Alfatestlab è in possesso di uno straordinario set di tecniche per l’analisi che permettono la dimostrazione in vitro della bioequivalenza, attraverso la misurazione di proprietà fisiche quali dimensione delle particelle API, abito cristallino o polimorfismo, forma solida, proprietà termiche, viscosità, tensione di snervamento. Il seguente studio di IVBE è stato condotto da Malvern Panalytical (Regno Unito), illustra l’utilizzo della Morphologically-Directed Raman Spectroscopy (spettroscopia Raman associata all’imaging morfologico, MDRS) e delle misurazioni reologiche per la caratterizzazione fisico-chimica dell’aciclovir al fine di confrontare il farmaco elencato di riferimento (RLD) e il farmaco generico.
I prodotti farmaceutici topici vengono realizzati solitamente in forma di lozioni, creme, gel o pasta e vengono utilizzati per somministrare farmaci che agiscono a livello locale nei siti d’azione. Le versioni generiche di questi prodotti farmaceutici sono molto richieste e la pressione per sviluppare queste alternative in modo più rapido ed efficiente cresce di giorno in giorno. Una sfida da affrontare durante lo sviluppo di una versione generica di un farmaco che agisce a livello locale sta nel dimostrarne la bioequivalenza (BE).
Per le sostanze che agiscono a livello locale, i test in vivo direttamente sul sito d’azione presentano alcuni problemi, necessitano di un numero elevato di pazienti (a volte superiore a quello dello studio sull’efficacia del medicinale originatore), sono costosi, richiedono molto tempo e potrebbero comunque non essere abbastanza sensibili, data la potenziale variabilità di fattori quali il tempo di esposizione e la grandezza dell’area di applicazione. Inoltre, l’incapacità di rilevare differenze nella formulazione rende questi studi solo confermativi dell’equivalenza a livello locale.
Per questi motivi, sono in fase di studio strategie alternative, come i test di bioequivalenza in vitro (IVBE), che offrono nuovi approcci per l’equivalenza dei prodotti generici. I metodi in vitro per la valutazione della bioequivalenza uniscono le proprietà fisiche e chimiche di un farmaco alla sua efficacia.
La Food and Drug Administration (FDA) statunitense stabilisce tre livelli di requisiti di equivalenza (1).
- Q1: stesso componente (l’RLD e il farmaco generico hanno gli stessi principi attivi e gli stessi eccipienti).
- Q2: stessi componenti nella stessa concentrazione (l’RLD e il farmaco generico hanno la stessa quantità di principi attivi ed eccipienti).
- Q3: equivalenza fisico-chimica, stessi componenti nella stessa concentrazione con la stessa disposizione della sostanza (l’RLD e il farmaco generico hanno la stessa disposizione della sostanza e la stessa microstruttura).
Il percorso generale adottato dalla FDA per i test di bioequivalenza delle forme farmaceutiche topiche che agiscono a livello locale si applica all’equivalenza microstrutturale Q3, in cui le differenze tra gli stessi componenti (Q1) nella stessa concentrazione (Q2) possono essere correlate alla disposizione della sostanza e/o al suo stato di aggregazione (2) (3).
Nelle linee guida della FDA è riportato l’approccio per i test di bioequivalenza in vitro dell’aciclovir in cui sono incluse le seguenti caratterizzazioni fisico-chimiche per ciascun farmaco generico e RLD:
- Aspetto
- Forma polimorfica dell’API nel farmaco
- Distribuzione della dimensione delle particelle e abito cristallino con immagini al microscopio rappresentative.
- Comportamento reologico che può essere caratterizzato utilizzando un reometro per monitorare il comportamento di scorrimento non newtoniano di forme farmaceutiche semisolide. È consigliabile eseguire le seguenti valutazioni:
– valori di tensione di snervamento (se il materiale testato presenta un comportamento di scorrimento plastico)
– curva di flusso completa dello sforzo di taglio rispetto alla velocità di taglio
– risposta alla viscoelasticità lineare (modulo conservativo e modulo dissipativo rispetto alla frequenza) - Analisi della densità relativa, dell’attività dell’acqua, del pH e di qualsiasi altra caratterizzazione di somiglianza fisica e strutturale potenzialmente rilevante.
