Espectroscopia Raman no Processo de Diafiltração de Lipossomas

A indústria farmacêutica recorre frequentemente à encapsulação de ingredientes farmacêuticos ativos (APIs) em sistemas lipossomais para melhorar sua estabilidade, biodisponibilidade e liberação controlada. Uma etapa fundamental nesse processo é a diafiltração, que remove compostos indesejados após a formação dos lipossomas, incluindo solventes orgânicos como o etanol, utilizado para dissolver os lipídios que formam a bicamada lipossomal. A quantificação precisa do etanol residual por meio de analisadores baseados em espectroscopia Raman é essencial para garantir a qualidade do produto final, cumprir os padrões regulatórios e otimizar o tempo e os recursos do processo.

A espectroscopia Raman é uma técnica vibracional baseada na dispersão inelástica da luz laser. É altamente específica para cada molécula, o que a torna ideal para a identificação e quantificação de componentes químicos, mesmo em matrizes complexas. O sistema Visum Raman In-Line™, desenvolvido pela IRIS Technology Solutions, permite a aplicação da espectroscopia Raman diretamente em ambientes industriais ou laboratoriais graças ao seu design compacto, robusto e adaptável. Elimina a necessidade de preparação de amostras, possibilita análise rápida e em tempo real, e é ideal para o monitoramento contínuo de processos farmacêuticos com altos requisitos regulatórios.

Este projeto concentrou-se na implementação de um modelo para quantificação do etanol residual utilizando espectroscopia Raman durante o processo de diafiltração, após a formação dos lipossomas. Por motivos de confidencialidade, os dois princípios ativos encapsulados analisados são referidos como: 1) AINE (anti-inflamatório não esteroidal) e 2) Biomolécula. As amostras foram analisadas em condições laboratoriais controladas utilizando o sistema Visum Raman In-Line™. O sistema Raman foi montado em um suporte móvel, com um porta-amostras adaptado para frascos do tipo Falcon, garantindo segurança no uso do laser durante a operação.

A análise espectral foi complementada com dados obtidos por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC), o método de referência utilizado para determinar a concentração real de etanol nas amostras. Esses dados foram utilizados para treinar e validar os modelos preditivos da espectroscopia Raman. A concentração-alvo de etanol no produto final foi fixada abaixo de 0,1% v/v, e as amostras de treino cobriram toda a faixa de 0,1% a 10% v/v de etanol.

Para desenvolver o modelo preditivo, amostras sintéticas foram preparadas em laboratório misturando água com diferentes concentrações de etanol, especialmente projetadas para cobrir toda a faixa operacional esperada no processo real. Essas amostras garantiram que o modelo pudesse fazer previsões precisas em toda a faixa de interesse.

Os espectros Raman obtidos com o Visum Raman In-Line™ dessas soluções foram utilizados para desenvolver o modelo preditivo com o Visum Master™, uma plataforma de software automatizada que permite a qualquer usuário criar calibrações sem necessidade de conhecimento avançado em quimiometria. O software selecionou automaticamente o algoritmo mais apropriado, os melhores métodos de pré-processamento (derivadas de Savitzky-Golay, centralização da média, correção de linha de base, etc.) e configurou o modelo final com base nas amostras de calibração e seus valores de referência (determinados por HPLC).

Os modelos resultantes foram posteriormente validados com um conjunto independente de amostras reais coletadas durante a produção experimental de lipossomas.

Os modelos desenvolvidos com espectroscopia Raman para quantificação de princípios ativos e compostos residuais apresentaram excelente desempenho tanto na calibração quanto na validação externa. Para o etanol, o modelo alcançou um coeficiente de determinação (R²) acima de 0,99 em ambas as fases, com erro quadrático médio de predição (RMSEP) inferior a 0,35% v/v, confirmando sua aplicabilidade para o monitoramento em tempo real durante processos de secagem ou limpeza.

O viés consistentemente baixo em todos os casos sustenta a robustez da calibração e a ausência de erros sistemáticos, confirmando a viabilidade da espectroscopia Raman como uma tecnologia confiável para o monitoramento quantitativo de ingredientes ativos em processos farmacêuticos críticos.

O uso da espectroscopia Raman por meio do analisador industrial Visum Raman In-Line™ permitiu o desenvolvimento de um modelo robusto e preciso para o monitoramento do etanol durante a etapa de diafiltração em processos farmacêuticos. A alta correlação e o baixo desvio dos resultados confirmam a adequação do sistema para aplicações reais tanto em laboratório — montado em suporte móvel — quanto em processos de monitoramento em linha. A espectroscopia Raman também pode ser aplicada a outros processos farmacêuticos que exigem controle preciso de solventes ou compostos críticos, aumentando a eficiência operacional e a qualidade final do produto.