Εισαγωγή
Η σειρά ρεομέτρων NETZSCH Kinexus Prime μπορεί να χαρακτηρίσει ένα ευρύ φάσμα πολύπλοκων ρευστών και ημιστερεών, χάρη στην ευαισθησία, τη χαμηλή απαίτηση όγκου, τις αρθρωτές γεωμετρίες και τις δυνατότητες Advanced Software. Ειδικότερα, αυτά τα ρεόμετρα διαθέτουν ένα έδρανο αέρα εξαιρετικά χαμηλής τριβής, το οποίο παρέχει απαράμιλλη ευαισθησία σε πολύ χαμηλές (0,001 1/s) έως πολύ υψηλές (10.000 1/s) ταχύτητες διάτμησης. Αυτό είναι σημαντικό για την κατανόηση και τη δυνατότητα μέτρησης της συμπεριφοράς του υλικού σε πραγματικές συνθήκες, όπως η διάτμηση μέσω ενός σταγονόμετρου ή η φυσιολογική διάτμηση πάνω από το μάτι κατά τη διάρκεια του ανοιγοκλείσιμου ματιού. Οι εταιρείες θεραπευτικών προϊόντων με επίκεντρο την οφθαλμολογία μπορούν να χρησιμοποιήσουν τα δεδομένα που παράγονται από τη σειρά ρεομέτρων Kinexus Prime για να επηρεάσουν την ανάπτυξη σκευασμάτων.
Τα τοπικά κολλύρια αποτελούν την πρώτη γραμμή θεραπείας για οφθαλμικές παθήσεις, όπως η ξηροφθαλμία, το γλαύκωμα και οι εποχιακές αλλεργίες. Ωστόσο, είναι καλά κατανοητό ότι τα τοπικά κολλύρια είναι σε μεγάλο βαθμό αναποτελεσματικά με λιγότερο από το 5% του φαρμάκου σε μια εφαρμοζόμενη δόση να φτάνει στους ιστούς-στόχους [1]. Το φαινόμενο αυτό προκαλείται κυρίως από τη φυσική επίδραση του οφθαλμού να απομακρύνει ξένα αντικείμενα. Το μπροστινό μέρος του οφθαλμού, όπως φαίνεται στην Εικόνα 1, αποτελείται από πολυάριθμους φραγμούς, όπως το πολύπλοκο δακρυϊκό φιλμ και η υδρόφοβη και υδρόφιλη φύση του κερατοειδούς. Επιπλέον, η ρινοδακρυϊκή αποχέτευση και η βλεφαρόρροια παίζουν σημαντικό ρόλο στην ταχεία απομάκρυνση των εφαρμοζόμενων κολλύριων. Το ανοιγοκλείσιμο είναι μια μοναδική περίπτωση κατά την οποία ο ρυθμός διάτμησης πηγαίνει από το μηδέν ενώ το μάτι είναι ανοιχτό, σε πολύ υψηλή διάτμηση καθώς τα βλέφαρα κλείνουν και ανοίγουν γρήγορα.
Για να βελτιωθεί ο χρόνος παραμονής των δραστικών συστατικών, μπορούν να χρησιμοποιηθούν διαφορετικές δοσολογικές μορφές, όπως αλοιφές, πηκτές και γαλακτώματα. NETZSCH συνεργάστηκε πρόσφατα με την ομάδα Ε&Α μιας εταιρείας φαρμακευτικών προϊόντων και συσκευών οφθαλμικής περίθαλψης για την ανάπτυξη μιας μοναδικής μεθοδολογίας δοκιμών, στο προγραμματιζόμενο λογισμικό rSpace, για να βοηθήσει στην καθοδήγηση της ανάπτυξης σκευασμάτων αλοιφής και λιπαντικών σταγόνων ματιών.
Συνθήκες μέτρησης
Τα ρεόμετρα Kinexus χρησιμοποιούν το λογισμικό rSpace το οποίο επιτρέπει στους χρήστες να προγραμματίζουν μια προσαρμοσμένη ακολουθία δοκιμών. Οι χρήστες μπορούν επίσης να έχουν πρόσβαση και να τροποποιούν τα πάνω από 200 προ-δημιουργημένα προγράμματα που συνοδεύουν το λογισμικό και καλύπτουν 6 γλώσσες.
Για τη δοκιμή των παρεχόμενων δειγμάτων, δημιουργήθηκε μια προσαρμοσμένη ακολουθία ικανή να μετρά ένα μόνο δείγμα σε ένα εύρος ρυθμών διάτμησης, σε διαφορετικές θερμοκρασίες, με διαλείπουσες παύσεις για θέρμανση. Αυτή η μέθοδος προσομοιώνει τόσο την εφαρμογή του τοπικού σκευάσματος όπως εφαρμόζεται από την πρωτογενή συσκευασία (διατμητική ροή) σε θερμοκρασία δωματίου, όσο και την επίδραση της βλεφαρίσματος σε θερμοκρασία κοντά στη φυσιολογική. Οι παράμετροι της δοκιμής περιγράφονται στον πίνακα 1.
