Peter Greven : Accent sur les lubrifiants
Les lubrifiants et les agents améliorants l’écoulement des poudres jouent un rôle essentiel dans la fabrication réussie des formes orales solides. Le procédé implique plusieurs opérations unitaires telles que le mélange, le remplissage de poudres (capsules, sachets, sachets en bâtonnets, etc.), le compactage et la compression. Un flux constant et uniforme de la poudre à travers les équipements de production jusqu’à la forme posologique finale est essentiel pour garantir un produit de qualité. La matrice est constituée d’un mélange de composants pouvant différer par leurs caractéristiques physiques et morphologiques. Des différences telles que la teneur en humidité, la taille et la forme des particules, ou encore la densité apparente peuvent entraîner une adhérence et une friction entre les particules, qui réduit considérablement l’écoulement de la poudre. Un mauvais écoulement peut entraîner un mélange insuffisant des composants (problèmes d’uniformité de contenu) et la formation de cavités dans la trémie d’une presse à comprimés (générant des problèmes de ségrégation), impactant à la fois la qualité du produit et le bon déroulement des opérations. L’adhérence aux surfaces des équipements est un autre problème courant rencontré par les fabricants. Les lubrifiants dans les formes posologiques solides sont des additifs utilisés pour réduire la friction entre les particules de poudre ou entre la poudre et les surfaces des équipements.
Les lubrifiants agissent selon différents mécanismes. Cependant, les lubrifiants de couche limite sont plus couramment utilisés lors de la formulation des solides. Ils fonctionnent généralement en formant une couche ou une pellicule entre les surfaces ou à l’interface afin de réduire la friction.
Le stéarate de magnésium est le lubrifiant solide le plus couramment utilisé dans les doses orales solides pharmaceutiques et nutraceutiques. Il possède une excellente capacité lubrifiante à très faible dose et est donc généralement considéré comme la référence en matière de lubrifiant de couche limite dans l’industrie pharmaceutique et des compléments alimentaires. Cependant, pour utiliser cet excipient a son meilleur potentiel, il est nécessaire de comprendre son fonctionnement ainsi que ses caractéristiques physico-chimiques, qui peuvent avoir un impact significatif sur son efficacité de lubrification. Le stéarate de magnésium commercial est disponible auprès de divers fournisseurs à des grades de qualité variés, qui diffèrent par leurs propriétés physiques selon la source et les méthodes de production. Les problèmes courants liés au traitement, tels que les comprimés mous, le bouchage ou la dissolution retardée des comprimés, peuvent être facilement évités en comprenant bien les propriétés de ce produit et en l’utilisant de manière appropriée. Cet article aborde brièvement certains de ces aspects et propose des suggestions pour l’utilisation du stéarate de magnésium et d’autres lubrifiants dans les formes posologiques solides.
Mécanisme d’action
Les cristaux de stéarate de magnésium sont des structures en forme de plaques, disposées en pile comme un jeu de cartes (schéma 1). Lors du mélange, ces plaques se désengagent et enrobent les particules en formant une couche. Ainsi, plus les plaques se détachent et recouvrent d’autres particules, plus l’efficacité de lubrification est élevée. Il est intéressant de noter qu’avec le stéarate de magnésium, une lubrification plus importante n’entraîne pas toujours de meilleurs résultats pour les formes posologiques finales. En réalité, une lubrification excessive est la cause la plus fréquente de problèmes tels que des comprimés plus mous et une dissolution retardée. La nature hydrophobe du stéarate de magnésium entraîne la formation d’un enrobage qui tend à réduire l’adhérence des particules pendant le mélange et la compression, ce qui donne des comprimés plus souples. Cela peut également empêcher l’accès de l’eau lors de la désintégration, entraînant une dissolution retardée. Il est donc important d’identifier la bonne concentration et le temps de lubrification optimal dès le développement initial du procédé afin d’éviter des problèmes en postproduction. Le développement du procédé doit également prendre en compte des propriétés physiques telles que la distribution granulométrique, la surface spécifique, la densité apparente et les variations d’un lot à l’autre, car celles‑ci peuvent affecter de manière significative l’étendue de l’enrobage des particules et donc l’efficacité de la lubrification.
Procédé de fabrication et incompatibilités chimiques
Le stéarate de magnésium est préparé à partir d’acide stéarique pouvant être dérivé de sources animales ou végétales. L’acide stéarique commercial, qui est généralement un mélange d’acides stéarique, palmitique et myristique, lorsqu’il est traité avec de l’oxyde, du carbonate ou de l’hydroxyde de magnésium, donne du stéarate de magnésium. Depuis l’apparition de l’encéphalopathie spongiforme bovine (maladie de la vache folle), les matières premières d’origine animale sont largement remplacées par des matières premières d’origine végétale. En fonction des matières premières utilisées, les substances apparentées présentes, et le procédé de fabrication, le stéarate de magnésium peut réagir avec certains ingrédients pharmaceutiques actifs (IPA) tels que l’aspirine, l’ibuprofène, certains composés contenant des groupes amines primaires, certaines vitamines et des alcaloïdes. Ainsi, il est donc très important de sélectionner la bonne source, utilisant les matières premières et les procédés adéquats, afin de fournir un produit de haute qualité, avec un faible taux d’impuretés, de manière constante.
