Palm GxP è un eccellente analizzatore NIR per farmaceutico per ambienti di R&S. Supporta studi di compatibilità degli eccipienti, ottimizzazione delle formulazioni e test di stabilità, fornendo rapidamente informazioni sul comportamento di nuovi prodotti con un consumo minimo di materiale. Questo lo rende ideale per progetti pilota e per la scalabilità di nuove forme di dosaggio.

Vantaggi Rispetto ad Altri Analizzatori NIR Portatil

A differenza dei dispositivi generici, il Visum Palm GxP è progettato esclusivamente come analizzatore NIR per farmaceutico. I suoi principali vantaggi includono:

• Validazione e conformità normativa integrate, che facilitano qualificazioni e validazioni fin dall’inizio.
• Prestazioni ottimali in ambienti GMP, con audit e tracciabilità completi.
• Hardware robusto, ideale per magazzini, aree di produzione o laboratori.
• Doppia funzionalità: utilizzo portatile e da banco in un unico strumento.
• Software intuitivo per la creazione di modelli, la gestione delle librerie e il controllo dei dati.

Queste qualità rendono il Visum Palm GxP la scelta più sicura per le organizzazioni che cercano un analizzatore NIR per farmaceutico con supporto completo.

Conclusione

Il Visum Palm GxP è molto più di un analizzatore NIR per farmaceutico. È una soluzione integrata per il controllo qualità, l’identificazione delle materie prime e l’ottimizzazione dei processi in ambienti GMP. Il suo design portatile e autonomo, la doppia funzionalità, l’elevata performance e la conformità normativa lo rendono lo strumento definitivo per laboratori e impianti che cercano velocità, affidabilità e sicurezza.

Se la tua azienda mira a migliorare efficienza e conformità nelle analisi NIR, il Visum Palm GxP è la scelta definitiva come analizzatore NIR per farmaceutico.

Di IRIS Technology Solutions
Innovation-it, Pharma-4-0-it 24 Aprile 2025

Identificazione delle materie prime farmaceutiche (RMID) con Visum Palm GxP™

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Identificazione delle materie prime farmaceutiche (RMID) con Visum Palm GxP™

L’analisi di identificazione delle materie prime o di verifica è un processo critico nell’industria farmaceutica, poiché garantisce l’identità e la qualità di tutti i materiali che verranno utilizzati nella produzione. Un modo pratico ed efficiente per eseguirla è tramite l’analizzatore NIR portatile Visum Palm GxP™, che permette di effettuare il test direttamente in magazzino e ottenere risultati precisi in meno di 3 secondi, evitando il sovraccarico del laboratorio e riducendo i tempi del ciclo produttivo.

Esistono molteplici tecnologie comunemente impiegate per l’identificazione delle materie prime (NIR, FT-NIR o Raman), ma nessuna di esse da sola costituisce una soluzione universale in grado di coprire l’intero elenco di materiali di un produttore farmaceutico.

La tecnica NIR è particolarmente efficace nell’identificazione di composti organici, sebbene possa essere applicata anche a determinati materiali inorganici in condizioni molto specifiche, come nel caso di sostanze igroscopiche (sali), composti idratati o disciolti in soluzione acquosa.

D’altro canto, la spettroscopia Raman rappresenta una tecnica alternativa con i propri limiti, in particolare per:

• Composti organici con fluorescenza (coloranti e alcuni API).
• Sostanze con segnali Raman deboli.
• Composti inorganici puramente ionici (NaCl, KCl, HCl).

In generale, il NIR è ampiamente consolidato in ambienti regolamentati grazie alla sua efficacia, immediatezza e facilità d’uso da parte di qualsiasi operatore. Inoltre, non richiede misure di sicurezza aggiuntive (come nel caso del Raman, che necessita di occhiali protettivi) e risulta un’opzione molto più economica per l’identificazione delle materie prime farmaceutiche e l’analisi quantitativa.

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analizzatore nir portatile VISUM palm Identificazione delle materie prime

Perché Visum Palm GxP™ per l’identificazione delle materie prime farmaceutiche?

Il Visum Palm GxP è un analizzatore self-contained (autonomo) che non necessita di collegamento né connessione a dispositivi esterni (smartphone, computer, tablet o altro).

Dispone di doppia funzionalità, il che ne consente l’uso sia come dispositivo portatile a mano (a diretto contatto con il campione) sia in modalità da banco. Offre una risoluzione spettrale di 5 nm o 256 pixel, collocandosi come l’analizzatore NIR portatile con la maggiore capacità spettrale della sua categoria.

È conforme ai principali quadri normativi internazionali: CFR 21 Parte 11, USP 1119, Ph. Eur. 2.2.40, JP18 e GAMP 5. Essendo un sistema autonomo con software di classe 4, la procedura di qualificazione farmaceutica risulta molto più agile e semplice rispetto ad altri analizzatori che dipendono da software esterni o da unità di elaborazione aggiuntive.

L’area di misurazione è di 10 mm di diametro, con un’area di illuminazione di 50 mm, il che garantisce una maggiore quantità di informazioni chimiche e lo rende una soluzione particolarmente utile per l’identificazione delle materie prime in sacchi grandi e translucidi.

