La forme de la force : comment la forme des comprimés pharmaceutiques affecte-t-elle l’intégrité ?

Introduction

Tout au long de son parcours, de la chaîne de production au patient, un comprimé pharmaceutique est soumis à de nombreuses contraintes mécaniques. Il est soumis à un processus de trempage dans une coucheuse, vibré sur une chaîne de conditionnement, expédié à travers les continents et manipulé par l'utilisateur final. Durant tout ce processus, il doit conserver sa qualité. intégrité structurelleUn comprimé ébréché, fissuré ou cassé est plus qu’un simple défaut esthétique ; il peut entraîner un dosage incorrect, une stabilité compromise et une perte de confiance du patient.

Cela soulève une question fondamentale pour tout formulateur ou fabricant pharmaceutique : Qu’est-ce qui rend une tablette solide ?

Si la formulation est le fondement de la résistance d'un comprimé, la géométrie du comprimé est un autre facteur crucial, souvent controversé. Un comprimé rond simple résiste-t-il mieux qu'un comprimé ovale complexe ? Comment la forme influence-t-elle tout, du processus de fabrication à l'enrobage final ?

Cet article examine en profondeur la science derrière forme de comprimé pharmaceutique, en s'appuyant sur des recherches faisant autorité pour explorer son impact sur l'intégrité mécanique. Nous examinerons l'interaction entre la formulation, la forme et le processus de fabrication, et révélerons comment des équipements de pointe, comme le Grande presse à comprimés rotative, est essentiel pour produire des tablettes robustes de toute conception.

La Fondation : Pourquoi la résistance des comprimés est bien plus qu'une simple « dureté »

Avant d'aborder la forme, il convient de définir ce que l'on entend par « résistance ». Dans l'industrie pharmaceutique, le terme « dureté« La force d'écrasement » est utilisée depuis des décennies, souvent mesurée par un simple test de force d'écrasement. Cependant, la science pharmaceutique moderne privilégie une mesure plus précise et plus pertinente : résistance à la traction.

Comme détaillé dans une revue complète dans le Journal international de pharmacie, résistance à la traction (σt​) est la force nécessaire pour séparer un matériau. Pour les comprimés, elle est mesurée indirectement à l'aide de tests comme essai de compression diamétrale (ou « test brésilien »). Cette méthode fournit une valeur standardisée permettant des comparaisons précises entre des comprimés de tailles et de formes différentes. Pourquoi est-ce important ? Parce qu'une dureté élevée ne signifie pas toujours qu'un comprimé est moins sujet à l'écaillage ou au scellement. La résistance à la traction est un indicateur plus précis de la capacité d'un comprimé à résister aux types de défaillances qu'il rencontrera en conditions réelles.

Une tablette robuste, dotée d'une résistance élevée à la traction, garantit :

• Durabilité par le revêtement, l'emballage et le transport.

• Prévention du capsulage et du laminage (défauts de fabrication courants).

• Dosage constant, car les morceaux ne se cassent pas.

• Sécurité et conformité des patients.

Avec cette compréhension fondamentale, explorons les deux principaux facteurs qui contrôlent cet attribut critique : la formulation et la forme.

Tout commence de l'intérieur : l'impact considérable de la formulation

Aucune discussion sur la forme des comprimés ne serait complète sans reconnaître au préalable le rôle crucial de la formulation de la poudre elle-même. Le choix des excipients (ingrédients inactifs) peut littéralement faire la différence entre un comprimé et son efficacité.

La première image fournie au début de cet article illustre parfaitement ce point. Elle compare des comprimés fabriqués avec deux excipients principaux différents : mannitol (un matériau cassant) et cellulose microcristalline (MCC) (un matériau capable de déformation plastique).

Les résultats sont frappants :

• Teneur élevée en mannitol : Ces comprimés présentent un pourcentage élevé de défauts, même avec des forces de rupture par impact relativement faibles. La fragilité du mannitol signifie que, lorsqu'il est comprimé, il forme une structure rigide qui se fissure facilement sous l'effet de la contrainte.

• Teneur élevée en MCC : En revanche, les comprimés à forte teneur en MCC sont beaucoup plus résistants. Les particules de MCC se déforment plastiquement, ce qui signifie qu'elles peuvent s'écouler et changer de forme sous pression pour former une liaison interparticulaire dense et hautement adhérente. Il en résulte des comprimés capables de résister à des forces d'impact beaucoup plus élevées avec un minimum de défauts.

