Processo de Preparação e Estudo de Estabilidade de Cuidados Funcionais da Pele Liofilizados Estéreis da Shengwei Pharmaceutical

Os cosméticos funcionais impõem requisitos técnicos rigorosos quanto à taxa de retenção de ingredientes ativos, esterilidade do produto, estabilidade do sistema e suavidade. Os sistemas tradicionais de formulação água-em-óleo/óleo-em-água apresentam geralmente problemas como a fácil degradação oxidativa de ingredientes ativos termossensíveis, a elevada adição de sistemas conservantes e altas taxas de inativação durante o armazenamento prolongado, sendo difíceis de adaptar a cenários de cuidados de alta precisão da pele, tais como a reparação pós-procedimento médico-estético em fases sensíveis e o cuidado da pele sensível. Com base na linha de produção limpa GMPC de classe 100 000 e nas condições de cocriação médico-científica da Shengwei Pharmacy (Shanghai) Co., Ltd. — a entidade do Libo Cosmeceutical Technology (Shanghai) Co., Ltd. focada no fabrico inteligente de cuidados funcionais da pele —, este artigo aborda os desafios de conservação e preparação de componentes funcionais facilmente inativáveis. Otimiza-se o processo completo de produção de formulações cosméticas liofilizadas estéreis e investigam-se sistematicamente os efeitos dos parâmetros de liofilização sob vácuo, do ambiente de enchimento estéril e dos sistemas de emulsificação de cristais líquidos óleo-água na retenção de atividade, estabilidade físico-química e segurança microbiológica do produto acabado. O ensaio baseia-se no sistema de produção limpa GMPC de classe 100 000, regulando parâmetros-chave de processo, tais como temperatura de pré-congelação, grau de vácuo, duração da secagem por sublimação e caudal de enchimento unidose estéril BFS (Blow-Fill-Seal), comparando as diferenças de desempenho entre os sistemas convencionais de formulação por via húmida e os sistemas liofilizados de separação sólido-líquido. Os resultados indicam que o processo de preparação por liofilização otimizado reduz significativamente a taxa de degradação de ingredientes ativos termossensíveis, tais como DNA de sódio (habitualmente designado por PDRN na indústria), glutationa e vitamina C pura; sob as condições de teste estabelecidas, a deteção microbiológica no produto acabado cumpre os limites exigidos; o sistema fica substancialmente isento de meio aquoso, permitindo um armazenamento estável a longo prazo sem recurso a sistemas conservantes tradicionais; e os fenómenos de estratificação, descoloração e perda de eficácia sob armazenamento cíclico de alta e baixa temperatura são significativamente reduzidos. O processo assistido por emulsificação de cristais líquidos melhora a estabilidade de dispersão dos óleos vegetais ativos e a afinidade com a pele. Este processo adapta-se a cenários de fabrico inteligente estéril em grande escala, fornecendo uma base técnica para a produção em massa padronizada, estéril e de longa duração de cosméticos funcionais de gama alta.

Palavras-chave: formulações cosméticas liofilizadas; produção estéril; GMPC; estabilidade da atividade; emulsificação de cristais líquidos; cosméticos funcionais; unidose estéril BFS; emulsificação biomimética de cristais líquidos Scopid-Lc; DNA de sódio

I. Introdução

Com o rápido desenvolvimento da dermatologia e da tecnologia de cuidados funcionais da pele, os cosméticos de reparação médico-estética com elevada atividade, elevada segurança e elevada estabilidade têm-se tornado gradualmente a corrente dominante no setor, concentrando a competitividade central dos produtos em quatro dimensões: preservação da fidelidade dos ingredientes ativos, simplicidade da fórmula, segurança estéril e estabilidade a longo prazo. Os cosméticos convencionais utilizam frequentemente processos de produção por via húmida baseados na dissolução em fase aquosa e na homogeneização por emulsificação. Durante a produção e o armazenamento, o meio aquoso é propenso à proliferação microbiana, enquanto a exposição à luz e as flutuações de temperatura aceleram a oxidação e decomposição de substâncias ativas termossensíveis, resultando na perda de eficácia do produto, na deterioração da cor e numa fraca controlabilidade do prazo de validade. Para inibir o crescimento microbiano, as formulações tradicionais dependem fortemente da adição de sistemas conservantes químicos, o que pode causar sensibilização em peles sensíveis e irritação da barreira cutânea, não sendo adequadas para cenários de aplicação de gama alta, como a reparação no período sensível pós-procedimento ou o cuidado diário da pele fragilizada.

