MG2 e RCPE, quinta puntata – Lo sviluppo di un processo predittivo replicabile su tutte le macchine MG2 / MG2 and RCPE, episode five – The development of a predictive process suitable to be repeated on all MG2 machines

Per la realizzazione di tali studi, MG2 ha messo a disposizione di RCPE un’opercolatrice, in questo caso il modello da laboratorio Labby: un’unità di dimensioni contenute che condivide tutti i principi di funzionamento delle macchine da produzione dell’azienda bolognese. Gli stessi test sono stati ripetuti su macchine da produzione, ottenendo gli stessi risultati, dimostrando la scalabilità del modello di RCPE. In questo modo, MG2 può offrire al cliente un servizio completo di ottimizzazione del processo, dalle fasi di R&D fino alla produzione. MG2 ha così incrementato in maniera tangibile la propria esperienza, che è un asset fondamentale per lo sviluppo e la progettazione di nuove macchine e nuove soluzioni per i propri clienti.
MG2 in collaborazione con RCPE è ora pronta a supportare i clienti durante le fasi di studio di fattibilità, ottimizzazione, scale up e transfer tecnologico, offrendo servizi quali: caratterizzazione e/o profilazione di polveri e miscele, previsione di variabilità del peso ed adeguatezza dei sistemi a dosatore, definizione di “Design Space” e analisi del rischio.

To carry out these studies, MG2 provided to RCPE a capsule filler, i.e., lab-scale model Labby: a small unit with all features of industrial capsule fillers for pharmaceutical productions, manufactured by the Bolognese company. The same tests were performed on production machines, obtaining the same results, thus demonstrating the scalability of RCPE’s model. Consequently, MG2 can offer to its customers a full service for process optimisation, from R&D phases up to production. Thus, MG2 increased in a tangible manner its expertise that is an essential asset for developing and designing new machines and solutions for its customers.
MG2 in collaboration with RCPE is now ready to support its customers during: feasibility, optimization, scale up and technology transfer phases; offering services such as: powder and bulk characterization and/or profiling, prediction of weight variability and suitability of dosators systems, Design Space definition and Risk Assessment.

Scalability

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Merry Christmas from MG2!

Dear Friends, Merry Christmas and Happy New Year!

This year, again,
MG2

decided to celebrate in a solidarity frame of mind by supporting The Society of Saint Vincent de Paul in Lebanon,
SSVP
for their activities to support the Syrian people, who were severely affected by a cruel civil war over the last years.

We also want to share with you a very important moment: in 2016 MG2 will turn 50.

logoMG250
50 years of innovation and great achievements which brought MG2 brand almost everywhere in the world. For these 50 years and for those to come, we want to thank our customers, employees, suppliers and all who helped us to make this journey something really special.

MG2 renews to You and your Families its heartfelt Season Greetings.

MG2 e RCPE, quarta puntata – La metodologia applicata / MG2 and RCPE, episode four – Methodology employed

Il progetto è iniziato con l’analisi delle pubblicazioni scientifiche più recenti relative alla caratterizzazione delle polveri per ripartizione in capsule. Successivamente, sono state fatte una serie di misurazioni e analisi su una vasta gamma di polveri, per poter stilare un elenco di material attributes, ossia di parametri scientifici che definiscono le polveri da dosare. Parallelamente, grazie all’esperienza di MG2, è stato possibile identificare quali settaggi della macchina possono influenzare l’efficacia del processo. Le informazioni relative alla caratterizzazione delle polveri unite a quelle relative ai parametri di processo sono state utilizzate per strutturare un approccio DOE (Design of Experiment): un metodo sistematico per determinare le relazioni tra i fattori che influiscono su di un processo e sull’output dello stesso. Questo approccio è utilizzato per trovare le relazioni di causa-effetto così da intervenire nella fase di input per ottimizzare l’output. Nel caso specifico, il DOE ha avuto lo scopo di trovare le correlazioni tra 3 categorie di input: le caratteristiche delle polveri (scorrevolezza, densità, dimensione delle particelle ecc.), i parametri della macchina (diametro del dosatore, velocità di rotazione, camera di dosaggio ecc.) e le condizioni ambientali (umidità, temperatura ecc.), misurando come output la qualità del dosaggio (quantità e variabilità).

The project started with the analysis of the most recent scientific publications concerning the characterisation of powders for encapsulation. Then, several measurements and analyses were carried out on a wide range of powders, in order to compile a list of material attributes, i.e., scientific parameters defining the powders to be dosed. At the same time, thanks to MG2’s experience, it was possible to identify which machine settings can influence the process performance. Information concerning powder characterisation along with those concerning process parameters were used to structure a DOE approach (Design of Experiment): a systematic method to determine the relationship between factors affecting a process and the output of that process. It is used to find cause-and-effect relationships to manage process inputs in order to optimize the output. In the specific case, the DOE aimed to find correlations between 3 categories of inputs: powders’ characteristics (flowability, density, dimension of particles etc.), machine parameters (dosator’s diameter, rotation speed, dosing chamber etc.) and environmental conditions (humidity, temperature etc.), and measuring the dosing quality (amount and variability) as the output.

