Os filmes de embalagem farmacêutica são testados quanto à sua capacidade de barreira. A transmissão de vapor de água é medida por métodos gravimétricos, eletrolíticos e de detecção por infravermelho. Esses testes são realizados, em geral, a 23 °C ± 0,5 °C e com um índice de umidade relativa de 90% ± 2%. Espera-se que os compósitos de alta barreira mantenham uma transmissão de gases limitada a 2,5 g/(m²·24h). A transmissão de gases é medida principalmente pelo método de pressão diferencial, a 23 °C ± 2 °C e com um índice de umidade relativa de 50% ± 5%. A transmissão de oxigênio nos compósitos de alta barreira é limitada a 30 cm³/(m²·24h·0,1 MPa).
Por que a embalagem farmacêutica deve ser submetida a testes de barreira?
As formas de dosagem sólidas são sensíveis à umidade: as comprimidos amolecem e sofrem hidrólise, enquanto as cascas das cápsulas tornam-se frágeis, seja quando ganham ou perdem água. As preparações líquidas e os princípios ativos são sensíveis ao oxigênio: a presença de oxigênio pode causar a oxidação e degradação do princípio ativo. Portanto, a taxa de transmissão de vapor de água e a taxa de transmissão de gases são testes obrigatórios para a registro e liberação de lotes de embalagens farmacêuticas feitas de plástico, como folhas duras de PVC/PVDC. Esses dados determinam diretamente o período de validade das embalagens.
2. Normas de materiais de embalagem farmacêutica: duas normas de métodos pilares
Os padrões nacionais da China para materiais de embalagem de medicamentos foram consolidados em 2015. Nesse ano, o órgão regulador nacional de medicamentos publicou 130 padrões de materiais de embalagem, com vigência a partir de 1º de dezembro de 2015. Nesse sistema, os padrões relacionados à transmissão de vapor de água e à transmissão de gases definem como são medidos os valores WVTR e GTR. Esses padrões são os dois métodos mais utilizados nos testes de registro e no controle de lotes de produtos farmacêuticos.
Transmissão de vapor de água: um padrão, várias métodos
O método WVTR combina várias técnicas: o método da chávena gravimétrica, o método de análise eletrolítica e o método do detetor de infravermelhos. A seleção dos materiais é feita com base no nível de transmissão esperado: os filmes que transmitem aproximadamente 2 g/(m²·24h) ou mais são adequados para o método da chávena. Já os materiais de transmissão média e baixa são analisados de forma mais rápida e com maior precisão pelo método eletrolítico ou por meio do detetor de infravermelhos. Quando há resultados controversos, eles são resolvidos utilizando o método do detetor de infravermelhos.
| Método | Princípio | Mais adequado para |
|---|---|---|
| Método da taça gravimétrica | Aumento de umidade do dessecante, pesado em balança | Filmes e folhas com transmissão de aproximadamente ≥2 g/(m²·24h) |
| Método eletrolítico | O vapor é eletrolisado em elétrodos, transformando-se em hidrogênio e oxigênio; a corrente determina a taxa de transmissão | Filmes de transmissão média/baixa |
| Método de detecção por infravermelho | O vapor é transportado por um fluxo de gás até um detetor de infravermelho | Todos os filmes, folhas e embalagens; utilizado como referência em casos de disputas |
A técnica do “Cup” na prática
No método da taça, o espécime é colocado em um recipiente de teste contendo cloreto de cálcio anidro. Antes do uso, o dessecante é seco em forno, a 200 °C ± 2 °C, por 2 horas. O espécime deve ter um tamanho entre 0,60 e 2,36 mm. A área do espécime sobre o recipiente deve ser de pelo menos 25 cm². A precisão da medição deve ser de 0,1 mg.
O produto é colocado em um armário de umidade. A primeira pesagem é realizada após 16 horas de exposição e 30 minutos de equilíbrio do processo de secagem. As pesagens subsequentes são realizadas a cada 24, 48 ou 96 horas. O teste termina quando a diferença entre as massas dos dois últimos pesos não excede 5%. A cera de vedação não deve mudar em mais de 1 miligrama ao longo de 24 horas, a uma temperatura de 38°C e um índice de umidade de 90%.
Análise eletrolítica e método de detecção por infravermelho
No método eletrolítico, o vapor que passa pelo espécime é eletrolisado em hidrogênio e oxigênio, nos eletrodos. A corrente de eletrólise é proporcional à taxa de transmissão do vapor. A estabilidade da medição é alcançada quando as três leituras consecutivas da corrente variam em no máximo 5%. No método infravermelho, o vapor permeia da célula de alta umidade para dentro da célula de baixa umidade. Ele é então transportado por um fluxo de gás até um detetor infravermelho. O sinal obtido nesse detetor, em estado estacionário, indica a taxa de transmissão do vapor.
