Het meten van wateractiviteit, bekend als Aw, speelt een cruciale rol in het onthullen van de energetische beschikbaarheid van water binnen farmaceutische formuleringen. Dit heeft een directe invloed op de veiligheid en stabiliteit van het product.
Het belang van water in het waarborgen van de stabiliteit en veiligheid van farmaceutische producten is algemeen erkend. De Karl Fischer-methode wordt traditioneel toegepast voor het meten van de totale hoeveelheid water in diverse farmaceutische samenstellingen. Echter, het biedt geen inzicht in de daadwerkelijke impact van water op de stabiliteit en veiligheid van het product. In tegenstelling tot de Karl Fischer-methode, biedt wateractiviteit een gedetailleerd beeld van de beschikbaarheid en energie van water in een product, waardoor het een accuratere indicator is voor het voorspellen van productstabiliteit en -veiligheid. Deze methode is al lang een gevestigde techniek binnen de voedingsindustrie en is erkend binnen de farmaceutische sector door de publicatie van USP-methode 11112 als geldige techniek.
Water manifesteert zich in producten in verschillende vormen – als bulk-, geabsorbeerd, of gebonden water – elk met unieke eigenschappen en invloeden op de productveiligheid. De Karl Fischer-methode kan de aanwezigheid van gebonden water detecteren, maar biedt geen inzicht in de energetische staat van het water. Wateractiviteit, aan de andere kant, evalueert de energetische beschikbaarheid van water, ongeacht de hoeveelheid, en levert daarom betere inzichten in hoe water biologische en chemische processen beïnvloedt.
De wateractiviteit van vaste doseringsgeneesmiddelen zal doorgaans minder dan 0,70 aw zijn, wat aangeeft dat het onwaarschijnlijk is dat microbiële groei zal optreden. Producten uit dit assortiment hebben echter geen onbeperkte houdbaarheid. Voor deze producten in het bereik van 0,40-0,70 aw is chemische afbraak van de API (Actieve Farmaceutische Ingrediënt) een sterke kandidaat voor de wijze van falen, omdat de reactiesnelheden het hoogst zijn. Over het algemeen geldt dat naarmate de wateractiviteit toeneemt, ook de reactiesnelheden toenemen. De oxidatie van lipiden is echter uniek, omdat de reactiesnelheid ook toeneemt bij een zeer lage wateractiviteit. De meest effectieve manier om te voorkomen dat deze reacties resulteren in een aanzienlijk verlies van de actieve farmaceutische stof, is door ze te verwerken tot een lage wateractiviteit waarbij de reacties minimaal zijn, en vervolgens de juiste hulpstof te kiezen die de wateractiviteit het beste kan behouden.
De wateractiviteit van een API kan tot een onveilig niveau stijgen door vochtmigratie in farmaceutische producten met meerdere componenten, zoals capsules. Als de componenten zich op verschillende wateractiviteiten bevinden, zal water tussen de componenten bewegen, ongeacht hun vochtgehalte. Water beweegt van hoge wateractiviteit (energie) naar lage wateractiviteit en niet van hoge naar lage waterconcentratie. Vocht zal tussen de componenten blijven bewegen totdat een evenwichtswateractiviteit is bereikt. Als de wateractiviteit van het actieve bestanddeel toeneemt, kan deze mogelijk voldoende hoog worden om de afbraak te versnellen. Om dit probleem te voorkomen, moeten de componenten zo worden ontworpen dat ze dezelfde wateractiviteit hebben.
Amorfe hulpstoffen hebben doorgaans een laag vochtgehalte en bevinden zich in een metastabiele glasachtige toestand. Hun vermogen om bescherming te bieden aan het actieve farmaceutische bestanddeel hangt af van het feit dat ze gedurende de hele levensduur van het product in de glasachtige toestand blijven. Een overgang van de hulpstofmatrix van de glasachtige toestand naar de rubberachtige toestand, een zogenaamde glasovergang, zal resulteren in structurele ineenstorting, verhoogde mobiliteit, veranderingen in oplossing en verhoogde gevoeligheid voor aankoeken en kristallisatie. Als gevolg hiervan zal het product niet goed vloeien, comprimeren of tabletteren en kan het voortijdig oplossen. Een glasovergang kan worden veroorzaakt door een verandering in temperatuur of door een verandering in de wateractiviteit.
Definitie en belang van wateractiviteit:
Wateractiviteit wordt gedefinieerd door de dampspanning van water in een product in verhouding tot de dampspanning van zuiver water, wat een directe maatstaf is voor de energetische beschikbaarheid van water. Deze maatstaf is essentieel voor het begrijpen van microbiële groei en de fysische stabiliteit van producten, waarbij wateractiviteit directe correlaties toont met de mogelijkheid voor microbiële groei en de neiging tot vochtmigratie binnen een product.
Het meten van wateractiviteit biedt essentiële inzichten in het ontwerp van farmaceutische formuleringen, productieprocessen en verpakkingsvereisten, en dient als een betrouwbare indicator voor productveiligheid en -stabiliteit. Met de potentie om Karl Fischer-analyse te vervangen, biedt wateractiviteit niet alleen vergelijkbare informatie, maar onthult het ook de bruikbaarheid van water in producten. Dit draagt bij aan een beter begrip van microbiële veiligheid, chemische stabiliteit en fysieke eigenschappen.
