Lipozom Diafiltrasyon Sürecinde Raman Spektroskopisi

Farmasötik endüstri, aktif farmasötik bileşenlerin (API’ler) stabilitesini, biyoyararlanımını ve kontrollü salımını artırmak için sıklıkla lipozomal sistemlerde enkapsülasyona başvurur. Bu sürecin kilit adımlarından biri, lipozom oluşumundan sonra istenmeyen bileşikleri—lipidleri çözmek için kullanılan etanol gibi organik çözücüler dahil—uzaklaştıran diafiltrasyondur. Etanol kalıntısının Raman spektroskopisine dayalı analizörlerle doğru şekilde nicelendirilmesi, nihai ürün kalitesini sağlamak, yasal düzenlemelere uymak ve işlem süresi ile kaynakları optimize etmek için gereklidir.

Raman spektroskopisi, lazer ışığının elastik olmayan saçılmasına dayanan bir titreşimsel tekniktir. Her molekül için oldukça özgüldür; bu da onu, karmaşık matrislerde bile kimyasal bileşenlerin tanımlanması ve nicelendirilmesi için ideal hale getirir. IRIS Technology Solutions tarafından geliştirilen Visum Raman In-Line™ sistemi, kompakt, dayanıklı ve uyarlanabilir tasarımı sayesinde Raman spektroskopisinin endüstriyel veya laboratuvar ortamlarında doğrudan uygulanmasını sağlar. Numune hazırlığına gerek kalmadan hızlı, gerçek zamanlı analiz yapılmasını mümkün kılar ve yüksek düzenleyici taleplere sahip farmasötik süreçlerin sürekli izlenmesi için idealdir.

Bu proje, lipozom oluşumunu takiben diafiltrasyon süreci sırasında Raman spektroskopisi kullanılarak etanol kalıntısının nicelendirilmesini hedefleyen bir modelin uygulanmasına odaklandı. Gizlilik nedeniyle incelenen iki enkapsüle aktif bileşen şu şekilde adlandırılmıştır: 1) NSAID (steroid olmayan anti-enflamatuar ilaç) ve 2) Biyomolekül. Numuneler, Visum Raman In-Line™ sistemi kullanılarak kontrollü laboratuvar koşullarında analiz edildi. Raman sistemi, Falcon tipi tüpler için uyarlanmış numune tutuculu mobil bir rafa monte edilerek çalışma sırasında lazer güvenliği sağlandı.

Spektral analiz, örneklerdeki gerçek etanol konsantrasyonunu belirlemek için referans yöntem olan yüksek performanslı sıvı kromatografi (HPLC) ile elde edilen verilerle tamamlandı. Bu veriler, Raman spektroskopisine dayalı öngörü modellerinin eğitimi ve doğrulanması için kullanıldı. Nihai üründe hedeflenen etanol konsantrasyonu %0.1 v/v’nin altında olacak şekilde belirlendi ve eğitim örnekleri %0 ile %10 v/v arasında tam bir aralığı kapsadı.

Tahmin modelini geliştirmek için, gerçek süreçte beklenen çalışma aralığını kapsayacak şekilde özel olarak tasarlanmış farklı etanol konsantrasyonlarında su karışımlarıyla laboratuvarda sentetik numuneler hazırlandı. Bu numuneler, modelin tüm ilgi aralığında doğru tahminler yapmasını sağladı.

Visum Raman In-Line™ ile bu çözeltilerden elde edilen Raman spektrumları, gelişmiş kemometrik bilgiye ihtiyaç duymadan herhangi bir kullanıcının kalibrasyon oluşturmasına olanak tanıyan otomatik yazılım platformu Visum Master™ ile tahmin modeli geliştirmek için kullanıldı. Yazılım, en uygun algoritmayı, ideal ön işlem yöntemlerini (Savitzky-Golay türevleri, ortalama merkezleme, taban çizgisi düzeltme vb.) otomatik olarak seçti ve kalibrasyon örnekleri ile HPLC tarafından belirlenen referans değerleri kullanarak nihai modeli yapılandırdı.

Ortaya çıkan modeller daha sonra deneysel lipozom üretimi sırasında toplanan bağımsız bir gerçek numune seti ile doğrulandı.

Aktif bileşenlerin ve kalıntı bileşiklerin nicelendirilmesi için Raman spektroskopisi kullanılarak geliştirilen modeller, hem kalibrasyon hem de harici doğrulamada mükemmel performans sergilemiştir. Etanol için geliştirilen model, kalibrasyon ve doğrulamada R² (determinasyon katsayısı) değerini 0.99’un üzerine çıkardı; tahminlerin ortalama karekök hatası (RMSEP) ise %0.35 v/v’nin altındaydı. Bu, modelin kurutma veya temizlik süreçleri sırasında gerçek zamanlı izleme için uygun olduğunu doğrular.

Tüm durumlarda tutarlı şekilde düşük sapma (bias), kalibrasyonun sağlamlığını ve sistematik hataların olmadığını göstererek Raman spektroskopisinin kritik farmasötik süreçlerde aktif bileşenlerin nicel izlenmesi için güvenilir bir teknoloji olduğunu doğrular.

Endüstriyel Visum Raman In-Line™ analizör ile gerçekleştirilen Raman spektroskopisi kullanımı, farmasötik süreçlerde diafiltrasyon adımı sırasında etanol izleme için sağlam ve hassas bir modelin geliştirilmesini mümkün kılmıştır. Yüksek korelasyon ve düşük sapmalar, sistemin hem laboratuvarda—mobil rafa monte edilmiş—hem de üretim hatlarında gerçek zamanlı izleme uygulamalarına uygunluğunu kanıtlamaktadır. Raman spektroskopisi, ayrıca çözücüler veya kritik bileşiklerin hassas kontrolünü gerektiren diğer farmasötik süreçlere de genişletilebilir; bu da operasyonel verimliliği ve nihai ürün kalitesini artırır.