Les employés du Centre de transfert de technologie Anaxam et des chercheurs du Paul Scherrer Institute PSI ont utilisé les méthodes analytiques uniques disponibles chez PSI pour regarder à l'intérieur des seringues pré-remplies. Ils ont constaté que, dans de rares cas, le zinc du bouclier d'aiguille peut se lixivice dans la solution médicamenteuse pour être injectée et éventuellement contribuer au colmatage de la seringue.
La tâche que les employés du Centre de transfert de technologie Anaxam se sont fixées, ainsi que des collègues du Paul Scherrer Institute PSI, peuvent être comparés à la recherche d'une aiguille dans une botte de foin. La société pharmaceutique a demandé MSD (un nom commercial de Merck & Co., Inc., Rahway, NJ, USA) pour savoir si de minuscules quantités d'élément Zinc peuvent pénétrer dans les aiguilles des seringues pré-remplies et, dans l'affirmative, où elle se loge dans les aiguilles.
Le contexte est l'observation que, dans de rares cas, les aiguilles des seringues pré-remplies (PFS) peuvent être bloquées, par exemple si les seringues ne sont pas stockées dans un environnement suffisamment cool. Ce phénomène est connu depuis un certain temps et a déjà été étudié par anaxam. Cependant, ce qui est resté clair, c'est exactement ce qui déclenche le blocage. Une suggestion était que le zinc du bouclier à aiguille – le capuchon en caoutchouc dans lequel l'aiguille est inséré lorsque la seringue est fabriquée – pourrait lixiviation dans la solution médicamenteuse à injecter, ce qui le rend plus visqueux, ce qui entraînerait finalement des blocages.
Pour étudier cette théorie, l'équipe dirigée par Anaxam a maintenant recours à des méthodes de détection sophistiquées. Ceux-ci leur ont permis de regarder à l'intérieur des aiguilles hypodermiques bloquées et de vérifier si et où le zinc était présent. Les résultats ont maintenant été publiés dans la revue Recherche pharmaceutique.
Seringues pré-remplies pratiques
Les seringues pré-remplies sont largement disponibles, pratiques et faciles à utiliser, à la fois pour les professionnels de la santé et pour les patients. La quantité de solution à injecter est mesurée avec précision, ce qui exclut pratiquement les erreurs de dosage, par exemple. Le fait que leurs aiguilles puissent devenir obstrués, en particulier lorsque la solution à injection est très concentrée, est un problème bien connu dans l'industrie pharmaceutique et a également été soulevé lors des applications de licence. Il y a également eu des cas d'aiguilles obstruées qui ont conduit les produits à rappeler. « Donc Merck était très intéressé à savoir si le zinc pouvait en fait trouver son chemin dans les aiguilles et provoquer le blocage », explique Vlad Novak, chef de projet chez Anaxam.
Cela signifiait que plusieurs questions devaient être répondues. Y a-t-il du zinc à l'intérieur de l'aiguille? Et si oui, d'où viennent-ils? À quoi ressemble l'intérieur d'une aiguille obstruée? Et le zinc est-il également présent dans la solution injectée, ce qui pourrait finalement conduire au blocage?
Suivi du zinc
MSD a pu répondre à la première question en interne en utilisant la spectroscopie de masse. Oui, la solution séchée dans l'aiguille contenait du zinc, et cela devait provenir du bouclier à aiguille. Cela résulte du fait qu'aucun zinc n'a été détecté dans une expérience de contrôle dans laquelle le bouclier à aiguille a été omis. Cependant, pour effectuer ces analyses, MSD a d'abord dû extraire le matériau de l'aiguille, puis l'alimenter dans le spectromètre de masse. Cela signifiait que les chercheurs MSD n'ont pas pu déterminer exactement où le zinc était situé dans le blocage. Pour répondre à cela, ils avaient besoin de méthodes analytiques qui allaient au-delà de la portée d'un laboratoire conventionnel. Ils les ont trouvés à Anaxam.
En tant que centre de transfert de technologie, Anaxam propose à ses clients des méthodes d'imagerie et spectroscopiques uniques qui peuvent être réalisées en utilisant les grandes installations de recherche de PSI. « La force de PSI réside dans le fait que nous exploitons plusieurs instruments très complexes sur un seul site, que nous pouvons combiner les uns avec les autres et mettre à la disposition de l'industrie sous la direction de l'anaxam », explique Margie Olbinado. Le physicien PSI a utilisé le rayonnement synchrotron de la source de lumière suisse SLS pour regarder à l'intérieur des aiguilles et localiser le blocage.
Olbinado l'a fait sur la ligne de faisceau Tomcat de SLS. Cette installation peut être utilisée pour produire des tomogrammes calculés. Le système fonctionne un peu comme une tomodensitométrie dans un hôpital, mais utilise le rayonnement synchrotron, des radiographies spéciales qui sont partiellement cohérentes et peuvent donc interférer entre elles. Cette propriété permet aux chercheurs d'enregistrer visuellement même les plus petites quantités de matériaux dans une aiguille hypodermique ultra-mince en acier inoxydable – avec un diamètre interne de moins de 200 micromètres. Dans ce cas particulier, le résultat était une image claire de la solution séchée à l'intérieur de l'aiguille obstruée.
Empreinte digitale à rayons X
Enfin, pour répondre à la dernière question – y a-t-il vraiment du zinc à l'intérieur des aiguilles bouchées? – Ils ont utilisé une technique connue sous le nom de SR-XRF (fluorescence à rayons X à base de synchrotron), pour laquelle Dario Ferreira Sanchez de Psi était responsable. « Cet outil nous permet de produire un enregistrement visuel de« l'empreinte digitale »caractéristique de certains éléments chimiques à l'intérieur de l'aiguille hypodermique avec une résolution spatiale élevée», explique Ferreira Sanchez.
Sanchez y parvient en utilisant des rayons X d'une longueur d'onde très spécifique, qui élimine l'un des électrons intérieurs de l'atome. Les électrons d'un atome sont disposés dans une série de coquilles, par lesquelles les électrons dans les coquilles intérieurs sont le plus étroitement liés au noyau. Cependant, même un tel électron peut être arraché à l'atome par des radiographies à haute énergie. Lorsque cela se produit, un électron de l'une des obus supérieurs prend sa place, émettant à son tour des rayons X. Ferreira Sanchez a pu enregistrer ces radiographies et déterminer quel élément les avait produits.
L'empreinte digitale à rayons X a révélé qu'il y avait en effet du zinc dans la solution bloquant l'aiguille. En mettant tout cela ensemble, l'équipe Anaxam a pu conclure que le zinc se lixivit du bouclier à aiguille dans la solution médicamenteuse lorsque la seringue est stockée à une température de 40 degrés. Le zinc peut favoriser la gélification des protéines et l'augmentation de la viscosité de la formulation contribuant au colmatage de la seringue. Lorsqu'il est stocké correctement (5 degrés), aucun zinc n'a été détecté.
Les résultats de ce travail de détective délicat donnera à la société pharmaceutique MSD une meilleure compréhension des causes complexes des blocages dans les seringues pré-remplies, afin qu'elles puissent être mieux empêchées. Cela rendra ces seringues, qui sont déjà très sûres et fiables, encore plus sûres à l'avenir.
