Carbamazepina Retard *

Pruebas de disolución de formas de dosificación oral sólidas de liberación inmediata

I. INTRODUCCIÓN

Esta guía está elaborada para formas de dosificación de liberación inmediata (IR) y tiene el propósito de proveer (1) recomendaciones generales para las pruebas de disolución; (2) enfoques para establecer especificaciones de disolución relacionadas con las características biofarmacéuticas de la sustancia medicinal; (3) métodos estadísticos para comparar los perfiles de disolución; y (4) un proceso para ayudar a determinar cuándo las pruebas de disolución bastan para otorgar una exención de un estudio de bioequivalencia in vivo . Este documento también provee recomendaciones para pruebas de disolución para ayudar a asegurar calidad y rendimiento continuos del producto medicinal después de ciertos cambios de fabricación posteriores a la aprobación. Se provee información sumaria sobre la metodología de disolución, los aparatos y las condiciones operativas para las pruebas de disolución de productos de IR en forma resumida en el Apéndice A. Esta guía tiene el propósito de complementar la guía de SUPAC-IR para la industria: Formas de dosificación oral sólidas de liberación inmediata ; Aumentos en escala y cambios posteriores a la aprobación: q uímica, fabricación y controles, pruebas de disolución in vitro y documentación de bioequivalencia in vivo , con referencia específica a la generación de perfiles de disolución con fines comparativos.

II. ANTECEDENTES

La absorción de un fármaco desde una forma de dosificación sólida tras la administración oral depende de la liberación de la sustancia medicinal del producto medicinal, la disolución o solubilización del fármaco bajo condiciones fisiológicas y la permeabilidad por el sistema gastrointestinal. Debido a la naturaleza crítica de estos primeros dos pasos, la disolución in vitro puede ser relevante a la predicción del rendimiento in vivo . En base a esta consideración general, se utilizan las pruebas de disolución in vitro para las formas de dosificación oral sólidas, como comprimidos y cápsulas, para (1) evaluar la calidad de un producto medicinal lote a lote; (2) guiar el desarrollo de nuevas formulaciones;

y (3) asegurar la calidad y el rendimiento continuados del producto después de ciertos cambios, tales como cambios en la formulación, el proceso de fabricación, el sitio de fabricación y el aumento en escala del proceso de fabricación.

Se deberá considerar el conocimiento actual acerca de la solubilidad, permeabilidad, disolución y farmacocinética de un producto medicinal al definir las especificaciones de las pruebas de disolución para el proceso de aprobación del fármaco. También se deberá utilizar este conocimiento para asegurar la equivalencia continuada del producto, así como para asegurar la igualdad del producto bajo ciertos cambios de escala y posteriores a la aprobación.

Las solicitudes de fármacos nuevos (NDA) presentadas a la Administración de Alimentos y Drogas (FDA) contienen datos de biodisponibilidad y datos de disolución in vitro que, junto con los datos de química, fabricación y controles (CMC), caracterizan la calidad y el rendimiento del producto medicinal. Por lo general se obtienen los datos de disolución in vitro de tandas que han sido utilizadas en estudios clínicos y/o de biodisponibilidad fundamentales y de otros estudios humanos realizados durante el desarrollo del producto. Se requieren datos de bioequivalencia aceptables y datos comparables de disolución in vitro y CMC para la aprobación de las solicitudes abreviadas de fármacos nuevos (ANDA) (21 CFR 314.94). Las especificaciones in vitro para los productos genéricos deberán establecerse en base a un perfil de disolución. Para las solicitudes de fármacos nuevos, así como las solicitudes de fármacos genéricos, las especificaciones de disolución deberán basarse en tandas aceptables clínicas, de biodisponibilidad y/o bioequivalencia.

Una vez establecidas las especificaciones en una NDA, se publican las especificaciones de disolución para la seguridad cualitativa de tanda en tanda en la Farmacopea de los Estados Unidos (USP) como normas en compendio, que se convierten en las especificaciones oficiales para todos los productos de IR posteriores con los mismos ingredientes activos. Por lo general, estas normas de disolución en compendio son pruebas de disolución de punto único, no perfiles.

III. SISTEMA DE CLASIFICACIÓN DE BIOFARMACÉUTICA

En base a la solubilidad y permeabilidad de los fármacos, se recomienda el siguiente Sistema de Clasificación de Biofarmacéutica (BCS) en la literatura (Amidon 1995):

Caso 1: Fármacos de alta solubilidad - alta permeabilidad

Caso 2: Fármacos de baja solubilidad - alta permeabilidad

Caso 3: Fármacos de alta solubilidad - baja permeabilidad

Caso 4: Fármacos de baja solubilidad - baja permeabilidad

Se puede utilizar esta clasificación como base para establecer las especificaciones de disolución in vitro y también puede proveer una base para predecir la probabilidad de lograr una correlación in vivo-in vitro (IVIVC) exitosa. La solubilidad de un fármaco se determina disolviendo la dosis unitaria más alta del fármaco en 250 mL de tampón ajustado a un pH de entre 1,0 y 8,0. Se considera que una sustancia medicinal es altamente soluble cuando la dosis/el volumen de solubilidad de la solución son menores de o igual a 250 mL. Por lo general los fármacos de alta permeabilidad son aquellos con un grado de absorción mayor del 90% ante la ausencia de

inestabilidad documentada en el sistema gastrointestinal o cuya permeabilidad se haya determinado experimentalmente. El BCS sugiere que para fármacos de alta solubilidad, alta permeabilidad (caso 1) y en algunos casos para fármacos de alta solubilidad, baja permeabilidad (caso 3), una disolución del 85% en 0,1N de HCl en 15 minutos puede asegurar que la biodisponibilidad del fármaco no esté limitada por disolución. En estos casos, el paso de limitación de velocidad para la absorción del fármaco es el vaciamiento gástrico.

El tiempo de residencia (vaciamiento) gástrico T50% medio es de 15-20 minutos bajo condiciones de ayuno. En base a esta información, una conclusión conservadora es que un producto medicinal que experimenta una disolución del 85% en 15 minutos bajo condiciones de prueba de disolución suaves en 0,1N de HCl se comporta como una solución y por lo general no debería tener ningún problema de biodisponibilidad. Si la disolución es más lenta que el vaciamiento gástrico, se recomienda un perfil de disolución con puntos temporales múltiples en medios múltiples.

En el caso de fármacos de baja solubilidad/alta permeabilidad (caso 2), la disolución del fármaco puede ser el paso de limitación de velocidad para la absorción del fármaco y se puede esperar una IVIVC. Se recomienda un perfil de disolución en medios múltiples para los productos medicinales de esta categoría. En el caso de fármacos de alta solubilidad/baja permeabilidad (caso 3), la permeabilidad es el paso de control de velocidad y es posible una IVIVC limitada, según las velocidades relativas de disolución y tránsito intestinal. Los fármacos del caso 4 (es decir, baja solubilidad/baja permeabilidad) presentan problemas significativos para la entrega oral del fármaco.

IV. CÓMO ESTABLECER LAS ESPECIFICACIONES DE DISOLUCIÓN

Se establecen las especificaciones de disolución in vitro para asegurar la constancia de tanda en tanda y para indicar posibles problemas con la biodisponibilidad in vivo . Para las NDA, las especificaciones de disolución deberán basarse en tandas clínicas, de biodisponibilidad fundamental y/o bioequivalencia aceptables. Para las ANDA/AADA, las especificaciones de disolución deberán basarse en el rendimiento de las tandas de bioequivalencia aceptables del producto medicinal. Las especificaciones de disolución de las NDA deberán basarse en la experiencia obtenida durante el proceso de desarrollar el fármaco y el rendimiento in vitro de tandas de prueba apropiadas. En el caso de un producto medicinal genérico, por lo general las especificaciones de disolución son las mismas del fármaco de referencia que figura en la lista (RLD). Se confirman las especificaciones probando el rendimiento de disolución del producto medicinal genérico de un estudio de bioequivalencia aceptable. Si la disolución del producto genérico es sustancialmente distinta en comparación con la del fármaco de referencia que figura en la lista y los datos in vivo siguen siendo aceptables, se puede establecer una especificación de disolución distinta para el producto genérico. Una vez que se establece una especificación de disolución, el producto medicinal deberá cumplir con esa especificación a lo largo de su vida de estante.

La guía Q1A de la Conferencia Internacional de Armonización (ICH) ( Pruebas de estabilidad de sustancias medicinales y productos medicinales nuevos ) ha recomendado que para una NDA se coloquen tres tandas (dos piloto y una de menor escala) en pruebas de estabilidad. Estas tandas también pueden utilizarse para establecer especificaciones de disolución cuando existe una relación oportuna de bioequivalencia entre estas tandas y tanto la tanda de ensayo clínico fundamental como el producto medicinal propuesto para el mercado.

La guía describe tres categorías de especificaciones de pruebas de disolución para productos medicinales de liberación inmediata.

· Especificaciones de punto único

Como prueba de control de calidad rutinaria. (Para productos medicinales altamente solubles y de rápida disolución.)

