Solutions Retsch pour l'industrie pharmaceutique et médico-technique

L'industrie pharmaceutique est un secteur qui se concentre sur la recherche, le développement, la fabrication et la commercialisation de médicaments ou de produits pharmaceutiques. Pour en savoir plus sur l'utilisation des appareils Retsch, cliquez sur les icônes de chaque section.

Recherche et développement (R&D)

La recherche et le développement comprennent la recherche fondamentale, la découverte de médicaments, les tests précliniques et les essais cliniques. La recherche visant à identifier les ingrédients pharmaceutiques dans la médecine traditionnelle à base de plantes, par exemple, appartient également à cette section. D'autres approches intéressantes proviennent de la mécanochimie, du criblage des co-cristaux et des polymorphes ou des nanotechnologies.

Contrôle de la qualité (CQ)

Le contrôle de la qualité garantit que les produits pharmaceutiques fabriqués répondent aux spécifications de qualité prédéfinies et aux normes réglementaires. Les activités de contrôle de la qualité impliquent des tests rigoureux des matières premières et des produits finis. Il s'agit notamment de tests physiques, chimiques et microbiologiques visant à confirmer que le produit répond toujours aux normes établies de pureté, d'activité et de sécurité.

Fabrication

Il s'agit de la production à grande échelle de médicaments qui ont reçu l'approbation des autorités de réglementation. Elle exige le respect des bonnes pratiques de fabrication (BPF) pour garantir la qualité, la sécurité et l'efficacité du produit. L'utilisation d'os et de dents comme matériaux d'implants doit également être mentionnée ici comme une application de fabrication spécifique.

Dossier spécial : Homogénéisation des tissus et désintégration des cellules

La désintégration cellulaire est une étape cruciale, en particulier pour la production de produits biopharmaceutiques. Elle consiste à briser les cellules pour libérer des composés biologiquement actifs, tels que des protéines, de l'ADN, de l'ARN, qui peuvent être utilisés comme thérapeutiques, vaccins ou dans des applications diagnostiques. L'homogénéisation de tissus tels que le foie est un autre aspect de cette section.

Broyeurs Retsch pour le broyage d'échantillons tels que les IPA

Les IPA et les excipients peuvent être pulvérisés dans différents moulins et broyeurs Retsch. En fonction de la substance, il est préférable de broyer dans des récipients fermés, comme dans les jarres des broyeurs à billes Retsch, afin d'éviter la formation de poussière avec les substances hautement actives. Par exemple, 100 ml de lactose monohydraté peuvent être pulvérisés dans un PM 100 en 1 heure à 450 rpm, réduisant la valeur D90 de 100 µm à 5 µm. Le broyage a été effectué dans des conditions humides, ce qui signifie que les échantillons ont été mélangés avec 90 ml de propanol.

Le broyage humide est généralement effectué dans des bocaux d'oxyde de zirconium, dans ce cas 250 ml avec 150 ml de billes de 2 mm faites d'oxyde de zirconium. L'oxyde de zirconium est un matériau très résistant à l'abrasion, ce qui réduit l'usure lors de l'étape de broyage fin, qui est obtenue grâce à la friction intense entre les billes. Avec des durées de broyage prolongées et des billes de broyage plus petites, des particules d'échantillon beaucoup plus petites peuvent être obtenues dans le broyeur planétaire à billes Retsch.

Les échantillons pharmacologiquement inoffensifs, tels que l'amidon ou le lactose utilisés comme excipients, peuvent être broyés dans le ZM 300 ou le RM 200. Par exemple, un échantillon de lactose de 100 ml dont la taille initiale des particules est de 400 µm peut être pulvérisé dans le RM 200 en particules de moins de 100 µm en l'espace de 10 minutes. Différents matériaux d'outils de broyage, y compris la porcelaine dure ou l'agate, peuvent être utilisés. De plus grandes quantités d'échantillons peuvent être traitées dans le ZM 300.

