Исследование процесса приготовления и стабильности асептических лиофилизированных косметических средств от компании Shengwei Pharmaceutical – на основе технологии асептической одноразовой полировки ме

Функциональные средства по уходу за кожей предъявляют строгие технические требования к сохранению активных ингредиентов, стерильности продукта, стабильности системы и мягкости воздействия. Традиционные эмульсионные системы на водной основе, как правило, страдают от таких проблем, как легкое окисление и деградация термочувствительных активных ингредиентов, большое количество консервантов и высокая степень инактивации при длительном хранении, что делает их непригодными для высокоточных процедур по уходу за кожей, таких как уход после медицинских эстетических процедур и уход за чувствительной кожей. В данной статье, опираясь на 100 000-уровневую линию чистого производства GMPC и условия сотрудничества в области медицинских исследований компании Shengwei Pharmaceutical (Shanghai) Co., Ltd. — основного подразделения Leibo Cosmetics Technology (Shanghai) Co., Ltd., специализирующегося на интеллектуальном производстве функциональных средств по уходу за кожей, — рассматриваются проблемы сохранения и подготовки легко инактивируемых функциональных компонентов. Данная работа оптимизирует весь производственный процесс асептической лиофилизации косметических составов и систематически исследует влияние параметров вакуумной лиофилизации, асептической среды розлива и системы жидкокристаллической эмульсии масло-вода на сохранение активных ингредиентов, физико-химическую стабильность и микробиологическую безопасность готового продукта. Эксперимент проводился в чистой производственной системе класса 100 000 GMPC, контролируя ключевые параметры процесса, такие как температура предварительного замораживания, уровень вакуума, время сублимационной сушки и скорость потока асептического однократного розлива методом выдувания-наполнения-герметизации. Были сопоставлены различия в производительности между традиционными системами жидкостной обработки и системами лиофилизации с разделением твердой и жидкой фаз. Результаты показали, что оптимизированный процесс лиофилизации значительно снизил скорость деградации термочувствительных активных ингредиентов, таких как ДНК натрия (широко известная как PDRN), глутатион и протовитамин С. В заранее определенных условиях тестирования микробиологическое обнаружение готового продукта соответствовало пределам, система была практически обезвожена, и можно было обеспечить длительное стабильное хранение без использования традиционных консервантов. Образование слоев, изменение цвета и разрушение значительно уменьшились при циклическом хранении при высоких и низких температурах. Процесс с использованием жидкокристаллической эмульсификации улучшил стабильность дисперсии и адгезию растительных активных масел к коже. Этот процесс подходит для крупномасштабных асептических интеллектуальных производственных сценариев и может обеспечить технологическую основу для стандартизированного, асептического и долговечного массового производства высококачественных функциональных средств по уходу за кожей.

Ключевые слова: лиофилизированные косметические составы; асептическое производство; ГМПК; стабильность активности; эмульгирование жидких кристаллов; функциональные косметические средства; асептическое одноразовое использование методом выдувания-наполнения-герметизации; биомиметическое эмульгирование жидких кристаллов Scopid-Lc; ДНК натрия

I. Введение

Благодаря быстрому развитию дерматологии и функциональных технологий ухода за кожей, медицинские средства по уходу за кожей, характеризующиеся высокой активностью, безопасностью и стабильностью, постепенно становятся основным направлением в отрасли. Их основная конкурентоспособность заключается в четырех ключевых аспектах: подлинные активные ингредиенты, упрощенные формулы, стерильная безопасность и длительная стабильность. Традиционные средства по уходу за кожей часто используют влажный процесс производства, включающий водную рецептуру и эмульгирующую гомогенизацию. Во время производства и хранения водная среда способствует росту микроорганизмов. Одновременно с этим, колебания света и температуры ускоряют окисление и разложение термочувствительных активных веществ, что приводит к снижению эффективности продукта, изменению цвета и ухудшению контроля срока годности. Для подавления роста микроорганизмов традиционные формулы часто используют химические консерванты, которые могут легко вызывать сенсибилизацию и раздражение барьерной функции чувствительной кожи, что делает их непригодными для высокоэффективных применений, таких как восстановление чувствительной кожи после операций и ежедневный уход за хрупкой кожей.

Технология лиофилизации, основанная на принципе низкотемпературной вакуумной дегидратации, позволяет разделять и хранить твердые и жидкие компоненты. Это предотвращает деградацию компонентов и микробное загрязнение, вызванное водой в процессе производства, что делает ее основной технологией модернизации для высококачественных функциональных средств по уходу за кожей. В то же время, технология эмульгирования жидких кристаллов позволяет восстанавливать микроструктуру системы ухода за кожей, улучшая равномерность распределения и трансдермальную совместимость растительных активных ингредиентов, а также повышая комфортность и стабильность готового продукта для кожи.

