Studio sperimentale relativo all'uso del congelamento via ice-fog nella liofilizzazione di un vaccino = Impact of the ice-fog technique on the residual biological activity of a vaccine

In questo lavoro di tesi si è studiato l'impiego di una tecnica di nucleazione controllata (ice-fog) alla liofilizzazione di un vaccino basato su una proteina ricombinante. Nello specifico si è cercato, combinando l'ice-fog con i più moderni approcci di QbD, di ottimizzare il ciclo di liofilizzazione, riducendo i tempi di processo nel rispetto di alcuni parametri di qualità (Critical Quality Attribute) come l’aspetto del prodotto liofilizzato, la sua umidità residua e l’integrità del ingrediente attivo. Come prima attività si sono determinate le resistenze al trasporto di calore e di materia, le quali sono poi state inserite in un modello matematico del processo per il calcolo del Design Space per la fase di essiccamento primario. Il Design Space è stato infine utilizzato per scegliere due combinazioni, di temperatura del ripiano riscaldante e pressione nella camera di essiccamento (+5°C and +20°C, 6 Pa), che soddisfacessero gli anzidetti CQA . I cicli così definiti sono stati convalidati sperimentalmente caricando uno dei ripiani di un impianto pilota con dei flaconi contenenti una soluzione placebo. Poiché entrambe le prove hanno fornito risultati soddisfacenti, in termini di aspetto del prodotto liofilizzato, si è proseguito con la loro applicazione ad una soluzione contenente il principio attivo e in condizioni di pieno carico dell'impianto. I prodotti liofilizzati sono stati poi caratterizzati con un'analisi di cromatografia liquida ad alte prestazioni, confermando che la proteina non ha formato aggregati, e misurandone il contenuto residuo di acqua che è risultato inferiore all’1%. Si però osservato che il ciclo di liofilizzazione più aggressivo, condotto usando una temperatura del ripiano riscaldante di +20°C, ha manifestato condizioni di flusso sonico e conseguenti problemi di controllo della pressione in camera. Per questo motivo è stato escluso. Il ciclo di liofilizzazione più cautelativo, condotto a +5°C, ha comunque permesso di ridurre la durata dell'essiccamento primario di 8 ore, rispetto a quanto a quello precedentemente sviluppato, rispettando le specifiche sui vari CQA.