Corrélation des conditions de production et des propriétés physicochimiques de la cellulose microcristalline avec sa fonctionnalité en compression directe

Grâce à ses propriétés uniques permettant d’augmenter la dureté et l’intégrité des comprimés, la cellulose microcristalline (MCC) est un des excipients les plus importants en compression directe. La compression directe reste le procédé le plus économe pour produire de grandes quantités de comprimés, cependant son efficacité dépend directement de la qualité et des propriétés des matières premières. Comme préconisé par les principes du « quality-by-design » (QbD), il est nécessaire de comprendre et de contrôler la variabilité des excipients afin de développer et de produire des formes médicamenteuses solides de qualité.Le but premier de cette étude est de déterminer et comprendre la variabilité des propriétés physicochimiques de la MCC et des conditions de fabrication des deux sites de production de FMC Health and Nutrition, à savoir Cork (Irlande) et Newark, DE (USA). A cette fin, un nombre total de 84 échantillons de MCC 102 et de 75 échantillons de MCC 101 ont été récoltés dans un premier temps par les deux sites de productions et ont ensuite été caractérisés de manière approfondie. Les propriétés physicochimiques des échantillons provenant de Cork et de Newark étaient comparables à celles décrites par des centaines de certificats d’analyse ainsi qu’aux valeurs mesurées à partir de milliers d’échantillons prélevés en fin de production. Cependant la teneur en eau des échantillons récoltés par Newark était plus élevée, suggérant une adsorption de l’humidité plus importante que les échantillons typiquement prélevés pour le control qualité. Une distinction entre les deux sites de production a pu être établie sur base des conditions d’hydrolyse et de certaines propriétés physicochimiques de leurs MCC, comme par exemple la densité vrac des MCC 101 et la granulométrie des MCC 102.La répétabilité et la reproductibilité de la mesure de comprimabilité ont été confirmées grâce à une étude Gauge R&R et à la compression de dix MCC en triplicata par trois opérateurs. La reproductibilité des mesures de comprimabilité et d’écoulement a également été établie par l’évaluation de celluloses de références durant toute la durée de cette étude.Les études de comprimabilité de la MCC ont confirmé l’importance de plusieurs paramètres critiques précédemment identifiés, à savoir la granulométrie et la teneur en eau. Ce travail a également démontré l’importance de la densité des MCC sur leur comprimabilité, et en particulier de la densité tassée pour la MCC 102 et de la densité vrac pour la MCC 101. Les causes principales de la variation de la comprimabilité des MCC ont pour origine les variations du type de pulpes utilisées, de la température de séchage et des conditions d’hydrolyse.Les études d’écoulement ont mis en évidence l’importance de la granulométrie des MCC. L’indice de compressibilité a permis d’identifier des différences entre l’écoulement des MCC 102 originaires de Cork ou de Newark. D’autres caractéristiques comme la teneur en eau, le degré de polymérisation et la conductivité ont également influencé l’indice de compressibilité. L’uniformité du poids des comprimés produits sur une presse excentrique a été corrélée avec la densité vraie et la conductivité des dispersions de MCC 102 ainsi qu’avec la densité vrac des MCC 101. La variation des propriétés d’écoulement des MCC est due principalement à l’utilisation de plusieurs atomiseurs et de plusieurs sortes de pulpes.Pour conclure, une corrélation statistiquement significative a été établie entre l’indice de compressibilité et le paramètre a de Kawakita, un des descripteurs de compressibilité les plus importants.