Πίνακας 1: Παράμετροι δοκιμής για τη μέτρηση τοπικών οφθαλμικών υλικών
| Γεωμετρία | κώνος 1°, 40 mm |
|---|---|
| Όγκος δείγματος | 0.8 ml |
| Διάκενο (H) | 1.5 mm |
| Κανονική δύναμη | 5 N |
| Δοκιμασμένη θερμοκρασία | 25°C και 37°C |
| Εύρος ισόθερμης διάτμησης | 1 -5000 1/s |
Σύγκριση τοπικών σκευασμάτων
Το ιξώδες ως συνάρτηση του ρυθμού διάτμησης και της θερμοκρασίας για τρία εμπορικά τοπικά προϊόντα παρουσιάζονται στα Σχήματα 2α, β και γ. Το Σχήμα 2α δείχνει μια οφθαλμική αλοιφή από βαζελίνη, ορυκτέλαιο και λανολίνη, η οποία χρησιμοποιείται για την ανακούφιση των συμπτωμάτων ξηροφθαλμίας κατά τη διάρκεια της νύχτας. Το σχήμα 2β είναι επίσης μια αλοιφή που χρησιμοποιείται για την αντιμετώπιση των συμπτωμάτων ξηροφθαλμίας κατά τη διάρκεια της νύχτας, αλλά περιλαμβάνει βιταμίνη Α μαζί με βαζελίνη, ορυκτέλαιο και λανολίνη. Τέλος, το Σχήμα 2γ, είναι ένα οφθαλμικό λιπαντικό με υαλουρονικό νάτριο υψηλού μοριακού βάρους και γλυκερίνη.
Παρόλο που και τα τρία δείγματα έχουν σχεδιαστεί για να παρέχουν άνεση στα μάτια των ασθενών με ξηροφθαλμία. Τα σκευάσματα οφθαλμικής αλοιφής που παρουσιάζονται στα Σχήματα 2α και 2β είναι τάξεις μεγέθους πιο ιξώδη σε σύγκριση με το λιπαντικό που παρουσιάζεται στο Σχήμα 2γ. Επιπλέον, οι αλοιφές έχουν σαφή εξάρτηση από τη θερμοκρασία, κατά την οποία η θέρμανση των δειγμάτων από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος στη φυσιολογική θερμοκρασία μειώνει σημαντικά το ιξώδες τους. Αντίθετα, το λιπαντικό παρουσιάζει μόνο μια μικρή μείωση του ιξώδους καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, η οποία δεν αλλάζει το συνολικό προφίλ απόκρισης. Αυτά είναι κατατοπιστικά αποτελέσματα από άποψη σχεδιασμού: οι αλοιφές "λιώνουν" έναντι της θερμότητας του ματιού, αλλά παραμένουν αρκετά ιξώδεις ώστε να ενισχύουν το χρόνο συγκράτησης. Αυτές οι αλοιφές χρησιμοποιούνται συχνά για την άνεση των ματιών σε ασθενείς με σοβαρή ξηροφθαλμία και παθήσεις του κερατοειδούς. Από την άλλη πλευρά, το οφθαλμικό λιπαντικό παρουσιάζει μια ευδιάκριτη επίδραση διατμητικής αραίωσης, γεγονός που υποδηλώνει ότι η σύνθεση θα διατμηθεί ως συνάρτηση του ανοιγοκλείσματος των ματιών και δεν θα απομακρυνθεί γρήγορα ή δεν θα εμποδίσει την όραση.
Τέλος, παρά το γεγονός ότι και τα δύο είναι οφθαλμικά λιπαντικά με παρόμοιες συνθέσεις, υπάρχει σαφής διαφορά στα προφίλ απόκρισης που παρουσιάζονται στα Σχήματα 2α και 2β. Σε θερμοκρασία δωματίου, το Σχήμα 2β δείχνει μια διφασική απόκριση στη διάτμηση αντί της σταδιακής απόκρισης που δείχνει το Σχήμα 2α. Επιπλέον, σε φυσιολογικές θερμοκρασίες, το δείγμα 2β είναι σημαντικά πιο ιξώδες σε σύγκριση με το 2α. Το αποτέλεσμα αυτό καταδεικνύει την ευαισθησία των μονάδων Kinexus και την ικανότητά τους να διαφοροποιούν μεταξύ προϊόντων, ακόμη και όταν αυτά έχουν παρόμοια σύνθεση.
Περίληψη
Η σειρά ρεομέτρων NETZSCH Kinexus Prime προσφέρει στους χρήστες ευελιξία και υψηλό βαθμό προσαρμογής όταν πρόκειται για τον χαρακτηρισμό πολύπλοκων ρευστών και ημιστερεών. Για εφαρμογές φαρμακευτικών προϊόντων και βιοεπιστημών, η υψηλή ευαισθησία σε ένα εύρος τιμών διάτμησης large και ο μικρός όγκος δείγματος αποτελούν βασικά χαρακτηριστικά για τις δοκιμές. Στο παρόν, παρουσιάσαμε πώς δημιουργήθηκε μια προσαρμοσμένη μέθοδος δοκιμής για το Kinexus, προκειμένου να παραχθούν δεδομένα για εμπορικά προϊόντα οφθαλμικών περιποιήσεων για την υποστήριξη της ανάπτυξης σκευασμάτων. Το ευρύ φάσμα ρυθμών διάτμησης επιτρέπει στους χρήστες να προσομοιώνουν ρυθμούς διάτμησης κατά το ανοιγοκλείσιμο των ματιών, ώστε να καθοδηγούν τους ειδικούς σε θέματα σκευασμάτων σχετικά με το χρόνο παραμονής στον οφθαλμό, την άνεση του ασθενούς και τη θολούρα.