O shelf life é um parâmetro essencial para garantir o desempenho, qualidade e segurança do produto ao longo do tempo. Prever o shelf life com base em dados iniciais ou acelerando o processo de desestabilização é um dos principais desafios no desenvolvimento de novos produtos. A previsão de shelf life é um tópico complexo que associa testes de estabilidade acelerada (temperatura, estresse mecânico) e extrapolação de dados baseada em modelos matemáticos. Esta nota aborda e explica como o shelf life pode ser prevista usando a tecnologia TURBISCAN, com base na ISO/TR13097.
O que é Shelf Life e Estabilidade?
O Relatório Técnico ISO/TR 13097, Diretrizes para a caracterização da estabilidade de dispersão, aborda a maioria das questões sobre testes e previsão de estabilidade e fornece recomendações sobre testes. De acordo com a ISO/TR 13097, o shelf life é definida como "o período recomendado durante o qual um produto pode ser armazenado, ao longo do qual a qualidade definida de uma propriedade específica do produto permanece aceitável sob condições esperadas (ou especificadas) de distribuição, armazenamento, exibição e uso." Em outras palavras, uma dispersão é considerada estável se suas propriedades permanecerem dentro de uma faixa aceitável nas condições de armazenamento.
Mais comumente, o shelf life é determinado por testes em garrafa e observação visual. Esses testes são práticos e simples, mas podem levar muito tempo e dependem do operador, causando longas decisões de "GO/NO GO" no desenvolvimento de produtos e processos.
Testes de Estabilidade Acelerada
Existe uma variedade de métodos de teste. Aqui estão as recomendações da ISO/TR13097 para o método de teste ideal.
Métodos Diretos Instrumentais
Métodos instrumentais são objetivos e rastreáveis, sendo preferidos. Além disso, detectam a desestabilização muito antes da observação visual convencional, e "esses métodos podem ser usados para medir o shelf life" graças à sua alta sensibilidade e reprodutibilidade.
Além disso, a ISO/TR13097 recomenda trabalhar no estado nativo: não diluído e não perturbado e, portanto, "selecionar um método que não exija preparação da amostra, para que a amostra seja analisada em seu estado original".
Métodos Acelerados
Diferentes métodos podem ser categorizados da seguinte forma:
- - Aceleração térmica: armazenamento e teste de estabilidade em temperaturas mais altas (geralmente entre 25°C e 50°C) ou usando ciclos térmicos.
- - Aceleração mecânica: uso de centrifugação ou vibração para testar o produto.
- - Perturbação físico-química: adição de substâncias (solvente, ácido..) para variar a composição da amostra e testar a resistência a essa mudança.
Estudos acelerados devem ser feitos com cautela, considerando "seus limites e sua correlação com as condições normais de shelf life e/ou uso típico". A aceleração térmica é o método mais utilizado, com o benefício de estudar a estabilidade em condições de armazenamento e transporte.
O estresse mecânico é um estresse artificial e não realista. Pode induzir fenômenos adicionais que não são observados em condições normais (especialmente em amostras não newtonianas) e, apesar da eficiência em separar rapidamente a dispersão, a estimativa de estabilidade pode ser irrealista.
Tecnologia TURBISCAN
A tecnologia TURBISCAN, baseada em Espalhamento Múltiplo de Luz Estática (SMLS), é a tecnologia líder para testes diretos de estabilidade de dispersões. O TURBISCAN atende às recomendações da ISO/TR13097 usando varredura óptica que quantifica e estuda dispersões em seu estado nativo, permitindo a aceleração térmica quando necessário.
Como Funciona o TURBISCAN
A tecnologia SMLS consiste em enviar pulsos de luz (a 880nm) para uma amostra para medir a quantidade de luz espalhada (Transmissão e Retroespalhamento). A cabeça de leitura move-se verticalmente ao longo da célula da amostra e adquire o sinal a cada 20µm. As medições são feitas ao longo do tempo e as variações nos níveis de retroespalhamento e transmissão, devido à instabilidade da amostra, são registradas. O sinal está diretamente ligado à evolução da concentração de partículas (φ) e tamanho (d) pela teoria de Mie.
O TURBISCAN monitora quaisquer mudanças na estabilidade física (coalescência, separação, sedimentação, separação de fases...) até 200 vezes mais rápido que o olho nu e sem qualquer diluição.
Índice de Estabilidade TURBISCAN (TSI)
O TSI (Índice de Estabilidade TURBISCAN) é um cálculo automático diretamente implementado no software que soma todas as desestabilizações em um único número. Portanto, quanto maior o valor do TSI, mais instável é o produto.
Previsão de Shelf Life
Para determinar ou prever o shelf life, os pontos essenciais são a métrica de estabilidade e os critérios de estabilidade. A métrica de estabilidade mais comum é a homogeneidade visual geral do produto, e seu critério é se há uma desestabilização visível ou invisível.
Como Prever a Shelf Life com Base nas Métricas de Estabilidade?
A ISO/TR13097 especifica duas rotas principais para previsão de shelf life: estudos comparativos e preditivos.
Os estudos preditivos consistem em modelar e extrapolar os dados (linear, log, polinomial...) para verificar se a métrica de estabilidade permanece dentro dos critérios de estabilidade pelo tempo desejado.
Por outro lado, estudos comparativos consistem em comparar a evolução da métrica de estabilidade com uma amostra de referência (formulação similar ou um benchmark com estabilidade ou shelf life conhecido). Esta abordagem é muito robusta, não requer extrapolação matemática forte e pode ser aplicada a todos os tipos de dispersões. É o método mais pragmático, rápido e seguro para alcançar a previsão de shelf life.
Estudo de Caso: Previsão de Shelf Life com TURBISCAN
Sete formulações com diferentes surfactantes foram analisadas com o TURBISCAN para prever seu shelf life após 3 meses a 40°C. As amostras são diretamente transferidas para os frascos, sem qualquer preparação, e analisadas por 7 dias a 40°C em repouso. A evolução da estabilidade global é acompanhada pelo TSI. Quanto maior o valor, menor a estabilidade. A cinética do TSI é comparada a uma amostra de referência, conhecida e considerada estável, ou seja, passando no teste visual de 3 meses a 40°C.
Resultados e Interpretação
Com base nos resultados, as amostras foram classificadas em duas categorias em função de sua cinética TSI comparada à amostra de referência:
1. Amostras com evolução TSI mais rápida: 7-2-6-1
- A estabilidade destas amostras está evoluindo mais rapidamente e terá uma estabilidade menor que a amostra de referência.
2. Amostras com evolução TSI mais lenta: 4-3-5
- A estabilidade destas amostras está evoluindo mais lentamente que a referência e terá uma estabilidade melhor ou, no pior cenário, tão boa quanto. Podemos facilmente prever que estas amostras passarão no teste de estabilidade de 3 meses.
Esta conclusão é obtida com base em medição de 7 dias e uma conclusão semelhante poderia ter sido feita após apenas 2 dias versus 3 meses com base na observação visual.
Conclusão
Para acelerar os estudos de estabilidade, a abordagem TURBISCAN associa:
- - A extrema sensibilidade da tecnologia SMLS
- - Trabalho na amostra nativa sem qualquer estresse adicional
- - Uso do estresse térmico para acelerar ainda mais a medição de estabilidade e/ou simular condições de envio e armazenamento
- - Previsão do shelf life baseada na comparação com um produto de referência
Por todas essas razões, o TURBISCAN tem sido a tecnologia líder, desde 1994, para medir a estabilidade real de formulações e dispersões, estando em total conformidade com a ISO TR13097.