· Especificaciones de dos puntos

1. Para caracterizar la calidad del producto medicinal.

2. Como prueba de control de calidad rutinaria para ciertos tipos de productos medicinales (p.ej., un producto medicinal de disolución lenta o poco soluble en agua como carbamazepina).

· Comparación de perfiles de disolución

1. Para aceptar la igualdad de productos bajo cambios relacionados con SUPAC.

2. Para eximir de los requisitos de bioequivalencia para las concentraciones menores de una forma de dosificación.

3. Para apoyar exenciones para otros requisitos de bioequivalencia.

En el futuro, un enfoque de dos puntos en el tiempo puede ser útil, tanto para caracterizar un producto medicinal como para servir de especificación de control de calidad.

A. Enfoques para establecer especificaciones de disolución para una entidad química nueva

Se presentan la metodología y las especificaciones de disolución elaboradas por un patrocinador en la sección de biofarmacéutica (21 CFR 320.24(b)(5)), y la sección de química, fabricación y controles (21 CFR 314.50(d)(1)(ii)(a)) de una NDA. Se deberá elaborar las características de disolución del producto medicinal en base a la consideración del perfil de solubilidad del pH y la pKa de la sustancia medicinal. La medición de la permeabilidad o el coeficiente de partición de octanol/agua del fármaco puede ser útil en la selección de la metodología y las especificaciones de disolución. Las especificaciones de disolución se establecen consultando al personal de biofarmacéutica y revisión de CMC en la Oficina de Ciencia Farmacéutica (OPS). Para las NDA, las especificaciones deberán basarse en las características de disolución de tandas utilizadas en ensayos clínicos fundamentales y/o en estudios de biodisponibilidad confirmativos. Si la formulación propuesta para la comercialización difiere significativamente del producto medicinal utilizado en los ensayos clínicos fundamentales, se recomienda realizar pruebas de disolución y bioequivalencia entre las dos formulaciones.

Se deberá realizar las pruebas de disolución bajo condiciones de prueba suaves, método de cesta a 50/100 rpm o método de paleta a 50/75 rpm, en intervalos de 15 minutos, para generar un perfil de disolución. Para productos que se disuelven rápidamente, tal vez haga falta generar un muestreo de perfiles adecuados a intervalos de 5 ó 10 minutos. Para productos medicinales altamente solubles y de disolución rápida (clases 1 y 3 del BCS), basta una especificación de prueba de disolución de punto único de 85% de NLT (Q=80%) en 60 minutos o menos como prueba de control de calidad rutinaria de uniformidad de tanda en tanda. Para fármacos que se disuelven lentamente o que son poco solubles en agua (clase 2 del BCS), se recomienda una especificación de disolución de dos puntos, uno a los 15 minutos que debe incluir una gama de disolución (una ventana de disolución) y el otro en un punto posterior (30, 45 ó 60 minutos) para asegurar una disolución del 85% para caracterizar la calidad del producto. Se espera que el producto cumplirá las especificaciones de disolución a lo largo de su vida de estante. Si las características de disolución del producto medicinal cambian con el tiempo, la modificación de las especificaciones dependerá de la demostración de bioequivalencia del producto cambiado con la biotanda original o la tanda fundamental. Para asegurar una equivalencia de tanda en tanda continua del producto después del aumento en escala y los cambios posteriores a la aprobación en el mercado, los perfiles de disolución deberán permanecer comparables a los de la biotanda aprobada o la(s) tanda(s) de ensayo clínico fundamental(es).

B. Enfoques para establecer las especificaciones de disolución para productos genéricos

Los enfoques para establecer las especificaciones de disolución para los productos genéricos corresponden a tres categorías, según si existe o no una prueba de compendio oficial para el producto medicinal y la naturaleza de la prueba de disolución empleada para el fármaco de referencia que figura en la lista. Todos los productos medicinales nuevos aprobados deberán cumplir con los requisitos actuales de las pruebas de disolución de la USP, de existir. Las tres categorías son:

1. Prueba de disolución del producto medicinal de USP disponible

En este caso, la prueba de disolución de control de calidad es la prueba descrita en la USP. La División de Bioequivalencia, Oficina de Fármacos Genéricos, también recomienda tomar un perfil de disolución a intervalos de 15 minutos o menos usando el método de la USP para los productos de prueba y referencia (12 unidades cada uno). La División de Bioequivalencia también podrá recomendar la presentación de datos de disolución adicionales cuando se justifique científicamente. Los ejemplos de esto incluyen (1) casos en los cuales la USP no especifica una prueba de disolución para todas las sustancias medicinales activas de un producto combinado y (2) casos en los cuales la USP especifica el uso de un aparto de desintegración.

2. Prueba de disolución del producto medicinal de USP no disponible; prueba de disolución para el producto medicinal de NDA de referencia que figura en la lista disponible al público.

En este caso, se recomienda un perfil de disolución a intervalos de 15 minutos de los productos de prueba y referencia (12 unidades cada uno) utilizando el método aprobado para el producto de referencia que figura en la lista. La División de Bioequivalencia también podrá solicitar la presentación de datos de pruebas de disolución adicionales como condición de aprobación cuando se justifique científicamente.

3. Prueba de disolución del producto medicinal de USP no disponible; prueba de disolución para el producto medicinal de NDA de referencia que figura en la lista no disponible al público

En este caso, se recomienda pruebas de disolución comparativas utilizando productos de prueba y referencia bajo una variedad de condiciones de prueba. Las condiciones de prueba pueden incluir diversos medios de disolución (pH 1 a 6,8), la adición de un surfactante y el uso de los aparatos 1 y 2 con agitación variada. En todos los casos, se deberá generar los perfiles según lo recomendado anteriormente. Las especificaciones de disolución se establecen en base a los datos de bioequivalencia y otros datos disponibles.

C. Casos especiales

1. Prueba de disolución de dos puntos

Para productos medicinales poco solubles en agua (p.ej., carbamazepina), se recomienda pruebas de disolución en más de un punto temporal para el control de calidad rutinario para asegurar el rendimiento del producto in vivo . Como alternativa, se podrá utilizar un perfil de disolución para fines de control de calidad.

2. Pruebas de disolución de dos etapas

Para reflejar con mayor precisión las condiciones fisiológicas del sistema gastrointestinal, se puede emplear pruebas de disolución de dos etapas en fluido gástrico simulado (SGF) con y sin pepsina o fluido intestinal simulado (SIF) con y sin pancreatina para evaluar la calidad del producto de tanda en tanda siempre que se mantenga la bioequivalencia.

Ejemplos recientes que involucran cápsulas de gelatina blandas y duras muestran una disminución en el perfil de disolución a lo largo del tiempo tanto en SGF como SIF sin enzimas. Esto ha sido atribuido a la formación de telilla. Cuando se llevó a cabo la disolución de cápsulas envejecidas o de liberación más lenta en presencia de una enzima (pepsina en SGF o pancreatina en SIF), so observó un aumento significativo en la disolución. En este entorno, puede hacer falta medios múltiples de disolución para evaluar la calidad del producto adecuadamente.

D. Metodología de mapeo o superfície de respuesta

El mapeo se define como un proceso para determinar la relación entre variables de fabricación críticas (CMV) y una superficie de respuesta derivada de un perfil de disolución in vitro y un conjunto de datos de biodisponibilidad in vivo . Las CMV

incluyen cambios en la formulación, el proceso, los equipos, los materiales y los métodos para el producto medicinal que pueden afectar la disolución in vitro significativamente (Skelly 1990, Shah 1992). La meta es elaborar especificaciones de productos que asegurarán la bioequivalencia de tandas futuras preparadas dentro de los límites de las especificaciones de disolución aceptables. Hay varios diseños experimentales disponibles para estudiar la influencia de las CMV en el rendimiento del producto. Un enfoque para estudiar y evaluar el proceso de mapeo incluye (1) preparar dos formulaciones de dosificación o más utilizando CMV para estudiar sus características de disolución in vitro ; (2) probar los productos con las características de disolución más rápidas y más lentas junto con el patrón o la forma de dosificación a comercializarse en grupos pequeños (p.ej., n > 12) de sujetos humanos; y (3) determinar la biodisponibilidad de los productos y la relación in vitro-in vivo . Los productos con características extremas de disolución también se conocen como tandas laterales (Siewert 1995). Si se descubre que los productos con la gama extrema de las características de disolución son bioequivalentes con el patrón o la forma de dosificación a comercializarse , las tandas futuras con características de disolución entre estas gamas deberán ser equivalentes entre sí. Se puede considerar que este enfoque es una verificación de los límites de las especificaciones de disolución. Las especificaciones de disolución establecidas utilizando un enfoque de mapeo proveerán la probabilidad máxima de asegurar calidad y rendimiento estables en el producto. Según el número de productos evaluados, el estudio de mapeo puede proveer información sobre correlaciones in vitro-in vivo y/o una relación de orden por rango entre los datos in vivo e in vitro .