Labby

MG2 e RCPE, terza puntata – Il dosaggio delle polveri e le sue criticità / MG2 and RCPE, episode three – Powder dosage and relevant critical issues

Nel dosaggio di polveri farmaceutiche in capsula per il loro impiego negli inalatori a polvere secca (DPI – dry powder inhalers), occorre considerare alcuni aspetti critici. Nei DPI si usa una formulazione in polvere studiata per veicolare un ingrediente farmaceutico attivo (API) all’apparato respiratorio. Queste formulazioni sono dosate in capsule rigide che vengono perforate dal dispositivo inalatore subito prima dell’erogazione. Per raggiungere il loro obiettivo, i bronchioli, le particelle di API devono avere un diametro aerodinamico di 1–5 µm. Particelle di queste dimensioni sono abbastanza coesive, poco scorrevoli e generalmente sono dispensate in dosi molto basse, ad esempio pochi microgrammi. Per questi motivi, il loro trattamento nel processo di ripartizione è abbastanza difficoltoso. Per migliorare la scorrevolezza e l’accuratezza di dosaggio e minimizzare la variabilità della dose, si utilizzano delle formulazioni che fungono da vettore per il principio attivo. Queste formulazioni vettore, chiamate anche formulazioni binarie, sono costituite da miscele di principio attivo più rugoso con superfice non omogenea ed eccipienti di supporto tecnologico. Durante l’inalazione, le particelle di API dovrebbero staccarsi dal vettore per raggiungere il loro obiettivo, il tessuto polmonare profondo. In caso contrario, l’API impatterebbe sull’apparato respiratorio superiore insieme alle particelle vettore più ruvide. Dosi individuali di formulazioni vettore devono essere introdotte in capsule che, nel caso di capsule per DPI, hanno un range di dosaggio basso, solitamente pochi milligrammi. Inoltre, anche la capsula stessa dev’essere trattata in modo appropriato, in quanto la sua performance durante il processo di dosaggio, così come il relativo impiego nell’inalatore, sono fortemente condizionati da fattori esterni, ad esempio l’umidità.
L’efficacia del prodotto finale è determinata dalle proprietà fisiche e tecnologiche che derivano caratteristiche chimico-fisiche dei materiali. Di conseguenza, è essenziale caratterizzare e comprendere le proprietà tecnologiche e chimico-fisiche del materiali granulari che influenzeranno lo sviluppo e la performance del prodotto.

When filling pharmaceutical powders into capsules for usage in dry powder inhalers (DPI) several challenges have to be considered. DPIs as a dosage form consist of a powder formulation designed to deliver an active pharmaceutical ingredient (API) to the respiratory tract. These formulations are filled into hard-gelatine capsules that are pierced by the inhaler device directly before application. In order to reach their target size the tiny airways of the lung, API particles have to exhibit an aerodynamic diameter of 1–5 µm. Particles of this size are rather cohesive, show poor flowability and are generally administered in very low doses, i.e., in the range of a few micrograms. Thus, the handling and processing is rather difficult. In order to improve the flowability and dosing accuracy and to minimize dose variability, carrier-based formulations are used. These carrier-based formulations, also called binary formulations, consist of adhesive mixtures of the API attached to the surface of coarser carrier particles (bulking excipient). During inhalation, the API particles should detach again from the carrier to reach its target site, the deep lung. Otherwise, the API will impact in the upper respiratory tract together with the coarse carrier particles. Individual doses of carrier-based formulations need to be filled into capsules where the dose range for DPI capsules is low, i.e., in the range of a few milligrams. Moreover the capsule shell itself has to be handled in an appropriate way, as its performance during capsule filling, as well as within the inhalation device, is strongly affected by external factors, like humidity.
The final product performance is determined by material attributes, which are determined by molecular, particulate and surface properties. Hence, it is crucial to characterize and understand the critical particle, powder and compact properties of granular materials that will influence product development and performance.

powders

MG2 e RCPE, seconda puntata – Lo scopo del progetto / MG2 and RCPE, episode two – Purpose of the project

Lo scopo principale della collaborazione scientifica è stato quello di promuovere un dialogo tra la scienza farmaceutica e l’area dell’ingegneria meccanica. Tipicamente, le aziende farmaceutiche si focalizzano principalmente sulle performances cliniche del prodotto e sui requisiti normativi, di contro i costruttori di macchine si concentrano principalmente sugli aspetti tecnologici e sui controlli di processo. RCPE ha costruito un ponte tra queste due dimensioni, mettendo a disposizione il proprio bagaglio di competenze scientifiche e conoscenze consolidate, per collaborare con successo insieme a partner industriali sia dal lato farmaceutico che da quello dei macchinari.
Questa collaborazione scientifica è proseguita combinando l’ampia conoscenza di MG2, maturata specificamente nell’ambito delle opercolatrici e dei sistemi a dosatore, con un programma scientifico strutturato impiegato dagli scienziati di RCPE.
Il risultato di questo approccio è la possibilità di predire e selezionare il sistema a dosatore più adatto sulla base del profilo fisico e/o fisico-chimico dei materiali farmaceutici, e di conseguenza la capacità di progettare e sviluppare applicazioni per il processo farmaceutico in conformità con i moderni requisiti, ad esempio le linee guida di Quality by Design.

The main purpose of the scientific collaboration was to promote a dialogue between pharmaceutical science and the mechanical engineering area. Typically pharmaceutical companies mainly focus on product clinical performances and regulatory requirements while in contrast, machine manufacturers mainly focus on the technological features and processing controls. RCPE built a “bridge” between these two dimensions, providing its considerable scientific expertise and consolidating knowledge to cooperate with industrial partners from both pharma and the equipment side.
This scientific collaboration has been progressed by combining the extensive knowledge of MG2, specifically gained in the field of capsule fillers and dosators systems, with a structured scientific program deployed by RCPE’s scientists.
Outcome of this approach is the possibility to predict and select the most suitable dosator system based on the physical and/or physico-chemical profile of pharmaceutical materials, therefore the ability to design and to develop pharmaceutical process application in compliance with modern requirements, such as the Quality by Design guidelines.

Simulation