Les films d’emballage pharmaceutiques sont soumis à des tests de barrière. La transmission de l’eau est mesurée par des méthodes gravimétriques, électrolytiques et infrarouges. Ces mesures sont généralement effectuées à 23 °C ± 0,5 °C et à 90 % ± 2 % de humidité relative. On s’attend à ce que les feuilles composites à barrière élevée restent dans une plage de 2,5 g/(m²·24h). La transmission des gaz est principalement mesurée par la méthode de pression différente, à 23 °C ± 2 °C et à 50 % ± 5 % de humidité relative, sur une différence de pression de 0,1 MPa. La transmission de l’oxygène dans les feuilles à barrière élevée est limitée à 30 cm³/(m²·24h·0,1 MPa).
Pourquoi les emballages pharmaceutiques doivent-ils être soumis à des tests de barrière ?
Les formes de dosage solides sont sensibles à l’humidité : les comprimés se dessèchent et hydrolysent, tandis que les coques des capsules deviennent cassantes, que le produit en contienne ou non d’eau. Les préparations liquides et les actifs sont également sensibles à l’oxygène : leur présence peut provoquer une oxydation et une dégradation du principe actif. Le taux de transmission de la vapeur d’eau et le taux de transmission des gaz doivent donc être vérifiés lors de l’enregistrement et de la mise sur le marché des emballages pharmaceutiques en plastique, comme les feuilles rigides en PVC/PVDC. Ces données déterminent directement la durée de conservation du produit.
2. Normes des matériaux d'emballage pharmaceutique : deux normes de méthode piliers
Les normes nationales chinoises relatives aux matériaux d’emballage pour les médicaments ont été harmonisées en 2015. Le régulateur national des produits pharmaceutiques a publié 130 normes relatives aux matériaux d’emballage, ces normes étant applicables à partir du 1er décembre 2015. Dans ce système, la méthode de mesure de la perméabilité au vaporisation d’eau et celle de la perméabilité aux gaz permettent de déterminer les valeurs de WVTR et GTR. Ces deux méthodes sont les plus souvent utilisées dans les tests de réglementation et dans le contrôle périodique des lots de films, feuilles et composés utilisés dans l’industrie pharmaceutique.
Transmission de vapeur d’eau : une norme unique, mais plusieurs méthodes possibles pour la mesure.
La méthode WVTR combine plusieurs techniques : la méthode par analyse gravimétrique, l’analyse électrolytique et la méthode utilisant un détecteur à infrarouge. Cette dernière méthode sert de méthode de décision pour le choix du matériau approprié. Le choix du matériau se fait en fonction du niveau de transmission attendu : les films ayant une transmission d’environ 2 g/(m²·24h) ou plus conviennent à la méthode par analyse gravimétrique. En revanche, les matériaux à transmission moyenne ou faible sont traités plus rapidement et avec plus de précision par les méthodes électrolytiques ou à infrarouge. Les résultats contestables sont ensuite tranchés par la méthode à infrarouge.
| Méthode | Principe | Le plus adapté à… |
|---|---|---|
| Méthode de la tasse gravimétrique | L’augmentation en humidité d’un dessiccant, pesée sur une balance | Films et feuilles permettant une transmission d’au moins 2 g/(m²·24h) |
| Méthode électrolytique | Les vapeurs sont électrolytées pour produire de l’hydrogène et de l’oxygène aux électrodes ; le courant détermine le taux de transmission | Films à transmission moyenne/basse |
| Méthode du détecteur infrarouge | Les vapeurs sont transportées par un flux de gaz vers un détecteur infrarouge | Tous les films, feuilles et emballages ; référence pour les litiges |
La méthode du verre en pratique
Dans la méthode de la coupe, l’échantillon est placé dans un plat de test contenant du chlorure de calcium anhydre. Avant l’utilisation, le sable absorbant l’humidité est séché au four à 200 °C, avec une précision de 2 °C, pendant 2 heures. Le sable doit avoir une taille comprise entre 0,60 et 2,36 mm. La surface du plat doit couvrir au moins 25 cm² de l’échantillon. La résistance du système doit être exacte jusqu’à 0,1 mg.
Le produit est placé dans un boîtier de conservation de l’humidité. La première pesée se fait après 16 heures d’exposition et 30 minutes de temps de séchage. Les pesées successives sont effectuées tous les 24, 48 ou 96 heures. Le test se termine lorsque la différence de masse entre deux pesées consécutives ne dépasse pas 5 %. La cire de scellage ne doit pas changer de plus de 1 mg en 24 heures, à une température de 38 °C et une humidité relative de 90 %.
Analyse électrolytique et méthode de détection par infrarouge
Dans la méthode électrolytique, les vapeurs qui passent à travers l’échantillon sont électrolytées en hydrogène et oxygène aux électrodes. La puissance de l’électrification est proportionnelle au taux de transmission des vapeurs. Une stabilité est atteinte lorsque les valeurs de la puissance électrique, après trois mesures successives, varient par moins de 5 %. Dans la méthode infrarouge, les vapeurs traversent le cellule à haute humidité via l’échantillon, jusqu’à la cellule à faible humidité. Elles sont ensuite transportées par un flux de gaz vers un détecteur infrarouge. Le signal obtenu lors de l’état stationnaire du détecteur permet de déterminer le WVTR.