E. Correlaciones in vivo-in vitro

Para productos de liberación inmediata altamente solubles en agua (clases 1 y 3 del BCS), tal vez no sea posible una IVIVC. Para productos poco solubles en agua, clase 2 del BCS, tal vez sea posible una IVIVC.

El valor de la disolución como herramienta de control de calidad para predecir el rendimiento in vivo de un producto medicinal mejora significativamente si se establece una relación (correlación o asociación) in vitro-in vivo . La prueba in vitro sirve como herramienta para distinguir entre productos medicinales aceptables e inaceptables. Los productos aceptables son bioequivalentes, en términos del rendimiento in vivo , mientras que los productos inaceptables no lo son. Para lograr una correlación in vitro-in vivo , deberá haber por lo menos tres tandas disponibles que difieran en el rendimiento in vivo así como in vitro . Si las tandas muestran diferencias en el rendimiento in vivo , entonces se puede modificar las condiciones de prueba in vitro para corresponder a los datos in vivo para lograr una correlación in vitro-in vivo . Si no se encuentra ninguna diferencia entre el rendimiento in vivo de las tandas y si el rendimiento in vitro es distinto, tal vez sea posible modificar las condiciones de prueba para lograr el mismo rendimiento de disolución que las tandas estudiadas in vivo . Con mucha frecuencia, se encuentra que la prueba de disolución in vitro es más sensible y discriminatoria que la prueba in vivo . Desde el punto de vista de la seguridad cualitativa, se prefiere un método de disolución más discriminatorio, porque la prueba indicará posibles cambios en la calidad del producto antes de que sea afectado el rendimiento in vivo .

F. Validación y verificación de las especificaciones

Tal vez haga falta confirmación con estudios in vivo para la validación de un sistema in vitro . En esta situación, se deberá utilizar la misma formulación pero se deberá variar la no formulación de CMV. Se deberá preparar dos tandas con perfiles in vitro distintos (enfoque de mapeo). Luego se deberá probar estos productos in vivo . Si los dos productos muestran características in vivo distintas, entonces se valida el sistema. Por el contrario, si no hay diferencia en el rendimiento in vivo , se puede interpretar que los resultados verifican los límites de especificación de disolución expuestos bajo mapeo. Por lo tanto, se deberá confirmar o la validación o la verificación de las especificaciones de disolución.

V. COMPARACIONES DE LOS PERFILES DE DISOLUCIÓN

Hasta hace poco, se han utilizado especificaciones y pruebas de disolución de punto único para evaluar los aumentos en escala y cambios posteriores a la aprobación, como (1) aumento en escala, (2) cambios en el sitio de fabricación, (3) cambios en componentes y composición, y (4) cambios en equipos y procesos. Un producto cambiado también puede ser una concentración menor de un producto medicinal previamente aprobado. Ante ciertos cambios menores, la prueba de disolución de punto único puede ser adecuada para asegurar que no haya cambios de calidad y rendimiento en el producto. Para cambios más importantes, se recomienda una comparación de perfiles de disolución realizada bajo condiciones idénticas para el producto antes y después del(de los) cambio(s) (ver SUPAC-IR). Los perfiles de disolución pueden considerarse similares en razón de (1) similitud global de los perfiles y (2) similitud en cada punto temporal de disolución de la muestra. Se puede realizar la comparación de perfiles de disolución utilizando un método independiente de modelo o dependiente de modelo.

A. Enfoque independiente de modelo utilizando un factor de similitud

Un enfoque independiente de modelo sencillo utiliza un factor de diferencia (f 1 ) y un factor de similitud (f 2 ) para comparar los perfiles de disolución (Moore 1996). El factor de diferencia (f 1 ) calcula la diferencia porcentual (%) entre las dos curvas en cada punto temporal y es una medida del error relativo entre las dos curvas:

f 1 = {[ _ t=1 n | R t - T t | ]/[ _ t=1 n R t ]} _ 100

donde n es el número de puntos temporales, R t es el valor de disolución de la tanda de referencia (anterior al cambio) en el tiempo t, y T t es el valor de disolución de la tanda de prueba (posterior al cambio) en el tiempo t.

El factor de similitud (f 2 ) es una transformación de raíz cuadrada recíproca logarítmica de la suma del error cuadrado y es una medición de la similitud en la disolución porcentual (%) entre las dos curvas.

f 2 = 50 _ log {[1+(1/n) _ t=1 n ( R t - T t ) 2 ] -0.5 _ 100}

A continuación hay un procedimiento específico para determinar los factores de diferencia y similitud:

1. Determinar el perfil de disolución de dos productos (12 unidades cada uno) de los productos de prueba (posteriores al cambio) y referencia (anteriores al cambio).

2. Usando los valores de disolución medios de ambas curvas en cada intervalo temporal, calcular el factor de diferencia (f 1 ) y el factor de similitud (f 2 ) usando las ecuaciones que figuran arriba.

3. Para que las curvas se consideren similares, los valores de f 1 deberán estar cerca de 0, y los valores de f 2 deberán estar cerca de 100. Por lo general, los valores de f 1 de hasta 15 (0-15) y los valores de f 2 mayores de 50 (50-100) aseguran la igualdad o equivalencia de las dos curvas y, por lo tanto, del rendimiento de los productos de prueba (posteriores al cambio) y referencia (anteriores al cambio).

Este método independiente de modelo es más conveniente para la comparación de los perfiles de disolución cuando hay tres a cuatro o más puntos temporales de disolución disponibles. También deberá considerarse las siguientes recomendaciones como sugerencias adicionales para el enfoque general:

· Las mediciones de disolución de las tandas de prueba y referencia deberán realizarse bajo exactamente las mismas condiciones. Los puntos temporales de disolución para ambos perfiles deberán ser los mismos (p.ej., 15, 30, 45, 60 minutos). La tanda de referencia utilizada deberá ser el producto fabricado más recientemente antes del cambio.

· Sólo se deberá considerar una medición después de la disolución del 85% de ambos productos.

· Para permitir el uso de datos medios, el coeficiente porcentual de variación en los puntos temporales más tempranos (p.ej., 15 minutos) no deberá ser más del 20%, y en otros puntos temporales no deberá ser más del 10%.

· Los valores de disolución medios de R t pueden derivarse o de (1) la última tanda anterior al cambio (de referencia) o (2) las últimas dos tandas o más fabricadas consecutivamente antes del cambio.

B. Procedimiento de región de certeza multivariado independiente de modelo

En casos donde la variación dentro de la tanda es más del 15% de CV, conviene más un procedimiento independiente de modelo multivariado para la comparación de los perfiles de disolución. Se sugieren los siguientes pasos:

1. Determinar los límites de similitud en términos de la distancia estadística multivariada (MSD) en base a diferencias en disolución entre las tandas en relación a las tandas de referencia (aprobadas por patrón).

2. Calcular la MSD entre las disoluciones de prueba y referencia medias.

3. Calcular el intervalo de certeza del 90% de la verdadera MSD entre las tandas de prueba y referencia.

4. Comparar el límite superior del intervalo de certeza con el límite de similitud. Se considera que la tanda de prueba es similar a la tanda de referencia si el límite superior del intervalo de certeza es igual a o menor al límite de similitud.

C. Enfoques dependientes de modelos

Se han descrito varios modelos matemáticos en la literatura para corresponder a los perfiles de disolución. Se sugieren los siguientes procedimientos para permitir la aplicación de estos modelos a la comparación de los perfiles de disolución:

1. Seleccionar el modelo más apropiado para los perfiles de disolución de las tandas patrones anteriores al cambio y aprobadas. Se recomienda un modelo con no más de tres parámetros (como los modelos lineal, cuadrático, logístico, probit y Weibull).

2. Usando los datos para el perfil generado para cada unidad, aparear los datos con el modelo más apropiado.

3. Se fija una región de similitud basada en la variación de parámetros del modelo apareado con las unidades de prueba (p.ej., cápsulas o comprimidos) de las tandas aprobadas patrones.

4. Calcular la MSD en los parámetros del modelo entre las tandas de prueba y referencia.

5. Calcular la región de certeza del 90% de la verdadera diferencia entre las dos tandas.

6. Comparar los límites de la región de certeza con la región de similitud. Si la región de certeza está dentro de los límites de la región de similitud, se considera que la tanda de prueba tiene un perfil de disolución similar a la tanda de referencia.

VI. DISOLUCIÓN Y SUPAC-IR

La guía de SUPAC-IR define los niveles de cambios, las pruebas recomendadas y la documentación a archivarse para asegurar la calidad y el rendimiento del producto de referencia (producto anterior al cambio) con los cambios posteriores a la aprobación en (1) componentes y composición, (2) sitio de fabricación, (3) escala de fabricación y (4) cambios de proceso y equipos en los productos de liberación inmediata (FDA 1995). Según el nivel de cambio y el sistema de clasificación de biofarmacéutica de la sustancia medicinal activa, la guía de SUPAC-IR recomienda distintos niveles de prueba de disolución in vitro y/o estudios de bioequivalencia in vivo . Las pruebas varían según la gama terapéutica y los factores de solubilidad y permeabilidad de la sustancia medicinal. Para cambios de formulación más allá de los que figuran en la guía, se recomienda realizar determinaciones adicionales de perfiles de disolución en diversos medios. Para cambios de sitio de fabricación, cambios en equipos para aumentos en escala y cambios menores en el proceso, las pruebas de disolución solas deberían bastar para asegurar que no cambien la calidad y el rendimiento del producto. La guía de SUPAC-IR recomienda comparaciones de perfiles de disolución para aprobar los diversos niveles de cambios y documentar la igualdad del producto entre el producto de prueba (posterior al cambio) y de referencia (anterior al cambio) Recomienda comparaciones de perfiles de disolución utilizando un enfoque independiente de modelo y el factor de similitud (f 2 ).

