Comptage et identification des particules

Les particules ultrafines et les nanoparticules sont toutes deux les types de particules dont les dimensions sont de l’ordre du nanomètre, mais elles diffèrent par leur source, leurs propriétés et applications. Les particules ultrafines désignent des particules dont la taille varie généralement entre 1 et 100 nanomètres, générées par des sources naturelles ou anthropiques telles que les processus de combustion, les émissions industrielles ou les aérosols atmosphériques. Les nanoparticules, quant à elles, englobent une gamme plus large de granulométries pouvant atteindre un maximum de 1 000 nanomètres et peuvent être développées ou synthétisées pour diverses applications, notamment l’administration de médicaments, l’imagerie, le diagnostic et la science des matériaux. Si les particules ultrafines et les nanoparticules présentent toutes deux des propriétés physicochimiques uniques en raison de leur petite taille, les nanoparticules sont conçues et manipulées pour obtenir des fonctionnalités ou des comportements spécifiques, tandis que les particules ultrafines peuvent être des sous-produits d’activités naturelles ou humaines.

Les particules subvisibles, qui comprennent les particules de taille supérieure à 1 micron, peuvent être mesurées à l’aide de diverses techniques analytiques afin d’évaluer la qualité et l’innocuité des produits pharmaceutiques. Les méthodes courantes de mesure des particules subvisibles sont les suivantes :

1. Obscurcissement de la lumière (LO) : les méthodes LO utilisent une source lumineuse et un photodétecteur pour mesurer la diminution de l’intensité lumineuse causée par le passage de particules par une petite zone de détection, ce qui permet de quantifier la concentration et la distribution granulométrique des particules dans les formulations liquides.
2. Comptage de particules par microscopie : les techniques microscopiques telles que la microscopie optique ou la microscopie à contraste de phase permettent d’inspecter visuellement des échantillons liquides au microscope afin de compter et de mesurer manuellement les particules, fournissant ainsi des données qualitatives et quantitatives sur les caractéristiques des particules. Les systèmes Aura sont des plateformes de microscopie optique automatisées spécialement conçues pour l’analyse et la mesure des particules subvisibles.
3. Microscopie par imagerie de flux (FIM) : les systèmes FIM capturent des images de particules dans des échantillons liquides s’écoulant à travers un canal microfluidique, ce qui permet de compter, de mesurer et de caractériser automatiquement les particules en fonction de leur morphologie, de leur taille et de leurs propriétés optiques.
4. Diffraction laser : les méthodes de diffraction laser analysent les diagrammes de diffusion de la lumière laser passant par un échantillon liquide contenant des particules, fournissant ainsi des informations sur la distribution granulométrique et la concentration des particules.
5. Microscopie par fluorescence sur membrane (FMM) : un élément clé des systèmes Aura+ et Aura PTx, la FMM utilise des colorants fluorescents spécifiques ou des anticorps conjugués pour détecter et quantifier les particules subvisibles.

Ces méthodes permettent de détecter, de quantifier et de caractériser des particules subvisibles dans les formulations pharmaceutiques, garantissant ainsi la conformité avec les normes réglementaires et les spécifications des produits.

La détermination granulométrique consiste à mesurer les dimensions des particules dans un échantillon, qui peuvent varier de l'ordre du nanomètre au micromètre selon l’application et la technique d’analyse utilisées. Les méthodes couramment utilisées pour déterminer la granulométrie sont les suivantes :

