Descripció del projecte
L’ús de tecnologies analítiques espectroscòpiques, ràpides, informatives i de baix cost en un entorn industrial permet la mesura directa sobre el producte o el cru de reacció d’un procés i contribueix a l’agilització de l’optimització de processos industrials i del control de productes i matèries primeres. La minimització de l’ús de reactius i generació de residus i la rapidesa de la producció i gestió de la mesura espectroscòpica fan que aquesta sigui una tecnologia verda que contribueix a la realització d’una activitat industrial sostenible i eficient.
Aquest projecte de tesi s’orienta a estudiar el potencial de la implementació de tècniques espectroscòpiques combinades amb tractaments quimiomètrics avançats en aplicacions industrials del sector farmacèutic. En concret, en el context de caracterització i control de intermitjos
avançats i principis actius, i, en l’optimització i control dels processos de producció d’aquestes substàncies.
Juntament amb la difracció de raigs X (XRPD), una de les tecnologies espectroscòpiques que presenta més interès en el context químico-farmacèutic és l’espectroscòpia Raman, ja que aquesta tècnica pot treballar en estat sòlid, proporciona informació química de gran qualitat i és particularment útil per descriure les formes polimòrfiques dels compostos. Es farà un estudi aprofundit del potencial de l’espectroscòpia Raman per elucidar el polimorfisme de principis actius. Es realitzaran comparacions amb tècniques més tradicionals, com la difracció de raigs X (XRPD), i, s’usaran metodologies quimiomètriques amb dos objectius:
a) la fusió de les dues mesures per a una major comprensió de la relació entre la cristal·linitat i la resposta Raman espectroscòpica,
b) la construcció de models de calibratge entre la informació cristal·lina de referència de XRPD i la de Raman amb la finalitat de poder determinar formes cristal·lines a posteriori només a partir de la mesura espectroscòpica i en temps real, propietat essencial si es volen estudiar dinàmiques de transformació polimòrfica o analitzar un gran nombre de mostres en temps curt.
L’altre eix important de la tesi serà l’explotació de la mesura espectroscòpica (fonamentalment Raman, però també amb aproximacions multimodals Raman-FT-IR i NIR) per a l’optimització, modelització i control de processos. L’ús de l’espectroscòpia combinada amb la quimiometria s’aplicarà a:
a) el disseny d’experiments orientat a la comprensió i optimització del procés, en què com a novetat es tractarà d’utilitzar la mesura espectroscòpica directament o indirecta per interpretar l’efecte dels factors i interaccions estudiades;
b) la modelització dels processos amb mètodes de resolució multivariant per a la identificació d’intermedis i productes i la comprensió de l’evolució i mecanisme del procés;
c) la construcció de models de control que permetin assegurar l’evolució correcta del procés i marcar el punt final de reacció.
L’objectiu final és que els estudis plantejats, que començaran amb un treball a escala de laboratori com a prova de concepte, puguin ser usats en un futur a escales superiors i contribuir a la millora de l’activitat de producció en el context industrial.
Aquest projecte es durà a terme com a col·laboració entre la companyia AGC Pharma Chemicals Europe s.l.u, CDMO d’implantació internacional especialitzat en la preparació de principis actius i intermedis, i el grup de Quimiometria de la Universitat de Barcelona, experts reconeguts
internacionalment pel desenvolupament de tecnologia quimiomètrica aplicada a l’anàlisi de dades espectroscòpiques i la modelització i control de processos. Tot i ser aquestes dues entitats els principals actors del projecte, no es descarta alguna estada curta en altres centres de recerca per aprofundir en algun dels temes de recerca plantejats.