Il sistema è dotato di un set di accessori che permettono di lavorare su banco o come analizzatore portatile, includendo adattatori per cuvette da spettrofotometria da laboratorio e vial per liquidi e polveri. Inoltre, dispone di un riduttore ottico progettato per l’ispezione di compresse e altre aree di analisi ridotte.

Il Visum Palm GxP non è solo ottimizzato per l’identificazione delle materie prime farmaceutiche, ma offre anche supporto per analisi quantitative. I report tecnici generati automaticamente seguono le linee guida ICH Q2(R2) – Validation of Analytical Procedures – Scientific Guideline, garantendo tracciabilità e conformità normativa.

handheld nir analyzer

Figura 1: Base di appoggio per lavorare in modalità da banco con Visum Palm GxP™. Consente di collegare portacampioni da banco per polveri, solidi, granulati e liquidi.

Funzionalità GxP e CFR 21 Parte 11

Il Visum Palm GxP integra la serie più completa e aggiornata di funzionalità progettate specificamente per garantire l’identificazione delle materie prime e la conformità normativa in ambienti farmaceutici regolati da GMP. La sua architettura software e hardware lo posiziona come lo strumento di riferimento per assicurare qualità, tracciabilità e affidabilità analitica in ogni fase del processo.

Tra le principali caratteristiche si distinguono:

• Audit Trail completo: registrazione dettagliata sia del dispositivo sia dei risultati, con file binari criptati per la massima sicurezza.
• Gestione avanzata di ruoli e privilegi: tre livelli predefiniti (Analista, Supervisore e Gestore Utenti) con possibilità di creare utenti illimitati.
• Controllo sicuro degli accessi: password robuste con procedure intuitive di modifica e ripristino.
• Parametri temporali configurabili: gestione del tempo di sessione e scadenza delle password.
• Sincronizzazione oraria flessibile: molteplici metodi per garantire precisione di data e ora sul dispositivo.
• Assistente di qualificazione integrato: validazione guidata di accuratezza in lunghezza d’onda, rumore e linearità fotometrica.
• Firma elettronica a doppio livello: con validazione indipendente di Analista e Supervisore.
• Procedure di backup e ripristino: progettate per mantenere l’integrità del sistema e la continuità operativa.

Grazie a questo insieme di funzionalità, il Visum Palm GxP si consolida come l’analizzatore portatile più robusto sul mercato, garantendo non solo la conformità alle normative internazionali (CFR 21 Part 11, GAMP 5, farmacopee), ma anche la massima efficienza nell’identificazione delle materie prime farmaceutiche e nelle applicazioni di analisi quantitativa.

Modalità di analisi con Visum Palm GxP™ per l’identificazione delle materie prime

L’analizzatore Visum Palm GxP™ consente di eseguire in meno di 3 secondi un’analisi di identificazione delle materie prime o di verifica di diversi composti in stato solido, granulato, in polvere o liquido. La procedura consiste nel confrontare lo spettro acquisito del campione con gli spettri di riferimento archiviati nella libreria.

Il confronto viene effettuato tramite un criterio matematico di somiglianza (HQI, Hit Quality Index), che converte le differenze spettrali in un valore numerico. Come risultato, il dispositivo fornisce la sostanza o la classe con il maggior grado di somiglianza ottenuto (Figura 3) e mostra un elenco delle altre sostanze ordinate dalla maggiore alla minore corrispondenza.

Allo stesso modo, il sistema consente di eseguire un’analisi di verifica, selezionando in precedenza dalla libreria il materiale specifico la cui identità si desidera confermare. In tal caso, il risultato viene presentato come PASS o FAIL e, in caso di FAIL, l’analizzatore indica anche la sostanza corretta con maggiore somiglianza (Figura 4).

Tutti i risultati, inclusi quelli scartati o non firmati elettronicamente dall’utente tramite credenziali, vengono archiviati nell’Audit Trail criptato, garantendo tracciabilità, integrità dei dati e conformità normativa GMP.

Schermate principali del Visum Palm™

análisis de materias primas

Figura 2: Menu principale  Figura 3: Analisi identificazione delle materie prime  Figura 4: Analisi di verifica, PASS e FAIL con conferma della sostanza corretta.

In casi specifici può accadere che la tecnologia non fornisca un risultato esatto, come avviene quando si ispezionano materiali chimicamente molto simili o pressoché identici, o quando esistono differenze di granulometria. Per queste situazioni, il Visum Palm GxP™ offre la possibilità di creare e utilizzare librerie di classificazione.

A differenza delle modalità di identificazione/verifica, la classificazione (Figura 5) consente di distinguere in modo preciso differenze spettrali molto sottili, come la dimensione delle particelle o la concentrazione di un analita specifico, anche quando si tratta dello stesso API o eccipiente presente in concentrazioni diverse all’interno di matrici simili. In questo modo, la classificazione integra l’analisi iniziale di identificazione delle materie prime tramite un algoritmo più potente per casi complessi o problematici.

