Estudio de las características de rendimiento del DESU® MCC secado por pulverización y secado instantáneo

DESU^® Análisis de selección de MCC basado en diferentes procesos de secado

1. Introducción

La celulosa microcristalina (MCC), un excipiente de grado farmacéutico que cumple con las normas NF/USP/EP/JP, es uno de los ingredientes más utilizados en formas farmacéuticas orales sólidas, y su proceso de producción influye significativamente en la calidad del producto. Actualmente, se emplean dos procesos de secado principales a nivel industrial para la producción de MCC: el secado por pulverización y el secado instantáneo. El secado por pulverización atomiza la suspensión de MCC y la seca rápidamente mediante un flujo de aire caliente, obteniendo partículas esféricas o casi esféricas; el secado instantáneo combina la pulverización mecánica con el secado por flujo de aire, obteniendo partículas fibrosas. Ambos procesos poseen características propias y son adecuados para diferentes escenarios de formulación.

La producción moderna de MCC en China ha avanzado considerablemente: los productos secados por pulverización ofrecen buena fluidez, tamaño de partícula uniforme y alta consistencia entre lotes, mientras que los productos secados instantáneamente se compactan mejor en condiciones específicas. Como proveedor de tecnología de secado por pulverización, DESU de Westpoint^® Ayuda a las empresas de formulación a comprender los productos derivados de diferentes procesos y a elegir en consecuencia.

Este estudio analiza las diferencias de rendimiento entre DESU^® Se analizan la celulosa microcristalina (proceso de secado por pulverización) y la celulosa china (proceso de secado instantáneo) en cuanto a indicadores fisicoquímicos, características del polvo y aplicaciones de formulación mediante estudios comparativos sistemáticos, se discuten los escenarios de aplicación de ambos procesos y se proporciona una base científica para la selección de la celulosa microcristalina por parte de las empresas de formulación.

2. Métodos experimentales

2.1 Indicadores fisicoquímicos y ensayos de caracterización de polvos

Según las Reglas Generales de la Parte IV de la Farmacopea China, edición 2025, se determinaron el pH, el grado de polimerización, la pérdida por secado, el residuo por ignición, la densidad aparente y la distribución del tamaño de partícula. Se utilizó un analizador de características integrales de polvo para medir la densidad aparente, la densidad compactada y el ángulo de reposo, y se calcularon el índice de Carr y la relación de Hausner.

2.2 Evaluación del rendimiento de la compresión directa

Se mezclaron diferentes fuentes de MCC con un 1 % de estearato de magnesio y se comprimieron directamente a cuatro gradientes de presión: 3,0, 5,0, 8,0 y 12,0 kN. Se midieron la variación del peso de los comprimidos, la dureza, la friabilidad y el tiempo de desintegración.

2.3 Estudio de aplicación de la formulación del modelo

Se seleccionaron comprimidos de besilato de amlodipino (procesados ​​mediante compresión directa) como formulaciones modelo para comparar el rendimiento de la aplicación de diferentes fuentes de MCC en formulaciones típicas.

3. Resultados y discusión

3.1 Análisis de las características del producto en diferentes procesos de secado

Proceso de secado por pulverización: La suspensión de MCC se dispersa en diminutas gotitas mediante un atomizador y se seca rápidamente con un flujo de aire a alta temperatura, generalmente en cinco segundos. El proceso produce partículas esféricas o casi esféricas con un historial térmico uniforme, buena fluidez y una distribución estrecha del tamaño de partícula. Los productos secados por pulverización ofrecen un buen rendimiento en la compresión a alta velocidad y la granulación húmeda, lo que los convierte en la opción principal para formulaciones de alta gama.

Proceso de secado instantáneo: La suspensión de MCC ingresa a la cámara de secado tras su pulverización mecánica y se seca mediante un dispositivo dispersor rotatorio de alta velocidad con flujo de aire caliente. Este proceso produce partículas fibrosas con una fuerte acción mecánica, lo que ofrece una mejor compactabilidad a bajas presiones. Sin embargo, los productos secados instantáneamente presentan menor fluidez, un rendimiento de desintegración inferior a alta dureza y una mayor densidad aparente, lo que limita su ámbito de aplicación.