VII. BIOEXENCIONES

Además de las pruebas de control de calidad rutinarias, se han utilizado las pruebas de disolución comparativa para la exención de los requisitos de bioequivalencia (bioexenciones) para concentraciones menores de una forma de dosificación. Para las bioexenciones, se deberá generar y evaluar un perfil de disolución utilizando uno de los métodos descritos bajo la Sección V de esta guía, "Comparaciones de perfiles de disolución". Por lo general se proveen bioexenciones para concentraciones múltiples tras la aprobación de un estudio de bioequivalencia realizado en una concentración, utilizando los siguientes criterios:

Para concentraciones múltiples de productos de IR de cinética lineal, se puede realizar el estudio de bioequivalencia en la concentración más alta y se puede otorgar exenciones de estudios in vivo para concentraciones menores, en base a una prueba de disolución adecuada, siempre que las concentraciones menores sean proporcionalmente similares en comparación (21 CFR 320.22(d)(2)). Similar también puede interpretarse para entender que las diversas concentraciones de los productos están dentro del alcance de los cambios permitidos bajo la categoría de "Componentes y composición" tratada en la guía de SUPAC-IR. En todos los casos, la aprobación de las concentraciones adicionales se basa en comparaciones de perfiles de disolución entre estas concentraciones adicionales y la concentración de la tanda utilizada en el estudio de bioequivalencia fundamental.

Apéndice A

Condiciones para las pruebas de disolución

Aparatos

Los métodos de prueba de disolución utilizados más comúnmente son (1) el método de cesta (Aparato 1) y (2) el método de paleta (Aparato 2) (Shah 1989). Los métodos de cesta y paleta son sencillos, robustos, están bien normalizados y se utilizan en todo el mundo. Estos métodos son lo suficientemente flexibles como para permitir la realización de pruebas de disolución para una variedad de productos medicinales. Por este motivo, debería utilizarse los métodos de disolución in vitro descritos en la Farmacopea Estadounidense (USP), Aparato 1 y Aparato 2, salvo que se pruebe que no son satisfactorios. De hacer falta, se puede considerar los procedimientos de disolución in vitro , como el cilindro de doble acción (Aparato 3) y un sistema celular de flujo continuo (Aparato 4) descritos en la USP. Se deberá considerar estas metodologías u otras alternativas/modificaciones en base a su superioridad probada para un producto en particular. Debido a la diversidad de variables biológicas y de formulación, y la naturaleza evolutiva del conocimiento en esta área, tal vez haga falta realizar diversas modificaciones experimentales para obtener una correlación in vivo apropiada con los datos de liberación in vitro . Por lo general se puede utilizar las metodologías y los aparatos de disolución descritos en la USP con muestreos manuales o procedimientos automatizados.

Medio de disolución

En lo posible, las pruebas de disolución se deberán realizar bajo condiciones fisiológicas. Esto permite la interpretación de los datos de disolución en relación al rendimiento in vivo del producto. Sin embargo, no hace falta una adherencia estricta al ambiente gastrointestinal en las pruebas de disolución rutinarias. Las condiciones de prueba deberán basarse en las características fisicoquímicas de la sustancia medicinal y las condiciones ambientales a las cuales podría estar expuesta la forma de dosificación tras la administración oral.

Por lo general el volumen del medio de disolución es de 500, 900 ó 1000 mL. Es deseable pero no obligatorio tener condiciones de pila. Se deberá utilizar un medio acuoso con una gama de pH de 1,2 a 6,8 (la misma concentración iónica de los tampones de la USP). Para simular el fluido intestinal (SIF), se deberá emplear un medio de disolución con un pH de 6,8. Se deberá justificar un pH más alto caso por caso y, por lo general, el pH no deberá excederse de 8,0. Para simular un fluido gástrico (SGF), se deberá emplear un medio de disolución con un pH de 1,2 sin enzimas. Se deberá evaluar la necesidad de enzimas en SGF y SIF caso por caso y justificarla. La experiencia reciente con productos en cápsulas de gelatina indica la posible necesidad de enzimas (pepsina con SGF y pancreatina con SIF) para disolver las telillas, de formarse, para permitir la disolución del fármaco. También se desalienta el uso de agua como medio de disolución porque las condiciones de prueba como pH y tensión superficial pueden variar según la fuente de agua y pueden cambiar durante la prueba de disolución misma, debido a la influencia de los ingredientes activos e inactivos. Para productos medicinales insolubles en agua o poco solubles en agua, se recomienda el uso de un surfactante como laurilsulfato sódico (Shah 1989, 1995). Se deberá justificar la necesidad y cantidad del surfactante. Se desalienta el uso de un medio hidroalcohólico.

Se deberá realizar todas las pruebas de disolución para formas de dosificación de IR a 37 _ 0,5_C. Se puede utilizar el método de cesta y paleta para realizar las pruebas de disolución bajo condiciones de medios múltiples (p.ej. se puede realizar la prueba de disolución inicial a un pH de 1,2 y, tras un intervalo apropiado, se puede agregar una pequeña cantidad de tampón para aumentar el pH a 6,8). Como alternativa, si se desea agregar una enzima, se puede agregar después de los estudios iniciales (sin enzimas). El uso del Aparato 3 permite el cambio fácil del medio. También se puede adoptar el Aparato 4 para un cambio en medio de disolución durante el curso de disolución.

Ciertos productos y formulaciones medicinales son sensibles al aire disuelto en el medio de disolución y necesitarán desaireación. Por lo general, las formas de dosificación en cápsulas tienden a flotar durante las pruebas de disolución con el método de paleta. En tales casos, se recomienda utilizar varias vueltas de una hélice de alambre (USP) alrededor de la cápsula.

Se deberá realizar las pruebas de aptitud de los aparatos con un patrón de rendimiento (es decir, calibradores) por lo menos dos veces al año y después de cualquier cambio o movimiento significativo en el equipo. Sin embargo, es posible que un cambio de cesta a paleta o vice versa requiera recalibrado. Los equipos y la metodología de disolución deberán incluir las indicaciones de operación relacionadas con el producto como la desaireación del medio disuelto y el uso de una hélice de alambres para las cápsulas. La validación de los procedimientos automatizados en comparación con los procedimientos manuales deberá estar bien documentada. La validación de los pasos determinativos en el proceso de la prueba de disolución deberá cumplir con las normas establecidas para la metodología analítica.

Agitación

Por lo general, se deberá mantener condiciones de agitación suave durante las pruebas de disolución para permitir un poder de discriminación máximo y para detectar productos con un pobre rendimiento in vivo . Utilizando el método de cesta, la agitación (o velocidad de mezcla) común es de 50-100 rpm; con el método de paleta, es de 50-75 (Shah et al., 1992). Casi nunca se utilizan los Aparatos 3 y 4 para evaluar la disolución de productos medicinales de liberación inmediata.

Validación

La validación de los aparatos y la metodología de disolución deberá incluir (1) la prueba de aptitud del sistema utilizando calibradores; (2) desaireación, de hacer falta; (3) validación entre los procedimientos manuales y automatizados; y (4) validación de un paso determinativo (es decir, los métodos analíticos empleados en el análisis cuantitativo de las muestras de disolución). Esto deberá incluir todos los pasos y procedimientos apropiados de la validación de los métodos analíticos.

REFERENCIAS

Amidon, G. L., H. Lennernas, V. P. Shah y J. R. Crison, 1995, "A Theoretical Basis For a Biopharmaceutic Drug Classification: The Correlation of In Vitro Drug Product Dissolution and In Vivo Bioavailability" ["Una base teórica para la clasificación biofarmacéutica de un fármaco: la correlación de la disolución del producto in vitro y la biodisponibilidad in vivo "], Pharmaceutical Research, 12:413-420.

FDA, 1995, Center for Drug Evaluation and Research, Guidance for Industry: Immediate Release Solid Oral Dosage Forms. Scale-up and Post-Approval Changes: Chemistry, Manufacturing and Controls, In Vitro Dissolution Testing, and In Vivo Bioequivalence Documentation [Guía para la industria: formas de dosificación oral sólidas de liberación inmediata. Cambios de aumento en escala y posteriores a la aprobación: química, fabricación y controles, pruebas de disolución in vitro y documentación de bioequivalencia in vivo] [SUPAC-IR], Noviembre de 1995.