In tutti gli scenari descritti, oltre al risultato, il sistema genera lo spettro completo della sostanza analizzata in ogni misurazione (Figura 6), garantendo tracciabilità e maggior valore analitico.

raw material analysis

Figura 5: Analisi di classificazione.  Figura 6: Spettro di ogni analisi.

Sviluppare metodi e librerie di identificazione delle materie prime con il software Visum Master GMP™ per PC

Visum Master™ - Main Menu

Figura 7: Visum Master™ – Menu principale  Figura 8: Visum Master™ – Model Builder

the spectra of each material and the reference to create the raw material identification library window

Figura 9: Inserire gli spettri di ogni materiale e il riferimento (nome) per creare la libreria di identificazione delle materie prime.


Il Visum Palm GxP™ è l’unico analizzatore NIR sul mercato che consente all’utente finale di sviluppare in modo semplice e totalmente automatico le proprie librerie di identificazione delle materie prime, di classificazione o persino metodi per test quantitativi, senza bisogno di utilizzare un software complesso o avere conoscenze pregresse in chemiometria. In altri termini, l’utente deve solo disporre di campioni e riferimenti (qualitativi o quantitativi), lasciando al Model Builder incorporato il processo di sviluppo.
Generare, mantenere o aggiornare librerie non è mai stato così semplice come con Visum Master™, poiché permette di creare librerie e metodi illimitati per diversi tipi di analisi e per ciascuno genera, anch’esso automaticamente, un rapporto tecnico con tutte le informazioni su come è stato fatto, l’algoritmo utilizzato, i pretrattamenti, le variabili latenti, le metriche di qualità, il dataset impiegato, il controllo di qualità degli outlier, il grafico e la quantificazione degli outlier rilevati ed eliminati, tra gli altri dati che rappresentano una risorsa chiave per preparare un rapporto di validazione interno o esterno, identificare necessità di miglioramento o aggiornamenti.
Per saperne di più su come Visum Palm GxP può essere uno strumento utile per l’identificazione delle materie prime, puoi contattare IRIS o i nostri distributori tramite il seguente link.

Di IRIS Technology Solutions
Pharma-4-0-it 9 Aprile 2024

Blending process monitoring with in-line NIR spectroscopy

Control del punto final del mezclado
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Real-Time blending process monitoring with NIR spectroscopy

Powders blending process is the most popular to achieve content uniformity in solid forms. Despite its apparent simplicity, i.e., taking advantage of shear forces for mixing APIs and excipients by merely moving the container for a certain time, any specialist in galenic does know that the real behavior of the mixture is not that simple. In fact, the final distribution results from a chaotic combination of microscopic interactions among the particles and macroscopic flow mechanics, not to mention that, once the homogeneity has been achieved, there is a real risk of demixing as a consequence of the affinity among homologous particles. That is why, regardless of the mechanical improvements in the blender’s design, systematically checking for mixture homogeneity is a key requirement in the pharmaceutical and nutraceutical sector. This is where NIR becomes important as a technique for real-time blending process monitoring.

Control del punto final del mezclado

Traditional control of the blending process vs. Blending process monitoring (PAT)

Up to now, periodically stopping the blending process after several cycles in order to take some samples from different points, which are further analysed by chromatography, has been the traditional way to do it. However, such an approach has also certain unwanted drawbacks, namely added lead time (due to the involved cumbersome lab procedures), suboptimal blending time (because of arbitrary extended blending intended for guaranteeing homogeneity) and blending artifacts (such as demixing and lumps as a consequence of keeping the load in static conditions while waiting for the lab results).

 

On the contrary, a PAT approach, such as a spectroscopy-based real time blending process monitoring, could be deemed the optimal way to check if the endpoint condition has been reached. In fact, both FDA and EMA have described such an approach as a recommended new paradigm.

In principle, as thoroughly described in the scientific literature, there are two ways for implementing a PAT-based endpoint determination: by using a supervised machine learning predictive model (for example, a PLS model that quantitatively predicts the API concentration) or by using an algorithm agnostic to the specific composition of the mixture. The first one usually renders more direct and accurate results but, in turn, it requires developing specific models on the basis of suitable reference samples, which is not always feasible, especially when there are too many different formulations. The agnostic approach for blending process monitoring, on the contrary, is based on spectral similarity; no ground truth data on the specific composition of each formulation is required in advance.

The agnostic approach: Moving-block Standard Deviation and the dynamic algorithm by IRIS Technology Solutions

Spectral stability is, in fact, agnostic to the specific composition of each formulation. No quantitative predictive model has to be developed for assessing the components concentrations because the underlying rationale states that, regardless of the composition, no improvement in homogeneity can be made once the spectra remain unchanged, at least for the major components. Indeed, a mixture can be deemed homogeneous once their spectra remain unchanged after several blending cycles. 

Since the NIR spectroscopy is sensitive to 0.1-1 % or higher concentrations, during during blending process monitoring the homogeneity of minor components cannot be assessed by means of such a technology. However, it can be inferred from the homogeneity of major components and opportunely validated with traditional lab methods if required.

