کنترل کیفیت پماد، لوسیون‌، شربت سرفه با اندازه گیری ویسکوزیته

کنترل کیفیت به کمک ویسکومتر چرخشی، بخش حیاتی در تولید فرآورده‌های دارویی است. مواد اولیه ورودی و فرآیندهای تولید مانند هم زدن، پمپاژ کردن و پر کردن داروها باید با انجام بررسی‌های منظم ویسکوزیته کنترل شوند. محصول نهایی نیز برای اطمینان از پایداری مناسب در زمان نگهداری یا نحوه مصرف باید مورد آزمایش قرار گیرد. پارامترهایی مانند ویسکوزیته داروها باید به گونه‌ای تنظیم شوند که با انتظارات مشتریان همخوانی داشته باشند. این مقاله به معرفی و تشریح روش‌ها و آنالیزهای مهم و پایه در تست ویسکوزیته چرخشی می‌پردازد که کنترل کیفیت را بهبود می بخشند.

داروها را می‌توان به طور کلی به سه گروه اصلی تقسیم کرد:

• محلول‌ دارویی: محلول ها مخلوط‌ های همگنی هستند که در آن‌ها ذرات ته‌ نشین نمی‌شوند. محلول‌ها از یک ماده حل ‌شونده تشکیل شده اند که در یک مایع، حلال حل شده و شفاف به نظر می‌رسد. یک نمونه بارز آن، محلول آب و شکر است. محلول‌ها را می‌توان به محلول‌های آبی مانند  دهان‌شویه‌ها و شستشو دهنده های بینی؛ محلول های غیرآبی مانند الگزیرها، اسپریت‌ و کلودیون؛ و محلول‌های شیرین یا چسبناک (لزج) مانند شربت سینه و عسل تقسیم کرد.
• امولسیون دارویی: سیستم های دو فازی متشکل از دو مایع غیرقابل اختلاط هستند. آن‌ها از نظر ترمودینامیکی ناپایدار بوده و باید با به منظور جلوگیری از جدایش فازها، این سیستم‌ها با استفاده از امولسیون‌کننده‌ها پایدار می‌شوند. نمونه‌های آن، فرآورده‌های مخصوص درمان بیماری‌های پوستی و مراقبت از پوست هستند. مزیت امولسیون‌ها در مقایسه با محلول‌ها این است که می‌توانند داروهای نامحلول در آب را از طریق مصرف خوراکی انتقال دهند.
• سوسپانسیون دارویی: مخلوط‌ های ناهمگن حاوی ذرات جامد (بزرگ تر از ۱۰۰۰ نانومتر) هستند که ته نشین می‌شوند. یک سوسپانسیون خوب باید در طول نگهداری پایدار باشد، به آرامی ته نشین شود و با تکان دادن ملایم ظرف به راحتی دوباره پخش (دیسپرس) گردد. داروهایی که حلالیت بسیار کمی دارند به صورت سوسپانسیون فرموله می‌شوند. یک سوسپانسیون می‌تواند با جلوگیری از تخریب سریع دارو در حضور آب، اثر دارو را طولانی‌تر کند، پایداری شیمیایی برخی داروها (مانند پنی سیلین G) را بهبود بخشد و طعم ناخوشایند یک دارو را بپوشاند.

کنترل کیفیت شرب سرفه – اندازه گیری ویسکوزیته

کنترل کیفیت شربت سینه با ویسکومتر چرخشی

شربت، یک محلول آبی غلیظ از شکر یا یک جایگزین شکر، با یا بدون طعم دهنده‌ها است. این محلول حاوی یک یا چند ماده موثره فعال است. چنین محلولی در صورتی شربت نامیده می‌شود که غلظت ساکارز در آن ۸۵ درصد باشد، که این امر از رشد باکتری‌ها نیز جلوگیری می‌کند.

