Introduzione
La serie di reometri NETZSCH Kinexus Prime è in grado di caratterizzare un'ampia gamma di fluidi e semisolidi complessi grazie alla sua sensibilità, ai bassi requisiti di volume, alle geometrie modulari e alle capacità di Advanced Software. In particolare, questi reometri possiedono un cuscinetto d'aria a bassissimo attrito che fornisce una sensibilità ineguagliabile con velocità di taglio molto basse (0,001 1/s) e molto alte (10.000 1/s). Ciò è importante per comprendere e misurare il comportamento dei materiali in condizioni reali, come il taglio attraverso un contagocce o il taglio fisiologico sull'occhio durante l'ammiccamento. Le aziende del settore terapeutico oftalmico possono utilizzare i dati generati dalla serie di reometri Kinexus Prime per influenzare lo sviluppo delle formulazioni.
I colliri topici sono la modalità di trattamento di prima linea per le patologie oculari, come l'occhio secco, il glaucoma e le allergie stagionali. Tuttavia, è ben noto che i colliri topici sono largamente inefficaci: meno del 5% del farmaco in una dose applicata raggiunge i tessuti bersaglio [1]. Questo fenomeno è causato principalmente dall'effetto naturale dell'occhio di eliminare i corpi estranei. La parte anteriore dell'occhio, come mostrato nella Figura 1, è costituita da numerose barriere come il complesso film lacrimale e la natura idrofobica e idrofila della cornea. Inoltre, il drenaggio nasolacrimale e l'ammiccamento svolgono un ruolo importante nell'eliminare rapidamente i colliri applicati. L'ammiccamento è un caso unico in cui la velocità di taglio passa da zero quando l'occhio è aperto, a una velocità di taglio molto elevata quando le palpebre si chiudono e si riaprono rapidamente.
Per migliorare il tempo di permanenza dei componenti attivi, si possono usare diverse forme di dosaggio, come unguenti, gel ed emulsioni. NETZSCH ha recentemente collaborato con il gruppo di ricerca e sviluppo di un'azienda di dispositivi e prodotti farmaceutici per il settore oculistico per sviluppare una metodologia di test unica, nel software programmabile rSpace, per aiutare a guidare lo sviluppo di formulazioni di unguenti e colliri lubrificanti.
Condizioni di misura
I reometri Kinexus utilizzano il software rSpace che consente agli utenti di programmare una sequenza di test personalizzata. Gli utenti possono anche accedere e modificare gli oltre 200 programmi precostituiti forniti con il software, che coprono 6 lingue.
Per testare i campioni forniti, è stata prodotta una sequenza personalizzata in grado di misurare un singolo campione attraverso una gamma di velocità di taglio, a diverse temperature, con pause intermittenti per il riscaldamento. Questo metodo simula sia l'applicazione della formulazione topica come viene applicata dalla confezione primaria (flusso di taglio) a temperatura ambiente, sia l'effetto dell'ammiccamento a temperatura quasi fisiologica. I parametri del test sono riportati nella Tabella 1.
Tabella 1: Parametri di prova per la misurazione dei materiali oftalmici topici
| Geometria | cono di 1°, 40 mm |
|---|---|
| Volume del campione | 0.8 ml |
| Spazio (H) | 1.5 mm |
| Forza normale | 5 N |
| Temperatura testata | 25°C e 37°C |
| Intervallo di taglio IsotermicoI test a temperatura controllata e costante sono detti isotermici.isotermico | 1 -5000 1/s |
Confronto tra le formulazioni topiche
Le figure 2a, b e c mostrano la viscosità in funzione della velocità di taglio e della temperatura di tre prodotti topici commerciali. La figura 2a mostra un unguento oculare a base di petrolato, olio minerale e lanolina, utilizzato per alleviare i sintomi dell'occhio secco durante la notte. Anche la Figura 2b è un unguento usato per trattare i sintomi della secchezza oculare durante la notte, ma include la vitamina A insieme a petrolato, olio minerale e lanolina. Infine, la Figura 2c è un lubrificante oculare con ialuronato di sodio ad alto peso molecolare e glicerina.
Sebbene tutti e tre i campioni siano stati progettati per fornire comfort oculare ai pazienti affetti da occhio secco. Le formulazioni di unguenti oculari mostrate nelle Figure 2a e 2b sono ordini di grandezza più viscose rispetto al lubrificante mostrato nella Figura 2c. Inoltre, gli unguenti presentano una chiara dipendenza dalla temperatura: il riscaldamento dei campioni dalla temperatura ambiente a quella fisiologica ne riduce significativamente la viscosità. Al contrario, il lubrificante mostra solo una leggera riduzione della viscosità all'aumentare della temperatura, che non modifica il suo profilo di risposta complessivo. Si tratta di risultati interessanti dal punto di vista della progettazione: gli unguenti si "sciolgono" contro il calore dell'occhio, ma rimangono sufficientemente viscosi da migliorare il tempo di ritenzione. Questi unguenti sono spesso utilizzati per il comfort oculare di pazienti affetti da grave secchezza oculare e patologie corneali. Il lubrificante oculare, invece, mostra un distinto effetto di Assottigliamento a taglioIl tipo più comune di comportamento non newtoniano è l'assottigliamento al taglio o flusso pseudoplastico, in cui la viscosità del fluido diminuisce all'aumentare del taglio.assottigliamento al taglio che suggerisce che la formulazione si assottiglia in funzione dell'ammiccamento e non si rimuove rapidamente né ostacola la visione.
Infine, nonostante siano entrambi lubrificanti oculari con formulazioni simili, vi è una netta differenza nei profili di risposta mostrati nelle Figure 2a e 2b. A temperatura ambiente, la Figura 2b mostra una risposta bifasica al taglio piuttosto che la risposta graduale mostrata dalla Figura 2a. Inoltre, a temperature fisiologiche, il campione 2b è significativamente più viscoso rispetto al 2a. Questo risultato illustra la sensibilità delle unità Kinexus e la loro capacità di differenziare i prodotti, anche quando hanno composizioni simili.
Sintesi
La serie di reometri NETZSCH Kinexus Prime offre agli utenti versatilità e un elevato grado di personalizzazione per la caratterizzazione di fluidi e semisolidi complessi. Per le applicazioni farmaceutiche e di life science, l'elevata sensibilità in un intervallo di shear rate large e il basso volume di campione sono entrambi attributi chiave per i test. In questa sede, abbiamo dimostrato come sia stato generato un metodo di test personalizzato per il Kinexus al fine di produrre dati su prodotti commerciali per la cura degli occhi a supporto dello sviluppo di formulazioni. L'ampia gamma di velocità di taglio consente agli utenti di simulare le velocità di taglio dell'ammiccamento per guidare gli esperti di formulazione sul tempo di permanenza oculare, sul comfort del paziente e sulla sfocatura.