Moving-block Standard Deviation (MBSD) is the most widely described agnostic algorithm, at least in the scientific literature. Usually, the MBSD endpoint criterion is rather arbitrary.  Even when a statistically-founded criterion is used [Critical evaluation of methods for end-point determination in pharmaceutical blending processes. M. Blanco, R. Cueva-Mestanza and J. Cruz. Anal. Methods, 2012, 4, 2694], some restrictive hypothesis on the distribution of the similarity metric should be fulfilled in order to be properly applicable. Moreover, the mean of the standard deviation has a rather “smoothing” effect that could veil to some extent the real trend of the spectral similarity.

The dynamic approach with Visum NIR In-Line™ for blending process monitoring

IRIS Technology Solutions’ proprietary algorithm, on the contrary, is based on checking for the stability of a true similarity metric (MSD: mean squared difference between two successive spectra) by using strong statistical criteria on the blending-specific MSD distribution. In fact, our moving block approach dynamically adapts the threshold to each formulation-wise spectral-similarity statistical distribution. Consequently, it provides a robust endpoint criterion for blending process monitoring regardless of the specific behavior of each formulation, which is particularly required when mixing anomalies such as demixing or lumps formation take place. 

For the sake of flexibility, the users can set both the moving block size and the statistical significance at their convenience. Whenever possible, such parameters should be tuned in the commissioning stage although the factory-set values should work for the most frequent circumstances.

 

Image 1: Sapphire window adapter module for Visum NIR In-Line analyser ™ manufactured by IRIS Technology Solutions S.L.

Contrôle du point final du mélange

The adapter module with sapphire window allows easy integration of the Visum NIR In-Line™ analyser via a tri clamp connection. There are different sizes of the adapter module depending on the blending machine’s own configurations.

Unlike other analysers on the market, the Visum NIR In-Line™ is a self-contained analyser (embedded computer) and can communicate with multiple communication protocols. It also complies with the pharmaceutical regulation 21 CFR Part 11 (FDA), the requirements of the American (USP) and European (Ph. Eur.) Pharmacopoeia and the European Medicines Agency (EMA) Guidelines 2014 and 2023.

In its Blender version, the Visum NIR In-Line™ analyser is wireless, powered by rechargeable and replaceable batteries with a battery life of more than 3 hours and connected via Wi-Fi, as shown in the image below.

 

Image 2: Visum NIR In-Line™ analyser in a blending process monitoring cycle.

Control of the blending end point Überwachung des Mischprozesses durch visum NIR In-line

Table 1: Visum NIR In-Line analyser ™ technical specifications

blending process monitoring

Conclusions

The IRIS Technology Solutions S.L. In-Line™ NIR analyser presents a more robust and realistic dynamic method for blending process monitoring than the Moving-block Standard Deviation (MBSD) algorithm  in that it is based on the quadratic mean of two successive spectra and not on the average of the standard deviation as a similarity index used by the MBSD approach.

As it has an embedded computer, it does not need to be connected to other electronic devices or external computers, making it an excellent stand-alone tool for working at the plant production level and in GMP environments.

In addition, it has a much larger illumination and spectrum acquisition area than other NIR analysers, especially those very small ones, with a resolution of 256 pixels, obtaining more chemical information and spectral quality for optimal monitoring of each blending cycle.

Di IRIS Technology Solutions
Digitalization-it, Industry-4-0-it, Pharma-4-0-it 3 Aprile 2024

Controllo del processo di rivestimento di forme granulari mediante spettroscopia NIR

processus d'enrobage des formes granulaires
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Controllo del processo di rivestimento di forme granulari mediante spettroscopia NIR

Nell’industria farmaceutica esistono molte formulazioni granulari che vengono rivestite per ottenere un rilascio prolungato o controllato del farmaco o dell’ingrediente farmaceutico attivo (API) nel tempo; un esempio chiaro e noto è l’omeprazolo. In questo articolo discuteremo di queste formulazioni a rilascio prolungato e di come sia possibile ottimizzare il tempo di rilascio e le analisi di potenza durante il processo di rivestimento utilizzando la spettroscopia NIR.

processus d'enrobage des formes granulaires

Processo di pellettizzazione e analisi tradizionale

Durante il processo di pellettizzazione delle forme di dosaggio a rilascio modificato, la corretta applicazione del rivestimento (ad esempio un rivestimento a rilascio enterico destinato a prevenire la digestione o la degradazione gastrica) determinerà la successiva efficacia del farmaco e il tempo di rilascio mg/API del farmaco; pertanto, durante tutto il processo vengono effettuati controlli per garantire la qualità e quindi l’azione farmacologica attesa.

 

Attualmente, questo controllo viene effettuato durante il processo di rivestimento con campioni ottenuti dall’apparecchiatura di rivestimento in tempi diversi e analizzati in laboratorio utilizzando la tecnica analitica dell’HPLC o della cromatografia liquida e il test di dissoluzione per dimostrare che il rilascio del/i principio/i attivo/i è soddisfacente. Entrambi i metodi richiedono la preparazione del campione prima dell’analisi, richiedono personale specializzato e materiali di consumo (materiali), oltre alla durata (ore) di un test di dissoluzione, il cui obiettivo principale è quello di determinare la biodisponibilità del farmaco, ovvero la quantità relativa di farmaco che è entrata nella circolazione generale dopo la somministrazione e la velocità con cui questo accesso è avvenuto.