6. Conditions, limites et évaluation des résultats
Pour les feuilles rigides composées, la condition de référence est de 23 °C ± 0,5 °C et 90 % ± 2 % en humidité relative. Les méthodes électrolytiques et infrarouges permettent également d’utiliser une condition de 38 °C ± 0,5 °C et 90 % ± 2 % en humidité relative. Les résultats sont rapportés comme la moyenne arithmétique de trois échantillons. Chaque valeur individuelle se situe dans une plage de ±10 % par rapport à la moyenne. De plus, les feuilles rigides composées à barrière élevée doivent respecter un indice de conductivité thermique ne dépassant pas 2,5 g/(m²·24h).
7. Transmission de gaz : méthodes basées sur la pression différente et les coulomètres
La norme de transport du gaz repose principalement sur la méthode de pression différente : l’échantillon sépare une cellule à basse pression d’une cellule à haute pression, cette dernière contient environ 0,1 MPa de gaz de test. La partie à basse pression est évacuée jusqu’à presque zéro, et le changement de pression permet de déterminer la valeur du gaz transmis. Une deuxième méthode, coulométrique, est utilisée pour l’oxygène. Les conditions de réaction sont de 23 °C ± 2 °C et 50 % ± 5 % de humidité relative, avec une différence de pression de 0,1 MPa.
Pour les feuilles rigides composées à barrières élevées, la limite de perméabilité à l’oxygène est de 30 cm³/(m²·24h·0,1 MPa). Sur le plan méthodologique, la technique de pression différente partage son principe d’action avec les normes ISO 2556 et ASTM D1434. La méthode coulométrique correspond à la détection par coulométrie à pression égale, selon la norme ASTM D3985. Cette méthode est considérée comme la principale méthode pour tester le taux de perméabilité à l’oxygène. Les feuilles basées sur du PVDC possèdent une valeur de perméabilité à l’oxygène bien inférieure à celle des feuilles en PVC ordinaire.
8. Sélection des instruments : un testeur par méthode.
Un laboratoire qui respecte ces normes méthodologiques sélectionne un appareil pour chaque technique : un testeur de la transmissibilité des gaz par gravité pour la méthode à verre, un testeur de la transmissibilité des gaz par électrolyse pour l’analyse électrolytique, un testeur de la transmissibilité des gaz par infrarouge pour la méthode d’arbitrage, un testeur de la transmissibilité des gaz sous pression différenciée pour la méthode GTR. De manière optionnelle, on peut également utiliser un testeur coulométrique de la transmissibilité de l’oxygène pour les travaux spécifiques liés à cette méthode. En ensemble, ces appareils couvrent toutes les méthodes mentionnées dans les deux normes.
9. Points pratiques et pièges courants
Il est nécessaire d’utiliser trois échantillons, conditionnés pendant 4 heures à une température de 23 °C, avec une humidité relative de 50 % ± 10 %. Ces échantillons doivent être exempts de plis, de trous ou de rayures. Les tests en verre peuvent durer des jours pour les matériaux à barrière élevée. En revanche, les méthodes électrolytiques et infrarouges permettent de obtenir des résultats en quelques heures seulement. Ce sont donc des méthodes pratiques pour les films à faible transmittance.
Le même film peut donner des valeurs différentes selon les méthodes utilisées. La méthode par pression de la tasse permet de mesurer l’augmentation de poids due à l’humidité, tandis que les méthodes électrolytiques et infrarouges mesurent plutôt les vapeurs transportées dans un flux de gaz. L’espace entre le dispositif et le sol s’élargit près du sol du dispositif. Il est important de définir clairement la méthode et les conditions d’utilisation dans le dossier de référence, afin de résoudre tout conflit lié à l’utilisation du détecteur infrarouge.
références
- Norme nationale pour la détermination de la perméabilité au vaporisation d’eau des matériaux utilisés pour l’emballage pharmaceutique. Normes relatives à l’emballage des médicaments, publiées en 2015, entrées en vigueur le 1er décembre 2015.
- Norme nationale pour le déterminant de la capacité de transmission du gaz des matériaux d’emballage pharmaceutiques (même série de 2015).
- ISO 15106-3, Plastiques – Films et feuilles – Détermination du taux de transmission de l’humidité – Partie 3 : Méthode d’essai par détection électrolytique
- ASTM F1249 : Méthode normative pour déterminer le taux de transmission de l’humidité par les films et les feuilles plastiques, en utilisant un capteur infrarouge modulé.
- ASTM D3985 : Méthode de test standard pour déterminer le taux de transmission de l’oxygène à travers des films et des feuilles plastiques, en utilisant un capteur coulométrique.
- ISO 2556, Plastiques – Détermination du taux de transmission des gaz dans les films et les feuilles minces sous pression atmosphérique (méthode manométrique)