Les échantillons qui ont tendance à coller ou à s'agglomérer peuvent être broyés cryogéniquement en utilisant de l'azote liquide pour les fragiliser. L'utilisation d'un cyclone est recommandée. Par exemple, 100 g d'échantillons de 3 mm ont été pulvérisés en particules de moins de 500 µm en 1 minute. En fonction des propriétés des échantillons, le ZM 300 peut également atteindre une finesse finale inférieure à 40 µm.

Moulins utilisés pour mélanger les IPA avec les excipients lors du développement de la formulation

Le mélange d'API et d'excipients est un sujet courant dans la recherche pharmaceutique. Un mélange efficace peut être obtenu en utilisant des broyeurs mélangeurs, qui peuvent traiter jusqu'à 6 échantillons de 20 ml, ou des broyeurs planétaires à billes de Retsch, qui offrent des volumes d'échantillons allant jusqu'à 4 x 200 ml. Par exemple, 196 g d'amidon ont été mélangés à 4 g de pigment pour démontrer l'efficacité du mélange. Le mélange, ainsi que 200 billes de broyage de 10 mm, ont été placés dans des bocaux de broyage de 500 ml. Après 5 minutes à 200 tours/minute, une vitesse modérée qui garantit uniquement des effets de mélange sans écrasement des particules, le mélange était parfait.

Broyer des plantes ou des insectes pour identifier les ingrédients

Les plantes contiennent souvent des ingrédients naturels utiles pour les applications pharmaceutiques, connus depuis des décennies pour leurs propriétés pharmaceutiques. D'autres matériaux, comme les insectes, offrent également des composés intéressants. La médecine traditionnelle chinoise (MTC) ou d'autres méthodes de guérison traditionnelles utilisent les ressources naturelles. Les activités de recherche visent à révéler les composés de l'IPA dans ces échantillons classiques de plantes ou d'animaux afin de les utiliser comme nouveaux médicaments et substances pharmaceutiques. En fonction de la taille de l'échantillon initial, de la quantité d'échantillon, de la quantité d'échantillon et de la finesse finale requise, les broyeurs à couteaux Retsch, les broyeurs à rotor ou les broyeurs à billes sont principalement utilisés pour pulvériser ces échantillons.

En fonction de la taille et de la robustesse de l'échantillon, il faut entre 20 s et 3 min pour broyer jusqu'à 1 kg de racines, de fruits, de parties de tiges et d'autres matières végétales ou insectes séchés en échantillons de 1 à 8 mm. Dans ce cas, on utilise idéalement le SM 100, et pour les échantillons plus robustes comme la noix de muscade, le SM 300. Un cyclone permet dans tous les cas d'évacuer les échantillons légers de la chambre de broyage. Le ZM 300 accepte des échantillons d'une taille allant jusqu'à 10 mm, tandis que les broyeurs à couteaux acceptent des échantillons d'une taille allant jusqu'à 60 mm. Pour les matériaux très durs, il est préférable d'utiliser le rotor à 6 disques plutôt que le rotor à section parallèle. Parfois, des particules plus fines que 1 mm sont nécessaires - dans ce cas, l'utilisation de broyeurs à billes Retsch est bénéfique.

Conclusion: Les broyeurs à couteaux ou les broyeurs à rotor Retsch permettent d'homogénéiser facilement les matières végétales les plus dures ou les plus volumineuses.

