التحكم في اللزوجة أثناء التصنيع الدوائي

تأثير اللزوجة على عمليات التصنيع

تؤثر اللزوجة على كفاءة وجودةالتصنيع المستمر للمستحضرات الصيدلانيةعبر مراحل متعددة:

●خلطتتحكم اللزوجة في تجانس وكفاءة مزج المواد الفعالة مع السواغات. تتطلب السوائل عالية اللزوجة خلاطات قوية (مثل الخلاطات ذات المحرك الثابت) لمنع انفصال الطور، بينما قد تؤدي السوائل منخفضة اللزوجة إلى الإفراط في الخلط ودخول الهواء.
●تعبئةتعتمد دقة تعبئة القوارير أو المحاقن أو الكبسولات على اللزوجة. فالسوائل عالية اللزوجة قد تسبب انسدادًا أو عدم انتظام في الجرعات، مما يؤثر على الدقة، بينما قد تؤدي السوائل منخفضة اللزوجة إلى تناثر أو تسرب.
●التغليفتؤثر اللزوجة على استقرار وسلامة المنتجات المعبأة. فعلى سبيل المثال، قد لا تتدفق التركيبات شديدة اللزوجة بشكل صحيح في العبوات، بينما تتعرض المنتجات منخفضة اللزوجة لخطر التسرب أو عدم الاستقرار أثناء التخزين.
●الضخ والتدفقتحدد اللزوجة قابلية الضخ وسلوك التدفق عبر خطوط الأنابيب. تزيد السوائل عالية اللزوجة من انخفاض الضغط، مما يتطلب مدخلات طاقة أعلى، بينما قد تتسبب السوائل منخفضة اللزوجة في تدفق مضطرب، مما يؤثر على التحكم في العملية.
●أداء التطبيقبالنسبة للحقن، تؤثر اللزوجة على سهولة الحقن وراحة المريض، بينما بالنسبة للمعلقات الفموية، فإنها تؤثر على الاستساغة وخصائص تغطية الحلق.

السياق التاريخي وتطور قياس اللزوجة

لقد تطورت قياسات اللزوجة بشكل كبير، مدفوعة بالحاجة إلى الدقة فيعمليات التصنيع الصيدلانية المستمرةفي أوائل القرن العشرين، تم قياس اللزوجة يدويًا باستخدام أدوات بسيطة مثل أكواب التدفق ومقاييس اللزوجة الشعرية الزجاجية، والتي كانت تعتمد على التدفق الناتج عن الجاذبية.

رغم فعالية هذه الطرق مع السوائل النيوتونية، إلا أنها كانت تتطلب جهدًا كبيرًا وغير مناسبة للمراقبة الآنية. شكّل إدخال مقاييس اللزوجة الدورانية في منتصف القرن العشرين نقلة نوعية، إذ مكّن من قياس اللزوجة الديناميكية للسوائل غير النيوتونية. ومع ظهور الأتمتة في أواخر القرن العشرين، ظهرت "خوارزميات المعالجة" لتتبع تغيرات اللزوجة أثناء التفاعلات.

تحديات عملية التحكم في اللزوجة أثناء التصنيع الدوائي

التنفيذالتحكم في اللزوجة أثناء التشغيلفيتصنيع الأدوية بشكل مستمريطرح ذلك العديد من التحديات:

●الارتباط ببيانات المختبريُعدّ التوفيق بين القياسات المباشرة ونتائج المختبر أمرًا معقدًا نظرًا للاختلافات في معدلات القص ودرجة الحرارة والمعدات. لذا، فإن المعايرة والتوحيد القياسي الصحيحين أمران أساسيان.
●السلوك غير النيوتوني: العديد من السوائل الصيدلانية، مثل المواد الهلامية والمعلقات، تُظهر سلوكًا غير نيوتوني، مما يتطلب استخدام مقاييس لزوجة قادرة على التعامل مع معدلات القص المتغيرة.
●ظروف تشغيل قاسيةيمكن أن تؤدي درجات الحرارة المرتفعة أو الضغوط العالية أو السوائل المسببة للتآكل إلى تلف أجهزة الاستشعار، مما يستلزم تصميمات قوية مثل هيكل الفولاذ المقاوم للصدأ 316L.
●عدم تجانس العينةيمكن أن يؤدي الترسيب أو دخول الهواء أو فصل الطور في المعلقات إلى تحريف القراءات، مما يتطلب تجانسًا مسبقًا للقياس.
●الصيانة والتنظيفيجب أن تكون مقاييس اللزوجة المدمجة سهلة التنظيف والصيانة لتلبية معايير النظافة الصيدلانية الصارمة، مثل تلك التي تتطلب وصلات معقمة.
●التكلفة والتكامل: يمكن أن تشكل الاستثمارات الأولية المرتفعة والتكامل مع خطوط الإنتاج الحالية عوائق، لا سيما بالنسبة للمصنعين الصغار.

التقنيات الحالية لقياس اللزوجة

تلبي تقنيات قياس اللزوجة الحديثة متطلباتالتصنيع المستمر للمستحضرات الصيدلانية:

●قياس اللزوجة الشعريةيقيس هذا الجهاز اللزوجة الحركية عن طريق قياس زمن تدفق السائل عبر أنبوب معاير. وهو مثالي للسوائل النيوتونية مثل المحاليل المخففة، ولكنه أقل ملاءمة للسوائل عالية اللزوجة أو غير النيوتونية.
●قياس اللزوجة الدوراني: يستخدم مغزلًا دوارًا لقياس اللزوجة الديناميكية، وهو مناسب لكل من السوائل النيوتونية وغير النيوتونية.
●قياس اللزوجة الاهتزازية: يستخدم أجهزة استشعار متذبذبة لقياس اللزوجة في الوقت الفعلي، وهو مثالي للتطبيقات المدمجة نظرًا لسهولة التركيب والتنظيف.
●قياس اللزوجة الميكروفلويدي: تستخدم رقائق الموائع الدقيقة للعينات ذات الحجم المنخفض (<500 ميكرولتر)، مما يوفر دقة عالية للمواد البيولوجية والهلاميات.
●قياس اللزوجة بالضغط التفاضلي: يقيس اللزوجة عن طريق انخفاضات الضغط عبر الأنبوب الشعري، استنادًا إلى قانون بوازوي، وهو فعال للتحكم في العمليات المضمنة.

الجدول 1: مقارنة تقنيات قياس اللزوجة في التطبيقات الصيدلانية.