Meyer, M. C., A. B. Straughn, E. J. Jarvi, G. C. Wood, F. R. Pelsor y V. P. Shah, 1992, "The Bioequivalence of Carbamazepine Tablets with a History of Clinical Failures" ["La bioequivalencia de los comprimidos de carbamazepina con una historia de los fracasos clínicos"], Pharmaceutical Research, 9:1612-1616.

Moore, J. W. y H. H. Flanner, 1996, "Mathematical Comparison of Dissolution Profiles" ["Comparación matemática de los perfiles de disolución"], Pharmaceutical Technology , 20 (6):64-74.

Shah, V. P., et al., 1989, "In Vitro Dissolution Profile of Water Insoluble Drug Dosage Forms in the Presence of Surfactants" ["Perfil de disolución in vitro de formas de dosificación de fármacos insolubles en agua en presencia de surfactantes"], Pharmaceutical Research, 6:612-618.

Shah, V. P., et al., 1992, "Influence of Higher Rate of Agitation on Release Patterns of Immediate Release Drug Products" ["Influencia de una mayor velocidad de agitación en los patrones de liberación de productos medicinales de liberación inmediata"], Journal of Pharmaceutical Science, 81:500-503.

Shah, V. P., J. P. Skelly, W. H. Barr, H. Malinowski y G. L. Amidon, 1992, "Scale-up of Controlled Release Products - Preliminary Considerations" ["Aumento en escala de productos de liberación controlada - consideraciones preliminares"], Pharmaceutical Technology, 16(5):35-40.

Shah, V. P., et al., 1995, "In Vivo Dissolution of Sparingly Water Soluble Drug Dosage Forms" ["Disolución in vivo de formas de dosificación de fármacos poco solubles en agua"], International Journal of Pharmaceutics, 125:99-106.

Siewert, M., 1995, "FIP Guidelines for Dissolution Testing of Solid Oral Products" ["Guías de FIP para las pruebas de disolución de productos orales sólidos"], Pharm. Ind. 57:362-369.

Skelly, J. P., G. L. Amidon, W. H. Barr, L. Z. Benet, J. E. Carter, J. R. Robinson, V. P. Shah y A. Yacobi, 1990, "In Vitro and In Vivo Testing and Correlation for Oral Controlled/Modified-Release Dosage Forms" ["Pruebas y correlación in vitro e in vivo para formas de dosificación orales de liberación controlada/modificada"], Pharmaceutical Research, 7:975-982.

United States Pharmacopeia [Farmacopea estadounidense] (USP), U.S. Pharmacopeial Convention, Inc. Rockville, MD.

[Guide for the Industry]

Translated into Spanish by the Ralph McElroy Translation Company

910 West Avenue, Austin, Texas 78701 USA

1 Esta guía ha sido preparada por el Grupo de Trabajo Perito de Liberación Inmediata del Comité de Coordinación de Biofarmacéutica en el Centro de Evaluación e Investigación de Drogas (CDER) de la Administración de Alimentos y Drogas. Este documento guía representa el pensamiento actual de la Agencia acerca de las pruebas de disolución de las formas de dosificación oral sólidas de liberación inmediata. No crea ni confiere ningún derecho para ni en ninguna persona y no funciona para obligar a la FDA o el público. Se puede utilizar un enfoque alternativo si tal enfoque satisface los requisitos del estado o los reglamentos aplicables, o ambos.

Fuente: http://www.fda.gov/cder/audiences/iact/1713bp1.htm

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Identificación de Plásticos

Al trabajar con plásticos frecuentemente se desea identificar qué plástico ha sido utilizado para fabricar determinado producto. Esto es fundamental para tener una idea del costo y de las propiedades del producto. La identificación de plásticos es generalmente complicada debido a:

Pese a esto hay varias pruebas sencillas que pueden llevarse a cabo para tener una idea del polímero básico que fue utilizado para la manufactura de un producto dado. Estas pruebas son sencillas, no requieren un equipo especial y permiten tener una primera aproximación del tipo de material que se trata.

Las pruebas deben llevarse a cabo con precaución. Pueden ser peligrosas si se llevan a cabo de manera inadecuada. Tenga cuidado al hacer estas pruebas, especialmente al quemar o al oler gases del plástico quemado. Algunos gases son peligrosos. Tenga especial cuidado cuando queme plásticos. Nunca lo haga solo y no lo haga sin supervisión adulta.

Las pruebas básicas

Las pruebas no son definitivas y pueden dar resultados equivocados dependiendo de la presencia de determinados aditivos, como retardantes a la flama, que pueden modificar el comportamiento del producto.

Se propone llevar a cabo el siguiente procedimiento:

1. Observe la muestra

Esto proporciona mucha información. Por ejemplo, el color del plástico puede dar algunas pistas. Algunos polímeros sólo pueden tener cierto rango de colores, en especial los plásticos termofijos. Otros tienden a ser mas brillantes (polipropileno), mientras que otros son tanto brillantes como transparentes (los acrílicos, el SAN, el poliestireno cristal o de propósito general, el policarbonato, …)

2. Sienta la muestra al tacto

Mediante el tacto se puede saber mucho de los plásticos. Para ello se requiere cierta experiencia. Después de tocar varios tipos de plásticos en varias ocasiones se adquiere cierta sensibilidad. Las poliolefinas tienen una textura muy distintiva y son fáciles de reconocer. Las presencia de fibra de vidrio o de otros materiales reforzantes alteran la textura y dureza de la muestra, por lo que en ocasiones es posible detectar si el plástico tiene reforzante.

3. Corte un fragmento de la muestra

Si el pedazo cortado forma pedazos desmenuzables se trata generalmente de un material termofijo. Mientras que si el pedazo consiste en largas astillas es probable que se trate de un material termoplástico.

Material Termofijo

El pedazo cortado formó pedazos desmenuzables por lo que se deduce que es es probable que sea un material termofijo
Las pruebas continúan de la siguiente manera:

4. Exponga el material a la flama

Coloque la muestra a la flama y huela los gases que emana.
Tenga cuidado al hacer esto. Revise que la flama esté apagada antes de inhalar. No inhale los gases directamente. Coloque la muestra lejos de su nariz (20-30 centímetros) e inhale tan poco como pueda para poder oler. No inhale profundamente. Tenga cuidado al agarrar la muestra. Puede estar muy caliente y quemar. Tenga cuidado en caso de que la muestra esté goteando.

Si se presentan las siguientes características:
La muestra se quema y el fuego se extingue solo. El olor semeja el del fenol. La muestra es negra o café. Es probable que se trate de una resina fenol-formaldehído.

La muestra se quema, el fuego se extingue solo, el olor de los gases es picante o irritante y la muestra tiene un color claro. Probablemente sea una resina fenol-formaldehído epóxida.

La muestra se quema, el humo presenta un olor a pescado y tiene un color claro o blanco. Puede ser una resina urea-formaldehído o melamina-formaldehído. En este caso haga una prueba raspando la muestra con la uña.

Si la muestra se raya, probablemente sea una resina urea-formaldehído

Fin de la Prueba
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Material Termoplástico

El pedazo cortado formó largas astillas por lo que probablemente se trate de un material termoplástico.
Las pruebas continúan de la siguiente manera:

4. Caliente un alambre y toque el plástico con el alambre caliente.
Si la muestra se funde se confirma que se trata de un termoplástico. En caso contrario se trata de un termofijo.

5. Arroje la muestra contra una superficie dura y escuche el sonido del golpe.
Si suena metálico, probablemente se trate de un polímero de estireno

Si no suena metálico lo único que sabemos es que lo más probable es que sea un polímero no basado en estireno, a menos que se trate de un plástico espumado (en cuyo caso el espumado generalmente es evidente) o en caso de que sea un poliestireno alto impacto (en cuyo caso se siente al tacto).