Co-broyage, formation de cocristaux et criblage de polymorphes

1. Les cocristaux sont constitués de deux ou plusieurs composants cristallins, généralement un ingrédient pharmaceutique actif (IPA) et un coformateur, dans un rapport stœchiométrique défini, maintenus ensemble par des liaisons non covalentes. Les broyeurs à billes sont utilisés pour produire des cocristaux pharmaceutiques, qui peuvent améliorer la solubilité, la stabilité et la biodisponibilité des médicaments sans modifier la structure moléculaire de l'IPA.
2. Les différentes formes cristallines (polymorphes) d'un médicament peuvent présenter des propriétés physiques et chimiques sensiblement différentes, telles que la solubilité et le point de fusion. Le criblage des polymorphes peut aider à identifier des formes stables d'un médicament qui présentent des caractéristiques souhaitables, améliorant ainsi la formulation et la performance du médicament.
3. Le co-broyage fait souvent référence au broyage simultané d'un IPA et d'un excipient (amorphe). Le co-broyage peut améliorer la solubilité, la stabilité et la biodisponibilité des médicaments en créant des particules fines et uniformes et en améliorant la fluidité. L'excipient peut être un autre IPA, un acide aminé ou un polymère comme la cellulose ou l'amidon. Les excipients, en tant que liants, aident à maintenir les ingrédients d'un comprimé ensemble. Les agents de remplissage les plus courants sont le lactose, le mannitol et le phosphate de calcium dibasique. D'autres excipients servent de lubrifiants, de conservateurs, de colorants ou d'agents aromatiques

Pour trouver le coformateur ou l'excipient optimal pour un IPA et un objectif spécifique, une approche de criblage est généralement nécessaire. Différents ratios de l'IPA et de l'autre substance doivent être étudiés, ce qui donne lieu à de nombreuses options de combinaison. Les substances pouvant être très coûteuses, le criblage est généralement effectué à petite échelle. L'adaptateur spécial de criblage pour les broyeurs planétaires peut faciliter considérablement ce processus en utilisant des flacons jetables, tels que les flacons en verre GC de 1,5 ml. L'adaptateur comporte 24 positions réparties en un anneau extérieur de 16 positions et un anneau intérieur de 8 positions. L'anneau extérieur peut contenir jusqu'à 16 flacons, ce qui permet de cribler jusqu'à 64 échantillons simultanément avec exactement les mêmes conditions d'apport d'énergie lors de l'utilisation du broyeur planétaire à billes PM 400. Au total, 96 échantillons peuvent être criblés en un seul lot. Le premier essai de mise à l'échelle peut être effectué dans l'adaptateur capable de contenir 7 flacons en verre de 20 ml.

Retsch propose également des systèmes permettant d'augmenter la formation de cocristaux, tels que le broyeur à tambour TM 300. Ce broyeur répond aux exigences de la fabrication pharmaceutique moderne, comme l'a démontré la synthèse mécano-chimique de cocristaux de rac-Ibuprofène:Nicotinamide. En seulement 90 minutes, 3,2 kg de cocristaux ont été produits avec un rendement de 99 %, en utilisant des quantités minimes d'éthanol dans le processus LAG. Notamment, l'abrasion du métal était minime, avec des valeurs mesurées bien en deçà des niveaux préoccupants. [6]

Préparation facile des échantillons pour le contrôle de la qualité

Dans les laboratoires de contrôle de la qualité, les broyeurs Retsch préparent les échantillons pour diverses techniques d'analyse, telles que la chromatographie liquide haute performance (CLHP), la spectrophotométrie et les tests de dissolution. Une bonne préparation des échantillons est la clé d'une analyse précise et fiable. Les performances précises et fiables des broyeurs et concasseurs Retsch en font des outils indispensables pour diverses applications de contrôle qualité :

Analyse reproductible de la taille des particules avec les tamiseurs Retsch

Les tamiseuses Retsch sont réputées pour leur précision et leur fiabilité dans diverses industries, y compris la pharmacie. Ces machines sont essentielles pour l'analyse de la taille des particules, garantissant que les matériaux répondent aux normes de qualité rigoureuses exigées dans les applications pharmaceutiques. L'AS 200 control et l'AS 200 jet sont deux modèles remarquables de la gamme Retsch. L'AS 200 control est une tamiseuse vibrante qui offre un contrôle précis des paramètres de tamisage, ce qui la rend idéale pour le contrôle de la qualité et la recherche et le développement dans l'industrie pharmaceutique. Elle est équipée d'un entraînement électromagnétique qui garantit des résultats de tamisage constants, et ses commandes numériques permettent de stocker jusqu'à 99 programmes de tamisage, ce qui garantit la reproductibilité et la conformité aux directives ISO 9001.