Cela démontre un principe crucial : Avant de pouvoir optimiser la forme, vous devez perfectionner la formulation. Une formulation bien conçue avec une bonne compactibilité est la première et la plus importante étape pour garantir l’intégrité du comprimé.

La géométrie de la durabilité : comment la forme de la tablette influence le stress

Une fois la formulation optimisée, la forme du comprimé devient la variable critique suivante. La géométrie d'un comprimé influence directement la répartition des contraintes mécaniques, tant pendant le processus de compression que lors des manipulations post-fabrication.

Du plat au biconvexe : le problème des bords tranchants

Les premières tablettes étaient de simples cylindres à face plate. Bien que facile à produire, cette forme présente un inconvénient majeur : bords tranchants. Ces arêtes sont des points de concentration de stressLorsqu'une force est appliquée, qu'il s'agisse d'une chute, d'une collision dans une cuve de revêtement ou de l'éjection de la matrice, la contrainte se concentre sur ces angles vifs, les rendant très sensibles à l'écaillage et à l'érosion. Cela entraîne une augmentation friabilité, la tendance d'une tablette à s'user.

Pour lutter contre cela, les fabricants ont opté pour comprimés biconvexesLes faces incurvées et les bords arrondis des modèles biconvexes jouent un rôle essentiel : ils répartissent les contraintes de manière plus uniforme sur l'ensemble de la structure de la tablette. L'absence de points tranchants où la force peut se concentrer rend la tablette intrinsèquement plus résistante à l'écaillage et à la rupture.

Formes ovales et capsules : une solution moderne

L'évolution du secteur a entraîné celle de la conception des comprimés. Les comprimés ovales et en forme de capsule sont devenus populaires pour plusieurs raisons, notamment la facilité de déglutition et la différenciation des produits. D'un point de vue mécanique, ces formes allongées s'appuient sur les avantages de la conception biconvexe.

Recherche publiée dans Technologie des poudres Kendal G. Pitt et Matthew G. Heasley ont utilisé l'analyse par éléments finis (AEF) pour étudier la distribution des contraintes dans les comprimés allongés. Leurs travaux ont révélé une donnée clé : pour la plupart des comprimés pharmaceutiques allongés courants (dont le rapport longueur/largeur est supérieur à 1,7:1), la contrainte de traction maximale atteint une valeur limite prévisible. Cela a permis de développer une équation fiable pour calculer la résistance à la traction de ces formes complexes :

où $P$ est la charge de rupture, $D$ est l'axe court, $t$ est l'épaisseur totale, et $L$ est la hauteur du mur.

Le point à retenir est que les formes ovales et capsules bien conçues sont exceptionnellement robustesLeur courbure continue minimise les points de concentration de contraintes, ce qui les rend très résistants à la fracture lors de la compression diamétrale et des impacts réels.

Forme et enrobage du comprimé : une combinaison parfaite

Les avantages des surfaces courbes s'étendent directement à l'une des étapes de post-compression les plus critiques : pelliculageUn enrobage uniforme est essentiel pour masquer le goût, contrôler la libération du médicament et protéger l'ingrédient actif.

• Comprimés à face plate Les revêtements en poudre sont notoirement difficiles à appliquer uniformément. Les arêtes vives peuvent être surrevêtementées, tandis que les faces planes reçoivent une couche plus fine. Ces mêmes arêtes sont également sujettes à l'érosion lors du passage dans la turbine, ce qui entraîne des défauts d'érosion des arêtes ou de maclage.

• Comprimés biconvexes et ovalesGrâce à leurs surfaces lisses et roulantes, les rouleaux sont idéaux pour le revêtement. Ils oscillent librement et permettent une application uniforme de la suspension de revêtement, pour une finition homogène et de haute qualité, avec moins de défauts.

Rassembler le tout : comment les presses à comprimés produisent différentes formes de comprimés

Comprendre la formulation et la forme idéales ne représente que la moitié du travail. Réaliser ce design exige un processus de fabrication d'une précision et d'un contrôle inégalés. C'est là que la presse à comprimés joue un rôle central.

La forme d'une tablette est dictée par l'outillage : le mourir et le coups de poingLa matrice forme la circonférence du comprimé, tandis que les pointes des poinçons supérieur et inférieur dessinent ses faces supérieure et inférieure. Pour produire un comprimé ovale biconvexe, par exemple, la presse doit être équipée de matrices et de poinçons ovales à pointes concaves et ovales.

Cependant, la production de comprimés de haute qualité et de formes complexes de manière constante et à grande vitesse présente des défis techniques importants :

1. Force de compression précise : La presse doit appliquer et maintenir la force de compression exacte nécessaire pour atteindre la densité et la résistance à la traction souhaitées. Une force insuffisante produit un comprimé fragile et friable ; une force excessive peut provoquer un coiffage ou un pelliculage.