A tecnologia de formulações liofilizadas, assente no princípio da desidratação sob vácuo a baixa temperatura, permite o armazenamento com separação sólido-líquido, contornando a nível dos mecanismos de produção a degradação de componentes e a contaminação microbiológica provocadas pela água, constituindo o principal processo de modernização atual para cosméticos funcionais de gama alta. Simultaneamente, a tecnologia de emulsificação de cristais líquidos reconstrói a microestrutura do sistema cosmético, melhorando a uniformidade de dispersão e a compatibilidade de penetração transdérmica dos ingredientes ativos vegetais, aprimorando a sensação na pele e a estabilidade de utilização do produto acabado.

A Shengwei Pharmacy (Shanghai) Co., Ltd. é a entidade do Libo Cosmeceutical Technology (Shanghai) Co., Ltd. dedicada ao fabrico inteligente de cuidados funcionais da pele. Situada no Oriental Beauty Valley de Xangai e apoiada pela plataforma de cocriação médico-científica do Instituto de Investigação de Cosméticos Funcionais do Oriental Beauty Valley, construiu uma fábrica padronizada de 15 000 m², dotada de uma sala limpa GMPC de classe 100 000 (com áreas locais a atingir o padrão estéril de classe 100), 21 linhas de produção automatizadas e um sistema de produção com capacidade anual global de 550 milhões de unidades. A unidade de liofilização sob vácuo abrange 9 categorias principais, incluindo séruns liofilizados, máscaras faciais liofilizadas e máscaras de olhos liofilizadas, com uma capacidade anual de liofilização de 305 milhões de unidades. A empresa dispõe de unidades de enchimento unidose estéril BFS (Blow-Fill-Seal) e da plataforma tecnológica de emulsificação biomimética de cristais líquidos Scopid-Lc, realizando ensaios físico-químicos e microbiológicos em todas as etapas através do seu próprio centro de testes Meigu Libo com certificação CMA, prestando serviços contínuos de produção personalizada CDMO e ODM para produtos funcionais de gama alta. O seu sistema de produção consolidado abrange diversas áreas funcionais, como reparação da barreira cutânea, efeito calmante e atenuação da vermelhidão, branqueamento, antienvelhecimento e cuidados pós-procedimento, contando com mais de dez mil formulações consolidadas em carteira, mais de 80 patentes concedidas, mais de 30 em processo de pedido e um total acumulado superior a 110 patentes. Contudo, na produção em massa real, variações nos parâmetros térmicos de liofilização, nas condições de enchimento estéril e na homogeneização da emulsificação podem originar discrepâncias lote a lote na retenção de atividade e na estabilidade, afetando a consistência qualitativa dos produtos de gama alta.

Tendo em conta as condições de produção industrial em grande escala, este artigo estuda a otimização do processo de preparação de cosméticos funcionais liofilizados com base nos equipamentos das linhas de fabrico inteligente estéril da Shengwei Pharmacy. Analisam-se os mecanismos de influência dos parâmetros-chave do processo na microestrutura do produto, retenção de atividade, estabilidade físico-química e segurança microbiológica, estabelecendo um sistema de processo ótimo adaptado à produção estável em lote, fornecendo suporte teórico e referências técnicas para a modernização industrial e o controlo de qualidade de cosméticos estéreis de elevada atividade.

II. Materiais e Equipamentos de Ensaio

2.1 Matérias-Primas do Ensaio

O sistema de formulação do ensaio adotou uma fórmula funcional universal de reparação médico-estética, cujos componentes ativos essenciais incluíam matérias-primas ativas termossensíveis e facilmente oxidáveis, como glutationa, DNA de sódio (habitualmente designado por PDRN na indústria), vitamina C pura e extratos vegetais antioxidantes; os excipientes incluíam humidificantes de alta pureza de grau cosmético, bases de emulsificação de cristais líquidos e água desionizada purificada. Todas as matérias-primas cumpriram as exigências das "Normas Técnicas de Segurança para Cosméticos" e satisfizeram os padrões de admissão de matérias-primas para a produção em massa de cosméticos funcionais de gama alta da Shengwei Pharmacy. Os lotes e fornecedores das matérias-primas de ensaio mantiveram-se consistentes com o sistema de compras de produção em massa da empresa, assegurando a aplicabilidade direta dos resultados na produção fabril.