En revanche, l'AS 200 jet est une machine de tamisage à jet d'air conçue pour la dispersion et la désagglomération efficaces de poudres fines. Ce modèle est particulièrement adapté aux produits pharmaceutiques qui nécessitent une distribution granulométrique précise. Contrairement à la méthode de tamisage vibratoire utilisée par l'AS 200 control, l'AS 200 jet utilise un jet d'air rotatif qui disperse et désagglomère les poudres fines de manière plus efficace. Ce jet d'air crée un vide qui tire les particules à travers le tamis, garantissant que même les particules les plus fines sont séparées efficacement. Ainsi, l'échantillon peut être "plus fin" lorsqu'il est analysé avec la tamiseuse à jet d'air. C'est ce que l'on observe par exemple avec un échantillon de poudre fine. Des tamis de test avec des mailles de 40, 75, 125 et 150 µm ont été utilisés. L'AS 200 control a fonctionné à une amplitude de 1,2 mm avec une fonction d'intervalle de 10 s, pendant 5 minutes. Le jet de l'AS 200 a été utilisé en mode suisse avec une vitesse de 55 tours/minute et une pression négative de 30 mbar - la procédure totale a également nécessité 5 minutes de travail.

Dans les applications pharmaceutiques, ces tamiseuses sont utilisées pour garantir l'uniformité, la stabilité et la pureté des formulations de médicaments. L'analyse précise de la taille des particules est essentielle pour déterminer la vitesse de dissolution, la biodisponibilité et l'efficacité globale des produits pharmaceutiques.

Conclusion: Les tamiseuses Retsch sont particulièrement adaptées au contrôle de la qualité, qu'il s'agisse de l'inspection des matières premières à leur arrivée, des résultats des essais de R&D ou du contrôle de la production des substances en cours de fabrication.

Avantages de Retsch pour la fabrication de produits pharmaceutiques et les BPF

L'acier 316L est largement utilisé dans la fabrication de produits pharmaceutiques en raison de ses propriétés hygiéniques et de sa résistance exceptionnelle à la corrosion par piqûres et crevasses. Il s'agit d'une qualité d'acier inoxydable à faible teneur en carbone qui offre une excellente résistance aux températures élevées et à la corrosion chimique. Il est donc idéal pour les applications nécessitant un assainissement fréquent et une faible réactivité chimique. Retsch propose quelques laminoirs en 316L pour répondre aux exigences spécifiques de la fabrication pharmaceutique.

Broyage à l'échelle pilote de matières végétales avant leur extraction

Le broyeur à couteaux SM 300 316L version alimentaire est conçu pour couper sans contamination les matières premières destinées aux industries alimentaires et médicales. Toutes les pièces en contact avec l'échantillon sont en acier inoxydable 316L ou en acier inoxydable certifié par la FDA, ce qui garantit un traitement sans contamination. Il est équipé d'une longue trémie pour faciliter l'alimentation en matières telles que les parties de plantes de cannabis ou d'autres matières végétales séchées, les herbes et les épices. Les échantillons broyés peuvent être utilisés directement dans des applications pharmaceutiques ou servir à l'extraction par l'éthanol ou le CO2 supercritique. Le puissant entraînement de 3 kW du broyeur, doté d'un couple élevé et de la technologie RES, garantit d'excellents résultats de broyage, même pour les travaux difficiles où d'autres broyeurs à couteaux échouent. La vitesse variable permet une adaptation parfaite aux exigences de l'application, et une gamme de tamis de fond avec des ouvertures de 0,25 à 20 mm garantit une finesse finale définie.