1. Diffraction laser : les techniques de diffraction laser analysent les diagrammes de diffusion de la lumière laser passant par un échantillon contenant des particules, et permettent de fournir des informations sur la distribution granulométrique à partir du diagramme de diffraction.
2. Diffusion dynamique de la lumière (DLS) : la DLS mesure les fluctuations de l’intensité de la lumière diffusée causées par le mouvement brownien des particules dans une suspension, fournissant des informations sur la distribution granulométrique basées sur la fonction d’autocorrélation d’intensité.
3. Analyse de suivi des nanoparticules (NTA) : les systèmes NTA visualisent et suivent les nanoparticules individuelles en suspension à l’aide d’un microscope optique et d’algorithmes de suivi des particules, fournissant des données en temps réel sur la distribution granulométrique et la concentration.
4. Microscopie électronique : les techniques de microscopie électronique telles que la microscopie électronique en transmission (TEM) et la microscopie électronique à balayage (SEM) fournissent des images haute résolution de particules individuelles, permettant la visualisation et la mesure directes de la granulométrie et de la morphologie des particules.
5. Compteur Coulter : les compteurs Coulter utilisent le principe de l’impédance électrique pour détecter et compter les particules lorsqu’elles passent à travers une petite ouverture, fournissant des informations sur la distribution granulométrique en fonction des variations de la résistance électrique.
6. Criblage : les méthodes de criblage consistent à faire passer un échantillon à travers une série de tamis dont les mailles sont de plus en plus fines, séparant les particules en fonction de leur taille et fournissant des informations sur la distribution granulométrique en poids ou en volume.
7. Microscopie optique : cette technique traditionnelle permet de compter et de caractériser directement les particules subvisibles dans la plage de tailles de 0,8 à 150 µm, comme décrit dans la norme USP 788 et la Ph.Eur.2.9.19. Cependant, la microscopie optique manuelle est limitée en cadence faible et produit des résultats moins précis que la technique d’obscurcissement de la lumière. Les systèmes Aura sont des plateformes de microscopie optique automatisées.

Ces méthodes offrent des approches complémentaires de caractérisation de la granulométrie et permettent aux chercheurs de choisir la technique la plus adaptée en fonction des propriétés des échantillons, de la plage de tailles et des conditions requises de mesure.

Les méthodes quantitatives permettant de déterminer la distribution granulométrique consistent à mesurer la fréquence ou la proportion de particules dans des plages de tailles spécifiques d’un échantillon. Les méthodes quantitatives couramment utilisées sont les suivantes :

1. Diffraction laser : les techniques de diffraction laser analysent les diagrammes de diffusion de la lumière laser traversant un échantillon contenant des particules, et permettent de fournir des informations sur la distribution granulométrique en fonction de l’intensité de la lumière diffusée sous différents angles.
2. Diffusion dynamique de la lumière (DLS) : la DLS mesure les fluctuations de l’intensité de la lumière diffusée causées par le mouvement brownien des particules en suspension, fournissant des informations sur la distribution granulométrique en fonction des fluctuations de la fonction d’autocorrélation d’intensité.
3. Analyse de suivi des nanoparticules (NTA) : les systèmes NTA visualisent et suivent les nanoparticules individuelles en suspension à l’aide d’un microscope optique et d’algorithmes de suivi des particules, fournissant des données en temps réel sur la distribution granulométrique et la concentration.
4. Méthodes de sédimentation : les techniques de sédimentation telles que l’ultracentrifugation analytique (AUC) ou la sédimentation par centrifugation mesurent la vitesse de sédimentation des particules dans un milieu liquide, fournissant des informations sur la distribution granulométrique des particules en fonction du coefficient de sédimentation ou du coefficient de distribution granulométrique.
5. Analyse d’images microscopiques : les techniques microscopiques telles que la microscopie optique ou la microscopie électronique, associées à un logiciel d’analyse d’images, quantifient le nombre et la taille des particules dans les images capturées, fournissant des données sur la distribution granulométrique basées sur le traitement d’images, comme les systèmes Aura avec le logiciel Particle Vue.

Ces méthodes quantitatives offrent des approches précises et fiables pour caractériser la distribution granulométrique, permettant aux chercheurs d’évaluer l’uniformité, la stabilité et les performances des échantillons de particules dans diverses applications.

Les contaminants particulaires présents dans les produits pharmaceutiques peuvent provenir de diverses sources et peuvent inclure des particules étrangères telles que des éclats de verre, des fragments métalliques, des fibres ou des contaminants microbiens. Les contaminants particulaires couramment rencontrés dans la fabrication pharmaceutique comprennent les particules visibles (> 50 micromètres), les particules subvisibles (1 à 50 micromètres) et les particules microbiennes (par exemple les bactéries et les champignons). Ces contaminants peuvent provenir des matières premières, des composants d’emballage, des équipements de fabrication ou de sources environnementales. La contamination par les particules pose des risques pour la qualité des produits, l’efficacité et la sécurité des patients, et nécessite des mesures rigoureuses de contrôle qualité et des tests analytiques tout au long du processus de fabrication pour détecter et limiter les problèmes de contamination.

