Near infrared spectroscopic transmission measurements for pharmaceutical powder mixtures and theory of sampling (TOS) applied in pharmaceutical industry quality control (Qc) practices

Abstract

This thesis presents two projects that involve the implementation of near infrared spectroscopy. NIR spectroscopy is a fast and non-destructive spectroscopy that in combination with multivariate analysis is a very useful tool for the development of pharmaceutical processes and the implementation of continuous manufacturing. The first project is based on measurements of transmission in powder blends (chapter 2). This study shows the development of calibration models using NIR transmission in powders. The study explains the necessary instrumental settings for transmission measurements in powders. The transmission measurements for powders were obtained using the Bruker Optics, Fourier Transform Near Infrared Spectrometer (FT-NIR) where a modified sample measurement cup was used. Transmissions in powders were developed because there is an absence of commercial instruments for transmission measurements in pharmaceutical powder processes. The comparison between NIR transmission spectra for powder and tablet samples and the development of calibration models was performed at three different resolutions of 64, 32, and 16 cm-1 . Transmission in powder and diffuse reflectance in powder was also compared in this study The second project is based in the implementation of the Theory of Sampling (TOS) using NIR spectroscopy (chapter 3). This study has two parts, the first part consists in the evaluation of levels of heterogeneity of several samples using NIR and the determination of sampling error (Part a). The heterogeneity of the material has a large influence on the sampling process; this statement was demonstrated in this study. The second part consists in the development of a stream sampling method to facilitate the implementation of variographic analysis and use of replication experiments in the development of pharmaceutical formulations (part b). This second study shows that variographic analysis and TOS could be very valuable in the development of pharmaceutical formulations in combination with NIR spectroscopy.

Esta tesis presenta dos proyectos que implican la aplicación de la espectroscopia de infrarrojo cercano. La espectroscopia de infrarrojo cercano, es una espectroscopia rápida y no destructivo que en combinación con el análisis multivariado es una herramienta muy útil para el desarrollo de procesos farmacéuticos y la implementación de fabricación continua. El primer proyecto se basa en el desarrollo de medidas de transmisión en mezclas de polvo (Capítulo 2). Este estudio muestra el desarrollo de modelos de calibración de polvos utilizando infrarrojo cercano en modo de transmisión. El estudio explica los ajustes instrumentales necesarios para las mediciones de transmisión en polvos. Las mediciones de transmisión en polvos fueron desarrolladas utilizando un Bruker optics, Espectrómetro de Infrarrojo Cercano de Transformada de Fourier (FT-NIR). Transmisión en polvos se desarrollaron porque hay una ausencia de instrumentos comerciales para las mediciones de transmisión en procesos de polvos farmacéuticos. La comparación entre espectros de Transmission de mezclas de polvos y tabletas y el desarrollo de modelos de calibración con tres diferentes resoluciones 64, 32 y 16 cm -1 fueron realizados. La comparación entre transmisión en polvo y reflectancia difusa en polvo fue hecho. El segundo proyecto se basa en la aplicación de la Teoría de Muestreo (TOS) mediante espectroscopia de infrarrojo cercano (NIR) (capítulo 3). Este estudio tiene dos partes, la primera parte consiste en la evaluación de los niveles de heterogeneidad de varias muestras utilizando infrarrojo cercano y la determinación del error de muestreo (parte a). La heterogeneidad del material tiene gran influencia en el proceso de muestreo, Esta declaración fue demostrada en este estudio. La segunda parte consiste en el desarrollo de un método de muestreo corriente para facilitar la aplicación del análisis variográfico y el uso de experimentos de replicación en el desarrollo de formulaciones farmacéuticas (Parte B) .Este estudio muestra que el análisis variográfico y TOS podría ser muy valioso en el desarrollo de formulaciones farmacéuticas en combinación con la espectroscopia de infrarrojo cercano.