Introduction
La série de rhéomètres Kinexus Prime ( NETZSCH ) permet de caractériser une large gamme de fluides et de semi-solides complexes grâce à sa sensibilité, son faible volume requis, ses géométries modulaires et ses capacités Advanced Software. En particulier, ces rhéomètres possèdent un palier à air à très faible frottement qui offre une sensibilité inégalée pour des taux de cisaillement très faibles (0,001 1/s) à très élevés (10 000 1/s). Ceci est important pour comprendre et mesurer le comportement des matériaux dans des conditions réelles telles que le cisaillement à travers un compte-gouttes ou le cisaillement physiologique sur l'œil pendant le clignement des paupières. Les entreprises thérapeutiques spécialisées dans l'ophtalmologie peuvent utiliser les données générées par la série de rhéomètres Kinexus Prime pour influencer le développement des formulations.
Les gouttes ophtalmiques topiques constituent la première modalité de traitement des affections oculaires, telles que la sécheresse oculaire, le glaucome et les allergies saisonnières. Cependant, il est bien connu que les gouttes oculaires topiques sont largement inefficaces, moins de 5 % du médicament dans une dose appliquée atteignant les tissus cibles [1]. Ce phénomène est principalement dû à l'effet naturel de l'œil qui élimine les corps étrangers. L'avant de l'œil, comme le montre la figure 1, est constitué de nombreuses barrières telles que le film lacrymal complexe et la nature hydrophobe et hydrophile de la cornée. En outre, le drainage nasolacrymal et le clignement des yeux jouent un rôle majeur dans l'élimination rapide des gouttes appliquées. Le clignement des yeux est un cas unique dans lequel le taux de cisaillement passe de zéro lorsque l'œil est ouvert à un cisaillement très élevé lorsque les paupières se ferment et se rouvrent rapidement.
Pour améliorer le temps de séjour des composants actifs, différentes formes de dosage peuvent être utilisées, telles que les pommades, les gels et les émulsions. NETZSCH a récemment travaillé avec le groupe R&D d'une société pharmaceutique et de dispositifs de soins oculaires pour développer une méthodologie de test unique, dans le logiciel programmable rSpace, afin d'aider à guider le développement des formulations de pommades et de gouttes lubrifiantes pour les yeux.
Conditions de mesure
Les rhéomètres Kinexus utilisent le logiciel rSpace qui permet aux utilisateurs de programmer une séquence de test personnalisée. Les utilisateurs peuvent également accéder et modifier les plus de 200 programmes prédéfinis fournis avec le logiciel et couvrant 6 langues.
Pour tester les échantillons fournis, une séquence personnalisée a été produite, capable de mesurer un seul échantillon à travers une gamme de taux de cisaillement, à différentes températures, avec des pauses intermittentes pour le chauffage. Cette méthode simule à la fois l'application de la formulation topique telle qu'elle est appliquée à partir de l'emballage primaire (flux de cisaillement) à température ambiante, et l'effet du clignement des yeux à une température proche de la température physiologique. Les paramètres du test sont décrits dans le tableau 1.
Tableau 1 : Paramètres d'essai pour la mesure des matériaux ophtalmiques topiques
| Géométrie | cône de 1°, 40 mm |
|---|---|
| Volume de l'échantillon | 0.8 ml |
| Espace (H) | 1.5 mm |
| Force normale | 5 N |
| Température testée | 25°C et 37°C |
| Plage de cisaillement IsothermeLes essais à température contrôlée et constante sont dits isothermes.isotherme | 1 -5000 1/s |
Comparaison des formulations topiques
La viscosité en fonction du taux de cisaillement et de la température pour trois produits topiques commerciaux est illustrée dans les figures 2a, b et c. La figure 2a montre une pommade oculaire composée de pétrolatum, d'huile minérale et de lanoline, qui est utilisée pour soulager les symptômes de la sécheresse oculaire pendant la nuit. La figure 2b est également une pommade utilisée pour traiter les symptômes de la sécheresse oculaire pendant la nuit, mais elle contient de la vitamine A ainsi que de la pétrolatum, de l'huile minérale et de la lanoline. Enfin, la figure 2c est un lubrifiant oculaire contenant du hyaluronate de sodium de haut poids moléculaire et de la glycérine.
Bien que les trois échantillons soient conçus pour apporter un confort oculaire aux patients souffrant de sécheresse oculaire. Les formulations de pommade oculaire présentées dans les figures 2a et 2b sont des ordres de grandeur plus visqueux que le lubrifiant présenté dans la figure 2c. En outre, les pommades dépendent clairement de la température : le fait de chauffer les échantillons de la température ambiante à la température physiologique diminue considérablement leur viscosité. En revanche, le lubrifiant ne présente qu'une légère réduction de la viscosité à mesure que la température augmente, ce qui ne modifie pas son profil de réponse global. Ces résultats sont instructifs du point de vue de la conception : les pommades "fondent" sous l'effet de la chaleur de l'œil, mais restent suffisamment visqueuses pour améliorer le temps de rétention. Ces pommades sont souvent utilisées pour le confort oculaire chez les patients souffrant de sécheresse oculaire sévère et de maladies de la cornée. Le lubrifiant oculaire, quant à lui, présente un effet d'Effet de cisaillementLe type le plus courant de comportement non newtonien est l'amincissement par cisaillement ou l'écoulement pseudoplastique, où la viscosité du fluide diminue avec l'augmentation du cisaillement.amincissement par cisaillement distinct, ce qui suggère que la formulation s'amincit par cisaillement en fonction du clignement des yeux, qu'elle ne s'élimine pas rapidement et qu'elle n'entrave pas la vision.
Enfin, bien qu'il s'agisse de lubrifiants oculaires aux formulations similaires, les profils de réponse présentés dans les figures 2a et 2b sont nettement différents. À température ambiante, la figure 2b montre une réponse biphasique au cisaillement plutôt que la réponse graduelle de la figure 2a. En outre, à des températures physiologiques, l'échantillon 2b est nettement plus visqueux que l'échantillon 2a. Ce résultat illustre la sensibilité des unités Kinexus et leur capacité à différencier les produits, même lorsqu'ils ont des compositions similaires.
Résumé
La série de rhéomètres Kinexus Prime de NETZSCH offre aux utilisateurs une grande polyvalence et un haut degré de personnalisation lorsqu'il s'agit de caractériser des fluides et des semi-solides complexes. Pour les applications pharmaceutiques et les sciences de la vie, la sensibilité élevée sur une plage de taux de cisaillement de large et le faible volume d'échantillon sont deux attributs clés pour les essais. Nous avons montré ici comment une méthode d'essai personnalisée a été générée pour le Kinexus afin de produire des données sur les produits commerciaux de soins oculaires pour soutenir le développement de la formulation. La large gamme de taux de cisaillement permet aux utilisateurs de simuler des taux de cisaillement de clignement pour guider les experts en formulation sur le temps de séjour oculaire, le confort du patient et le flou.