Inleiding
De NETZSCH Kinexus Prime serie reometers kan een breed scala aan complexe vloeistoffen en semisoliden karakteriseren dankzij de gevoeligheid, het lage volume, de modulaire geometrie en de Advanced Software mogelijkheden. Deze reometers beschikken met name over een luchtlager met ultralage wrijving die een ongeëvenaarde gevoeligheid biedt voor zeer lage (0,001 1/s) tot zeer hoge (10.000 1/s) afschuifsnelheden. Dit is belangrijk voor het begrijpen en kunnen meten van materiaalgedrag onder echte omstandigheden zoals schuifkracht door een oogdruppelaar of fysiologische schuifkracht over het oog tijdens het knipperen. Op oogheelkunde gerichte therapeutische bedrijven kunnen de gegevens die gegenereerd worden door de reometers uit de Kinexus Prime serie gebruiken om de ontwikkeling van formules te beïnvloeden.
Topische oogdruppels zijn de eerste behandelingsmethode voor oogaandoeningen, zoals droge ogen, glaucoom en seizoensgebonden allergieën. Het is echter algemeen bekend dat topische oogdruppels grotendeels ineffectief zijn: minder dan 5% van het geneesmiddel in een toegediende dosis bereikt de doelweefsels [1]. Dit fenomeen wordt voornamelijk veroorzaakt door het natuurlijke effect van het oog om vreemde voorwerpen op te ruimen. De voorkant van het oog, zoals weergegeven in figuur 1, bestaat uit talrijke barrières zoals de complexe traanfilm en de hydrofobe en hydrofiele aard van het hoornvlies. Daarnaast spelen nasolacrimale drainage en knipperen een belangrijke rol bij het snel verwijderen van oogdruppels. Knipperen is een uniek geval waarbij de schuifsnelheid van nul gaat wanneer het oog open is, naar zeer hoge schuifsnelheid wanneer de oogleden snel sluiten en weer opengaan.
Om de verblijftijd van actieve componenten te verbeteren, kunnen verschillende doseringsvormen worden gebruikt, zoals zalven, gels en emulsies. NETZSCH werkte onlangs samen met de R&D-groep van een farmaceutisch bedrijf voor oogzorg en hulpmiddelen om een unieke testmethodologie te ontwikkelen, in de programmeerbare rSpace software, om de formuleringontwikkeling van zalf- en glijmiddelformules voor oogdruppels te begeleiden.
Meetomstandigheden
Kinexus reometers maken gebruik van rSpace software waarmee gebruikers een aangepaste testvolgorde kunnen programmeren. Gebruikers hebben ook toegang tot de meer dan 200 kant-en-klare programma's die bij de software geleverd worden en die 6 talen dekken, en kunnen deze aanpassen.
Voor het testen van de geleverde monsters werd een aangepaste volgorde gemaakt die in staat is om een enkel monster te meten over een bereik van afschuifsnelheden, bij verschillende temperaturen, met intermitterende pauzes om te verwarmen. Deze methode simuleert zowel de toepassing van de topische formulering zoals die wordt aangebracht vanuit de primaire verpakking (shear flow) bij kamertemperatuur, als het effect van knipperen bij bijna fysiologische temperatuur. Tabel 1 geeft een overzicht van de testparameters.
Tabel 1: Testparameters voor het meten van topische oftalmologische materialen
| Geometrie | 1° kegel, 40 mm |
|---|---|
| Monstervolume | 0.8 ml |
| Tussenruimte (H) | 1.5 mm |
| Normale kracht | 5 N |
| Geteste temperatuur | 25°C en 37°C |
| IsothermTesten bij een gecontroleerde en constante temperatuur worden isotherm genoemd.Isotherm afschuifbereik | 1 -5000 1/s |
Topische formuleringen vergelijken
Viscositeit als functie van afschuifsnelheid en temperatuur voor drie commerciële topische producten worden getoond in de figuren 2a, b en c. Figuur 2a toont een oogzalf gemaakt van petrolatum, minerale olie en lanoline, die wordt gebruikt voor nachtelijke verlichting van droge-ogensymptomen. Afbeelding 2b is ook een zalf die wordt gebruikt om 's nachts symptomen van droge ogen te behandelen, maar bevat vitamine A samen met petrolatum, minerale olie en lanoline. Figuur 2c tenslotte is een oogsmeermiddel met hoogmoleculair natriumhyaluronaat en glycerine.
Hoewel alle drie de monsters zijn ontworpen om oogcomfort te bieden aan patiënten met droge ogen. De oogzalf formuleringen getoond in Figuur 2a en 2b zijn ordes van grootte viskeuzer in vergelijking met het smeermiddel getoond in Figuur 2c. Bovendien hebben de zalven een duidelijke temperatuurafhankelijkheid, waarbij verwarming van de monsters van omgevingstemperatuur naar fysiologische temperatuur de viscositeit aanzienlijk verlaagt. Het smeermiddel daarentegen vertoont slechts een lichte afname van de viscositeit als de temperatuur toeneemt, waardoor het algehele responsprofiel niet verandert. Dit zijn informatieve resultaten vanuit het oogpunt van ontwerp: de zalven 'Smelttemperaturen en -getallenDe enthalpie van fusie van een stof, ook wel latente warmte genoemd, is een maat voor de energie-input, meestal warmte, die nodig is om een stof om te zetten van vaste naar vloeibare toestand. Het smeltpunt van een stof is de temperatuur waarbij de toestand verandert van vast (kristallijn) naar vloeibaar (isotroop smeltpunt). smelten' tegen de hitte van het oog, maar blijven viskeus genoeg om de retentietijd te verbeteren. Deze zalven worden vaak gebruikt voor oogcomfort bij patiënten met ernstige droge ogen en hoornvliesaandoeningen. Het oculaire smeermiddel daarentegen vertoont een duidelijk afschuifverdunnend effect, wat suggereert dat de formulering afschuifverdunt als gevolg van knipperen en niet snel wordt verwijderd of het zicht belemmert.
Tot slot is er, ondanks het feit dat beide oogsmeermiddelen zijn met vergelijkbare formules, een duidelijk verschil in de responsprofielen getoond in Figuur 2a en 2b. Bij kamertemperatuur vertoont Figuur 2b een bifasische respons op afschuiving in plaats van de geleidelijke respons van Figuur 2a. Bovendien is monster 2b bij fysiologische temperaturen aanzienlijk viskeuzer dan 2a. Dit resultaat illustreert de gevoeligheid van de Kinexus units en hun vermogen om onderscheid te maken tussen producten, zelfs als ze een vergelijkbare samenstelling hebben.
Samenvatting
De NETZSCH Kinexus Prime serie reometers biedt gebruikers veelzijdigheid en een hoge mate van maatwerk als het gaat om de karakterisering van complexe vloeistoffen en halfvaste stoffen. Voor farmaceutische en biowetenschappelijke toepassingen zijn de hoge gevoeligheid over een bereik van large afschuifsnelheden en het lage monstervolume belangrijke eigenschappen voor het testen. In dit artikel lieten we zien hoe een aangepaste testmethode werd gegenereerd voor de Kinexus om gegevens te produceren over commerciële oogverzorgingsproducten ter ondersteuning van de ontwikkeling van formules. Dankzij het brede schuifbereik kunnen gebruikers knipperscheersnelheden simuleren om formule-experts te begeleiden bij de verblijftijd in het oog, het comfort van de patiënt en onscherpte.