Fin de la Prueba

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Polímero de estireno

Al arrojar la muestra se obtuvo un sonido metálico, lo que indicó que se probablemente se trate de un polímero de estireno.
Las pruebas continúan de la siguiente manera:

6. Exponga el material a la flama

Coloque la muestra a la flama y huela los gases que emana. Tenga cuidado al hacer esto.
Revise que la flama esté apagada antes de inhalar. No inhale los gases directamente. Coloque la muestra lejos de su nariz (20-30 centímetros) e inhale tan poco como pueda para poder oler. No inhale profundamente. Tenga cuidado al agarrar la muestra. Puede estar muy caliente y quemar. Tenga cuidado en caso de que la muestra esté goteando.
Si se presentan las siguientes características
Olor a estireno monómero, probablemente sea poliestireno (si el material es muy rígido y/o transparente, probablemente sea poliestireno cristal o de uso general; si es más flexible y no es transparente, probablemente sea un poliestireno modificado al impacto)

Olor a poliestireno pero un poco agrio y se trata de un material rígido, probablemente sea un copolimero de estireno acrilonitrilo (SAN)

Olor a poliestireno pero también a hule, probablemente sea un copolimero de acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS)

Fin de la Prueba
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Polímero no Basado en Estireno

Al arrojar la muestra se obtuvo un sonido no metálico, lo que indicó que probablemente se trate de un polímero no basado en estireno.
Las pruebas continúan de la siguiente manera:

6. Prueba de flote

Coloque la muestra en un recipiente con agua y un poco de detergente. Observe si la muestra flota o se hunde. Si no se agrega el detergente la tensión superficial no permitirá hacer esta prueba. Esta prueba no funciona para plásticos espumados.
Si la muestra flota es generalmente un polímero basado en poliolefinas

Si la muestra se hunde probablemente es un polímero no basado en poliolefinas

Fin de la Prueba
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Polímeros basados en poliolefinas

Al poner la muestra en el agua se observó que flotaba, por lo que se asume que puede ser un polímero basado en una poliolefina.
Las pruebas continúan de la siguiente manera:

7. Rasque la muestra con su uña

8. Exponga el material a la flama

Coloque la muestra a la flama y huela los gases que emana.
Tenga cuidado al hacer esto. Revise que la flama esté apagada antes de inhalar. No inhale los gases directamente. Coloque la muestra lejos de su nariz (20-30 centímetros) e inhale tan poco como pueda para poder oler. No inhale profundamente. Tenga cuidado al agarrar la muestra. Puede estar muy caliente y quemar. Tenga cuidado en caso de que la muestra esté goteando
Si la superficie es brillante, no se raya y se quema con olor a cera parafínica, puede ser polipropileno.

Si la superficie es brillante, se quema y gotea como cera, puede tratarse de polietileno de alta densidad.

Si la superficie no es muy brillante, se raya con facilidad y se quema con aroma a cera parafínica, puede ser polietileno de baja densidad.

Fin de la Prueba
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Polímeros No basados en poliolefinas

Al poner la muestra en el agua se observó que esta no flotaba, por lo que se asume que puede ser un polímero no basado en poliolefinas.
Las pruebas continúan de la siguiente manera:

7. Exponga el material a la flama

Coloque la muestra a la flama y huela los gases que emana.
Tenga cuidado al hacer esto. Revise que la flama esté apagada antes de inhalar. No inhale los gases directamente. Coloque la muestra lejos de su nariz (20-30 centímetros) e inhale tan poco como pueda para poder oler. No inhale profundamente. Tenga cuidado al agarrar la muestra. Puede estar muy caliente y quemar. Tenga cuidado en caso de que la muestra esté goteando.
Si se prende y continua quemándose aun después de haber retirado el cerillo y se quema con una flama clara

Si el aroma es como de frutas, puede ser acrílico, probablemente PMMA

Si el aroma es como de papel quemándose, puede ser acetato de celulosa o propionato de celulosa.

Si el aroma es de mantequilla podrida, probablemente sea acetato-butirato de celulosa

Si se prende con dificultad y la flama se apaga.

Si la flama es verde, el aroma es picante, irritante y el material es suave y flexible, puede tratarse de PVC plastificado

Si la flama es verde, el aroma picante, irritante y el material es duro y brillante, puede tratarse de PVC sin plastificar

Si la flama es amarrilla y huele a formaldehído, tal vez sea poliacetal

Si la flama es amarrilla pero no tiene un olor característico y tiene un tacto resbaloso, acerque una punta fría de metal a la superficie caliente y observe.

Si se forman filamentos, probablemente sea poliamida (nylon)

Si no hay una flama real y el material forma una estructura celular y se descompone, probablemente sea policarbonato.

REFRIGERACIÓN Y CONGELACIÓN DE ALIMENTOS

Procesos que provocan el deterioro de los alimentos

Los procesos que provocan el deterioro de los alimentos son de carácter: físico, químico, bioquímico y microbiológico.

· Procesos físicos: entre estos factores el más destacado es la pérdida de agua la cual se produce cuando el producto almacenado se encuentra directamente al ambiente de la cámara. Junto con el agua se produce la pérdida de componentes volátiles los que en cantidades casi imponderables condicionan en gran medida el aroma y el sabor de los productos.

· Procesos químicos: están dados por reacciones químicas, pudiendo señalarse entre estas la oxidación de las grasas, lo cual provoca rancidez en los productos.

· Procesos bioquímicos: corresponden a las reacciones de esta naturaleza, pudiendo señalarse entra estas a la acción de las enzimas. Un ejemplo típico de ello es la acción de la enzima polifenoloxidasa, la que provoca el oscurecimiento de los productos.

· Procesos microbiológicos: están dados por la acción de los microorganismos patógenos los que provocan el deterioro de los productos.

Para frenar la acción de estos procesos se buscan condiciones de almacenaje que retarden el deterioro de los productos. Entre estas condiciones se encuentran la temperatura, la humedad relativa, la circulación del aire, la composición de la atmósfera de la cámara.

De estas, la temperatura constituye el factor de mayor incidencia. A medida que la temperatura disminuye todos los procesos causantes del deterioro se ven disminuidos, lo que trae como consecuencia la prolongación de la vida útil de los productos almacenados.

A medida que la humedad relativa aumenta la evaporación disminuye pues el gradiente para la transferencia disminuye, sin embargo, ello beneficia el desarrollo de los microorganismos.
La humedad relativa podrá ser más alta en la medida en que la temperatura sea más baja.

No obstante, esta temperatura de conservación tiene límites basado en un análisis económico así como en la posible influencia sobre el producto.

Cuando la circulación del aire aumenta las pérdidas por evaporación se incrementan lo que a su vez provoca en los productos una superficie desecada poco favorable para el desarrollo de los microorganismos.

Refrigeración.

La refrigeración consiste en la conservación de los productos a bajas temperaturas, pero por encima de su temperatura de congelación. De manera general, la refrigeración se enmarca entre –1ºC y 8ºC. De esta forma se consigue que el valor nutricional y las características organolépticas casi no se diferencien de las de los productos al inicio de su almacenaje. Es por esta razón que los productos frescos refrigerados son considerados por los consumidores como alimentos saludables.

La refrigeración evita el crecimiento de los microorganismos termófilos y de muchos mesófilos.

No obstante, el que se logre el resultado esperado está en dependencia de otros factores, además de la temperatura y las otras condiciones de almacenaje. La vida útil de los vegetales refrigerados depende de la variedad, parte almacenada, las condiciones de su recolección y la temperatura durante su transporte, entre otras. Para los alimentos procesados depende del tipo de alimento, intensidad del procesamiento recibido (fundamentalmente sobre los microorganismos y enzimas), higiene en la elaboración y el envasado y del envase, entre otros.

En el caso de las frutas la velocidad de respiración varía con la temperatura. En las frutas de patrón climatérico se produce durante su almacenamiento un incremento brusco de su actividad respiratoria. Entre estas frutas se cuentan el aguacate, el mango y la papaya. Las frutas de patrón no climatérico no presentan el anterior comportamiento, encontrándose entre ellas la naranja, la toronja y la piña. La respiración de los vegetales es similar a la de las frutas de patrón no climatérico.

Cuando la temperatura de algunas frutas y vegetales desciende de un determinado valor se producen en ellos cambios indeseables las cuales son conocidas como daños por frío.
En los tejidos animales, al cesar el suministro de sangre oxigenada como consecuencia del sacrificio, cesa la respiración aeróbica y se inicia la respiración anaeróbica mediante la cual el glucógeno se transforma en ácido láctico provocando una disminución del pH, iniciándose con ello un proceso denominado rigor mortis. Como resultado de este proceso el tejido muscular se endurece haciéndose inextensible. Para que este proceso se desarrolle y el producto llegue a adquirir la coloración y textura adecuadas, el mismo debe desarrollarse en condiciones de refrigeración para frenar el desarrollo de los microorganismos.

La refrigeración puede aplicarse sola o en combinación con otras técnicas, tales como la irradiación, las atmósferas modificadas y controladas, el envasado en atmósferas modificadas, entre otras.

La refrigeración encuentra gran aplicación en la elaboración de comidas preparadas en los que se aplican los sistemas de cocción-enfriamiento.

Tiempo de refrigeración

La determinación del tiempo de refrigeración constituye un elemento de importancia práctica, ya que permite conocer el tiempo necesario para que un producto alcance una temperatura dada en su centro térmico partiendo de una temperatura inicial, una temperatura del medio de enfriamiento, configuración geométrica, tipo de envase, etc. Este resultado puede emplearse en el cálculo de la carga por productos correspondiente a la carga térmica.
Una vía que puede para la determinación de este tiempo lo constituye un método gráfico. Este se basa en gráficos para cada una de las formas geométricas sencillas, esferas, paralelepípedos y cilindros, donde se relacionan un factor de temperatura, el número de Fourier que relaciona la difusividad térmica, el tamaño del producto y el tiempo de enfriamiento, y el número de Biot que relaciona el coeficiente de transferencia de calor, la conductividad y el espesor del producto.

El método antes descrito supone que la transferencia de calor es unidireccional. Cuando la transferencia de calor se desarrolla en más de una dirección, la obtención del citado tiempo conduce a series infinitas, quedando demostrada la posibilidad de limitarse solo al primero de sus términos. Para el trabajo práctico se han preparado tablas y figuras las que de manera rápida y sencilla permite determinar el tiempo de enfriamiento.