Pertanto, il problema principale dell’analitica tradizionale è che richiede molto tempo per ottenere i risultati e quindi non consente di correggere tempestivamente il processo di rivestimento in caso di insuccessi o, nel caso frequente di interruzione del processo per il campionamento, c’è il rischio di alterare la qualità del semiprodotto.

 

Uno strumento alternativo e molto efficace che consente di monitorare in tempo reale il processo di rivestimento è la tecnologia NIR, in quanto la firma spettrale di ciascun pellet può essere messa in relazione con le condizioni di rivestimento, il dosaggio e i tempi di rilascio senza dover ricorrere a metodi tradizionali.

Sviluppo di un metodo NIRS per la previsione del tempo di rilascio e della potenza

Per sviluppare un modello predittivo per la determinazione in tempo reale dei tempi di rilascio e della potenza (mg API/g pellet) rilasciata a 1, 4 e 7 ore, abbiamo lavorato in coordinamento con un importante laboratorio farmaceutico spagnolo e con l’analizzatore spettroscopico NIR portatile Visum Palm™ prodotto e commercializzato da IRIS Technology Solutions S.L.

I dati forniti dal laboratorio consistono negli spettri NIR di diversi lotti di due farmaci a base, da un lato, di un antistaminico che, per motivi di riservatezza, chiameremo “DS” e, dall’altro, di una forma di vitamina B6 che, per gli stessi motivi, chiameremo “PH”. In entrambi i casi, il principio attivo faceva parte del rivestimento dei pellet che costituiscono il veicolo.

Gli spettri dei pellet sono stati acquisiti in diversi momenti del processo di rivestimento, sia da campioni umidi che da campioni secchi e, parallelamente, il rispettivo campione è stato sottoposto alle analisi consuete in questi casi per determinare il rilascio del farmaco a 1, 4 e 7 ore e la potenza mg PI/g.

I modelli predittivi sviluppati sulla base dei dati spettrali hanno dimostrato che non è necessario asciugare i campioni per l’acquisizione degli spettri – quindi il controllo può essere eseguito direttamente sul campione umido, risparmiando tempo e manipolazione – e che esiste una chiara relazione tra gli spettri NIR, la potenza e i tempi di rilascio di 1h, 4h e 7h, come vedremo di seguito.

Composto PH

Tabella 1: Parametri qualitativi dei modelli di previsione per il rilascio a 1, 4, 7 ore e la potenza nei campioni con diverse fasi del processo di rivestimento PH. Il simbolo * indica che il modello è stato costruito utilizzando gli spettri NIR medi delle repliche di ciascun campione.

Figura 1: Curve di regressione per PH a) Tutti i campioni; b) Lotti 1,3,4 y 7; c) Spettri medi dei lotti 1,3,4 y 7; d) Lotto 7.

processo de revestimento de formas granulares

Composto DS

La Tabella 2 mostra i parametri di qualità dei modelli per l’analisi dei campioni di DS umido. Tutti i campioni sono stati studiati contemporaneamente: i campioni dei lotti 6, 8 e 10 insieme e il lotto 6 separatamente. I lotti 6, 8 e 10 sono stati scelti per lo studio di un insieme di lotti perché presentavano il maggior numero di campioni. Inoltre, il lotto 6 è stato scelto per l’analisi individuale in quanto conteneva il maggior numero di campioni con i parametri di rilascio ottimali per il caso di studio.

Tabella 2: Parametri qualitativi dei modelli di previsione per il rilascio a 1, 4, 7 ore e la potenza nei campioni con diverse fasi del processo di rivestimento DS.

La Figura 2 mostra le curve di regressione risultanti dallo studio per il principio attivo DS. I valori dei parametri di qualità per i modelli DS mostrano, in generale, una buona correlazione. Come osservazione, si nota che l’errore aumenta quando si utilizzano dati di lotti diversi, probabilmente perché le condizioni di processo di ciascun lotto sono diverse a causa del fatto che i dati provengono dalla fase di sviluppo e messa a punto del processo produttivo. La previsione del rilascio a 7 ore è peggiore di quella degli altri parametri, probabilmente perché in molti casi la fine del processo di rilascio è stata raggiunta prima di quel momento.

 

Figura 2: Curve di regressione per DS a) tutti i campioni; b) Lotti 6, 8 y 10; c) Spettri medi dei lotti 6, 8 y 10; d) Lotto 6.

Previsione di campioni secchi

Tabella 3: Parametri qualitativi dei modelli di previsione per i campioni secchi di DS lotto 6 e PH lotto 7.

I modelli di previsione dei campioni secchi per i singoli lotti di PH e DS mostrano una buona correlazione. Va notato che l’errore di previsione è dovuto ai pochi campioni di convalida utilizzati.

 

Figura 3: Curve di regressione per i campioni secchi di a) DS lotto 6 y b) PH lotto 7.