ویسکوزیته شربت سینه باید تا حد ممکن بالا باشد، اما همچنان باید قابل نوشیدن باشد تا به راحتی از مجرای گوارشی عبور کند. برای ارزیابی رفتار جریان شربت سینه با یک دستگاه اندازه گیری ویسکوزیته، انجام تست رمپ سرعت/نرخ برش و آنالیز رفتار جریان با استفاده از مدل رگرسیون ریاضی قانون توان (Power Law) مفید است.  برای تضمین رضایت مشتری و کیفیت یکنواخت از یک بچ به بچ دیگر، شاخص جریان و شاخص قوام باید به طور مناسب تنظیم شوند.

با این مدل ریاضی می‌توان دو پارامتر را به دست آورد: شاخص قوام (Consistency index) و شاخص جریان (Flow index)

• شاخص قوام (k): این پارامتر نشان دهنده ویسکوزیته محصول در نرخ برشِ یک ثانیه معکوس است؛ که در واقع وضعیت دارو را در حالت سکون درون بطری شبیه سازی می کند.
• شاخص جریان (n): این پارامتر رفتار جریان شربت سرفه را تعیین می‌کند. هنگامی که n < 1  باشد، محصول رفتار Shear-Thinning  از خود نشان می‌دهد. این بدان معناست که با افزایش Shear Rate، ویسکوزیته کاهش می‌یابد. هرچه مقدار n به صفر نزدیک تر باشد، رفتار Shear-Thinning ماده شدیدتر خواهد بود.
• هنگامی که  n > 1 باشد، محصول رفتار  Shear-Thickening نشان می‌دهد. در این حالت، با افزایش نرخ برش، ویسکوزیته آن افزایش می‌یابد.
• زمانی که  n = 1 باشد، محصول دارای رفتار نیوتنی است. این بدان معناست که ویسکوزیته مستقل از نرخ برش بوده و با تغییر نرخ برش تغییر نمی‌کند.

اندازه گیری ویسکوزیته شربت سرفه

مثال: ۷٫۵ میلی‌لیتر از یک نمونه شربت سرفه با استفاده از دستگاه اندازه گیری ویسکوزیته  و در نرخ‌های برش مختلف اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که این شربت، بر اساس مدل ریاضی قانون Power Law، در حالت سکون (نرخ برش 1 بر ثانیه) ویسکوزیته نسبتا بالایی برابر با ۹۴٫۹۳ پاسکال ‌ثانیه دارد. همچنین، هنگام مصرف نیز ویسکوزیته شربت تقریبا ثابت باقی می‌ماند، زیرا مقدار شاخص جریان (n) آن برابر ۱ است. این موضوع نشان‌دهنده رفتار نیوتنی شربت است؛ یعنی ویسکوزیته آن با تغییر نرخ برش تغییر نمی‌کند.

شکل ۱: نمودار منحنی جریان شربت سینه و آنالیز با قانون توان

کنترل کیفیت پمادها و لوسیون‌ها با استفاده از ویسکومتری چرخشی

ویسکوزیته پمادها و لوسیون‌ها بر مراحل مختلف تولید تاثیر می‌گذارد. این محصولات باید به آسانی پمپ شوند، بسته ‌بندی شوند، از بسته‌ بندی خارج شوند و با حسی خوشایند روی نواحی مورد نظر بدن پخش شوند. برای پیش‌بینی رفتار ویسکوزیته در حین تولید و هنگام مصرف، لازم است ویسکوزیته در سرعت‌ها یا نرخ‌های برش مختلف با استفاده از دستگاه اندازه‌گیری ویکسوزیته انجام می شود.

کنترل کیفیت پماد و لوسیون‌ – اندازه گیری ویسکوزیته

اندازه گیری ویسکوزیته پماد

پماد ها باید رفتار Shear-Thinning داشته باشند؛ یعنی با اعمال نیرو، ویسکوزیته آن‌ها کاهش یابد. این ویژگی باعث می‌شود محصول هنگام فشردن تیوپ یا مالیدن روی پوست راحت ‌تر جریان پیدا کند. از طرف دیگر، برای جلوگیری از خروج پماد از تیوپ در زمانی که نیرویی به آن وارد نمی‌شود، باید تنش تسلیم Yield Point یا Yield Stress آن بررسی شود. در ویسکومترهای چرخشی، تنش تسلیم از روی منحنی جریان (Flow Curve) که با افزایش تدریجی سرعت اندازه‌گیری شده است، و با استفاده از مدل‌های ریاضی مختلف محاسبه می‌شود.