Este método se basa en la combinación de la transferencia de calor unidireccional desarrollada en figuras geométricas sencillas como la esfera, el cilindro y la esfera. Así, para un cilindro de longitud finita donde la transferencia de calor se efectúe en los sentidos radial y longitudinal, el método combina la solución del cilindro para el primero y la lámina para el segundo. En el caso de un paralelepípedo se combina las soluciones correspondientes a tres láminas.

Este último brindará resultados más precisos en la medida que la figura geométrica se acerca más a una figura regular. Se ilustra la aplicación de estos métodos a diferentes sistemas.

Características del agua

El agua es el constituyente más abundante en la mayoría de los alimentos en estado natural por lo que desempeña un papel esencial en la estructura y demás caracteres de los productos de origen vegetal y animal.
El agua presente en un alimento puede estar como agua libre o como agua ligada. Esta última puede estar más o menos fuertemente unida de manera compleja a otros constituyentes. Es por ello que el estado del agua presente en un alimento es tan importante para su estabilidad como su contenido total, ya que de ello dependerá su aptitud para el deterioro.
El agua constituye un disolvente para las numerosas especies químicas que pueden difundirse y reaccionar entre ellas. El agua también puede difundirse y participar en diversas reacciones, especialmente las de hidrólisis. La introducción en el agua de distintas especies químicas en solución o en suspensión coloidal da lugar a las denominadas propiedades coligativas, las cuales dependen del número de moléculas presentes. En tal sentido pueden citarse el descenso de la presión de vapor, elevación del punto de ebullición, descenso del punto de congelación, descenso de la tensión superficial, aumento de la viscosidad y gradientes de presión osmótica a través de membranas semipermeables, entre otras. Estas propiedades determinan el comportamiento de los alimentos.
Las moléculas del agua en el estado sólido están ligadas entre sí por enlaces hidrógeno, lo que da origen a la formación de polímeros de estructura cristalina en el que cada molécula está unida a otras cuatro.
Los diversos agentes influyen de modo diferente sobre la estructura del agua. Así, por ejemplo, los electrolitos como Na+, K+, Cl-, fuertemente hidratados en solución disminuyen el número de enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua. Las sustancias en solución capaces de formar enlaces de hidrógeno por si mismas pueden modificar la asociación entre las moléculas de agua de acuerdo con su compatibilidad geométrica con la red existente.
El agua a su vez modifica propiedades tales como la estructura, difusión, reactividad, etc., de las sustancias en solución.
La actividad del agua es una medida de la mayor o menor disponibilidad del agua en los diversos alimentos, la cual se define por el descenso de la presión parcial del vapor del vapor de agua:

aw = pw / po

donde pw es la presión parcial del vapor de agua del alimento y po es la presión de vapor del agua pura a la misma temperatura.
La actividad de agua constituye una medida relativa con respecto a un estado estándar tomado como comparación. El estado estándar escogido es el del agua pura al cual su actividad se toma igual a la unidad, por lo cual la actividad de un alimento es siempre menor que la unidad. Esto es debido a que los especies químicas presentes disminuyen la capacidad de vaporización del agua.

Congelación

Esta aplicación de las bajas temperaturas se distingue porque la temperatura del alimento se reduce por debajo de la de su punto de congelación, producto de lo cual una fracción elevada del agua contenida en aquel cambia de estado físico formando cristales de hielo. Esta inmovilización del agua en forma de hielo y el incremento en la concentración de los solutos en el agua no congelada provoca la reducción de la actividad del agua del alimento. Por tanto, la conservación del alimento por esta vía es la consecuencia de la acción combinada de las bajas temperaturas y la disminución en su actividad de agua.
No toda el agua presente en el alimento puede separarse en forma de cristales como consecuencia de la congelación. En el alimento existe una fracción del agua no congelable a la que corresponde una actividad muy baja (de hasta 0,3). Esta agua, la cual se encuentra fuertemente unida a las estructuras moleculares, es denominada agua ligada, permaneciendo sin congelar a –30ºC. Se considera que esta agua se encuentra formando una capa monomolecular fija a los grupos polares tales como NH3 y COO- de las proteínas y los grupos HO- de loa almidones, entre otros. El agua ligada representa entre el 5 y el 10% de la masa total de agua contenida en el alimento.
El agua de esta capa resulta muy difícil de extraer no estando disponible para actuar como disolvente o reactivo.
El agua libre o no ligada, por su parte, representa la mayor parte del agua contenida en los alimentos. No obstante, esta agua no sale espontáneamente de los tejidos. Esta agua se encuentra en forma de geles tanto en el interior de la célula como en los espacios intercelulares, estando su retención influenciada por el pH y las fuerzas iónicas.
Durante la congelación el agua es removida de su posición normal dentro de los tejidos y convertida en hielo. Este proceso es parcialmente revertido durante la descongelación dando lugar a la formación de exudado. El incremento en la concentración de los contenidos celulares puede procesos indeseables en los productos.

Curva de congelación.

El proceso de congelación en los alimentos es más complejo que la congelación del agua pura. Los alimentos al contener otros solutos disueltos además de agua, presentan un comportamiento ante la congelación similar al de las soluciones
La evolución de la temperatura con el tiempo durante el proceso de congelación es denominada curva de congelación. La curva de congelación típica de una solución se muestra en la siguiente figura.

Esta curva posee las siguientes secciones:
AS: el alimento se enfría por debajo de su punto de congelación qf inferior a 0ºC. En el punto S, al que corresponde una temperatura inferior al punto de congelación, el agua permanece en estado líquido. Este subenfriamiento puede llegar a ser de hasta 10ºC por debajo del punto de congelación.
SB: la temperatura aumenta rápidamente hasta alcanzar el punto de congelación, pues al formarse os cristales de hielo se libera el calor latente de congelación a una velocidad superior a la que este se extrae del alimento.
BC: el calor se elimina a la misma velocidad que en las fases anteriores, eliminándose el calor latente con la formación de hielo, permaneciendo la temperatura prácticamente constante. El incremento de la concentración de solutos en la fracción de agua no congelada provoca el descenso del punto de congelación, por lo que la temperatura disminuye ligeramente. En esta fase es en la que se forma la mayor parte del hielo.
CD: uno de os solutos alcanza la sobresaturación y cristaliza. La liberación del latente correspondiente provoca el aumento de la temperatura hasta la temperatura eutéctica del soluto.
DE: la cristalización del agua y los solutos continúa.
EF: la temperatura de la mezcla de agua y hielo desciende.
En realidad la curva de congelación de los alimentos resulta algo diferente a la de las soluciones simples, siendo esa diferenciación más marcada en la medida en que la velocidad a la que se produce la congelación es mayor.

Principios termodinámicos de la formación del hielo.

La temperatura de congelación de un alimento es aquella temperatura a la que aparecen los primeros cristales de hielo estables. La formación de un cristal de hielo requiere primeramente de una nucleación. Esta nucleación puede ser homogénea o heterogénea. Esta última es la más frecuente en el caso de los alimentos, donde los núcleos se forman sobre partículas en suspensión o sobre la pared celular.
La cristalización que se origina durante la congelación de un alimento es la formación de una fase sólida sistemáticamente organizada a partir de una solución. El proceso de cristalización comprende las etapas de nucleación y la de crecimiento de los cristales.
La cristalización del hielo se produce cuando el sistema se encuentra lo suficientemente subenfriado. El subenfriamiento es la diferencia de temperaturas por debajo del punto inicial de congelación del sistema. La nucleación es la combinación de moléculas dentro de una partícula ordenada de tamaño suficiente para sobrevivir sirviendo a su vez de sitio para el crecimiento cristalino.
El núcleo de hielo formado constituye un embrión de radio r en el que su energía libre de Gibbs es debida a la contribución superficial, contraria a la formación del cristal, y ala contribución volumétrica, favorable a dicha formación. Esto queda contemplado en la siguiente expresión:

DG = 4p r2 g - ((4p r3 DGv) / 3 Vm )

donde g es la energía libre superficial, DGv es la energía libre molar asociada con el cambio de fase fluido-sólido y Vm es el volumen molar.
Existirá un radio crítico que corresponderá al más pequeño embrión para el cual se produce el decremento de su energía libre cuando crece, por lo tanto es el tamaño mínimo del núcleo estable. La velocidad de nucleación es altamente dependiente del subenfriamiento, el cual actúa como la fuerza impulsora para este proceso.
Cuando se han formado los núcleos se produce su crecimiento por adición de moléculas en la interfase sólido-fluido. La velocidad de cristalización del hielo queda controlada por los procesos de transferencia de calor y masa. Las moléculas de agua se mueven desde la fase líquida a un sitio estable sobre la superficie del cristal. En la cristalización del hielo, la remoción de calor debido al cambio de fase constituye el mecanismo determinante de todo el crecimiento de los cristales.
La duración del período de subenfriamiento depende de las características del alimento y de la velocidad a la que se remueve el calor. Si el subenfriamiento resulta marcado se producirá una gran cantidad de núcleos que originaran cristales pequeños. Cuando la situación es contraria a la antes descrita se producirán pocos núcleos y con ello pocos cristales grandes.
Durante la mayor parte de la meseta de congelación (en el tramo BC de la figura anterior) la formación de los cristales de hielo se halla controlada por la transferencia de calor. La velocidad de transporte de masa controla la velocidad de crecimiento de los cristales en el final del período de congelación donde las soluciones remanentes se encuentran más concentradas.
A medida que la temperatura desciende se van saturando las diferentes sustancias disueltas producto de lo cual cristalizan.
La temperatura a la cual el cristal de un soluto se encuentra en equilibrio con el líquido no congelado y los cristales de hielo, es denominada temperatura eutéctica. Como los alimentos constituyen una mezcla compleja de sustancias, se emplea el término temperatura eutéctica final, el cual corresponde a la temperatura eutéctica más baja de los solutos del alimento. La máxima formación de cristales de hielo es obtenida a esta temperatura.

