La extrusión en fusión caliente (HME) es el proceso de aplicar calor y presión para fundir un polímero y forzarlo a través de un orificio en un proceso continuo. HME es bien conocido, desarrollado para producir productos poliméricos de forma y densidad uniformes, y su aplicación industrial se remonta a la década de 1930. Es una de las tecnologías de procesamiento más ampliamente aplicadas en las industrias de plástico, caucho y alimentos y se utiliza para preparar más de la mitad de todos los productos de plástico, incluyendo bolsas, películas, láminas, tubos, fibras, espumas y tubos2.
El HME se ha aplicado más recientemente a la industria sanitaria, donde se utiliza para fabricar dispositivos médicos y mezclar ingredientes farmacéuticos activos (API) con polímeros3. HME se utiliza para mejorar la biodisponibilidad de API o preparar precursores para dispositivos termoplásticos de elución de fármacos, como implantes subcutáneos e intraoculares y anillos intravaginales. Este breve técnico analiza los equipos y principios de HME con énfasis en su uso en la industria farmacéutica.
Todo el proceso de extrusión en fusión caliente gira en torno a cuatro objetivos principales: estabilidad térmica + mezcla uniforme + estabilidad amorfa + control de impurezas.
Todos los requisitos están limitados capa por capa:
La coincidencia de las materias primas con la ventana de procesamiento en caliente es la base;
El control de temperatura segmentado, el cizallamiento del tornillo y la devolatilización del vacío son los parámetros controlables del núcleo;
El posttratamiento de extinción rápida asegura la estabilidad del producto amorfo;
Un entorno cerrado, de baja humedad, protección contra gases inertes, limpieza a prueba de explosiones son las garantías de producción;
El monitoreo en línea PAT (Tecnología Analítica de Procesos) y la verificación del ciclo de vida completo GMP (Buenas Prácticas de Fabricación) permiten el control y la reproducibilidad del proceso.
La estructura de tornillo especialmente diseñada de alto volumen y alto par permite fundir y mezclar a temperaturas más bajas y velocidades de cizallamiento más bajas, reduciendo significativamente la generación de calor por fricción.
Combinado con una regulación de temperatura multizona controlada independientemente y una precisión de control de temperatura de ±1°C, el sistema es bien adecuado para API sensibles al calor, sensibles a la oxidación y quiralmente inestables. Esto ayuda a controlar la degradación del fármaco y limitar la formación de impurezas relacionadas con el proceso.
La configuración de tornillo modular utiliza elementos de mezcla dispuestos en múltiples ángulos junto con una estructura totalmente entrelazada y autolimpiante. Este diseño minimiza la retención de material y elimina las zonas muertas potenciales.
Permite una dispersión altamente uniforme a nivel molecular y soporta una excelente uniformidad de contenido. El sistema también ayuda a suprimir la cristalización del fármaco, asegurando un rendimiento de disolución consistente y estabilidad a largo plazo de dispersiones sólidas amorfas.
Una sección de vacío dedicada de gran paso se combina con un sistema de alto vacío multietapa para aumentar el área de contacto entre el material y el entorno de vacío.
Esta configuración elimina eficientemente la humedad, los disolventes residuales e impurezas de bajo peso molecular. Ayuda a prevenir burbujas, huecos internos y niveles excesivos de disolventes residuales en las hebras extruidas, lo que resulta en productos terminados densos y uniformes.
El sistema está equipado con un sistema de alimentación de pérdida de peso de alta precisión que ayuda a prevenir la estratificación y segregación del material.
Los parámetros de producción permanecen estables durante una operación prolongada, mientras que el tiempo de residencia uniforme del material soporta una fuerte consistencia de lote a lote. Esto reduce las fluctuaciones del proceso, la variación del producto y las tasas de rechazo de la producción.
La gama de equipos abarca máquinas de investigación de pequeño volumen, sistemas a escala piloto y líneas de producción comerciales.
Los parámetros principales del proceso, incluyendo la velocidad de cizallamiento, el nivel de llenado y la energía mecánica específica, se pueden transferir directamente a través de diferentes escalas de equipo. Esto permite una progresión sin problemas desde los ensayos de laboratorio hasta la producción piloto y la fabricación comercial sin grandes discontinuidades del proceso.
Reduce la necesidad de desarrollar parámetros repetidos y ayuda a abordar los riesgos comunes de ampliación como fallos de proceso y cambios inesperados en la calidad del producto.
Toda la máquina cuenta con un diseño higiénico de calidad farmacéutica que soporta una limpieza eficiente y reduce el riesgo de contaminación cruzada.
El sistema de control cumple con los requisitos de integridad de datos de 21 CFR Parte 11 y proporciona soporte nativo para el monitoreo en línea de PAT. Por lo tanto, el equipo puede soportar el registro de formulaciones, la validación de procesos, la documentación regulatoria y la producción farmacéutica continua.
