Recuento e identificación de partículas

Las partículas ultrafinas y las nanopartículas son tipos de partículas con dimensiones nanométricas, pero sus fuentes, sus propiedades y sus aplicaciones son diferentes. Las partículas ultrafinas son partículas con tamaños que suelen oscilar entre 1 y 100 nanómetros, generadas a partir de fuentes naturales o antropogénicas, como procesos de combustión, emisiones industriales o aerosoles atmosféricos. Las nanopartículas, por su parte, abarcan una variedad más amplia de tamaños de partícula hasta 1000 nanómetros y se pueden diseñar o sintetizar para diversas aplicaciones, como la administración de fármacos, el imaging, el diagnóstico y la ciencia de materiales. Aunque tanto las partículas ultrafinas como las nanopartículas tienen propiedades fisicoquímicas únicas debido a su pequeño tamaño, las nanopartículas se diseñan y manipulan para lograr funcionalidades o comportamientos específicos, mientras que las partículas ultrafinas pueden surgir como subproductos de actividades naturales o humanas.

Las partículas subvisibles, que son partículas de más de 1 micra, se pueden medir utilizando diversas técnicas analíticas para evaluar la calidad y la seguridad de los productos farmacéuticos. Entre los métodos habituales para medir partículas subvisibles se incluyen:

1. Oscurecimiento de la luz (LO): los métodos de LO utilizan una fuente de luz y un fotodetector para medir la disminución de la intensidad de la luz causada por las partículas que atraviesan una pequeña zona de detección, lo que permite cuantificar la concentración de partículas y la distribución de tamaños en formulaciones líquidas.
2. Recuento de partículas por microscopía: técnicas microscópicas como la microscopía óptica o la microscopía de contraste de fases inspeccionan visualmente muestras líquidas bajo un microscopio para contar las partículas y determinar su tamaño de forma manual, lo que proporciona datos cualitativos y cuantitativos sobre las características de las partículas. Los sistemas Aura son plataformas de microscopía óptica automatizadas diseñadas específicamente para el análisis y la medición de partículas subvisibles.
3. Microscopía de imaging de flujo (FIM): los sistemas de FIM capturan imágenes de partículas en muestras líquidas que fluyen a través de un canal microfluídico, lo que permite automatizar el recuento, la determinación de tamaño y la caracterización de las partículas en función de su morfología, su tamaño y sus propiedades ópticas.
4. Difracción láser: los métodos de difracción láser analizan los patrones de dispersión de la luz láser que atraviesa una muestra líquida que contiene partículas, lo que proporciona información sobre la distribución y la concentración del tamaño de partícula.
5. FMM: la FMM, componente clave de los sistemas Aura+ y Aura PTx, utiliza colorantes fluorescentes o anticuerpos conjugados específicos para detectar y cuantificar partículas subvisibles.

Estos métodos permiten la detección, la cuantificación y la caracterización de partículas subvisibles en formulaciones farmacéuticas, lo que garantiza el cumplimiento regulatorio de las normativas y las especificaciones del producto.

Para determinar el tamaño de partícula, es necesario medir las partículas de una muestra, que pueden tener de nanómetros a micras, dependiendo de la aplicación y la técnica analítica. Entre los métodos habituales para determinar el tamaño de partícula se incluyen:

