Kekuatan Process Analytical Technology (PAT) dalam Manufaktur Farmasi

Read Also

Inovasi teknologi selama beberapa dekade terakhir telah mengubah proses manufaktur farmasi dari produksi batch tradisional menjadi manufaktur yang otonom dan berkelanjutan.

Munculnya pharmaceutical continuous manufacturing (PCM), yang seringkali didukung oleh process analytical technology (PAT), telah meningkatkan keamanan, kualitas, kemanjuran, konsistensi, dan kemurnian obat.

Perlunya inovasi dalam pembuatan obat

Keberhasilan produksi bahan aktif farmasi (API), yang merupakan zat kimia dalam suatu obat yang terutama bertanggung jawab atas aktivitas farmakologis yang diinginkan, seringkali merupakan proses kompleks yang melibatkan berbagai reaksi kimia. Untuk memastikan bahwa API aman dan efektif, sampel dikumpulkan secara berkala dan berkala selama proses produksi untuk dianalisis.

Sampel ini dapat dianalisis melalui berbagai metode, beberapa di antaranya meliputi teknik titrimetri dan kromatografi, serta nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy and mass spectrometry (MS) Meskipun tingkat presisi dan selektivitas yang tinggi terkait dengan teknik ini, teknik ini harus dilakukan pada waktu yang berbeda dibandingkan saat sampel dikumpulkan, sehingga membatasi peneliti untuk memperoleh informasi relevan yang mencerminkan proses pembuatan API yang berkelanjutan.

Pengantar PAT di bidang manufaktur farmasi

"PAT adalah sistem yang memungkinkan desain, analisis, dan pengendalian manufaktur melalui pengendalian kualitas dan pengukuran atribut kinerja secara real-time.”

Menurut Badan Pengawas Obat dan Makanan Amerika Serikat (FDA), PAT dapat diklasifikasikan lebih lanjut menjadi alat multivariat, penganalisis proses, alat pengendalian proses, serta alat perbaikan berkelanjutan dan manajemen pengetahuan.

Secara keseluruhan, alat-alat ini memungkinkan para ilmuwan untuk secara terus-menerus dan segera memperoleh data tentang sifat-sifat API yang penting tanpa memerlukan analisis offline, sehingga meningkatkan efisiensi pembuatan obat, serta selektivitas, kemurnian, kemanjuran, dan keluaran API.

Teknik spektroskopi seperti spektroskopi inframerah (IR), Raman, dan UV-Vis, teknik kromatografi, serta alat pengukuran ukuran dan massa partikel, dapat digabungkan secara in situ atau melalui sistem aliran kontinu untuk dianggap sebagai PAT. Misalnya, menggabungkan spektroskopi Raman dan IR dengan strategi analisis data tingkat lanjut seperti pembelajaran mesin dan alat kemometri memungkinkan penggalian informasi penting yang tertanam dalam data.

Sebagai perbandingan, teknik kromatografi seperti kromatografi gas dan cair, yang merupakan metode paling umum untuk PAT, memisahkan sampel ke dalam fase gerak gas dan cair. Ketika dikombinasikan dengan teknik analisis pemisahan lainnya, alat ini memberikan informasi yang relevan untuk mengevaluasi obat farmasi guna meningkatkan proses produksi pada akhirnya.

 

Pemantauan dan kontrol waktu nyata

Secara tradisional, statistical process control (SPC) telah digunakan di seluruh industri farmasi untuk memastikan pengendalian mutu. SPC melibatkan berbagai metode statistik, seperti grafik kontrol dan pengoperasian, untuk memeriksa kualitas dan aktivitas produk farmasi antara dan produk akhir.

Yang penting, pendekatan pengendalian kualitas ini terbatas kemampuannya untuk menilai sepenuhnya karakteristik kualitas produk antara selama proses manufaktur sebenarnya. Selain itu, setiap masalah yang mungkin timbul selama proses produksi memerlukan lebih banyak sumber daya dan waktu untuk menyelesaikannya, sehingga membatasi efisiensi pendekatan ini.