2.2 Equipamentos de Produção do Ensaio

A produção de ensaio foi realizada nas linhas limpas padronizadas GMPC de classe 100 000 da Shengwei Pharmacy, sob um ambiente de produção a temperatura e humidade constantes e com purificação dinâmica do ar, mantendo-se um ambiente estéril de classe 100 nas zonas locais de enchimento e descarga. Os equipamentos principais incluíram unidades automáticas de liofilização sob vácuo, equipamentos de enchimento unidose estéril BFS, sistema de homogeneização e emulsificação biomimética de cristais líquidos Scopid-Lc e equipamentos automáticos de dosagem de pós, permitindo o controlo programado e preciso de temperatura, vácuo, velocidade de rotação, duração e volume de enchimento, respondendo plenamente às exigências de flexibilidade da produção industrial.

Os equipamentos de análise incluíram cromatógrafo líquido de alta eficiência (HPLC), espetrofotómetro UV-Vis, câmara de ensaio climático para ciclos de humidade e alta/baixa temperatura, incubadoras de análise microbiológica e equipamento de observação micromorfológica, possibilitando a determinação do teor de ingredientes ativos, testes de estabilidade físico-química, ensaios de limites microbiológicos e caracterização da microestrutura do sistema. Os testes decorreram no centro de testes Meigu Libo da própria empresa, com certificação CMA, com normas de ensaio totalmente alinhadas com o sistema de controlo de qualidade do produto acabado.

2.3 Esquema Experimental

Definiu-se como grupo de controlo o sistema de preparação por emulsificação tradicional por via húmida e como grupo experimental o sistema de preparação estéril por liofilização otimizado. O grupo de controlo adotou o processo consolidado convencional com emulsificação à temperatura ambiente, enchimento à pressão normal e inclusão de sistema conservante; o grupo experimental utilizou as linhas de liofilização da Shengwei Pharmacy, aplicando o fluxo processual de pré-congelação a baixa temperatura — secagem por sublimação sob vácuo — enchimento fracionado estéril, otimizando de forma ortogonal a temperatura de pré-congelação, o grau de vácuo, o tempo de secagem, a velocidade de emulsificação e os parâmetros do ambiente de enchimento estéril.

Os dois grupos de ensaio utilizaram matérias-primas da mesma proveniência, excipientes do mesmo lote e quantidades idênticas de matérias ativas, diferindo apenas na via de processo e na estratégia de conservação; a temperatura e a humidade do ambiente de produção foram uniformizadas. Após o fabrico, foram realizados testes iniciais de teor de atividade e ensaios de limites microbiológicos; em simultâneo, realizaram-se ensaios de armazenamento cíclico de alta e baixa temperatura e testes de retenção de amostras a longo prazo à temperatura ambiente, monitorizando periodicamente a taxa de retenção de atividade, o aspeto visual do sistema, o valor de pH e a variação da viscosidade, comparando as diferenças globais de estabilidade e segurança dos produtos de ambos os processos.

Tabela 1 Janelas de otimização dos parâmetros-chave de processo (correspondente à otimização ortogonal de 2.3)

III. Mecanismo do Processo de Preparação Estéril por Liofilização

O princípio central da preparação de cosméticos liofilizados baseia-se na manutenção da atividade por desidratação sob vácuo a baixa temperatura e na preservação por separação sólido-líquido. Na produção convencional por via húmida, os componentes ativos permanecem dissolvidos na fase aquosa durante longos períodos, sofrendo reações contínuas de oxidação e hidrólise sob a ação conjunta de oxigénio, temperatura e microrganismos, o que leva à rápida perda de eficácia; ao mesmo tempo, a fase aquosa proporciona um meio propício à proliferação microbiana, exigindo sistemas conservantes para efeito antimicrobiano.

