Cleaning Verification in Pharmaceutical production — Direct measurement of Swab samples with FTIR
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Chemical Engineering |
Master's thesis
Authors
Date
2024-12-30
Department
Major/Subject
Biosystems and Biomaterials Engineering
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Life Science Technologies
Language
en
Pages
70
Series
Abstract
Cleaning verification in pharmaceutical manufacturing is a crucial step in preventing cross-contamination and its potential adverse effects on patient safety. Cleaning methods go through a documented cleaning validation procedure to ensure they can achieve acceptable level of residue. Traditional cleaning validation methods such as swab sampling combined with time-consuming and environmentally unsustainable analyses like HPLC are widely used. Visual cleanliness is also used to verify cleaning results but due to its challenges and tightening regulation it may become insufficient in the future. The pharmaceutical industry urgently needs a rapid, sensitive and portable method for in situ cleaning verification. Handheld FTIR spectrometer presents a potential method for cleaning verification directly from production surface. Swab sampling remains essential for complex or irregular surfaces where direct FTIR measurement is impractical. This thesis explores the background of cleaning verification regulation and the role of swab sampling. It also explores the principles of FTIR spectroscopy and highlights its current applications in rapid spectroscopy analysis. The experimental work focuses on studying the suitability of various swab materials for measurement with a handheld FTIR spectrometer. Six swab types and five chemically different active pharmaceutical ingredients (APIs) were tested by dipping the swab in API solution and measuring directly with FTIR. The study assessed how the swab materials influenced the spectral background. Cotton swabs were proven as the most suitable for detecting API related absorption bands due to their minimal interference. Cotton swab was used to sample Ibuprofen residues from a stainless-steel surface. Ibuprofen related peaks were successfully detected at concentration as low as 0.4 𝜇𝑔/𝑐𝑚2. While further research and method development are necessary, the results of this thesis demonstrate the significant potential of cotton swabs in FTIR-based cleaning verification.Lääketeollisuudessa puhtauden varmistaminen on välttämätöntä ristikontaminaation ja sen potilasturvallisuudelle haitallisten vaikutusten estämiseksi. Puhdistusmenetelmät käyvät läpi dokumentoidun puhdistusvalidoinnin, jotta hyväksyttävä lääkeainejäämätaso saavutetaan. Perinteiset puhdistusvalidointimenetelmät, kuten pyyhkäisynäytteenotto, sekä aikaa vievät ja kestämättömät analyysimenetelmät kuten HPLC, ovat yleisesti käytössä. Visuaalista puhtaudentarkastusta käytetään myös puhtauden varmistamisessa, mutta sen haasteiden ja tiukentuvan sääntelyn vuoksi se ei välttämättä tulevaisuudessa ole enää riittävä menetelmä. Lääketeollisuudessa on tarve nopealle, tarkalle ja liikuteltavalle analyysimenetelmälle. Käsikäyttöinen Fourier-muunnosta hyödyntävää infrapunaspektroskooppi (FTIR) on potentiaalinen menetelmä laitteen puhtauden mittaamiseen suoraan tuotannon laitepinnoilta. Pyyhkäisynäytteet tulevat jatkossakin olemaan tärkeä näytteenottomenetelmä epäsäännöllisille laitepinnoille, joista suora FTIR-mittaus ei ole mahdollista. Tässä diplomityössä kuvataan lääketeollisuuden puhtauden varmistamisen säännöstelyn taustaa sekä pyyhkäisynäytteenoton merkitystä. FTIR spektroskopian teoriaa sekä nykyisiä nopeiden spektroskopiamenetelmien käyttökohteita esitellään. Diplomityön kokeellisessa osiossa keskitytään tutkimaan eri materiaaleista valmistettujen näytteenottotikkujen soveltuvuutta FTIR-mittaukseen. Kuusi erilaista näytteenottotikkua testattiin viiden kemiallisesti erilaisen vaikuttavan lääkeaineen kanssa kastamalla tikku lääkeaineliuokseen ja mittaamalla suoraan tikun pinnalta FTIR-spektroskoopilla. Näytteenottotikun materiaalin vaikutuksia spektrin taustaan arvioitiin. Puuvillanäytteenottotikun soveltuvuus todettiin parhaaksi vaikuttavan aineen aiheuttamien absorptiopiikkien havaitsemiseen johtuen sen vähäisimmistä vaikutuksista spektriin. Puuvillanäytteenottotikulla otettiin pyyhkäisynäytteitä ibuprofeenista ruostumattomalta teräslevyltä. Ibuprofeenin aiheuttamia piikkejä havaittiin 0.4 𝜇𝑔/𝑐𝑚2 pinta-alakonsentraatiossa. Vaikka menetelmän käyttöönottamiseksi tarvitaan lisää tutkimustyötä ja kehitystä, tämän diplomityön tulokset osoittavat puuvillanäytteenottotikun potentiaalin puhtauden varmistamisessa FTIR-menetelmällä.Description
Supervisor
Kostiainen, MauriThesis advisor
Kiljunen, EeroHeikkinen, Susanna
Keywords
pharamaceutical cleaning verification, pharmaceutical production, handheld FTIR, swab sampling, cleaning validation, rapid cleaning verification