2. Remplissage uniforme de la matrice : Pour que chaque comprimé ait le même poids et la même résistance, la matrice doit être remplie d'une quantité parfaitement uniforme de poudre. Cela devient plus difficile avec les formes non rondes.

3. Alignement et durabilité de l'outillage : Les poinçons supérieurs et inférieurs doivent être parfaitement alignés pour éviter l'usure et les défauts de la tablette. L'ensemble du système doit être suffisamment robuste pour supporter les forces considérables d'un fonctionnement continu.

C'est précisément là qu'une machine supérieure comme la Grande presse à comprimés rotative Offre un avantage décisif. Conçu pour répondre aux exigences de la production pharmaceutique moderne, il excelle à traduire la science de la formulation en un produit fini impeccable.

• Contrôle de force avancé : La presse Grand utilise une technologie de jauge de contrainte sophistiquée et un cadre mécanique robuste pour fournir une force de compression exceptionnellement précise et répétable, garantissant que chaque comprimé répond aux spécifications de résistance à la traction cibles, quelle que soit sa forme.

• Systèmes d'alimentation optimisés : Ses systèmes d'alimentation forcée sont conçus pour garantir un remplissage uniforme et cohérent des matrices, même avec des formulations difficiles et des formes de comprimés complexes, minimisant ainsi les variations de poids et garantissant l'uniformité du contenu.

• Ingénierie de haute précision : La presse à comprimés rotative Grand est construite en mettant l'accent sur l'alignement de la tourelle et de l'outillage, réduisant ainsi le risque de défauts courants tels que le bouchage et le collage, et prolongeant la durée de vie des outils coûteux et de forme personnalisée.

En offrant ce niveau de contrôle et de fiabilité, la presse Grand permet aux fabricants de produire en toute confiance des comprimés de pratiquement toutes les formes, des simples comprimés ronds aux conceptions personnalisées complexes, sans compromettre l'intégrité mécanique ou l'efficacité de la production.

Conclusion : une synthèse de la science et de l'ingénierie

Alors, quelle est la forme idéale d'un comprimé pour une meilleure intégrité ? La science apporte une réponse claire : Les formes avec des surfaces continues et courbes, comme les formes biconvexes, ovales et en capsules, sont mécaniquement supérieures aux comprimés à face plate avec des bords tranchants. Ils répartissent les contraintes plus efficacement, sont moins sujets à l'écaillage et sont bien mieux adaptés au pelliculage.

Cependant, la forme ne suffit pas à elle seule. L'intégrité d'une tablette repose sur une approche globale :

1. Cela commence par un formulation scientifiquement conçue qui privilégie la compactibilité, en utilisant des excipients comme le MCC pour créer une résistance inhérente.

2. Elle est réalisée à travers une forme de tablette optimisée qui minimise la concentration du stress.

3. Il est fabriqué sans défaut à l'aide d'un presse à comprimés haute performance qui offre la précision et le contrôle nécessaires pour maîtriser les complexités de la production de comprimés modernes.

L'avenir de la fabrication pharmaceutique repose sur cette synthèse entre science des matériaux, conception géométrique et ingénierie mécanique avancée. En investissant dans ces trois domaines, les fabricants peuvent garantir que chaque comprimé produit est un gage de qualité, de sécurité et de robustesse.

Références

1. Chapitre 22 La force des comprimés pharmaceutiques - ScienceDirect.Iosif Csaba Sinka à 1, Kendal George Pitt à 2, Alan Charles Francis Cocks à

2. Effet des paramètres de traitement sur les propriétés des comprimés pharmaceutiques - ScienceDirect.IC Sinka a 1 F. Motazedian a, ACF Cocks b,KG Pitt c

3. Étude de l'impact de la formulation et de la forme du comprimé sur son intégrité : une étude approfondie utilisant des techniques mécaniques et d'imagerie.Mayank Singhala mayank.singhal@astrazeneca.com ∙ Joona Sorjonenb ∙ Håkan Wikströmc ∙ Pratik Upadhyayc ∙ Farhan Alhusband ∙ Dean Murphye ∙ Luis Martin de Juanc ∙ Jarkko Ketolainenb ∙ Pirjo Tajarobif.https://jpharmsci.org/article/S0022-3549(25)00285-0/abstract
4. Méthodes de détermination pratique de la résistance mécanique des comprimés – De l'empirisme à la science. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378517312006588