クリーム製剤の持続可能な開発に向けての進捗状況

Progressing Towards the Sustainable Development of Cream Formulations.

• Ana Simões
• Francisco Veiga
• Carla Vitorino

抄録

本研究は、クリーム製剤の持続可能な開発を支援するための前提条件を提供することを目的としている。具体的には、1%のヒドロコルチゾンクリームの品質プロファイルに及ぼす製剤およびプロセスの変動性の影響を合理化し、予測することを想定しています。この三要素分析は、3因子3レベルのBox-Behnken設計を考慮したQuality by Designアプローチによってサポートされています。重要な材料属性とプロセスパラメータは、故障モード、効果、および臨界性分析から特定されました。モノステアリン酸グリセロール量、ミリスチン酸イソプロピル量、および均質化率が関連する品質属性に与える影響を横断的に推定した。製品の液滴サイズ、粘度、チキソトロピック挙動、および粘弾性特性の有意な変動は、ヒドロコルチゾンの放出プロファイル（112±2-196±7 μg/cm/√h）および浸透挙動（0.16±0.03-0.97±0.08μg/cm/h）、及びアッセイ、不安定性指数及びクリーミング速度について、それぞれ81.9から120.5％、0.031±0.012から0.28±0.13及び0.009±0.000から0.38±0.07μm/sまでの範囲の値を有する。放出パターンは、透過挙動とは直接的に相関していなかった。処方とプロセス変数のバランスのとれた調整を通じた微細構造パラメータのモニタリングは、クリームの性能と安定性を予測するための鍵となるものとして、ここでは強調されている。最後に、品質目標と応答の制約に基づいて、最適な作業条件は、設計空間の確立を通じて成功裏に達成された。

This work aims at providing the assumptions to assist the sustainable development of cream formulations. Specifically, it envisions to rationalize and predict the effect of formulation and process variability on a 1% hydrocortisone cream quality profile, interplaying microstructure properties with product performance and stability. This tripartite analysis was supported by a Quality by Design approach, considering a three-factor, three-level Box-Behnken design. Critical material attributes and process parameters were identified from a failure mode, effects, and criticality analysis. The impact of glycerol monostearate amount, isopropyl myristate amount, and homogenization rate on relevant quality attributes was estimated crosswise. The significant variability in product droplet size, viscosity, thixotropic behavior, and viscoelastic properties demonstrated a noteworthy influence on hydrocortisone release profile (112±2-196±7 μg/cm/√h) and permeation behavior (0.16±0.03-0.97±0.08 μg/cm/h), and on the assay, instability index and creaming rate, with values ranging from 81.9 to 120.5%, 0.031±0.012 to 0.28±0.13 and from 0.009±0.000 to 0.38±0.07 μm/s, respectively. The release patterns were not straightforwardly correlated with the permeation behavior. Monitoring the microstructural parameters, through the balanced adjustment of formulation and process variables, is herein highlighted as the key enabler to predict cream performance and stability. Finally, based on quality targets and response constraints, optimal working conditions were successfully attained through the establishment of a design space.