Hyaluronic acid (HA) is a carbohydrate, more specifically a mucopolysaccharide, occurring naturally in all living organisms. Its function in the body is, amongst other things, to bind water and to lubricate movable parts of the body, such as joints and muscles. Its consistency and tissue-friendliness allows it to be used in skin-care products as an excellent moisturizer. In this research project hyaluronic acid for i) orthopedic use, ii) dermatology and cosmetic use and iii) ophthalmology use was analyzed. The administration of hyaluronic acid in the latter specific cases requires that the product is sterile. The purpose of this research work is to identify the best procedure for the sterilization of hyaluronic acid by moist heat (in an autoclave) reducing its degradation, because hyaluronic acid is a heat-sensitive polymer. Considering that the product is now stored also in pre-filled syringes (PFS), the study will be performed with PFSs in order to evaluate the effects of the terminal sterilization on the product (hyaluronic acid) and on the primary packaging. The sterilization treatments of the PFS have been carried out at Fedegari Autoclavi Spa (Albuzzano, PV) and the analysis and characterization of the sterilized samples has been done at the Department of Pharmaceutical Sciences (University of Pavia). Several sterilization cycles have been performed at Fedegari Autoclavi Spa, testing different temperature and F0 values in order to set the best process to limit the degradation of the product. After the sterilization cycles, the samples were divided into three groups and analyzed at time zero (t0), after 1 and 3 months (t1 and t2).The samples were characterized through the use of a rheometer, until obtaining data related to the viscosity of hyaluronic acid, and by gel permeation chromatography (GPC) to evaluate the possible degradation of the polymer during the storage phase. Further mechanical tests have been performed on the primary packaging (syringes); in this last case the analyzes were provided by OMPI SrL, Stevanato Group (Pharmaceutical System, Padova).
L'acido ialuronico fa parte dei carboidrati, più specificatamente è un mucopolisaccaride, ed è normalmente presente in tutti gli organismi viventi. La sua funzione nell'organismo è, tra le altre cose, legare l'acqua e lubrificare le parti mobili del corpo, come articolazioni e muscoli. La sua consistenza e compatibilità con i tessuti gli consente di essere utilizzato nei prodotti per la cura della pelle come eccellente idratante. Nel presente lavoro di ricerca sono stati analizzati acido ialuronico per i) uso ortopedico, ii) uso dermatologico e/o cosmetico e iii) uso oftalmico; la somministrazione di acido ialuronico in questi ultimi specifici casi richiede che il prodotto sia sterile. Lo scopo del presente lavoro di ricerca è di individuare la migliore procedura di sterilizzazione dell'acido ialuronico mediante calore umido (in autoclave) riducendone la degradazione, in quanto l'acido ialuronico è un polimero sensibile al calore. Considerando che il prodotto viene ad oggi rilasciato dalle aziende di produzione in siringhe pre-riempite (PFS), lo studio è stato effettuato su PFS al fine di valutare gli effetti del processo di sterilizzazione terminale sia sul prodotto (acido ialuronico) che sul packaging primario. Il presente lavoro di tesi è stato svolto presso Fedegari Autoclavi Spa (Albuzzano, PV) dove sono stati effettuati i trattamenti di sterilizzazione delle PFS e presso il Dipartimento di Scienze del Farmaco (Università degli Studi di Pavia) dove i campioni sono stati caratterizzati prima e dopo sterilizzazione. Numerosi cicli di sterilizzazione sono stati valutati presso Fedegari Autoclavi Spa, testando differenti temperature e valori di F0, con l'obiettivo di settare il processo migliore al fine di limitare la degradazione del prodotto. Di seguito, i campioni sono stati suddivisi in tre gruppi e analizzati a tempo zero (t0), dopo 1 e 3 mesi (t1 e t2). I campioni sono stati caratterizzati mediante l'utilizzo di un reometro, al fine di ottenere dati riguardo la viscosità dell'acido ialuronico, e mediante gel permeation chromatography (GPC) per valutare l'eventuale degradazione del polimero durante la fase di stoccaggio. Ulteriori prove meccaniche sono state effettuate sul packaging primario (siringhe); queste ultime sono state effettuate presso OMPI SrL, Stevanato Group (Pharmaceutical Systems, PD).
Autoclave sterilisation of polymers for biomedical applications: hyaluronic acid case study
CINA, ALESSIA
2018/2019
Abstract
Hyaluronic acid (HA) is a carbohydrate, more specifically a mucopolysaccharide, occurring naturally in all living organisms. Its function in the body is, amongst other things, to bind water and to lubricate movable parts of the body, such as joints and muscles. Its consistency and tissue-friendliness allows it to be used in skin-care products as an excellent moisturizer. In this research project hyaluronic acid for i) orthopedic use, ii) dermatology and cosmetic use and iii) ophthalmology use was analyzed. The administration of hyaluronic acid in the latter specific cases requires that the product is sterile. The purpose of this research work is to identify the best procedure for the sterilization of hyaluronic acid by moist heat (in an autoclave) reducing its degradation, because hyaluronic acid is a heat-sensitive polymer. Considering that the product is now stored also in pre-filled syringes (PFS), the study will be performed with PFSs in order to evaluate the effects of the terminal sterilization on the product (hyaluronic acid) and on the primary packaging. The sterilization treatments of the PFS have been carried out at Fedegari Autoclavi Spa (Albuzzano, PV) and the analysis and characterization of the sterilized samples has been done at the Department of Pharmaceutical Sciences (University of Pavia). Several sterilization cycles have been performed at Fedegari Autoclavi Spa, testing different temperature and F0 values in order to set the best process to limit the degradation of the product. After the sterilization cycles, the samples were divided into three groups and analyzed at time zero (t0), after 1 and 3 months (t1 and t2).The samples were characterized through the use of a rheometer, until obtaining data related to the viscosity of hyaluronic acid, and by gel permeation chromatography (GPC) to evaluate the possible degradation of the polymer during the storage phase. Further mechanical tests have been performed on the primary packaging (syringes); in this last case the analyzes were provided by OMPI SrL, Stevanato Group (Pharmaceutical System, Padova).È consentito all'utente scaricare e condividere i documenti disponibili a testo pieno in UNITESI UNIPV nel rispetto della licenza Creative Commons del tipo CC BY NC ND.
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https://hdl.handle.net/20.500.14239/23176