Processo di Rivestimento di Forme Granulari
processus d'enrobage des formes granulaires

Conclusioni

  • Esiste una chiara correlazione tra gli spettri NIR e i tempi di rilascio di 1h, 4h e 7h, nonché con la potenza, sia per DS che per PH, sebbene sia leggermente peggiore per PH.
  • Nel caso del rilascio a 7 ore, la correlazione sembra un po’ più debole, forse perché è vicino al rilascio massimo (al plateau di rilascio) o a causa delle differenze nel pH dei campioni.
  • Le diverse condizioni di produzione dei lotti influenzano la robustezza di questa correlazione, un fattore di variabilità intrinseco perché i campioni provengono dalla fase di sviluppo del processo produttivo (fase di messa a punto) e non dal metodo NIRS.
  • I test dei singoli lotti mostrano una buona correlazione sia per i campioni umidi che per quelli secchi. Poiché i risultati in entrambi i casi sono simili, si può concludere che l’essiccazione non è necessaria per correlare i parametri studiati (tempo di rilascio e potenza) con gli spettri NIR.
  • Infine, dall’analisi dei risultati analizzati, si può concludere che la spettroscopia NIR può essere utilizzata per ottimizzare il controllo del processo di rivestimento delle forme granulari e che, da un punto di vista tecnico, si tratta di un metodo robusto e basato sull’evidenza. Tuttavia, per tutti i casi valutati in questo documento, i modelli definitivi devono essere realizzati una volta che il processo di produzione è stato completamente sviluppato.
Di IRIS Technology Solutions
Ai-it, Digitalization-it, Industry-4-0-it, Innovation-it, Pharma-4-0-it 5 Settembre 2023

New Visum Palm™ AI-assisted handheld NIR analyser

handheld nir analyser
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New Visum Palm™ AI-assisted handheld NIR analyser

IRIS Technology Solutions introduces the latest version of its Visum Palm™ portable NIR analyser to complement its Visum® range of real-time process analysers for industry.

The new Visum Palm™ is a fully portable NIR spectrophotometer that allows real-time analysis of different substances, products or mixtures, without the need for traditional laboratory and sampling techniques, allowing industry to obtain results on the spot to make decisions or correct production process parameters.

The new generation Visum Palm™ brings with it an innovative design and a radical change in the way users experience NIR technology, now assisted by AI with the Visum Master™ software, so that each manufacturer can automatically create their own predictive models or calibrations according to their control and analysis needs.

 

Design, autonomy and robustness

The Visum Palm™ analyser offers an innovative and ergonomic design, as well as the possibility to perform analysis at any time and place without having to connect it to any external electronic device. This is possible because it incorporates an embedded touch screen and computer, which enable all the routine functionalities of the device.

The Visum Palm™ operates in the 900 to 1700 nm range, as this is the band that best combines availability of chemical information with price and technological maturity. It operates mainly in diffuse reflectance mode, for which it has specially designed and patented optics to extract as much information as possible from the sample. Specifically, it has a large illumination area (50 mm diameter) and a collection area of 10 mm. These features differentiate it from similar analysers in terms of its suitability for analysing heterogeneous samples, which is most often the case in real working conditions. In cases where heterogeneity is more evident, the device is configurable to calculate and report the average of a given number of repetitions.

The Visum Palm™ analyser is IP65 compliant, making it resistant to dust, moisture and water. It is also rugged enough to be carried and tested almost anywhere indoors or outdoors and even comes with a stand for desktop or tabletop use.

 

A new AI-assisted user experience

Unlike most common modelling and calibration software on the market, which requires the user to have some technical knowledge of chemometrics or entrust the task to a third party, Visum Master™ PC-based software makes NIR technology even more accessible by automating pre-processing, multivariate analysis algorithm selection and validation. This allows any user to generate models by simply inputting spectra and references (quantitative or qualitative) for routine real-time analysis to replace traditional analysis.

visum_master

The new software also allows to extend and edit pre-existing models, synchronise with the portable analyser to import spectra, export models, download measurement results, automatically generate analytical method validation reports and audit reports for GMP environments, and to check the metrological performance of the device in a guided manner when needed.

 

For industry and GMP environments

While NIR technology has a myriad of applications in numerous industries such as plastics, food, chemical, agribusiness, wood, biofuels, to mention the most relevant but not the only ones; it is for the pharmaceutical industry and GMP environments where the new Visum Palm™ device introduces significant novelties at the level of usability and functionality. It is 21 CFR Part 11 compliant, allowing the generation and display of an automatic Audit Trail report, the record of all device activity, where comments and observations can be incorporated. It also allows the user to automatically generate the analytical method validations developed and perform metrological checks of the device when required and download the results at a later date.

“NIR technology today must be easy to use and understand, and at the same time it must give the user the freedom and autonomy to exploit it to the full and facilitate their day-to-day work. Technology must be an enabler. We will continue to take further steps in terms of automation and new functionalities because we are convinced that this is the right way forward and what the industry and the people in it need”, says Oonagh Mc Nerney, Director of IRIS Technology Solutions, S.L.

 

The new Visum Palm™ handheld NIR analyser is now available here, where you can also find technical information about the device, videos and contact IRIS Technology Solutions, S.L. for a demonstration or specific enquiry.

