Extrusión en caliente (HME) en farmacia: del laboratorio a la producción
Qué es la extrusión en caliente farmacéutica, para qué se usa, cómo ayudan el microcompounding y la reología en el desarrollo de la formulación y cómo se escala el proceso.
La extrusión en caliente (HME, del inglés hot melt extrusion) lleva décadas usándose para fabricar plásticos, pero en farmacia es una técnica relativamente reciente que ha ganado mucho peso. Permite producir en continuo formas farmacéuticas que con los procesos por lotes tradicionales son difíciles o imposibles de conseguir.
Qué es la extrusión en caliente farmacéutica
Una mezcla seca de principio activo y uno o varios excipientes termoplásticos (polímeros, ceras, plastificantes) se alimenta a una extrusora, normalmente de doble husillo corrotante. Dentro, la mezcla se funde, se amasa y se homogeneiza, y sale por una boquilla como un filamento, una lámina o una película. Después se corta, se muele o se procesa según la forma final.
En el caso ideal, el principio activo queda disuelto en el polímero como una solución sólida amorfa y estable, o disperso de forma muy fina como una dispersión sólida.
Para qué se usa
- Mejorar la solubilidad y la biodisponibilidad de principios activos poco solubles, al pasarlos de la forma cristalina a la amorfa.
- Liberación controlada o sostenida, eligiendo la matriz polimérica.
- Combinaciones de varios principios activos o de perfiles de liberación en una sola forma, por ejemplo con coextrusión de núcleo y recubrimiento.
- Implantes, films y parches transdérmicos, y matrices para enmascarar sabores.
Al ser un proceso continuo, permite la monitorización y el control en línea y escala mejor que muchos procesos por lotes.
Qué decide el éxito de una formulación
El objetivo es una formulación que se pueda procesar a una temperatura que el principio activo tolere y que se mantenga estable en el tiempo, sin recristalizar. Las propiedades clave son:
- Temperaturas de reblandecimiento, fusión y degradación de la mezcla.
- Viscosidad del fundido en función de la temperatura y de la velocidad de cizalla: determina el par, la presión y la temperatura de proceso.
- Cristalinidad del principio activo y del excipiente, durante y después del proceso.
Cribar formulaciones con muy poca muestra
Al principio del desarrollo el principio activo es escaso y caro. Por eso conviene cribar formulaciones antes de pasar a una extrusora:
- El reómetro actúa como una «extrusora de nivel cero»: con poca muestra da la viscosidad del fundido frente a temperatura y cizalla, que sirve para elegir las condiciones de proceso e incluso para simular la extrusión. Combinado con microscopía de luz polarizada muestra a la vez cuándo funden o recristalizan los cristales. Lo detallamos en la nota sobre reomicroscopía de formulaciones HME.
- Acoplado a un espectrómetro Raman, el reómetro sigue la cristalización a nivel molecular. En la nota sobre EVA y paracetamol se ve cómo un principio activo acelera la cristalización del excipiente.
- Un microcompounder como el HAAKE MiniLab 3 mezcla unos pocos gramos y, con su canal de recirculación, permite estudiar la evolución de la mezcla con el tiempo de residencia.
Extrusoras farmacéuticas y escalado
Una vez elegida la formulación, se pasa a extrusoras de doble husillo diseñadas según GMP: piezas en contacto con el producto fáciles de desmontar y limpiar, y materiales aptos para uso farmacéutico.
| Equipo | Uso | Caudal HME orientativo |
|---|---|---|
| Pharma 11 | Desarrollo de formulaciones con poco principio activo; HME y granulación con doble husillo (TSG) | De 20 g/h a 2,5 kg/h |
| Pharma 16 | Desarrollo, planta piloto y fabricación | De 0,5 a 5 kg/h |
| Pharma 24 | Fabricación comercial | De 2 a 20 kg/h |
Las tres comparten la misma geometría de husillo, de modo que los parámetros desarrollados en laboratorio se trasladan a la planta piloto y a producción sin tener que reoptimizar desde cero.
Por dónde empezar
Si está valorando la extrusión en caliente para un proyecto, le ayudamos a plantear la secuencia: cribado reológico, pruebas en microcompounder o en extrusora de 11 mm y escalado. Organizamos además formación específica en extrusión y sus aplicaciones.
Preguntas frecuentes
¿Qué es la extrusión en caliente (HME)?
Es un proceso continuo en el que una mezcla de principio activo y excipiente termoplástico se funde y se mezcla en una extrusora, normalmente de doble husillo, para obtener dispersiones o soluciones sólidas, implantes, films o pellets.
¿Para qué se usa la HME en farmacia?
Sobre todo para mejorar la solubilidad y la biodisponibilidad de principios activos poco solubles, para formas de liberación controlada o sostenida y para combinar varios principios activos o perfiles de liberación en una misma forma, por ejemplo por coextrusión.
¿Cuánto principio activo hace falta para empezar?
Muy poco: un microcompounder trabaja con unos pocos gramos y una extrusora de 11 mm empieza en unas decenas de gramos por hora, lo que permite cribar formulaciones antes de escalar.