La Tabla 1 compara las dos muestras de MCC. DESU^® La celulosa microcristalina PH-102 (secada por pulverización) tiene un grado de polimerización de 266-278, dentro del rango ideal; la marca china (secada instantáneamente) tiene un grado de 245-255, ligeramente inferior, lo que refleja la mayor cizalladura mecánica del secado instantáneo.

Tabla 1. Comparación de indicadores fisicoquímicos de MCC de diferentes fuentes.

3.2 Comparación de las características del polvo

La Tabla 2 muestra los datos de caracterización del polvo de dos muestras de MCC.

Tabla 2. Datos de caracterización del polvo de MCC procedente de diferentes fuentes.

La caracterización del polvo muestra que DESU^® MCC PH-102 (secado por pulverización) tiene mejor fluidez que la marca china (secado instantáneo). DESU^® El MCC PH-102 tiene un índice de Carr del 22,5%, una relación de Hausner de 1,29 y un ángulo de reposo de 35,2°, todos excelentes; la marca china tiene un 25,8%, 1,35 y 38,5°, cumpliendo los requisitos generales con un flujo relativamente más débil.

La menor fluidez de los productos secados instantáneamente se debe a su morfología fibrosa, que puede ofrecer ventajas de compactación a bajas presiones, pero puede provocar inestabilidad en la alimentación a velocidades superiores a 30 000 comprimidos por hora. Por el contrario, las partículas esféricas de los productos secados por pulverización mantienen una buena fluidez a diferentes velocidades de compresión.

En términos de densidad aparente, la marca china (0,35-0,38 g/ml) presenta una densidad ligeramente superior a la de DESU® MCC PH-102 (0,31-0,33 g/ml). Una mayor densidad aparente puede afectar la uniformidad de la mezcla en ciertas formulaciones específicas, especialmente en el caso de principios activos de baja densidad, lo que requiere un ajuste adecuado de los parámetros del proceso.

3.3 Comparación del rendimiento de compresibilidad y desintegración

En compresión directa (Figura 1), las dos muestras mostraron diferencias en compresibilidad. A bajas presiones (3-5 kN), la marca china (secada instantáneamente) presentó una dureza ligeramente mayor debido al entrelazamiento mecánico de sus partículas fibrosas; por encima de 8-12 kN, la diferencia disminuyó.

Figura 1. Relación entre la presión de compresión principal y la dureza del comprimido.

Las dos muestras difirieron claramente en su desintegración (Figura 2). A baja dureza (60-80 N), ambas se desintegraron en 10-15 min, cumpliendo con los requisitos; a alta dureza (>100 N), la marca china tardó 30-45 min, superando el límite farmacopeico de 15 min, mientras que DESU^® La celulosa microcristalina se mantuvo dentro del rango ideal de 15 a 25 minutos.

Figura 2. Relación entre el tiempo de desintegración y la dureza del comprimido.

Por lo tanto, los productos secados instantáneamente son más adecuados para formulaciones de baja dureza (<100 N), mientras que los productos secados por pulverización ofrecen una desintegración estable y una aplicabilidad más amplia en diferentes niveles de dureza.

3.4 Análisis de escenarios de aplicación del proceso

Escenarios de aplicación para el proceso de secado por pulverización:

• Compresión de alta velocidad (más de 30 000 comprimidos por hora): su excelente fluidez garantiza una alimentación de polvo estable.
• Formulaciones de alta dureza (>100 N): Rendimiento de desintegración estable, no se deteriora con el aumento de la dureza.
• Procesos de granulación húmeda: Las partículas esféricas se combinan bien con los aglutinantes.
• Productos que requieren una alta consistencia entre lotes: Proceso estable, pequeñas fluctuaciones de calidad.

Escenarios de aplicación para el proceso de secado instantáneo:

• Compresión a baja presión, por debajo de 5 kN: las partículas fibrosas proporcionan una mejor compactibilidad a baja presión.
• Formulaciones de dureza media (60-80 N): Rendimiento de desintegración aceptable
• Compresión a baja velocidad con bajos requisitos de fluidez: Puede aprovechar sus características de compactabilidad.