Untuk mengatasi tantangan ini, beberapa strategi alternatif telah diperkenalkan untuk memastikan pengendalian dan validasi proses. Continuous process verification (CPV), yang awalnya diperkenalkan oleh International Council for Harmonization (ICH), memerlukan pemantauan dan evaluasi berkelanjutan terhadap proses produksi farmasi.

Hasilnya, CPV memberikan informasi langsung mengenai variabilitas produk apa pun dengan keyakinan statistik yang lebih besar, sehingga meningkatkan keyakinan terhadap produk yang dihasilkan melalui manufaktur berkelanjutan.

Quality by design (QbD) adalah strategi lain yang telah dikembangkan untuk mengurangi tantangan yang terkait dengan pengendalian mutu statistik tradisional dalam industri farmasi.

prinsip QbD

QbD adalah pendekatan sistematis terhadap pengembangan yang dimulai dengan tujuan yang telah ditentukan sebelumnya dan menekankan pemahaman produk dan proses serta pengendalian proses, berdasarkan ilmu pengetahuan yang baik dan manajemen risiko kualitas.”

Alat QbD mencakup metode sistematis berbasis risiko ilmiah seperti design of experiments (DoE), pemodelan empiris, dan analisis permukaan respons. Alat QbD memberikan informasi penting tentang kinerja produk, mengidentifikasi critical process parameters (CPPs)selama penilaian risiko kualitas selama proses pembuatan produk, dan menentukan strategi pengendalian yang tepat untuk mengendalikan variabel yang mungkin berdampak pada kualitas produk.

Mengurangi variabilitas dan pemborosan

Dengan mengoptimalkan dan meningkatkan efisiensi proses manufaktur farmasi, PAT secara langsung mengurangi konsumsi energi, timbulan limbah, dan produksi bahan di bawah standar. Lebih khusus lagi, dengan mengidentifikasi potensi kesalahan dalam karakteristik obat secara segera dan pada awal proses pembuatan obat, para ilmuwan dapat dengan cepat melakukan intervensi sebelum sejumlah besar obat yang tidak dapat digunakan diproduksi. Demikian pula, jenis analisis in-line ini menghilangkan aktivitas pengemasan, pengangkutan, penyimpanan, dan pengawetan sampel, yang semuanya terkait dengan produksi limbah dan penggunaan energi yang berlebihan.

Dibandingkan dengan pemrosesan batch, PAT memungkinkan manufaktur farmasi menjadi proses aliran berkelanjutan dengan kebutuhan energi yang jauh lebih sedikit. Pengukuran in-line selama proses aliran kontinu juga mengurangi kebutuhan instrumen kalibrasi ulang, sehingga semakin mengurangi kebutuhan reagen dan energi.

 

References

Ralbovsky, N. M., & Smith, J. P. (2023). Process analytical technology and its recent applications for asymmetric synthesis. Talanta 252. doi:10.1016/j.talanta,2022.123787.

Liu, P., Jin, H., Chen, Y., et al. (2023). Process analytical technologies and self-optimization algorithms in automated pharmaceutical continuous manufacturing. Chinese Chemical Letters. doi:10.1016/j.cclet.2023.108877.

Aramouni, N. A. K., Steiner-Browne, M., & Mouras, R. (2023). Application of process analytical technology (PAT) in real-time monitoring of pharmaceutical cleaning process: Unveiling the cleaning mechanisms governing the cleaning-in-place (CIP). Process Safety and Environmental Protection 177; 212-222. doi:10.1016/psep.2023.07.010.

Kim, E. J., Kim, J. H., Kim, M., et al. (2021). Process Analytical Technology Tools for Monitoring Pharmaceutical Unit Operations: A Control Strategy for Continuous Process Verification. Pharmaceutics 13(6). doi:10.3390/pharmaceutics13060919.