Essais des dispositifs et contenants d’administration de médicaments
Guide pour tester les seringues, les cartouches et les flacons
La demande mondiale de produits pharmaceutiques est en hausse, portée par l’augmentation de l’incidence des maladies chroniques, le vieillissement de la population et la menace de futures pandémies. Les patients et les médecins attendent des contenants d’administration de médicaments qu’ils soient exempts de défauts et capables de sécuriser le médicament tout au long de son transport et de son utilisation. Les défaillances peuvent présenter un risque grave pour le patient ou entraîner la mise au rebut de grandes quantités de fournitures indispensables. Pour ces raisons, les contenants et dispositifs d’administration de médicaments nécessitent une évaluation rigoureuse, imposée par les organismes de réglementation internationaux, afin de garantir qu’ils fonctionnent comme prévu. Il existe plusieurs types de contenants de médicaments conçus pour stocker et administrer des médicaments dans des circonstances variées. Cette page distingue les différents contenants et identifie les objectifs d’essai et les défis propres à chacun. Pour en savoir plus sur d’autres applications biomédicales, consultez notre page Industrie biomédicale.
Test de seringues
Parce qu’elles servent à administrer de nombreux médicaments dans des contextes très variés, les seringues sont fabriquées en plusieurs versions. Les seringues en verre représentent la plus grande part du marché, suivies de près par les seringues en plastique, tandis que les seringues en acier inoxydable occupent un segment plus restreint. Malgré leur simplicité apparente, des centaines de considérations de conception doivent être prises en compte lors de la création de ces produits, car ils servent à la fois de contenants et de dispositifs d’administration de médicaments. Les essais mécaniques visent à traiter nombre de ces aspects et à aider les fabricants à atteindre des performances optimales tout en maintenant la qualité de production.
L’ergonomie d’utilisation du dispositif est l’une des considérations de conception les plus importantes. Pour les seringues, cela correspond à la facilité d’administration du fluide au moyen du piston. L’obtention de performances optimales peut nécessiter des modifications des tolérances géométriques du corps, de la rugosité de la surface interne, des procédés de siliconisation, de la géométrie du bouchon de piston, etc. Les fabricants doivent s’appuyer sur les essais mécaniques pendant le processus de R&D afin de qualifier et d’évaluer toutes les décisions de conception.
Un autre point important concerne les mécanismes de fermeture et de sécurité du dispositif. Certaines aiguilles en verre sont serties et intégrées dans le cône du corps et nécessitent un protège-aiguille, tandis que la plupart des seringues utilisent une connexion Luer pour fixer un capuchon et une aiguille séparée. Les mécanismes de sécurité peuvent être classés comme actifs ou passifs, selon l’interaction de l’utilisateur. La sécurité active requiert une action distincte de l’opérateur, comme placer un bouclier sur une aiguille exposée. Les mécanismes passifs utilisent généralement un ressort pour dissimuler ou recouvrir l’aiguille après utilisation afin de prévenir les blessures par objets tranchants. Pour les deux types de mécanismes, l’un des principaux défis d’essai est l’alignement. Les erreurs de concentricité peuvent affecter les valeurs de force et de couple mesurées. Les mors auto-centrants sont idéaux pour ces applications et réduisent les risques d’erreur de l’opérateur.
Les seringues en verre préremplies comme les cartouches peuvent être directement placées dans des dispositifs automatiques d’administration de médicaments. Ces dispositifs sont conçus pour déclencher mécaniquement l’administration après que le patient a appuyé sur un bouton ou actionné un protège-aiguille. Lors de l’activation, un ressort chargé pousse un piston sur le contenant et distribue le fluide. Les dispositifs automatiques d’administration de médicaments améliorent considérablement la facilité d’utilisation pour le patient, mais présentent également une complexité de conception supplémentaire qui nécessite l’évaluation de nombreux sous-composants et fonctionnalités. De nombreux clients y répondent avec plusieurs systèmes d’essai, chacun dédié à une évaluation différente, comme le volume éjecté ou la profondeur d’insertion de la longueur d’aiguille. Les fabricants peuvent améliorer le débit, réduire l’influence de l’opérateur et simplifier les flux de travail d’essai en utilisant une solution clé en main unique pour réaliser tous les essais fonctionnels requis.
Solutions d’essai pour seringues en plastique, seringues en verre, auto-injecteurs et stylos injecteurs
Essais sur cartouches
Les cartouches sont le plus souvent utilisées dans les systèmes automatisés d’administration de médicaments, notamment les auto-injecteurs, les stylos injecteurs et les dispositifs portables. Elles présentent des avantages spécifiques pour les entreprises pharmaceutiques, car elles sont plus simples à fabriquer que les seringues et plus compactes, ce qui améliore l’efficacité du stockage. Leur conception est également simple : un contenant en verre borosilicaté avec un joint et un bouchon en élastomère, fermé par un capuchon en aluminium. La cartouche s’appuie sur deux mécanismes externes pour administrer le médicament : une action manuelle ou automatisée pour actionner le piston, et une aiguille amovible pour acheminer le médicament dans le corps. La plupart des essais sur les cartouches évaluent le premier point, en s’assurant que les forces nécessaires pour distribuer le fluide peuvent être atteintes dans le dispositif.