1. Difracción láser: las técnicas de difracción láser analizan los patrones de dispersión de la luz láser que atraviesa una muestra que contiene partículas, lo que proporciona información sobre la distribución del tamaño de partícula en función del patrón de difracción.
2. Light scattering dinámico (DLS): DLS mide las fluctuaciones de la intensidad de la luz dispersa causadas por el movimiento browniano de las partículas en una suspensión, lo que proporciona información sobre la distribución del tamaño de partícula basada en la función de autocorrelación de intensidad.
3. Análisis de seguimiento de nanopartículas (NTA): los sistemas de NTA visualizan y siguen nanopartículas individuales en suspensión mediante microscopía óptica y algoritmos de seguimiento de partículas, lo que proporciona datos de concentración y distribución de tamaño en tiempo real.
4. Microscopía electrónica: técnicas de microscopía electrónica como la microscopía electrónica de transmisión (TEM) y la microscopía electrónica de barrido (SEM) proporcionan imágenes de alta resolución de partículas individuales, lo que permite la visualización y la medición directas del tamaño y la morfología de partícula.
5. Contador Coulter: los contadores Coulter utilizan el principio de la impedancia eléctrica para detectar y contar las partículas cuando atraviesan una pequeña abertura, lo que proporciona información sobre la distribución del tamaño de partícula en función de los cambios de la resistencia eléctrica.
6. Tamizado: en los métodos de tamizado, se pasa una muestra por una serie de tamices con tamaños de malla progresivamente menores, lo que separa las partículas en función del tamaño y proporciona información sobre la distribución del tamaño de partícula por peso o volumen.
7. Microscopía óptica: esta técnica tradicional puede contar y caracterizar directamente partículas subvisibles de un tamaño de 0,8-150 µm, como se describe tanto en la norma 788 de la USP como en el capítulo 2.9.19 de la Farmacopea Europea. Sin embargo, la microscopía óptica manual tiene un bajo rendimiento y produce resultados menos exactos que la técnica de oscurecimiento de la luz. Los sistemas Aura son plataformas de microscopía óptica automatizadas.

Estos métodos ofrecen enfoques complementarios para caracterizar el tamaño de partícula, lo que permite a los investigadores seleccionar la técnica más adecuada en función de las propiedades de la muestra, el intervalo de tamaños y los requisitos de medición.

En los métodos cuantitativos para determinar la distribución del tamaño de partícula, es necesario medir la frecuencia o la proporción de partículas en intervalos de tamaños específicos de una muestra. Entre los métodos cuantitativos habituales se incluyen:

1. Difracción láser: las técnicas de difracción láser analizan los patrones de dispersión de la luz láser que atraviesa una muestra que contiene partículas, lo que proporciona información sobre la distribución del tamaño de partícula en función de la intensidad de la luz dispersa en diferentes ángulos.
2. Light scattering dinámico (DLS): DLS mide las fluctuaciones en la intensidad de la luz dispersa causadas por el movimiento browniano de las partículas en una suspensión, lo que proporciona información sobre la distribución del tamaño de partícula basada en la función de autocorrelación de las fluctuaciones de intensidad.
3. NTA: los sistemas de NTA visualizan y siguen nanopartículas individuales en suspensión mediante microscopía óptica y algoritmos de seguimiento de partículas, lo que proporciona datos de concentración y distribución de tamaño en tiempo real.
4. Métodos de sedimentación: técnicas de sedimentación como la ultracentrifugación analítica (AUC) o la sedimentación centrífuga miden la velocidad de sedimentación de las partículas en un medio líquido, lo que proporciona información sobre la distribución del tamaño de partícula en función del coeficiente de sedimentación o el coeficiente de distribución de tamaño.
5. Análisis de imágenes de microscopio: técnicas microscópicas como la microscopía óptica o la microscopía electrónica combinadas con software de análisis de imágenes cuantifican el número y el tamaño de las partículas de las imágenes capturadas, lo que proporciona datos de distribución del tamaño de partícula basados en tratamiento de imágenes como el de los sistemas Aura con el software Particle Vue.

Estos métodos cuantitativos ofrecen enfoques precisos y fiables para caracterizar la distribución del tamaño de partícula, lo que permite a los investigadores evaluar la uniformidad, la estabilidad y el rendimiento de las muestras de partículas en diversas aplicaciones.

Las partículas contaminantes en los productos farmacéuticos pueden provenir de diversas fuentes y, entre ellas, se pueden incluir partículas extrañas como fragmentos de vidrio, fragmentos de metal, fibras o contaminantes microbianos. Entre las partículas contaminantes comunes que se encuentran en la fabricación farmacéutica se incluyen partículas visibles (>50 micras), partículas subvisibles (1-50 micras) y partículas microbianas (por ejemplo, bacterias u hongos). Estos contaminantes pueden proceder de las materias primas, los componentes de los envases, el equipo de fabricación o fuentes del entorno. La contaminación por partículas supone un riesgo para la calidad del producto, la eficacia y la seguridad del paciente, por lo que se requieren medidas de control de calidad y pruebas analíticas rigurosas durante todo el proceso de fabricación para detectar y mitigar los problemas de contaminación.

