Contrôle de la qualité des produits pharmaceutiques par viscosimétrie rotationnel

Le sirop est une solution aqueuse concentrée de sucre ou d'un substitut de sucre avec ou sans arômes. Il contient un ou plusieurs ingrédients actifs dans la solution. Une telle solution est appelée un sirop si la concentration en saccharose est de 85 %, ce qui empêche également la croissance bactérienne.^[5] La viscosité du sirop contre la toux doit être de préférence aussi élevée que possible mais elle doit rester buvable afin de s'écouler en douceur dans le tractus digestif. Pour évaluer le comportement d'écoulement du sirop contre la toux avec un viscomètre rotatif, il est utile de réaliser un test de montée en vitesse/taux de cisaillement et d'analyser le comportement d'écoulement avec, par exemple, le modèle de régression mathématique "Loi de puissance". Avec ce modèle mathématique, deux paramètres peuvent être obtenus : l'indice de consistance et l'indice de fluidité.^[6]

1. Indice de consistance k : Ce paramètre représente la viscosité du produit à une seconde réciproque, ce qui signifie au repos dans la bouteille.
2. Indice d'écoulement n : Ce paramètre détermine le comportement d'écoulement du sirop contre la toux. Lorsque n < 1, le produit présente un comportement de cisaillement à faible viscosité. Cela signifie que la viscosité apparente diminue à mesure que le taux de cisaillement augmente. Plus n est proche de 0, plus le comportement de rhéofluidification du matériau est fort. Lorsque n < 1, le produit présente un comportement de rhéoépaississement Cela signifie que la viscosité apparente augmente à mesure que le taux de cisaillement augmente. Lorsque n = 1, le produit présente un comportement d'écoulement newtonien. Cela signifie que la viscosité est indépendante du taux de cisaillement.

Pour garantir la satisfaction du client et une qualité constante d'un lot à l'autre, l'indice de fluidité et l'indice de consistance doivent être correctement ajustés. Exemple : 7,5 mL d'un échantillon de sirop contre la toux ont été analysés avec un viscosimètre rotatif utilisant un système de mesure à double espace à différentes vitesses de cisaillement (Figure 1). Selon le modèle mathématique "Loi de puissance", le sirop a une viscosité relativement élevée de 94,93 Pa·s au repos (1 s^-1). De plus, lors de la déglutition, la viscosité élevée préférée du sirop ne change pas car elle présente un comportement d'écoulement newtonien de n = 1 (indice d'écoulement).

La viscosité des pommades et des lotions, par exemple, a un impact sur plusieurs étapes de la production : il doit être possible de les pomper, de les emballer et de les extruder facilement de l'emballage, et aussi de les appliquer sur les zones cibles du corps. Pour pouvoir prévoir la viscosité pendant la production et à l'application, la viscosité à différentes vitesses/taux de cisaillement doit être déterminée avec un viscosimètre rotatif. Les onguents doivent montrer un comportement de rhéofluidification, car la viscosité doit diminuer lorsqu'une force est appliquée, par exemple lors de l'extrusion d'un tube ou de l'application sur la peau. Afin d'empêcher les liquides comme les pommades de s'écouler du tube lorsqu'aucune force n'est appliquée, la limite d'élasticité doit être analysée. Sur les viscosimètres rotatifs, la limite d'élasticité est souvent calculé à partir des courbes d'écoulement mesurées avec une augmentation linéaire de la vitesse en utilisant des modèles de régression mathématique. Une fois l'émulsion et les émulsifiants souhaités choisis, une consistance qui offre la stabilité désirée tout en ayant les caractéristiques d'écoulement appropriées doit être atteinte. En général, une augmentation de la viscosité minimise le crémage, la montée ou la sédimentation des particules. Un changement de la taille ou du nombre des globules ou de la migration de l'agent émulsifiant pendant le vieillissement peut être détecté par un changement de viscosité. De plus, la floculation des émulsions huile-dans-eau entraîne une augmentation immédiate de la viscosité.^[7] Exemple : Après avoir effectué un test de montée en vitesse, la limite d'élasticité d'une pommade a été analysée en utilisant le modèle de régression mathématique Herschel-Bulkley (Figure 2). Le modèle de Herschel-Bulkley donne la contrainte de rupture de cisaillement (τo) ainsi que l'indice d'écoulement et l'indice de consistance du produit.^[8] L'onguent testé ne s'écoule pas immédiatement hors du tube. 90,75 N/m² doivent être appliqués sur le tube pour faire écouler l'onguent. Sur la base de ces données, les formulateurs sont en mesure de modifier les ingrédients en conséquence. Une fois qu'une formulation est établie, des tests multi-points et des analyses utilisant le modèle de Herschel-Bulkley peuvent être effectués pour le contrôle de qualité afin de vérifier les lots avant et après le traitement.