Comme pour les seringues, l’alignement constitue un défi majeur pour obtenir des résultats d’essai reproductibles. Les problèmes d’alignement peuvent être atténués grâce à des montages auto-alignants et à la possibilité d’effectuer des réglages XY de l’espace de travail. La géométrie des cartouches constitue une différence clé dans le montage requis pour les essais. Elles ne disposent pas d’ailettes de préhension, ce qui signifie que toute la force de serrage doit être appliquée sur les côtés du contenant. Les forces de serrage doivent être calibrées afin d’éviter d’endommager le contenant, qui est en verre. L’utilisation d’un insert pour soutenir le fond de la cartouche peut limiter l’application de charges latérales et améliorer la reproductibilité des essais.
Essais sur flacons
Les flacons sont des contenants de stockage pour les produits pharmaceutiques et ne font pas partie de l’administration proprement dite du médicament. Ils se composent généralement d’un contenant en verre, d’un joint en caoutchouc et d’une capsule en aluminium sertie. Une seringue est utilisée pour percer le joint en caoutchouc et prélever la dose précise requise pour l’administration. Pour les fabricants de flacons, l’intégrité de fermeture du contenant (CCI) est un point critique : il s’agit d’une série d’évaluations visant à valider que la fermeture empêche les particules externes de contaminer le produit. Ces essais ne sont pas de nature mécanique et utilisent des moyens électriques ou sous pression pour déterminer l’intégrité de la fermeture.
Les systèmes Instron contribuent à fournir des preuves empiriques permettant d’identifier les principaux paramètres mécaniques du joint en élastomère et de la procédure de sertissage qui sont corrélés aux performances CCI. La force résiduelle du joint (RSF) est l’un des principaux essais réalisés ; elle détermine la force nécessaire pour vaincre les forces internes du joint en élastomère, qui maintient le contact entre le flacon et la capsule. Cet essai est essentiel pour évaluer les nombreuses variables susceptibles d’affecter la CCI :
- Temps écoulé depuis le scellage
- Température de stockage
- Humidité de stockage
- Conception du bouchon
- Matériau du bouchon
- Technique de sertissage
Les principaux défis liés aux essais RSF consistent à garantir un alignement correct du dispositif et à évaluer le point RSF sur la courbe charge-déplacement. Alors que de nombreux opérateurs sélectionnent manuellement le point sur la courbe, le logiciel Bluehill Universal® permet à l’opérateur d’ajouter des mesures de première et de seconde dérivée, ce qui autorise la reconnaissance et la sélection automatiques des points d’inflexion associés à la RSF.
Des essais supplémentaires sont réalisés en lien avec l’utilisation par les médecins et l’étiquetage. Le groupe produits sur mesure d’Instron a conçu des montages spécialisés permettant de retirer de manière reproductible le capuchon en plastique et de décoller l’étiquette, car il est important de s’assurer que la résistance de l’adhésif peut être maintenue à travers des températures de stockage chaudes, froides ou fluctuantes.
Améliorer l’efficacité et la reproductibilité
À mesure que vous progressez vers la commercialisation d’un produit, la quantité d’essais augmentera inévitablement. L’efficacité et la reproductibilité sont deux paramètres critiques qui peuvent être affectés par l’augmentation des volumes. Pour y remédier, de nombreuses solutions peuvent être mises en œuvre afin d’améliorer le flux de processus et de réduire les erreurs de l’opérateur. Ces solutions peuvent inclure :
- Cobots
- Platines XY automatisées
- Codage-barres
- Dispositifs automatisés de mesure des éprouvettes
- Flux de travail Bluehill Universal
Scénario réel : les essais de vérification de conception, par exemple, constituent toujours la dernière étape avant d’obtenir l’approbation du produit, mais peuvent n’avoir lieu que quelques fois par an. S’assurer que le laboratoire dispose d’un effectif approprié pour réaliser tous les essais nécessaires et produire la documentation et l’analyse peut représenter un défi. Le recours à l’automatisation peut aider à relever ces défis, en supprimant la nécessité pour les opérateurs de rester devant le système et en leur permettant de travailler simultanément sur d’autres tâches requises. Une automatisation telle que le cobot CT-6 peut contribuer à optimiser l’efficacité du laboratoire, en permettant au responsable de laboratoire de répartir la charge de travail de manière appropriée et de respecter les délais serrés associés à la mise sur le marché du produit.