6. Condições, limitações e avaliação dos resultados
Para chapas duras compostas, a condição de referência é de 23 °C ± 0,5 °C e 90% ± 2% de umidade relativa em temperatura ambiente. Os métodos eletrolíticos e de infravermelho também permitem condições de 38 °C ± 0,5 °C e 90% ± 2% de umidade relativa em temperatura ambiente. Os resultados são apresentados como a média aritmética de três amostras. Cada valor individual está dentro de ±10% da média. As chapas duras compostas com alta barreira térmica geralmente têm uma taxa de transmissão de calor de no máximo 2,5 g/(m²·24h).
7. Transmissão de gás: métodos de pressão diferencial e coulométricos
O padrão de transmissão de gás se baseia principalmente no método de pressão diferencial: o espécime separa uma célula de baixa pressão de uma célula de alta pressão, que está carregada com aproximadamente 0,1 MPa de gás de teste. A parte de baixa pressão é evacuada até quase zero, e o aumento da pressão é determinado pelo método GTR. Um segundo método, baseado em processos coulométricos, é utilizado para o oxigênio. As condições são de 23 °C ± 2 °C e 50% ± 5% de umidade relativa, com uma diferença de pressão de 0,1 MPa.
Nos folhas duras compostas com barreiras elevadas, o limite de transmissão de oxigênio é de 30 cm³/(m²·24h·0,1 MPa). Metodologicamente, a técnica de pressão diferencial compartilha seu princípio com as normas ISO 2556 e ASTM D1434. Já o método coulométrico corresponde à detecção de pressão igual, conforme estabelecido na norma ASTM D3985. Este método é o principal para o teste da taxa de transmissão de oxigênio. As folhas feitas de PVDC possuem um valor de transmissão de oxigênio muito inferior ao das folhas de PVC comum.
Seleção de instrumentos: um testador por método.
O laboratório, seguindo esses padrões metodológicos, seleciona um instrumento para cada técnica utilizada: um testador de transmissão de vapor por meio de medição gravimétrica, para o método do copo; um testador de transmissão de vapor por meio de medição eletrolítica, para análises eletrolíticas; um testador de transmissão de vapor por meio de medição infravermelha, para o método de arbitragem; um testador de transmissão de gás por meio de medição de pressão diferencial, para o método GTR; e, opcionalmente, um testador de transmissão de oxigênio por meio de medição coulométrica, para trabalhos específicos relacionados ao método OTR. Juntos, esses instrumentos cobrem todas as técnicas estabelecidas nos dois padrões metodológicos.
9. Pontos práticos e erros comuns
Utilize três amostras, condicionadas por 4 horas a 23 °C ± 2 °C e 50% ± 10% de umidade relativa ao ar. As amostras devem estar livres de rugas, furos ou arranhões. Os testes em copos são realizados durante dias em materiais com alta barreira térmica. Por outro lado, os métodos eletrolíticos e infravermelhos produzem resultados em poucas horas – o que torna esses métodos a escolha prática para filmes com baixa transmissão de calor.
O mesmo filme pode dar números diferentes, dependendo do método utilizado para sua medição. O método de pesagem por meio de copos leva em consideração o ganho de umidade do material. Já os métodos eletrolítico e infravermelho medem a quantidade de vapor transportado em um fluxo de gás. A diferença entre esses dois métodos é menor perto do chão do instrumento. É necessário definir claramente o método e as condições utilizados no registro dos dados, e resolver eventuais disputas relacionadas ao uso do detector infravermelho.
Referências
- Padrão nacional para a determinação da transmissão de vapor de água por materiais de embalagem farmacêutica (padrões de embalagem de medicamentos emitidos em 2015; em vigor desde 1º de dezembro de 2015).
- Padrão nacional para a determinação da capacidade de transmissão de gases dos materiais de embalagem farmacêutica (mesma série de normas de 2015).
- ISO 15106-3, Plásticos – Filmes e chapas – Determinação da taxa de transmissão de vapor de água – Parte 3: Método de detecção eletrolítica
- ASTM F1249 – Método de teste padrão para a taxa de transmissão de vapor de água através de películas e chapas plásticas, utilizando um sensor infravermelho modulado.
- ASTM D3985 – Método de teste padrão para a taxa de transmissão de oxigênio através de películas e chapas plásticas, utilizando um sensor coulométrico.
- ISO 2556, Plásticos – Determinação da taxa de transmissão de gases em películas e folhas finas sob pressão atmosférica (método manométrico)