 

Di IRIS Technology Solutions
Industry-4-0-it, Pharma-4-0-it 31 Marzo 2022

NIR technology and Raman spectroscopy: introduction and applications in the pharmaceutical industry

espectroscopia raman tecnologia nir
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In the following article we will address the main applications with NIR technology and Raman spectroscopy, in real time, for the control of manufacturing and quality processes both for pilot plant – in tune with the Quality by Design (QbD) concept – and for industrial scale-up. In addition, this article is intended to be a starting point for industry professionals to raise questions about how to optimize control with process analytical technologies (PAT) for efficient management and implementation of a continuous manufacturing model.

 

Raman and NIR Spectroscopy

 

Both technologies have in common that they are photonic techniques – they take advantage of the properties of photons or light and their interaction with matter – diagnostic and non-destructive, allowing chemical and structural information to be obtained in seconds from almost any organic or inorganic material or compound. Hence, their use in laboratories is widespread in different industries and they are analytical techniques known by quality control professionals.

 

For those who are not laboratory professionals or are just entering the field, it is essential to start with a few brief concepts and examples to understand its applications.

 

Raman spectroscopy is a technique based on the inelastic scattering of light. Inelastic or Raman scattering occurs when the energy changes during the collision between the monochromatic light and the molecule and, therefore, the frequency of the scattered light also changes. These changes provide information about the molecular identity and structure of the samples or material being analyzed.

 

Near infrared spectroscopy (NIR) is a technique based on the interaction between electromagnetic radiation and matter, within the wavelength range of 780-2500 nm. These absorbed radiations can be related to different properties of the sample, providing qualitative and quantitative information. The near-infrared range is characterized by weak overtones and combined bands arising from the strong fundamental vibrations of O-H, C-H, C-O, C=O, C=O, N-H bonds and metal-OH groups in the mid-infrared range.

 

However, both Raman and NIR spectroscopy devices in real time are optical (vision) devices that work with artificial intelligence. The information they collect from the spectrum of the analyzed object is interpreted by a mathematical model – chemometrics – called a “predictive model” that tells the system what it is looking at. A very simple example: if we want to control the Paracetamol content of a 1mg. form, the mathematical model that analyzes the process must know how to correlate the spectrum corresponding to that value and for that it must know what is 0.8 – 0.9 – 1.1 and so on in the range of interest to be controlled. The predictive model is a mathematical model that essentially correlates a spectrum with a reference value. This reference value comes out of the traditional laboratory analysis.

 

Let’s get down to the important: What use are these systems in my factory?

 

Applications of real-time NIR technology:

 

1) Raw material identification: Identification of raw materials is a routine task in the pharmaceutical industry. These tests are carried out before the materials are processed, in order to avoid errors as much as possible and thus save time and money. This material testing applies not only to purchased materials (e.g. excipients), but also to some internal material transfers, e.g. APIs manufactured in another plant. The latter is very important to take into account when wondering why we have problems in mixing some formulations with certain raw materials.

2) Homogenization: Once identified and weighed, raw materials usually require homogenization of the different components. This is a critical step in the manufacture of solid-state pharmaceutical products, as it has a direct impact on the quality and homogeneity of the final product. The homogenization process is mainly affected by physical properties such as particle size, shape and density. Mixing endpoint and homogenization are not the same, not in terms of regulation according to the European Medicines Agency (EMA). From IRIS Technology we try to raise awareness on this point, which is sometimes confused, to provide in-line control solutions that are homologous to the control protocols established by the EU and Spanish regulations.

3) Granulation and sizing: Sometimes the different ingredients of the formulation do not mix well and segregate during homogenization. Therefore, it is desirable to granulate powdered ingredients by compression, dry granulation or in the presence of a binder under wet conditions. Most spectroscopic uses focus on the determination of water during wet granulation or drying after granulation.

4) Extrusion: NIR spectroscopy has been widely used in hot extrusion to monitor both API content and solid state of extrudates and to identify interactions between ingredients.

5) Tableting: This stage of the process is the closest to the final product. Therefore, it is sometimes easier to control the quality of the product directly in the press, especially if there is a subsequent coating step. At this point, NIR can also play an important role.

6) Coating: The coating process is a crucial step in the manufacture of solid oral preparations. In fact, the coating can act as a physical screen to avoid the effects of oxidation, moisture and lighting conditions in order to improve the stability of the final product or intermediate products in the process. The coating can also play an active role in the protection (gastroresistance) and release (modified release) of the drug in vivo. The homogeneity and thickness of the coating are important in controlling the timing of drug release. Many offline techniques are available to control the coating thickness, such as changes in weight, height or diameter of the coated granule/tablet cores during processing. In-line NIR technology is especially useful for monitoring water-based coatings and is a technique that saves hours of analysis, which we have discussed in particular in this other article.

7) Final product control: An important part of final product quality control includes the analysis of all batches produced to avoid out-of-specification results. This control point, although it is too late to avoid losses, can also be performed with portable (handheld) NIR tools and in just seconds analyze dozens of units (homogeneity, concentrations or other parameters) at the line.