Production d'un matériau adapté aux implants osseux

L'utilisation d'os comme matériau pour les implants osseux est une approche très efficace dans le domaine des implants médicaux. Les matériaux osseux naturels, tels que les autogreffes et les allogreffes, sont couramment utilisés en raison de leur excellente biocompatibilité et de leur capacité à s'intégrer à l'os existant du patient. Ces matériaux constituent un échafaudage naturel qui favorise la régénération et la cicatrisation osseuses. Dans l'ensemble, l'utilisation d'os comme matériau pour les implants osseux offre une solution fiable et efficace pour la réparation et la régénération osseuse. Le processus de préparation des matériaux osseux pour les implants implique le broyage et la pulvérisation de l'os afin d'obtenir la taille et la consistance des particules souhaitées. Diverses techniques de broyage, telles que celles proposées par les broyeurs Retsch, sont employées pour garantir un traitement efficace et sûr de la matière osseuse.

Des broyeurs à coupe spéciale sont utilisés pour pré-broyer de plus grandes quantités d'échantillons, si nécessaire. Les étapes de broyage fin sont effectuées dans le broyeur ultra centrifuge ZM 300 ou dans des broyeurs à billes tels que le MM 400 ou le CryoMill. En utilisant d'abord le SM 300 puis le ZM 300, environ 800 g d'os peuvent être finement broyés à moins de 200 µm en 25 minutes environ.

Spécialisation dans la désintégration des cellules et l'homogénéisation des tissus

L'ADN, l'ARN et les protéines jouent un rôle crucial dans le développement de thérapies et de diagnostics innovants. La technologie de l'ADN, en particulier l'ADN recombinant, permet la production de protéines thérapeutiques telles que l'insuline et les hormones de croissance, qui sont essentielles pour traiter diverses maladies génétiques. Les thérapies basées sur l'ARN, y compris les vaccins ARNm et les thérapies d'interférence ARN (ARNi), offrent des approches prometteuses pour cibler des gènes spécifiques et traiter des maladies telles que le cancer et les infections virales. Les protéines, quant à elles, sont utilisées comme produits biopharmaceutiques, notamment les anticorps monoclonaux et les enzymes, qui sont essentiels au traitement d'un large éventail de maladies. Ces biomolécules font partie intégrante des progrès de la médecine personnalisée. La désintégration cellulaire par battage de billes est une méthode mécanique largement utilisée pour briser les cellules afin de libérer leurs composants intracellulaires tels que l'ADN ou les protéines. Cette technique consiste à mélanger la suspension cellulaire avec des billes de verre, puis à agiter le mélange pour créer des forces de cisaillement qui fissurent les parois cellulaires. Le battage de billes est efficace pour une variété de types de cellules, y compris les bactéries, les levures, les champignons et les algues. Il est particulièrement avantageux car il permet de traiter simultanément plusieurs échantillons sans risque de contamination croisée et ne nécessite pas l'ajout de produits chimiques susceptibles d'interférer avec les étapes d'extraction ultérieures. Le processus peut être réalisé à petite échelle en utilisant des flacons à usage unique de 2 ml ou à plus grande échelle avec des tubes Falcon jetables de 50 ml. Ainsi, le Mill MM 400, équipé de différents adaptateurs, peut désintégrer efficacement des cellules en petits et grands volumes, ce qui en fait un outil polyvalent pour les applications de laboratoire.

Le CryoMill est un excellent outil pour la désintégration des cellules à l'aide de billes de broyage plus grosses, en particulier pour les échantillons sensibles à la chaleur. En refroidissant le matériau dans le bocal de broyage à -196°C avec de l'azote liquide, le CryoMill garantit que l'intégrité des protéines et autres composants cellulaires est préservée pendant le processus de désintégration. Avec la commande MM 500, jusqu'à 2 x 20 ml de suspension cellulaire peuvent être traités cryogéniquement (plage de température de 0 °C à - 100 °C) ou simplement refroidis, par exemple à 10 °C.

Les équipements Retsch offrent également des solutions pour l'homogénéisation d'échantillons de tissus tels que le foie ou la peau. Là encore, ces échantillons peuvent être homogénéisés dans des tubes Eppendorf de 2 ml ou 5 ml ou dans des tubes Falcon de 50 ml.

Échantillon de foie avant et après homogénéisation dans le MM 400

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