Dans l’industrie pharmaceutique, le test de comptage de particules consiste à quantifier le nombre et la distribution granulométrique des particules présentes dans les formulations pharmaceutiques ou les processus de fabrication. Ce test est essentiel pour évaluer la qualité des produits, garantir la conformité aux normes réglementaires et identifier les problèmes potentiels de contamination. La norme USP 788 est largement reconnue comme la référence industrielle en matière de directives relatives aux tests de comptage des particules. Les méthodes couramment utilisées pour le comptage des particules comprennent l’obscurcissement de la lumière, le comptage des particules au microscope et l’analyse d’images dynamiques. Ces techniques fournissent des données quantitatives sur la concentration et la distribution granulométrique des particules, permettant aux fabricants de surveiller et de maintenir les niveaux de particules dans des limites acceptables. La gamme d’instruments Aura permet d’identifier et de compter les particules microbiennes et de mesurer leurs tailles facilement, précisément et rapidement. Le test de comptage des particules est particulièrement important pour les produits pharmaceutiques injectables, où une quantité excessive de particules peut poser des risques pour la sécurité des patients, tels que des embolies ou des réactions au niveau de la zone d’injection.

Le contrôle de la contamination nécessite la mise en œuvre de mesures complètes de contrôle qualité et le respect des bonnes pratiques de fabrication (GMP). Les stratégies clés de contrôle de la contamination comprennent :

1. Conception et maintenance des installations : conception d’installations avec des environnements contrôlés, une ventilation adéquate et des zones séparées pour les différents processus de fabrication, afin d’éviter les contaminations croisées.
2. Formation et hygiène du personnel : formation aux procédures appropriées d’habillage, aux pratiques d’hygiène et aux techniques aseptiques afin de minimiser le risque de contamination microbienne.
3. Contrôle des matières premières et des équipements : procédures de qualification et de validation des matières premières, des équipements et des composants d’emballage, pour garantir leur compatibilité et leur propreté.
4. Nettoyage et hygiène : mise en place de protocoles de nettoyage et d’hygiène robustes pour les équipements, les installations et les zones de production, afin d’éviter la prolifération de micro-organismes et la contamination croisée.
5. Surveillance environnementale : suivi en routine de l’air, de l’eau et des surfaces afin de détecter toute contamination microbienne et d’identifier et de traiter les sources potentielles de contamination.
6. Test de contrôle qualité : réalisation d’analyses et d’inspections des matières premières, des produits intermédiaires et des produits finis afin de détecter et de limiter les problèmes de contamination.
7. Conformité réglementaire : respect des directives et normes réglementaires, notamment les réglementations gouvernementales, les bonnes pratiques de fabrication (GMP), et les exigences de la pharmacopée, pour garantir la qualité et l’innocuité des produits.

Toutes les cellules partagent certaines caractéristiques fondamentales, notamment :

• Membrane plasmique : les cellules sont entourées d’une membrane plasmique qui les sépare de leur environnement et régule le passage des molécules à l’intérieur et à l’extérieur de la cellule.
• Matériel génétique : les cellules contiennent du matériel génétique, généralement de l’ADN (acide désoxyribonucléique) sous forme de chromosomes, qui contient les instructions nécessaires au fonctionnement des cellules et à l’hérédité.
• Cytoplasme : le cytoplasme est la substance gélatineuse à l’intérieur de la cellule qui contient divers organites, tels que les mitochondries, le réticulum endoplasmique et les ribosomes, impliqués dans les processus cellulaires.
• Métabolisme : les cellules exécutent des processus métaboliques afin d’obtenir de l’énergie et de synthétiser les biomolécules nécessaires à leur croissance, leur entretien et leur fonctionnement.
• Reproduction : les cellules ont la capacité de se reproduire et de se diviser pour produire de nouvelles cellules grâce à des processus tels que la mitose ou la méiose.

Ces caractéristiques fondamentales sont essentielles à la survie et au fonctionnement de toutes les cellules, quel que soient leur type ou leur fonction au sein d’un organisme.

L’indice de polydispersité (PDI) est une mesure de la largeur de la distribution granulométrique dans un échantillon. Un PDI faible indique une granulométrie plus uniforme, ce qui est souvent souhaitable pour la stabilité et les performances des formulations pharmaceutiques.