I test in vitro permettono di risparmiare in modo notevole sui costi e di immettere più rapidamente il prodotto sul mercato. Partendo dall’esempio della bioequivalenza in vitro dell’aciclovir, di seguito viene fatta una panoramica sui test richiesti per le creme topiche e sulle relative tecniche per l’analisi necessarie.
Aciclovir: misurazione della dimensione delle particelle del farmaco e dell’abito cristallino tramite la MDRS
La MDRS viene utilizzata per determinare la forma polimorfica dell’API nella formulazione, la dimensione delle particelle e l’abito cristallino. La tecnica di MDRS unisce la dimensione e la forma statiche automatizzate delle particelle e l’identificazione delle sostanze chimiche delle singole particelle, permettendo di generare distribuzioni di dimensioni e forme specifiche dei componenti.
La Figura 1 mostra come è stata utilizzata la tecnica MDRS per la caratterizzazione dell’aciclovir. Il primo passo è l’analisi morfologica automatizzata del campione che fornisce i parametri di dimensione e forma per ciascuna particella. Lo spettro Raman viene perciò acquisito su ciascuna particella. Dagli spettri delle particelle che sono stati generati, è possibile identificare le particelle di API e confermare la forma cristallina corretta nella formulazione. Nel caso presentato è la forma di idrato dell’aciclovir 3:2. Sulla base degli spettri generati per ciascuna particella, è possibile creare automaticamente una classe di particelle corrispondente alla forma di idrato dell’aciclovir 3:2.
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| A. Analisi morfologica automatizzata: Acquisizione dei parametri di dimensioni e forma di ogni particella | B. Forma polimorfica dell’API identificata chimicamente |
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| Figure 1. Determinazione della forma polimorfica dell’API nella crema a base di aciclovir mediante Morphologically-Directed Raman Spectroscopy (MDRS) | |
La Figura 2 mostra la distribuzione della dimensione delle particelle in base al volume di particelle di API specifiche. Una volta stabilite le classi di particelle, l’MDRS può essere utilizzata per determinare la distribuzione della dimensione delle particelle di API e dell’eccipiente identificati chimicamente. In questo studio viene dimostrato che le particelle di API nella formulazione del farmaco generico sono più piccole di quelle nella formulazione di riferimento. Questa particolarità può influire sulla biodisponibilità dell’API.
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| RLD
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GENERICO
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| Figura 2. Determinazione della dimensione delle particelle di API nella crema a base di aciclovir (formulazione del farmaco generico mostrata in rosso e dell’RLD in blu) tramite Morphologically-Directed Raman Spectroscopy (MDRS) | |
Le distribuzioni della forma dei componenti dell’API nelle formulazioni del farmaco generico e dell’RLD sono state confrontate nella Figura 3, dove viene mostrata la distribuzione della circolarità delle particelle. Le particelle di API nella formulazione del farmaco generico sono più circolari rispetto alle particelle della formulazione dell’RLD. La formulazione dell’RLD, invece, contiene più particelle di API rettangolari. La forma e la dimensione delle particelle della formulazione del farmaco generico possono essere correlate alla rottura delle particelle durante la lavorazione.
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| Figura 3. Determinazione dell’abito cristallino delle particelle di API nella crema a base di aciclovir (formulazione del farmaco generico mostrata in rosso e dell’RLD in blu) tramite Morphologically-Directed Raman Spectroscopy (MDRS) | |
Aciclovir: determinazione della tensione di snervamento e comportamento di scorrimento misurato utilizzando un reometro rotazionale
La caratterizzazione reologica può delineare le differenze tra le formulazioni topiche, fornendo informazioni utili sulla qualità e sulle prestazioni come la lavorabilità, la spalmabilità e la compliance del paziente. La comprensione della reologia di un prodotto topico è fondamentale nel monitoraggio e nell’ottimizzazione delle proprietà fisiche che assicurano stabilità, consistenza, rilascio del farmaco e aspetto adeguati.
