Масштабирование процесса нанесения пленочных покрытий на примере витаминно-минеральных комплексов: от идеи до валидации процесса

Введение. Разработка бездефектных режимов нанесения пленочной оболочки является актуальной задачей при проведении трансфера технологии таблеток, покрытых пленочной оболочкой. Трансфер технологий – неотъемлемая стадия жизненного цикла любого лекарственного средства, допущенного к промышленному производству. Во время проведения отработки технологического процесса могут возникнуть отклонения, для устранения которых требуется вводить вспомогательные операции или менять цепочку технологического оборудования.

Цель. Оптимизировать процесс нанесения пленочного покрытия на таблетки ядра витаминно-минерального комплекса.

Материалы и методы. Объектами исследования были выбраны двояковыпуклые таблетки-ядра в форме лодочки витаминно-минерального комплекса, состоящего из витаминов С + Е + В₁ и минералов. Для обеспечения требуемых технологических свойств использовались вспомогательные вещества: микрокристаллическая целлюлоза, кроскармеллоза натрия, крахмал картофельный, кальция стеарат, кремния диоксид коллоидный. В качестве пленкообразующей композиции использовалась готовая пленкообразующая смесь (Colorcon®) бежевого цвета Opadry® II 85F 270000. Нанесение пленочной оболочки осуществлялось в коатерах с перфорированным барабаном BG-80 (Pro-face, Китай) и BGK-150 (Zhejiang Canaan Technology Limited, Китай).

Результаты и обсуждение. Изучен процесс нанесения пленочного покрытия на таблетки-ядра витаминно-минерального комплекса. Анализ действующей технологической цепочки показал ряд недостатков: большое количество ручного труда, необходимость матирования барабана, длительность процесса, небольшую загрузку, торможение производственного цикла из-за отставания на стадии нанесения пленочной оболочки. Для решения обнаруженных проблем был разработан проект масштабирования технологии на стадии нанесения пленочной оболочки на таблетки-ядра витаминно-минерального комплекса. В ходе реализации процесса было закуплено и смонтировано на производстве новое оборудование. Отработка технологического процесса позволила кратно увеличить единовременную загрузку в коатер (в 2–3 раза), автоматизировать процесс за счет функции автоматической работы по заданным до начала технологического процесса параметрам, исключить матирование барабана из подготовительных работ. Качество таблеток, покрытых пленочной оболочкой, улучшилось, риск возникновения дефектов значительно снизился.

Заключение. В ходе исследования было доказано, что перенос процесса нанесения пленочного покрытия на другую единицу оборудования может улучшить качество получаемых таблеток, покрытых пленочной оболочкой, и оптимизировать технологический процесс. Кратное увеличение размера загрузки не осуществляется за то же самое время за счет изменения количества форсунок и внутреннего сечения шланга для нанесения материала пленочного покрытия.

1. Таубэ А. А., Шигарова Л. В., Флисюк Е. В., Наркевич И. А. Обеспечение качества производства лекарственных средств: учебное пособие. Москва: ГЭОТАР-Медиа; 2023. 160 с. DOI: 10.33029/9704-8000-7-OKP-2023-1-160.

2. Басевич А. В., Дзюба А. С., Каухова И. Е., Третьякова А. Е., Сахаров В. А. Оригинальный алгоритм действий при подготовке нового лекарственного препарата производителем лекарственных средств. Стадия 2: Трансфер технологий. Формулы Фармации. 2021;3(1):18–30. DOI: 10.17816/phf48535.

3. Li L., Kemp I., Palmer M. A DEM-based mechanistic model for scale-up of industrial tablet coating processes. Powder Technology. 2020;364:698–707. DOI: 10.1016/j.powtec.2020.01.087.

4. Каухова И. Е., Басевич А. В., Марченко А. Л., Григорьев Е. Г., Соловьев К. А., Буракова М. А., Пучкова Е. М. Особенности обеспечения качества лекарственных средств на этапе создания производства. Фармация. 2014;6:49–51.

5. Boehling P., Jacevic D., Detobel F., Holman J., Wareham L., Metzger M., Khinast J. G. Validating a numerical simulation of the ConsiGma(R) coater. AAPS PharmSciTech. 2021;22:10. DOI: 10.1208/s12249-020-01841-7.