Velocidad de congelación.

La calidad de los alimentos congelados se encuentra influenciada por la velocidad con que se produce la congelación. Diversas características de calidad están relacionadas con el tamaño de los cristales el cual es una consecuencia de la velocidad con que se produce la congelación. El principal efecto de la congelación sobre la calidad de los alimentos es el daño que ocasiona en las células el crecimiento de los cristales de hielo. La congelación prácticamente no provoca afectaciones desde el punto de vista nutritivo.
La resistencia de diversos tejidos animales y vegetales a la congelación es muy diversa. Así, las frutas y los vegetales, por ejemplo, presentan una estructura muy rígida por lo que la formación de los cristales de hielo puede afectarlos con mayor facilidad que a las carnes.
La congelación de los tejidos se inicia por la cristalización del agua en los espacios extracelulares puesto que la concentración de solutos es menor que en los espacios intracelulares.
Cuando la congelación es lenta la cristalización extracelular aumenta la concentración local de solutos lo que provoca, por ósmosis, la deshidratación progresiva de las células. En esta situación se formarán grandes cristales de hielo aumentando los espacios extracelulares, mientras que las células plasmolizadas disminuyen considerablemente su volumen. Este desplazamiento del agua y la acción mecánica de los cristales de hielo sobre las paredes celulares provocan afectaciones en la textura y dan lugar a la aparición de exudados durante la descongelación.
Cuando la congelación es rápida la cristalización se produce casi simultáneamente en los espacios extracelulares e intracelulares. El desplazamiento del agua es pequeño, produciéndose un gran número de cristales pequeños. Por todo ello las afectaciones sobre el producto resultaran considerablemente menores en comparación con la congelación lenta. No obstante, velocidades de congelación muy elevadas pueden provocar en algunos alimentos, tensiones internas que pueden causar el agrietamiento o rotura de sus tejidos.
Existen diversa maneras de definir la velocidad de congelación siendo estas: el tiempo característico de congelación, el tiempo nominal de congelación y la velocidad media de congelación.

Modificaciones de los alimentos durante la congelación.

La congelación provoca el aumento de la concentración de los solutos presentes. A pesar del descenso de la temperatura, la velocidad de las reacciones aumenta, a pesar de la disminución de la temperatura de acuerdo con la ley de acción de masas. Este incremento en la velocidad de las reaccione se produce entre –5ºC y –15ºC.
Este incremento en la concentración de los solutos provoca cambios en la viscosidad, el pH, el potencial redox del líquido no congelado, fuerza iónica, presión osmótica y tensión superficial, entre otros. La acción de estos factores asociados al efecto de la desaparición de una parte del agua líquida, provoca cambios desfavorables en el alimento, siendo un ejemplo de ello la agregación de las proteínas. Estos efectos pueden ser limitados cuando el paso a través del citado rango de temperaturas se realiza de forma rápida. Este rango es denominado como zona de peligro o zona crítica.
Como el volumen del hielo es superior al del agua líquida, la congelación de los alimentos provoca una dilatación. Esta dilatación puede variar en correspondencia con el contenido de agua, la disposición celular, la concentración de solutos y la temperatura del medio de congelación.
Estas variaciones que se originan en el volumen provocan tensiones internas de gran magnitud sobre los tejidos lo que puede provocar desgarraduras internas (y hasta la rotura completa de los tejidos vegetales), lo que originan pérdida de líquido durante la descongelación.
El efecto principal que la congelación ocasiona sobre los alimentos es el daño que provoca en las células el crecimiento de los cristales de hielo. Cuando la velocidad de congelación es lenta, los cristales de hielo crecen en los espacios extracelulares, lo que deforma y rompe las paredes de las células que los contactan. La presión de vapor de los cristales de hielo es inferior a la del interior de las células, lo que provoca la deshidratación progresiva de las células por ósmosis y el engrosamiento de los cristales de hielo. De esta forma se originan grandes cristales de hielo y el aumento de los espacios extracelulares. Las células plasmolizadas disminuyen considerablemente su tamaño. Esta deshidratación celular disminuye las posibilidades de una nucleación intracelular. La ruptura de las paredes celulares resulta de la acción mecánica de los grandes cristales de hielo y del encogimiento excesivo de las células.
Durante la descongelación las células son incapaces de recuperar su forma y turgencia originales y el alimento se reblandece y el material celular se pierde por goteo. La expulsión de una parte del contenido celular puede provocar el contacto entre enzimas y sus sustratos que en ocasiones se encuentran en compartimentos separados. Este es el caso, por ejemplo, de la polifenoloxidasa y los polifenoles en alimentos no escaldados previamente, lo que provoca una aceleración del pardeamiento enzimático durante la descongelación e incluso durante el almacenamiento.

Modificaciones de los alimentos durante el almacenamiento.

Las reacciones de deterioro constituyen afectaciones durante el almacenaje de los productos congelados. Los cambios químicos y bioquímicos durante el almacenamiento en congelación son lentos. Si las enzimas no resultan previamente inactivadas, la rotura de la membrana celular por los cristales de hielo puede favorecer la acción de estas. Entre estos cambios se tienen: degradación de pigmentos, pérdidas vitamínicas, actividad enzimática residual y oxidación de lípidos.
La recristalización del hielo es un fenómeno que provoca que el tamaño medio de los cristales debido al crecimiento de los cristales de mayor tamaño a expensas de los más pequeños, siendo la fuerza impulsora para este fenómeno la diferencia de energía superficial entre dos cristales en contacto. Sin embargo, la recristalización migratoria, la cual es la de mayor incidencia en los alimentos se produce fundamentalmente como consecuencia de fluctuaciones en la temperatura de almacenamiento. Cuando se incrementa la temperatura del producto congelado se produce la descongelación parcial de los cristales. Si después de ello la temperatura desciende, la congelación del agua descongelada no provoca el surgimiento de nuevos núcleos cristalinos, sino el crecimiento de los cristales ya existentes. Ello provoca una pérdida de calidad en el producto similar a la que se produciría si la descongelación hubiese sido lenta.

Tiempo de congelación.

El conocimiento del tiempo de congelación es de gran importancia para el diseño del proceso. Este tiempo es un dato necesario para determinar la velocidad de refrigeración requerida en relación con la capacidad del sistema de congelación.
La predicción del tiempo de congelación puede basarse en métodos numéricos y en métodos aproximados. Los primeros se basan en la solución de la ecuación diferencial general de energía. Los segundos, llamados también analíticos, toman en cuenta simplificaciones en la solución de la ecuación diferencial.
La primera solución aproximada propuesta corresponde a la ecuación de Plank., la cual toma en consideración una serie de suposiciones. A pesar de sus limitaciones esta ecuación ha sido muy utilizada y muchas de las ecuaciones desarrolladas con posterioridad se basan en la introducción de modificaciones a la misma.

Descongelación.

Cuando un alimento se descongela, la capa superficial de hielo se funde formando una capa de agua líquida cuyas propiedades térmicas son inferiores a las del agua en estado sólido. Como consecuencia de ello la velocidad con que se transfiere calor hacia el interior del alimento, aumentando este efecto aislante en la medida que la capa de alimento descongelado se incrementa. Es por ello que la descongelación de un alimento, para igual gradiente de temperatura, es más lenta que su congelación.
El daño celular provocado por la congelación lenta y la recristalización originan la pérdida de componentes celulares, lo que se manifiesta como un exudado en el que se pierden diversos compuestos de valor nutricional.
La descongelación debe ser concebida de manera que resulten mínimos los siguientes fenómenos: crecimiento microbiano, pérdida de líquido, pérdidas por deshidratación y pérdidas por reacciones de deterioro.
La descongelación suele efectuarse a una temperatura ligeramente superior a la del punto de descongelación.
Como se indicó con antelación, el mantenimiento prolongado del producto a temperaturas ligeramente inferiores a 0ºC resulta desfavorable pues el producto queda expuesto a concentraciones relativamente altas de solutos y se favorece el desarrollo de microorganismos psicrófilos.