 

Real-time Raman spectroscopy applications

 

As we will see below, this analysis technique has some applications similar to NIR spectroscopy and others very different because it is a technique with a much higher precision than NIR and that IRIS Technology uses in the systems we manufacture when we work with APIs with very low concentrations (typically <0.5) or in aqueous matrices where the amount of water generates a lot of noise in the analysis with NIR equipment.)

 

1) Raman spectroscopy for API identification: As each API has its own Raman characteristics, Raman spectroscopy can quickly and accurately identify the active ingredients, has a very low prediction error and in some cases has a detection limit as low as ppm.

2) Raman spectroscopy for the quantitative and qualitative analysis of formulations: The composition of pharmaceutical preparations is relatively complex; however, Raman spectroscopy remains one of the rapid detection methods if the excipients are simple or just an aqueous solution.

3) Raman spectroscopy for detection of illicit substances: Raman spectroscopy can be used for trace detection due to its sensitivity, speed and accuracy. In general, small amounts of illicit drugs cause drug safety incidents, and Raman spectroscopy can be used for illicit drug detection.

 

Technologie NIR et spectroscopie Raman

Benefits of applying NIR and Raman technology in production lines

 

In general, there are two fundamental advantages of Raman spectroscopy and NIR technology on production lines over traditional laboratory methods:

 

The first advantage would be the monitoring of continuous manufacturing. The pharmaceutical industry works mainly in such a way that the final drug is the result of several independent production steps. These can also take place in different geographical areas, which entails shipping and storing the different intermediate products in containers until the next manufacturing facility. This increases the risk of degradation over time or due to environmental conditions (light, humidity, etc.). One way to address this problem is to move from independent batch work to continuous manufacturing with the help of monitoring technologies such as real-time analytical control equipment.

A continuous process or continuous manufacturing is one in which materials are continuously loaded into the system, while the final product is continuously unloaded. Unlike stand-alone batch manufacturing, this concept involves the total connection of production units, with the use of PAT systems, along with process control systems to monitor and control the integrated manufacturing plant. Continuous process units are usually more efficient, more productive, with reduced volumes and less waste compared to classical process units. Therefore, these types of production units can respond more quickly to drug shortages or sudden changes in demand or needs (such as in a pandemic). In addition, their small size allows them to be transported directly to where the drugs are needed. However, a thorough understanding of the process, including the different connections between its processing units, is necessary.

The second major advantage is to reduce sampling and analysis time, and this is very important in biotech processes in their research, development and production phases. So far, most of the data are obtained with off-line instruments and methods.

 

Specifically for Raman, Raman spectroscopy is a powerful instrumental technique used in various types of pharmaceutical analysis. The superiority of the technique depends on the molecule of interest, the concentration level, the matrix or solution, other interfering species present and the desired sampling method. For many applications, Raman spectroscopy may be the best answer for identification and spectroscopic control needs. The role of Raman spectroscopy as a quantitative analytical tool is increasing due to the simplicity of sampling, ease of use and applicability to aqueous systems.

 

As manufacturers and system integrators of systems that operate with Raman and NIR spectroscopy, IRIS Technology collaborates with numerous pharmaceutical, foodstuffs, chemicals, among others, companies in the development of analytical solutions and the implementation of control systems, in turnkey projects ranging from technology, adaptations that may be necessary, data modeling, installation, validation and even homologation.

Here you can find the complete range of Visum® analytical equipment.

We hope this article has been of interest to you and as always, if you have any questions or even suggestions, you can write to us at news@iris-eng.com.

Di IRIS Technology Solutions
Big-data-it, Digitalization-it, Pharma-4-0-it 2 Febbraio 2022

Artificial Intelligence as a Predictive Maintenance tool

maintenance prédictive
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Artificial Intelligence as a Predictive Maintenance tool

Together with the company mAbxience, specialized in the development, manufacture and marketing of biopharmaceuticals, we developed data models based on supervised machine learning techniques that after 4 years of work resulted in an AI-based Predictive Maintenance System in the plant facilities of the water for injections (WFI) process of mAbxience in Spain, published in the January-February Edition of the Pharmaceutical-Engineering Magazine.

The work demonstrates the effectiveness of machine learning models, built from the information generated by 31 sensors, 14 alarms and water quality indicators, to identify and predict anomalies within a warning time window (14 days) that is feasible for the preventive and predictive maintenance teams to make the corresponding adjustments in the areas and components of the plant identified by the algorithm.

Initial results show that the models are robust and able to identify the chosen anomalous events. In addition, the rule induction approach to machine learning (a technique that creates “if-then-else” rules from a set of input variables and one output variable) is “white box”, which means that the models are easily readable by humans and can be deployed in any programming language.

IRIS thanks mAbxience and the WFI plant technicians for their collaboration.

Read the full article here.

Di IRIS Technology Solutions
Industry-4-0-it, Pharma-4-0-it 4 Ottobre 2021

IRIS presents new PAT applications for the pharmaceutical industry

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IRIS Technology presents in Farmespaña Industrial applications of its PAT analyzers for the pharmaceutical and dermo-cosmetic industry.

Real-time content uniformity.

Real-time bioavailability.

Fluorescence-free Raman.

Read the complete note here.

Di IRIS Technology Solutions