6. Choi M., Porter S. C., Macht B., Meisen A. Novel coating uniformity models for tablet pan coaters. AAPS PharmSciTech. 2021;22(1):7. DOI: 10.1208/s12249-020-01857-z.

7. Басевич А. В., Дзюба А. С., Каухова И. Е., Андреева П. И. Разработка алгоритма создания нового препарата. Стадия 1: Фармацевтическая разработка. Формулы Фармации. 2019;1(1):22–31.

8. Mostafaei F., Khinast J. G., Remmelgas J., Forgber T. Simultaneous optimization of inter- and intra-tablet coating variability in a lab-scale coating process via DEM-MC simulations. Powder Technology. 2023;428:118788. DOI: 10.1016/j.powtec.2023.118788.

9. Акамова А. В., Немятых О. Д., Наркевич И. А. Многовекторный маркетинговый анализ российского рынка фитопрепаратов. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2017;4:276–280.

10. Наркевич И. А., Немятых О. Д., Медведева Д. М., Ладутько Ю. М., Тернинко Т. М., Загалов Д. Э., Михайлова Ю. В. Анализ российского рынка антибактериальных препаратов для педиатрии. Ремедиум. 2019;10:52–57. DOI: 10.21518/1561-5936-2019-10-52-57.

11. Коннова А. А., Макарова Л. В. Обеспечение качества и конкурентоспособности продукции предприятий фармацевтической промышленности. E-Scio. 2019;5(32):428–435.

12. Покровская В. Система контроля таблеток и капсул в блистерах на базе решений COGNEX. Control Engineering Россия. 2019;1(79):72–75.

13. Тишков С. В., Гаврилов Д. И., Блынская Е. В., Алексеев К. В., Буева В. В., Виноградов В. П. Особенности применения математических моделей, описывающих массообменные процессы в технологии нанесения пленочных покрытий для двояковыпуклой таблетки. Химико-фармацевтический журнал. 2022;56(4):28–33. DOI: 10.30906/0023-1134-2022-56-4-28-33.

14. Гуреева С. Н. Фармако-технологические и биофармацевтические аспекты нанесения покрытий на твердые лекарственные формы. Актуальные проблемы медицины. 2013;11(154):253–257.

15. Choi M., Porter S. C., Meisen A. Interrelationships between coating uniformity and efficiency in pan coating processes. AAPS PharmSciTech. 2021;4;22(8):265. DOI: 10.1208/s12249-021-02155-y.

16. Sivanesapillai R., Ehrig A., Nogueira L. W., Vukosavljevic B., Grilc B., Ilić I. G., Bharadwaj R., Sibanc R. A validation of discrete-element model simulations for predicting tablet coating variability. International Journal of Pharmaceutics. 2023;642:123109. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2023.123109.

17. Pasternak L. Sommerfeld M., Muramulla P., Yuan F.-L., Gopireddy S., Urbanetz N., Profitlich T. Tablet coating in lab-scale drum coaters: Combining DEM simulations and spray experiments to predict tablet coating. Powder Technology. 2023;427:118683. DOI: 10.1016/j.powtec.2023.118683.

18. Farivar F., Zhang H., Tian Z. F., Gupte A. CFD-DEM-DDM model for spray coating process in a Wurster coater. Journal of Pharmaceutical Sciences. 2020;109(12):3678–3689. DOI: 10.1016/j.xphs.2020.09.032.

19. Chen J., Yang Q., Liu J., Jin M., He S., Zhou X., Zhou H., Dong J., Yang G., Zhu J. Understanding the correlations between tablet flow dynamics and coating uniformity in a pan coater: Experiments and simulations. Chemical Engineering Journal. 2023;471:144392. DOI: 10.1016/j.cej.2023.144392.

20. Christodoulou C., Sorensen E., García-Muñoz S., Mazzei L. Mathematical modeling of spray impingement and film formation on pharmaceutical tablets during coating. Chemical Engineering Research and Design. 2020;153:768–788. DOI: 10.1016/j.cherd.2019.11.029.

21. Liu H., Meyer R., Flamm M., Wareham L., Metzger M., Tantuccio A., Yoon S. Optimization of Critical Quality Attributes in Tablet Film Coating and Design Space Determination Using Pilot-Scale Experimental Data. AAPS PharmSciTech. 2021;22(1):17. DOI: 10.1208/s12249-020-01884-w.