پس از انتخاب امولسیون و امولسیفایرهای مناسب، باید فرمولاسیونی تهیه شود که هم پایداری کافی داشته باشد و هم ویژگی‌های جریان مطلوب را ارائه دهد. به‌طور کلی، افزایش ویسکوزیته باعث کاهش پدیده‌هایی مانند خامه ای شدن  (Creaming)، شناور شدن یا ته‌نشینی ذرات می‌شود. همچنین تغییر در اندازه یا تعداد قطرات فاز پراکنده و یا جابه‌جایی امولسیفایر در طول زمان می‌تواند از طریق تغییر ویسکوزیته شناسایی شود. علاوه بر این، فلوکولاسیون امولسیون‌های روغن در آب باعث افزایش سریع ویسکوزیته می‌شود.

مثال: پس از انجام آزمون افزایش تدریجی سرعت، نقطه یا تنش تسلیم یک پماد با استفاده از مدل ریاضی Herschel–Bulkley تعیین شد. این مدل علاوه بر تنش تسلیم (τo) ، شاخص جریان (n) و شاخص قوام (Consistency Index, K) محصول را نیز محاسبه می‌کند.

منحنی جریان پماد و برازش داده‌ها بر اساس مدل HerschelBulkley

نتایج نشان داد: که پماد مورد بررسی به محض باز شدن تیوپ، خود به ‌خود جریان پیدا نمی‌کند. برای شروع جریان یافتن آن، باید تنشی معادل  90.75 نیوتن بر متر مربع به تیوپ وارد شود. با استفاده از این اطلاعات، فرمولاتورها می‌توانند ترکیبات و مقادیر مواد اولیه را به گونه‌ای تنظیم کنند که محصول به ویژگی‌های مورد نظر دست یابد. پس از نهایی شدن فرمولاسیون، می‌توان از آزمون‌های چندنقطه‌ای و تحلیل‌های مبتنی بر مدل هرشل–بالکلی برای کنترل کیفیت استفاده کرد تا یکنواختی و کیفیت بچ‌های تولیدی قبل و بعد از فرآیند تولید بررسی شود.

دستگاه ویسکومتر چرخشی – برند آنتون پار اتریش

ابزار مناسب برای انجام این تست ها

ویسکومتر چرخشی آنتون پار به دلیل دقت بالا و قابلیت اندازه‌گیری ویسکوزیته در نرخ های برش مختلف، از تجهیزات پرکاربرد در صنایع دارویی هستند. این دستگاه‌ها امکان بررسی رفتار جریان، پایداری فرمولاسیون و کنترل کیفیت محصولاتی مانند شربت‌ها، سوسپانسیون‌ها، پمادها و لوسیون‌ها را فراهم می‌کنند.

جمع بندی

بررسی‌های ساده ویسکوزیته با یک ویسکومتر چرخشی، قوام صحیح محصول نهایی را برای برآورده کردن انتظارات مشتریان تضمین می‌کند. اندازه‌گیری ویسکوزیته در سرعت‌های مختلف، بینشی در مورد رفتار جریان محصولات دارویی ارائه می‌دهد. آنالیز حد تسلیم به تعیین نیروی مورد نیاز برای مواردی مانند پمپاژ، پر کردن و مصرف داروها کمک می‌کند. ویسکوزیته، رفتار جریان و حد تسلیم را می‌توان از طریق فرمول محصول و افزودن عوامل غلظت‌دهنده کنترل کرد. تست‌های پیچیده‌تر جهت آنالیز ساختار محصولات دارویی را می‌توان با یک دستگاه رئومتر انجام داد.

گردآوری شده توسط تیم فنی وارش شیمی بهار