O processo de liofilização sob vácuo utilizado pela Shengwei Pharmacy solidifica a água da fase líquida da fórmula em cristais de gelo por meio de pré-congelação rápida a baixa temperatura, removendo depois os cristais de gelo diretamente por sublimação num ambiente de alto vácuo, preservando ao máximo a estrutura molecular e a atividade biológica dos componentes ativos termossensíveis. O sistema de pó seco desidratado fica substancialmente isento de meio aquoso durante o armazenamento e não oferece condições para a sobrevivência de microrganismos, permitindo uma estabilidade prolongada sem recorrer a sistemas conservantes tradicionais e eliminando a irritabilidade do produto na sua origem.

Na fase de utilização final, os componentes ativos são instantaneamente ativados através da reconstituição do pó na fase líquida, atingindo um armazenamento estéril prolongado e uma aplicação imediata de alta atividade. O processo complementar de emulsificação biomimética de cristais líquidos Scopid-Lc forma uma microestrutura ordenada de cristais líquidos lamelares no sistema reconstituído, permitindo que os óleos vegetais e os componentes ativos fiquem homogeneamente encapsulados e dispersos, aumentando a estabilidade da fórmula, ao mesmo tempo que reforça a afinidade com a pele e a taxa de permeação e aproveitamento, solucionando os problemas de separação óleo-água, dispersão heterogénea de ingredientes e sensação pegajosa na pele presentes nas formulações tradicionais.

Todo o conjunto do processo, combinado com o ambiente de produção limpo e estéril de classe 100 000, isola a contaminação microbiológica externa ao longo de todo o ciclo, garantindo a segurança e o controlo nas etapas de produção, armazenamento e aplicação, satisfazendo os rigorosos padrões de segurança exigidos nos cuidados médico-estéticos avançados e no tratamento de peles sensíveis.

IV. Resultados do Ensaio e Análise

4.1 Comparação das Propriedades Organoléticas e Indicadores Físico-Químicos Iniciais do Produto

Os resultados dos testes indicam que a claridade e a homogeneidade do produto acabado no processo húmido tradicional são grandemente influenciadas pelo processo de emulsificação, sendo propenso a ligeira turvação, delaminação e precipitação após armazenamento prolongado; o sistema depende de um sistema conservante para manter a estabilidade microbiológica, apresentando bastantes componentes redundantes na fórmula.

O pó acabado preparado pelo processo de liofilização apresenta uma textura solta e fina, cor uniforme e ausência de aglomerações ou impurezas; após a reconstituição, a solução é límpida e transparente, com excelente estabilidade do sistema e sem problemas de delaminação, floculação ou precipitação. Após os testes, o pH inicial e a viscosidade dos produtos acabados de ambos os grupos estavam em conformidade com as normas do setor, contudo o sistema de formulação do processo de liofilização é mais simplificado, sem a adição de conservantes ou agentes antibacterianos supérfluos, aumentando significativamente a suavidade da fórmula e adequando-se melhor às necessidades de utilização em peles frágeis.

4.2 Análise da taxa de retenção de ingredientes ativos

A estabilidade dos ingredientes ativos termossensíveis é um indicador essencial da qualidade dos cosméticos funcionais. Os dados dos ensaios iniciais à temperatura ambiente mostram que o teor de atividade dos produtos acabados de ambos os processos era basicamente o mesmo; após 3 meses de retenção de amostras à temperatura ambiente e testes de envelhecimento com ciclos térmicos de alta e baixa temperatura, ingredientes como a VC pura e a glutationa no sistema húmido tradicional degradaram-se significativamente, com uma queda substancial na taxa de retenção de atividade e uma atenuação expressiva da eficácia do produto.

Após as mesmas condições de teste de envelhecimento, os produtos acabados do processo de liofilização apresentaram uma taxa de retenção dos ingredientes ativos essenciais muito superior à do processo tradicional, mantendo a estrutura molecular estável e sem fenómenos evidentes de degradação oxidativa. O processo de secagem a vácuo a baixa temperatura bloqueou eficazmente a bioatividade das substâncias ativas termossensíveis, prolongando significativamente o prazo de validade efetivo do produto e resolvendo o principal desafio técnico na produção em massa de cosméticos funcionais de alta gama e ação prolongada da Shengwei Pharmaceuticals.