En los análisis de recuento de partículas del sector farmacéutico, se cuantifican el número y la distribución del tamaño de las partículas presentes en las formulaciones farmacéuticas o los procesos de fabricación. Estos análisis son fundamentales para evaluar la calidad del producto, garantizar el cumplimiento regulatorio de las normativas e identificar posibles problemas de contaminación. La norma 788 de la USP se ha aceptado en gran medida como estándar del sector para la orientación de los análisis de recuento de partículas. Métodos frecuentes para realizar análisis de recuento de partículas son el oscurecimiento de la luz, el recuento de partículas por microscopía y el análisis de imágenes dinámico. Estas técnicas proporcionan datos cuantitativos sobre la concentración y la distribución del tamaño de las partículas, lo que permite a los fabricantes monitorear y controlar los niveles de partículas para que no se superen los límites aceptables. La familia de instrumentos Aura puede identificar las partículas microbianas, determinar su tamaño y contarlas de forma sencilla, exacta y rápida. Los análisis de recuento de partículas son especialmente importantes en los medicamentos inyectables, en los que el exceso de partículas puede ser origen de riesgos para la seguridad del paciente, como las embolias o las reacciones en el sitio de la inyección.

El control de la contaminación requiere la implementación de medidas completas de control de calidad y el cumplimiento de las buenas prácticas de fabricación (GMP). Entre las estrategias clave de control de la contaminación se incluyen:

1. Diseño y mantenimiento de instalaciones: diseñar instalaciones con entornos controlados, ventilación adecuada y zonas aisladas para diferentes procesos de fabricación con el objetivo de impedir la contaminación cruzada.
2. Capacitación e higiene del personal: capacitación sobre normas de vestuario, prácticas de higiene y técnicas asépticas para minimizar el riesgo de contaminación microbiana.
3. Control de materias primas y equipos: procedimientos para la cualificación y la validación de materias primas, equipos y componentes de envases con el objetivo de garantizar su idoneidad y su limpieza.
4. Limpieza e higiene: establecer protocolos robustos de limpieza e higiene para equipos, instalaciones y zonas de producción con el fin de impedir el crecimiento microbiano y la contaminación cruzada.
5. Monitorización medioambiental: monitorización rutinaria del aire, el agua y las superficies en busca de contaminación microbiana para identificar y eliminar las posibles fuentes de contaminación.
6. Pruebas de control de calidad: realizar pruebas e inspecciones analíticas de las materias primas, los productos semielaborados y los productos terminados para detectar y mitigar los problemas de contaminación.
7. Cumplimiento normativo: cumplir las pautas y los estándares normativos, como las normativas gubernamentales, las buenas prácticas de fabricación (GMP) y los requisitos farmacopeicos, para garantizar la calidad y la seguridad del producto.

Todas las células comparten determinadas características fundamentales, como las siguientes:

• Membrana plasmática: las células están rodeadas por una membrana plasmática que las separa de su entorno y regula la entrada de moléculas en la célula y la salida de moléculas de la célula.
• Material genético: las células contienen material genético, normalmente ADN (ácido desoxirribonucleico) en forma de cromosomas, que lleva las instrucciones de la función y la herencia celulares.
• Citoplasma: el citoplasma es la sustancia gelatinosa del interior de la célula que contiene diferentes orgánulos, como mitocondrias, retículo endoplásmico y ribosomas, que participan en los procesos celulares.
• Metabolismo: las células realizan procesos metabólicos para obtener energía y sintetizar las biomoléculas necesarias para el crecimiento, el mantenimiento y la función celulares.
• Reproducción: las células tienen la capacidad de reproducirse y dividirse para producir nuevas células mediante procesos como la mitosis o la meiosis.

Estas características fundamentales son esenciales para la supervivencia y la función de todas las células, independientemente de su tipo o su función en un organismo.

El PDI es una medida del ancho de la distribución del tamaño de partícula de una muestra. Un PDI bajo indica un tamaño de partícula más uniforme, que suele ser el deseado para la estabilidad y el rendimiento en las formulaciones farmacéuticas.