Activité de l’eau et durée de conservation des produits pharmaceutiques

L’humidité est la quantité d’eau contenue dans un produit. L’activité de l’eau (aw) mesure le niveau d’énergie de l’eau. Le niveau d’énergie est beaucoup mieux corrélé aux réactions qui affectent les produits pharmaceutiques. Pensez aux trois problèmes suivants :

1. Hydrolyse de l’IPA
2. Cristallisation affectant les taux de dissolution
3. Mottage/agglomération des poudres

Toutes ces réactions dépendent du temps et leur vitesse est influencée par l’activité de l’eau. Par exemple, la pharmacopée américaine (USP) 1112 stipule spécifiquement que l’activité de l’eau peut être utilisée pour réduire la dégradation des formulations d’IPA sensibles à l'hydrolyse.

Il est essentiel de connaître l’activité de l’eau des produits pharmaceutiques (protéines, médicaments, crèmes, poudres et excipients) pour obtenir une forme de dosage présentant d’en optimiser les propriétés chimiques, physiques et microbiennes, ainsi que la durée de conservation. L’activité de l’eau influence la stabilité chimique, la stabilité microbienne, les propriétés d’écoulement, la compacité, la dureté et la vitesse de dissolution des formes de dosage des produits pharmaceutiques, des protéines, des produits biopharmaceutiques, des nutraceutiques et des produits phytochimiques.

Corrélation avec la croissance microbienne

L’objectif du Conseil international d’harmonisation des exigences techniques pour l’enregistrement des médicaments à usage humain (ICH) est de fournir des conseils pour l’établissement de programmes de tests de qualité et de validation des lots (Hussong 2009). Il souligne que les programmes de tests de qualité doivent être basés sur les risques et s’appuyer sur des données scientifiques. Les procédures d’essai et les critères d’acceptation des programmes de validation des médicaments sont décrits dans la norme ICH Q6A. Les arbres de décision n° 6 et n° 8 contiennent des instructions sur les meilleures méthodes de détermination des attributs microbiologiques. Dans les deux arbres de décision, la nécessité de tester les limites microbiennes repose sur la question de savoir si le produit est intrinsèquement assez « sec » pour ne pas favoriser la croissance microbienne.

Dans l’industrie pharmaceutique, on part souvent du principe que cette siccité peut être établie à l’aide de la teneur en eau, ou de la quantité d’eau contenue dans un produit, généralement par le biais d’une analyse Karl Fischer. Cependant, depuis les travaux de Scott dans les années 1950, il est bien établi que c’est l’activité de l’eau, ou l’énergie de l’eau, qui détermine en fait si les micro-organismes peuvent ou non accéder à l’eau dans un système (Scott 1957). Par conséquent, la « siccité » mentionnée dans les arbres de décision de l’ICH Q6A devrait être mesurée à l’aide de l’activité de l’eau.

Les micro-organismes ont une activité limite de l’eau en dessous de laquelle ils ne peuvent pas se développer. La connaissance du comportement des micro-organismes à différents niveaux d’activité de l’eau est importante pour respecter les lois nationales sur les aliments, les médicaments et les cosmétiques. Le tableau suivant présente les limites de croissance des micro-organismes courants dans les produits pharmaceutiques. La conception d’un produit dont l’activité de l’eau est inférieure à ces limites de croissance permet d’assurer la sécurité microbiologique du produit.

Produits de consommation et produits pharmaceutiques figurant généralement dans cette plage

Tableau 1. Activité de l’eau et croissance des micro-organismes pour les produits de consommation et les produits pharmaceutiques (adapté de « Water Activity Applications in the Pharmaceutical Industry » [Applications de l’activité de l’eau dans l’industrie pharmaceutique])

Activité de l’eau pour la stabilité du produit

La stabilité des protéines, des enzymes et des produits biopharmaceutiques est influencée de manière notable par l’activité de l’eau. Une grande attention doit être portée à la prévention de l’agrégation dans des conditions pharmaceutiques pertinentes. La plupart des protéines, des enzymes et des produits biopharmaceutiques doivent conserver leur intégrité pour rester actifs. Afin de maintenir un dosage correct et d’éviter la dissolution, l’agrégation et les changements de conformation, il est important de maintenir des niveaux critiques d’activité de l’eau.

Établir la compatibilité des composants

L’importance de l’activité de l’eau par rapport à l’eau totale est démontrée par des études de compatibilité avant la formulation impliquant des médicaments sensibles à l’humidité. Des excipients hygroscopiques (amidon, cellulose et magaldrate) ont été formulés avec succès pour être utilisés avec des médicaments sensibles à l’humidité. Les excipients peuvent préférentiellement lier l’humidité et rendre la forme de dosage moins sensible aux variations de l’humidité relative pendant la fabrication, le transport, le stockage ou l’utilisation par le patient, prolongeant ainsi la durée de conservation. Cela s’applique également à d’autres systèmes polymères d’intérêt pharmaceutique, tels que les protéines (gélatine, kératine) et divers hydrogels synthétiques.

Prévenir la migration de l’eau

La migration de l’eau est un autre problème de qualité qui peut être expliqué et résolu par le biais de l’activité de l’eau. Les gélules sont un exemple classique des défis posés par la migration de l’eau. Il arrive que les capsules se fissurent lorsqu’elles se trouvent dans l’emballage, ce qui rend le produit impropre à la consommation. Ce phénomène survient en raison de la différence dans l’activité de l’eau dans la poudre et dans la capsule :l’humidité quitte alors la capsule et pénètre dans la poudre. C’est l’activité de l’eau, et non la teneur en eau, qui est le moteur de la migration.

Améliorer les propriétés de résistance des formes de dosage solides

L’activité de l’eau dans les poudres affecte les propriétés d’écoulement, de mottage, de compactage et de résistance des formes de dosage solides. L’activité de l’eau est utilisée dans l’étude de la durée de conservation, du vieillissement et des exigences en matière de conditionnement de produits pharmaceutiques. Elle sert également dans la conception et le développement de la technologie des revêtements. La compréhension de la réaction des formes de dosage solides à des environnements changeants permet de définir les exigences en matière de formulation et de conditionnement.

L’activité de l’eau : une meilleure manière de mesurer l’humidité

L’activité de l’eau est une autre mesure de l’eau qui fournit des informations essentielles sur l’énergie ou la disponibilité de l’eau dans un produit. De nombreuses études scientifiques démontrent que l’activité de l’eau est un meilleur indicateur de la sécurité et de la stabilité des produits que la quantité totale d’eau. Avec la publication de la méthode <1112> de la pharmacopée américaine (USP), l’activité de l’eau est désormais considérée comme une option potentielle dans la pharmaceutique.

Mesurer l’activité de l’eau est simple et rapide

La série 4TE permet de mesurer rapidement l’activité de l’eau dans les poudres, granulés, crèmes, liquides ou comprimés pour les produits pharmaceutiques, biopharmaceutiques, nutraceutiques et phytochimiques.