3.5 Recomendaciones para la evaluación, selección y aplicación de la formulación

En el estudio de comprimidos de besilato de amlodipino (compresión directa), ambas muestras de MCC cumplieron con los requisitos de calidad a dureza media (60-80 N). La figura 3 muestra las curvas de disolución. Ambos tipos de comprimidos presentaron una disolución similar (f2>50), con una disolución acumulada superior al 80 % a los 30 minutos, cumpliendo con los estándares.

Figura 3. Curvas de disolución de comprimidos de besilato de amlodipino en condiciones de dureza media.

Sin embargo, bajo alta dureza (>100 N) las diferencias fueron significativas. La Figura 4 muestra las curvas de disolución a alta dureza. Comprimidos preparados con DESU^® MCC PH-102 mostró una disolución normal, con una liberación acumulativa superior al 80 % a los 30 minutos; los comprimidos del producto chino (secados instantáneamente) mostraron una disolución notablemente retardada, de aproximadamente el 75 % a los 30 minutos y alcanzando más del 80 % solo a los 45 minutos. Esto coincide con los datos de desintegración, lo que confirma las limitaciones de los productos secados instantáneamente a alta dureza.

Figura 4. Curvas de disolución de comprimidos de besilato de amlodipino en condiciones de alta dureza.

Recomendaciones de selección:

Las empresas de formulación deben considerar exhaustivamente las características de la formulación y los requisitos del proceso al seleccionar MCC:

(1) Escenarios en los que se prefiere el proceso de secado por pulverización.:

• • Línea de producción de compresión de alta velocidad
  • Formulaciones que requieren alta dureza (>100 N)
  • Formulaciones con requisitos estrictos para la velocidad de desintegración.
  • Productos que requieren una alta consistencia entre lotes.

(2) Escenarios en los que se puede considerar el proceso de secado instantáneo:

• • Compresión a baja presión (<5 kN)
  • Formulaciones con baja dureza objetivo (60-80 N)
  • Compresión a baja velocidad (<20.000 comprimidos/hora)
  • Productos con otros parámetros de proceso totalmente validados

(3) Recomendaciones generales:

El proceso de secado por pulverización ofrece un rendimiento superior y más amplio, y es el preferido para la mayoría de las formulaciones. Los productos secados instantáneamente tienen una aplicabilidad limitada, ya que su desintegración disminuye con la dureza; se deben evaluar exhaustivamente los requisitos específicos antes de su selección.

4. Conclusión

Mediante una comparación sistemática, este estudio analizó el desempeño de DESU.^® Celulosa microcristalina obtenida mediante procesos de secado por pulverización y secado instantáneo. Las principales conclusiones son:

(1)Diferencias en el proceso: Los productos secados por pulverización tienen buena fluidez, desintegración estable y alta consistencia entre lotes, con una amplia aplicabilidad; los productos secados instantáneamente se compactan mejor a bajas presiones, pero se desintegran mal a alta dureza, lo que limita su uso.

(2)Escenarios aplicables: El secado por pulverización es adecuado para una amplia gama de situaciones: compresión a alta velocidad, alta dureza y formulaciones de granulación húmeda; el secado instantáneo se limita a baja presión, dureza media y compresión a baja velocidad.

(3) Recomendaciones de selección: Las ventajas integrales del proceso de secado por pulverización lo convierten en la opción preferida para la mayoría de las formulaciones; los productos secados instantáneamente pueden utilizarse en aplicaciones específicas, pero es necesario evaluar exhaustivamente los riesgos de desintegración, evitando su uso en formulaciones de alta dureza.

En resumen, las empresas de formulación deben seleccionar los tipos de MCC apropiados según los requisitos específicos de la formulación. Para las empresas de formulación que se abastecen de celulosa microcristalina, DESU secada por pulverización^® La celulosa microcristalina, un excipiente de calidad farmacéutica que cumple con las normas NF/USP/EP/JP y que es suministrado a granel por un fabricante chino de confianza, constituye una opción fiable para la mayoría de las formas farmacéuticas sólidas orales.