La liofilización, también llamada criodesecación, es el proceso de eliminación del agua de una muestra, a menudo para su conservación. La liofilización implica la sublimación del contenido de agua de una muestra, por lo general mediante un proceso de congelación rápida. La congelación rápida de materiales ayuda a evitar la destrucción de las paredes de las células que se encuentren en la muestra, por la formación de cristales de hielo grandes.

Las aplicaciones comunes de la liofilización incluyen la conservación de materiales, en especial cuando se transportan productos farmacéuticos. Los medicamentos para administración parenteral pueden hacerse inestables o perder eficacia cuando se envían en forma de líquidos. La liofilización se utiliza para crear un medicamento más fácil de transportar y reconstituir antes de administrarlo a los pacientes.

Además, muchos productos terapéuticos nuevos tienen poca solubilidad y son difíciles de incorporar a los métodos convencionales de administración de medicamentos sin perder biodisponibilidad. La liofilización se utiliza para crear dispersiones sólidas amorfas que se pueden entregar en su estado sólido.¹

Aun cuando la liofilización se utiliza de manera rutinaria en la industria farmacéutica, el proceso es altamente específico y requiere un protocolo muy controlado. Los procedimientos inadecuados pueden llevar a congelación insuficiente, sobrecarga, daño del equipo o de la muestra. Las muestras biológicas son en particular vulnerables al daño inducido por la congelación el cual reduce la eficacia y la potencia del medicamento. Por consiguiente, la caracterización detallada es crucial para optimizar la preparación de la muestra, la liofilización y la entrega del producto.

Los investigadores necesitan medir los parámetros críticos y las propiedades de los materiales durante la liofilización a fin de optimizar sus procesos y productos.  El análisis térmico se utiliza para medir cómo los cambios de la temperatura afectan las propiedades del material de una muestra.

Transición vítrea y calorimetría diferencial de barrido (Differential Scanning Calorimetry, DSC)

La temperatura de transición vítrea (Tg) es el punto en el cual hay incremento de la movilidad de una muestra liofilizada conforme pasa por la transición de su estado congelado y quebradizo a un estado más viscoso.³ Los investigadores necesitan identificar la Tg para optimizar el proceso de reconstitución de muestras después de la liofilización.

La calorimetría diferencial de barrido (DSC) mide las temperaturas y los flujos de calor asociados con las transiciones térmicas en un material, incluida la transición vítrea. Para casos complejos en los cuales las temperaturas de cristalización son similares a la transición vítrea de la muestra, la calorimetría diferencial de barrido modulada por temperatura puede ayudar a identificar estas propiedades del material. La modulación de la temperatura de la muestra con una rampa de temperatura lineal permite medir la capacidad calorífica de la muestra, así como el flujo de calor total durante la prueba.

TA Instruments ofrece los únicos calorímetros de barrido dinámico modulado para análisis térmico, incluido el Multi-Sample X3 DSC el cual puede procesar 3 muestras a la vez para ofrecer más datos en menos tiempo. El X3 DSC utiliza el diseño patentado Fusion Cell de TA Instruments para proporcionar el más alto rendimiento para las mediciones de análisis térmico más precisas y robustas.

La nano calorimetría diferencial de barrido (Nano Differential Scanning Calorimetry) también se utiliza tras la reconstitución de una muestra para ver si hubo cambio en la estabilidad o eficacia del producto. La Nano DSC puede caracterizar de manera eficiente la estabilidad molecular, determinar la unión de ligandos de alta afinidad y deconvolutar estructuras multidominio.

Secado y TGA

Una vez que ha liofilizado su muestra, ¿cómo puede confirmar que está completamente seca? Los analizadores termogravimétricos (Thermogravimetric Analyzers, TGA) pueden detectar de manera confiable incluso las cantidades más pequeñas de humedad residual. Este análisis se puede utilizar para evaluar la calidad del proceso de liofilización, para predecir qué tan probable es que un producto permanezca estable y para determinar los parámetros óptimos para la liofilización.²

La titulación Karl Fischer es el método más ampliamente utilizado para detectar la humedad residual, y se puede realizar en un instrumento de TGA; como alternativa, el TGA se puede utilizar para analizar sustancias químicas incompatibles con la titulación Karl Fischer.² El TGA también ofrece datos sobre cómo se comportarán las muestras liofilizadas a diferentes temperaturas y presiones.

TA Instruments ofrece una gama de Analizadores Termogravimétricos (Thermogravimetric Analyzers) creados para satisfacer las necesidades de todo laboratorio. El TGA 55 es una opción resistente, confiable y rentable con equilibrio Tru-Mass patentado, para obtener mediciones más precisas que las de los modelos de la competencia. El TGA 550 ofrece rendimiento y flexibilidad mejorados con funciones complementarias y expansión opcional. El TGA 5500 proporciona el máximo rendimiento con menos desviación que cualquier TGA de la competencia, además de las velocidades de calentamiento y enfriamiento más rápidas disponibles. Para cualquier proceso de laboratorio y liofilización, existe un TGA para satisfacer sus necesidades e impulsar su investigación.

Puesto que la liofilización es un proceso estrictamente controlado, los laboratorios líderes necesitan instrumentos de análisis térmico que sean altamente precisos y eficientes para mejorar los procedimientos sin perder tiempo valioso. El análisis termogravimétrico y la calorimetría diferencial de barrido son los métodos estándar para optimizar la liofilización, pero, como se mencionó, existen muchos instrumentos para elegir.

En TA Instruments, estamos a la altura de nuestro nombre como líder mundial en diseño y fabricación de instrumentos de análisis térmico, incluidos TGA y DSC. TA se enfoca en ofrecer soluciones y ha ayudado a más clientes a integrar con éxito TGA y DSC en sus laboratorios que cualquier otro proveedor.

Los laboratorios líderes confían en nuestros DSC y TGA para mejorar la productividad y la idoneidad de sus procesos de liofilización. Desde los más rentables hasta los de mayor capacidad disponibles en el mercado, en nuestra amplia gama de instrumentos sin duda encontrará lo que necesita para su laboratorio.

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