La crema topica si comporta come un solido a riposo, la tensione di snervamento è la tensione da applicare per scomporre questa struttura e far scorrere il materiale. Più elevata è la tensione di snervamento, maggiormente solida è la struttura. Una crema con una elevata tensione di snervamento avrà bisogno di più forza per essere spremuta dal tubetto, ma manterrà meglio la sua struttura quando applicata sulla pelle, così che nel punto desiderato ne rimarrà una maggiore quantità.
La Figura 4 mostra i risultati della tensione di snervamento per i prodotti a base di aciclovir, l’RLD (blu) e il farmaco generico (verde). Il farmaco generico mostra una tensione di snervamento molto inferiore rispetto all’RLD, risultando meno solido.
Figura 4. Determinazione della tensione di snervamento nella crema a base di aciclovir (formulazione del farmaco generico mostrata in verde e dell’RLD in blu) utilizzando il reometro rotazionale
Figura 5. Curva completa di flusso della viscosità rispetto alla velocità di taglio (formulazione del farmaco generico mostrato in blu e dell’RLD in rosso) utilizzando il reometro rotazionale
La Figura 5 mostra la viscosità in funzione della velocità di taglio per l’RLD (linea rossa) e il farmaco generico (linea blu). In entrambi i campioni la viscosità diminuisce all’aumentare della velocità di taglio, il che indica un classico comportamento di assottigliamento al taglio. L’RLD ha una viscosità maggiore rispetto al farmaco generico per tutte le velocità di taglio ed è probabile che scorra con minore facilità e venga spalmato meno facilmente durante l’uso. È probabile che mantenga la sua struttura nel sito di applicazione e vi rimanga per un periodo più lungo, fornendo potenzialmente un trattamento più efficace.
Conclusione
La bioequivalenza in vitro è di grande interesse nel settore dei farmaci generici. La FDA raccomanda studi di bioequivalenza in vitro per prodotti che agiscono a livello locale. I farmaci generici approvati dalla FDA devono soddisfare gli stessi rigidi standard dell’RLD.
Le linee guida della FDA relative all’aciclovir topico definiscono i criteri che devono essere soddisfatti affinché le formulazioni siano qualificate come idonee per gli studi di IVBE. Tra queste è importante che i farmaci generici e gli RLD siano fisicamente e strutturalmente simili sulla base di una caratterizzazione fisico-chimica comparativa accettabile (Q3).
Prendendo come esempio la crema a base di aciclovir, in questo articolo vengono presentati i dati ottenuti utilizzando due tecnologie chiave: MDRS e reometria rotazionale. La MDRS è una tecnica non invasiva che richiede una preparazione e una manipolazione minima del campione. La combinazione di imaging automatizzato delle particelle e spettroscopia Raman permette la caratterizzazione e il confronto indipendente dei singoli componenti presenti all’interno di un prodotto farmaceutico.
I dati ottenuti offrono le informazioni necessarie per eseguire un confronto tra le proprietà dell’RLD e quelle delle forme generiche e dimostrano la capacità di queste tecniche di fornire informazioni reali sui prodotti topici e sui loro comportamenti.
Riferimento
(1) Committee for Medicinal Products for Human Use (CHMP). Draft guideline on quality and equivalence of topical product. CHMP/QWP/708282/2018. 2018. Available online: https://www.ema.europa.eu/en/documents/scientificguideline/draft-guideline-quality-equivalence-topical-products_en.pdf (accessed on 18 October 2018).
(2) Assessment of the Inter-Batch Variability of Microstructure Parameters in Topical Semisolids and Impact on the Demonstration of Equivalence. V. Mangas-Sanjuán, M. Pleguezuelos-Villa, M. Merino-Sanjuán, J. Hernández, A. Nácher, A. García-Arieta, D. Peris, I. Hidalgo, L. Soler, M. Sallan and V. Merino. Pharmaceutics 11(10):503 · October 2019
(3) Topical Drug Bioavailability,. Bioequivalence, and Penetration. Edited by. Vinod P. Shah. Food and Drug Administration. Rockvillc. Maryland and. Howard I.