Propriétés physiques et chimiques
Le stéarate de magnésium existe sous plusieurs formes physiques. La forme amorphe anhydre peut absorber l’eau et se transformer en forme cristalline. La forme cristalline peut être mono‑, di‑ ou trihydratée, le dihydrate étant le plus efficace en matière de lubrification. Le stéarate de magnésium commercial peut être un mélange de différentes formes selon la matière première utilisée, le procédé de fabrication, les conditions de stockage, etc.
Outre la morphologie, la distribution granulométrique, la surface spécifique et la densité apparente jouent également un rôle important dans l’efficacité de lubrification du stéarate de magnésium. En général, les particules plus petites ont une densité apparente plus faible, une surface spécifique plus élevée et une efficacité de lubrification supérieure. Ainsi, la constance des spécifications des matières premières d’un lot à l’autre est importante. L’efficacité lubrifiante du stéarate de magnésium est également fortement influencée par le procédé et la durée de mélange, l’intensité du cisaillement, la concentration utilisée et le stade d’ajout. Il est donc important de définir clairement le processus de mélange dans les instructions de fabrication afin d’éviter les erreurs lors de l’exécution.
Procédé de fabrication : procédé direct et précipitation contrôlée :
Le stéarate de magnésium commercial est disponible en différentes qualités et tailles de particules. La distribution granulométrique et la surface spécifique jouent un rôle important dans la capacité de lubrification de ce matériel. Le procédé direct implique des méthodes mécaniques de réduction de taille, telles que le broyage, afin d’obtenir la taille de particule requise ; cependant, le produit obtenu par ce procédé tend à avoir une surface spécifique faible et une densité apparente élevée. En revanche, la précipitation contrôlée dans des environnements contrôlés et appropriées après la synthèse permet un meilleur contrôle de la morphologie des particules et il est donc possible d’obtenir un produit avec une surface spécifique élevée et une densité apparente faible, deux des propriétés essentielles pour un lubrifiant de limite.
En résumé, les facteurs suivants doivent être pris en considération lors de la sélection du stéarate de magnésium comme lubrifiant.
- Propriétés physiques : De bons indicateurs sont la surface spécifique et la structure cristalline. Plus la surface spécifique est élevée, plus les particules peuvent se détacher des cristaux de stéarate métallique planaires. La forme dihydratée est la plus efficace pour la lubrification.
- Type de mélangeur et durée de mélange : connaître l’impact sur la lubrification. Plus la force de cisaillement est importante, plus les particules peuvent se détacher du cristal. Un temps de mélange plus long produit le même effet, mais il faut éviter de trop mélanger afin de minimiser les problèmes lors des étapes de traitement ultérieures.
- Concentration : la concentration optimale d’un lubrifiant doit être déterminée lors de la phase de développement du procédé (formulation).
- Connaître les incompatibilités : des lubrifiants alternatifs tels que l’acide stéarique, d’autres stéarates métalliques (par exemple, le stéarate de calcium, le stéarate de zinc), les esters d’acides gras (par exemple, le glycéryl dibehenate, le fumarate de stéaryle de sodium) sont couramment utilisés lorsque le stéarate de magnésium ne peut pas être employé.
- Sélection du bon fournisseur : étant donné que l’efficacité de lubrification du stéarate de magnésium dépend de multiples facteurs, comme indiqué précédemment, il est essentiel d’approvisionner auprès d’un fournisseur fiable qui assure une constance d’un lot à l’autre en matière de qualité et de propriétés du matériau, afin de réussir la fabrication et d’éviter des problèmes indésirables lors de la production commerciale.
Peter Greven est le principal fabricant et fournisseur mondial de stéarate de magnésium et d’autres lubrifiants solides. Dans le cadre de ses efforts conscients en matière de développement durable, Peter Greven fournit des stéarates métalliques de qualité végétale, produits à partir d’huile de palme issue de cultures durables et de matières premières certifiées RSPO. Leur gamme de produits LIGAMED® offre des lubrifiants d’une qualité et d’une pureté exceptionnelles, conformes à toutes les pharmacopées majeures et fabriqués conformément aux conditions de GMP (BPP) de l’IPEC et le PQG. Cette gamme de produits est fabriquée selon un procédé de production précipitée unique qui permet d’obtenir une surface spécifique élevée et une faible densité apparente. Peter Greven propose également des lubrifiants fabriqués par procédé direct sous la marque PALMSTAR®. De plus, l’entreprise fournit des stéarates métalliques destinés aux applications dans les industries alimentaire et agricole sous les marques LIFAFOOD® et LIGAFEED® respectivement.
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Références
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P. Gommans, Magnesium stearate: Deal yourself a winning hand, Tablets and Capsules, juillet 2009, P. 20