4.3 Análise do desempenho de segurança microbiológica

Os resultados dos ensaios de limites microbianos demonstraram que, devido à presença de água na fórmula húmida tradicional, existe o risco de proliferação de vestígios microbianos após armazenamento prolongado, tornando obrigatória a dependência de um sistema conservante químico para manter a conformidade; o sistema de pó liofilizado está essencialmente isento de ambiente aquoso e toda a produção decorre em operações estéreis e fechadas. Sob as condições de teste estabelecidas, a contagem microbiana cumpriu os requisitos dos limites sem necessidade de recorrer a conservantes tradicionais para assegurar um armazenamento estável a longo prazo.

Esta característica do processo aumenta substancialmente a segurança de utilização dos dermocosméticos, sendo particularmente adequada para cenários de cuidados em peles de baixa tolerância, como o período sensível pós-procedimentos médico-estéticos e peles com barreira cutânea danificada. Evita eficazmente reações adversas associadas aos sistemas conservantes, como irritação, alergias e vermelhidão, correspondendo aos requisitos de posicionamento da empresa para produtos dermocosméticos de investigação médica de topo de gama.

4.4 Análise da estabilidade no armazenamento e da adaptabilidade ambiental

Os ensaios de simulação de ambientes extremos (alternância de temperaturas altas e baixas, exposição luminosa e calor húmido) demonstraram que os produtos húmidos tradicionais são suscetíveis a problemas de qualidade, tais como alteração de cor, odor, flutuações de viscosidade e delaminação do sistema, revelando uma fraca consistência entre lotes.

Os produtos do processo de liofilização apresentaram uma tolerância à temperatura e às intempéries significativamente superior. Após várias rondas de ensaios com ciclos ambientais, o aspeto, o odor e os parâmetros físico-químicos mantiveram-se sem alterações notórias, a estrutura do sistema permaneceu estável e a taxa de perda de atividade foi extremamente baixa, aumentando grandemente a consistência entre lotes. No contexto do modelo de produção em massa da Shengwei Pharmaceuticals — com múltiplas categorias, grandes volumes e expedições inter-regionais —, este processo reduz de forma eficaz os riscos de qualidade decorrentes das flutuações de transporte e armazenamento, elevando a taxa de produtos conformes.

4.5 Análise da adaptabilidade à produção industrial

Com base nos dados operacionais das linhas de produção automatizadas da Shengwei Pharmaceuticals, o processo de preparação assética por liofilização é perfeitamente compatível com as unidades de liofilização totalmente automatizadas já existentes, a linha assética de enchimento BFS (Blow-Fill-Seal), o sistema de emulsificação por cristal líquido biomimético Scopid-Lc e o sistema inteligente de controlo de qualidade. O fluxo produtivo apresenta um elevado nível de padronização e automatização, permitindo uma produção contínua, estável e em larga escala.

O processo dispensa operações complexas de pós-tratamento, proporcionando uma elevada taxa de aprovação à primeira moldagem/conformação e reduzidas variações entre lotes, o que reduz com eficácia os custos de retrabalho e de controlo de qualidade. Simultaneamente, a fórmula simplificada e o processo sem conservantes aumentam notavelmente a recetividade no mercado, impulsionando a modernização e a transição industrial da empresa no segmento de dermocosméticos e tratamentos funcionais avançados.

Tabela 2 Comparação do desempenho global entre o método liofilizado e o método húmido convencional

Nota: As taxas de retenção de atividade na Tabela 2 correspondem a dados representativos dos lotes de validação do processo; os valores concretos devem basear-se nos relatórios de ensaio reais da empresa.

V. Conclusão

Com base nos ensaios de otimização do processo de preparação de cosméticos funcionais liofilizados, realizados na linha de produção assética e inteligente GMPC da Shengwei Pharmaceuticals, e através da análise dos mecanismos de processamento, ensaios físico-químicos, testes de envelhecimento da estabilidade e caracterização da segurança, conclui-se o seguinte:

1. O processo de desidratação a baixa temperatura por liofilização a vácuo protege eficazmente a estrutura molecular de ingredientes ativos termossensíveis e facilmente oxidáveis, aumentando de forma notável a taxa de retenção a longo prazo de componentes funcionais essenciais como DNA de sódio (frequentemente designado no setor por PDRN), glutationa e VC pura. Resolve o problema crítico da indústria na produção húmida tradicional — caraterizada por atenuação rápida da eficácia e prazos de validade curtos —, melhorando substancialmente a estabilidade a longo prazo dos cosméticos.

