La tecnología de extrusión en el sector farmacéutico

La extrusión es un proceso de fabricación desarrollado a principios de los años 30 que se ha convertido en una técnica demandada en la industria alimentaria y, sobre todo, en la industria del plástico. Años más tarde, se evidenció su potencial en la industria farmacéutica, especialmente en la formulación de dispersiones sólidas y en la creación de nuevas y avanzadas formas de dosificación y administración.

Esta tecnología hace frente a diferentes retos que presenta la industria farmacéutica, tales como:

• Pobre biodisponibilidad del fármaco debido a su baja solubilidad.
• Baja estabilidad del API (ingrediente activo farmacológico) durante la fabricación y procesado del medicamento.
• Liberación prolongada no confiable.
• Mala estabilidad o tolerancia del API en el estómago.
• Mal sabor del medicamento.
• Producción limitada de films.

Estos procesos de fabricación de medicamentos han sido diseñados para mezclar los principios activos con excipientes (los cuales deben de presentar comportamiento termoplástico) para el desarrollo de estas formulaciones. Una de las principales diferencias entre los procesos de extrusión convencionales y los farmacológicos se halla en los equipos que se utilizan, ya que deben satisfacer ciertos requerimientos regulatorios: las partes de las extrusoras farmacéuticas que entran en contacto con los materiales no deben reaccionar con los mismos ni liberar componentes en el producto extruido. Estos equipos están configurados para cumplir los estándares de limpieza y validación aplicables a la industria farmacéutica.

Procesos de compounding farmacéutico

En los procesos de compounding farmacéutico existen varias técnicas de extrusión especializadas:

• Extrusión de fusión en caliente (Hot Melt Extrusion o HME): se aplican temperaturas hasta el punto de fusión o reblandecimiento de materiales termoplásticos para permitir la extrusión. Se puede realizar mediante extrusoras de un único husillo, doble o múltiple.
• Extrusión de doble husillo (Twin Screw Extrusion o TSE): el material pasa por dos husillos que giran en la misma o en direcciones opuestas para proporcionar una mezcla eficiente de los materiales.

Aplicaciones de la extrusión

Dispersión Sólida Amorfa o ASD (Amorphous Solid Dispersion)

Se basa en una técnica cuyo fin es mejorar y optimizar la solubilidad de algunos principios activos. A estos fármacos se les incorpora un excipiente polimérico que, al ser sometidos a un proceso de extrusión, pasan a estar dispersos junto al fármaco en su forma amorfa y, como consecuencia, conlleva a una mejora de su solubilidad y absorción en el sistema gastrointestinal. En estas aplicaciones se siguen procesos de HME, donde se aplican temperaturas de procesado por encima de la temperatura de transición vítrea del polímero, pero por debajo del punto de fusión del API para asegurar su adecuada estabilidad y dispersión.

Mediante esta técnica, se pueden obtener formulaciones farmacéuticas con diversas funcionalidades:

• Enmascaramiento del sabor, debido a que la mayoría de APIs estimulan un sabor desagradable.
• Liberación controlada, donde el ingrediente activo queda retenido en una matriz polimérica adaptándose a necesidades terapéuticas específicas.

Granulación

Uno de los inconvenientes a la hora de formular productos farmacéuticos, particularmente en forma de comprimidos, es la baja fluidez de sus ingredientes, de forma que resulta costoso conseguir una compresión adecuada para formar tabletas. Sin embargo, los gránulos resultantes de un proceso de extrusión presentan un grado de fluidez mucho mayor que sus respectivas materias primas que lo conforman, pudiendo ser fácilmente sometidos a la compresión y resultando un producto final de una compactación mejorada, además de una adecuada disgregación en el tracto gastrointestinal. Sumado a eso, los granulados estarían conformados por dispersiones sólidas, de forma que aumentaría la solubilidad de los compuestos activos y, por tanto, su biodisponibilidad.

Actualmente, AIMPLAS está desarrollando el proyecto europeo ETERNAL cuyo objetivo es optimizar el proceso de granulación de APIs a escala industrial. Para ello, se llevan a cabo procesos de granulación por fusión o TSMG (de sus siglas en inglés Twin Screw Melt Granulation) donde se obtienen formulaciones de fármacos en gránulos mediante la fusión o ablandamiento de aglomerantes. Sin embargo, existen otras técnicas de formación de gránulos, como la granulación húmeda mediante incorporación de líquidos (generalmente agua) o granulación seca sin necesidad de líquidos ni ingredientes fundidos.

Films

Son sistemas de administración de fármacos mediante películas elaboradas a partir de polímeros que tienen inmersos principios activos farmacológicos o nutracéutico.

Existen diferentes posibilidades de formulaciones de films producidas mediante extrusión:

• Films mucoadhesivos: son aquellos que se aplican pegándose en la superficie de la mucosa bucal o gingival, proporcionando posibilidad de liberación rápida o de forma sostenida. Una vez terminado el tratamiento o agotada la cantidad de activo en la tira, esta debe de retirarse.
• Films de disolución rápida: son tiras que se disuelven completamente en un máximo de 60 s en la cavidad oral. Tienen más superficie de contacto que los comprimidos de disolución rápida, lo que conlleva una mejor desintegración. También presentan una elevada flexibilidad, lo cual conlleva mejoras en su procesado post-productivo y transporte. Estas pueden presentarse como ODFs (de sus siglas en inglés “orodispersable films”) o como tiras sublinguales.

DEGLUTECH es un Proyecto Estratégico Colaborativo de la Comunidad Valenciana, que ha dado comienzo en AIMPLAS a finales de 2024, en el que se desarrollan formulaciones de diferentes principios activos nutracéuticos y farmacológicos en forma de films bucodispersables de disolución rápida mediante procesos de HME destinados a personas con problemas de disfagia.

 Se cuenta con una amplia variedad adicional de aplicaciones de compounding farmacéutico realizadas mediante tecnologías de extrusión, tales como la formación de co-cristales, sales farmacéuticas, geles, microencapsulados, nanopartículas de lípidos sólidos, implantes y formulaciones disuasorias de uso indebido. Además, existen aún áreas por investigar y explorar, como el uso de la extrusión para procesos de bioprinting.

Ventajas del uso de la extrusión para aplicaciones farmacéuticas

La utilización de técnicas de extrusión para el desarrollo de aplicaciones farmacéuticas presenta múltiples ventajas generalizadas que hacen frente a los retos de la industria farmacéutica que generan los procesos de fabricación convencionales:

• Proceso continuo y facilidad de escalado.
• Unificación de procesos, de forma que se consiguen elaboraciones más rápidas, eficientes y de gasto energético inferior a las convencionales.
• Aplicable para APIs termolábiles o sensibles a la humedad por su posibilidad de trabajar en condiciones anhidras y a bajas temperaturas.
• Mejora en la estabilidad del API.
• Técnicas sostenibles debido a una disminución en el gasto energético y al uso de disolventes.

Para concluir, las técnicas de extrusión ofrecen una solución adaptable a la industria farmacéutica superando las limitaciones de los métodos convencionales y mejorando la calidad de los productos farmacológicos.