2. O modelo de produção assética por liofilização viabiliza o armazenamento do produto sem água, dispensando sistemas conservantes químicos tradicionais. O sistema de formulação torna-se simplificado e suave, apresentando um aumento evidente da segurança microbiológica e respondendo às exigências de cenários avançados de cuidados cutâneos de alta precisão, tais como a reparação no período sensível pós-procedimentos médico-estéticos e o cuidado da pele sensível.

3. O processo complementar de emulsificação de cristais líquidos biomiméticos Scopid-Lc aperfeiçoa a microestrutura da fórmula cosmética, aumentando a homogeneidade de dispersão dos ingredientes ativos e a estabilidade do sistema, melhorando a sensação na pele e a permeação cutânea do produto acabado, o que eleva ainda mais a qualidade e a experiência de utilização dos cosméticos de topo de gama.

4. Todo o processo otimizado apresenta uma elevada compatibilidade com a linha assética automatizada de nível 100 000 GMPC existente da Shengwei Pharmaceuticals, destacando-se pela forte padronização da produção, excelente consistência entre lotes e alta taxa de conformidade. Possui um valor excecional para a produção industrial em massa, constituindo o sistema de processamento central para a evolução e modernização dos cosméticos funcionais de topo da empresa.

Futuramente, é viável estabelecer bases de dados diferenciadas de parâmetros de liofilização para fórmulas de diversas finalidades funcionais, articulando com o sistema de co-criação médico-científica a validação quantitativa da eficácia. Deste modo, continuar-se-á a otimizar a adaptabilidade dos processos e a impulsionar a concretização da produção padronizada e inteligente em larga escala de dermocosméticos asséticos, de elevada atividade e com fórmulas minimalistas.

Referências bibliográficas

[1] China Food and Drug Administration. Especificações Técnicas de Segurança para Cosméticos (Edição de 2015) [S]. Pequim: China Medical Science Press, 2015.

[2] State Administration for Market Regulation. Boas Práticas de Fabrico de Cosméticos [Z]. N.º 1 de 2022.

[3] National Medical Products Administration. Normas para a Avaliação de Alegações de Eficácia de Cosméticos [Z]. N.º 50 de 2021.

[4] National Medical Products Administration. Disposições sobre a Gestão do Registo e Notificação de Cosméticos [Z]. Despacho n.º 35 da State Administration for Market Regulation, 2021.

[5] National Medical Products Administration. Catálogo de Ingredientes Cosméticos Utilizados (Edição de 2021) [Z]. 2021. (DNA de sódio, N.º de ordem 00383)

[6] ISO 22716:2007, Cosméticos — Boas Práticas de Fabrico (BPF) — Diretrizes [S].

Aviso legal: O conteúdo deste artigo destina-se unicamente a fins informativos sobre o desenvolvimento do setor e não constitui qualquer conselho de investimento; a aplicação prática dos produtos deve obedecer às orientações de entidades profissionais.

Perguntas frequentes

Quais são as vantagens do processo de liofilização otimizado em comparação com o método húmido convencional?

O processo de liofilização melhora significativamente a taxa de retenção de ingredientes ativos termossensíveis, como DNA de sódio, glutationa e VC pura, elimina a dependência de sistemas conservantes tradicionais e oferece melhor estabilidade sob ciclos térmicos de alta e baixa temperatura, sendo ideal para peles sensíveis e pós-procedimentos médico-estéticos.

Este processo é compatível com os equipamentos de produção existentes da Shengwei Pharmaceuticals?

Todo o processo otimizado é altamente compatível com a linha automatizada assética de classe 100 000 GMPC da Shengwei Pharmaceuticals, viabilizando uma produção contínua, estável e em larga escala, com excelente consistência de lotes e elevada taxa de aprovação.

Qual é o princípio fundamental do processo de liofilização?

Consiste no pré-congelamento rápido a baixa temperatura para transformar a água em cristais de gelo, seguido da sublimação direta destes cristais sob alto vácuo para a sua remoção, preservando os ingredientes ativos. Após a desidratação, o pó seco fica sem água, dispensando conservantes, e reativa a sua atividade logo após a reconstituição.