Компания Shengwei Pharmaceutical (Shanghai) Co., Ltd. является основным подразделением Leibo Cosmetics Technology (Shanghai) Co., Ltd. и специализируется на интеллектуальном производстве функциональных средств по уходу за кожей. Расположенная в Шанхайской Восточной Долине Красоты, компания использует научно-исследовательскую платформу Института функционального ухода за кожей Восточной Долины Красоты для создания стандартизированной производственной площади площадью 15 000 квадратных метров, оснащенной чистой комнатой GMPC 100 000-го уровня (некоторые зоны соответствуют 100-му уровню стерильности), 21 автоматизированной производственной линией и производственной системой с общей годовой производительностью 550 миллионов единиц продукции. В частности, установка вакуумной лиофилизации охватывает 9 основных категорий, таких как лиофилизированные эссенции, лиофилизированные маски и лиофилизированные маски для глаз, с годовой производительностью лиофилизации 305 миллионов единиц продукции. Компания оснастила себя асептическим устройством для однократного розлива методом выдувания-наполнения-герметизации BFS и технологической платформой Scopid-Lc для эмульгирования с использованием биомиметических жидких кристаллов. Она также использует собственный сертифицированный CMA испытательный центр Meigu Laibo для проведения полного цикла физико-химических и микробиологических исследований. Компания давно занимается контрактным и производственным производством высококачественных функциональных средств по уходу за кожей. Ее существующая отлаженная производственная система охватывает множество функциональных формул в различных секторах, включая восстановление барьерной функции кожи, успокоение и уменьшение покраснения, отбеливание и омоложение, а также послеоперационный уход. В ее арсенале более 10 000 отработанных формул, более 80 авторизованных патентов и более 30 заявок на патенты, что в общей сложности составляет более 110 патентов. Однако в реальных условиях массового производства различные параметры контроля температуры лиофилизации, условия асептического розлива и условия гомогенизации эмульсии могут по-прежнему вызывать различия от партии к партии в сохранении активности и стабильности, влияя на стабильность качества высококачественной косметики.

В данной работе, основываясь на условиях промышленного массового производства, с учетом оборудования асептической интеллектуальной производственной линии фармацевтической компании Shengwei проводится исследование по оптимизации процесса приготовления лиофилизированных функциональных средств по уходу за кожей. Анализируется механизм влияния ключевых параметров процесса на микроструктуру, сохранение активности, физико-химическую стабильность и микробиологическую безопасность готового продукта, а также создается оптимальная технологическая система, подходящая для стабильного серийного производства. Это обеспечивает теоретическую основу и техническую базу для промышленной модернизации и контроля качества высокоактивных асептических средств по уходу за кожей.

II. Испытательные материалы и оборудование

2.1 Испытательные материалы

В экспериментальной рецептуре использована общая система рецептур для медицинской эстетической коррекции. Основные активные ингредиенты включают глутатион, натриевую соль ДНК (широко известную в отрасли как PDRN), природный витамин С и растительные антиоксидантные экстракты — все это термочувствительные и легко окисляющиеся активные ингредиенты. В качестве вспомогательных веществ используются косметические увлажняющие компоненты высокой чистоты, жидкокристаллические эмульсионные субстраты и очищенная деионизированная вода. Все сырье соответствует требованиям «Технических спецификаций по безопасности косметических средств» и совместимо со стандартами доступа к сырьевым материалам для массового производства высококачественной косметики Shengwei Pharmaceutical. Партии и поставщики экспериментального сырья соответствуют системе закупок для массового производства компании, что гарантирует возможность непосредственного применения результатов эксперимента в производстве.

2.2 Оборудование для опытного производства

Пилотное производство было завершено с использованием стандартизированной производственной линии Shengwei Pharmaceutical, соответствующей уровню чистоты 100 000 GMPC. В производственной среде поддерживались постоянная температура и влажность, а также динамическая очистка воздуха на протяжении всего процесса, при этом в зонах розлива и выгрузки поддерживалась стерильная среда класса 100. Основное оборудование включает в себя полностью автоматическую вакуумную лиофилизаторную сушилку, асептическую систему однократного розлива методом выдувания-наполнения-герметизации BFS, биомиметическую систему эмульгирования и гомогенизации с использованием жидкокристаллических материалов Scopid-Lc и полностью автоматическую систему дозирования порошка. Оборудование позволяет осуществлять точное программируемое управление такими параметрами, как температура, вакуум, скорость вращения, время и объем наполнения, полностью соответствуя потребностям гибкого промышленного производства.

Испытательное оборудование включает в себя высокоэффективный жидкостной хроматограф, ультрафиолетовый спектрофотометр, камеру для циклического изменения температуры и влажности при высоких и низких температурах, прибор для культивирования и анализа микроорганизмов, а также устройство для микроскопического наблюдения за морфологией, что позволяет проводить определение содержания активных ингредиентов, тестирование физико-химической стабильности, определение предельно допустимых концентраций микроорганизмов и характеристику микроструктуры системы. Испытания проводятся в собственном испытательном центре компании в Мэйгу Лайбо, имеющем сертификат CMA, и стандарты испытаний полностью соответствуют системе контроля качества готовой продукции.

2.3 План тестирования

В качестве контрольной группы была выбрана традиционная система приготовления с использованием влажной эмульсии, а в качестве экспериментальной группы — оптимизированная система асептического приготовления с лиофилизацией. В контрольной группе использовался отработанный процесс с традиционной эмульсификацией при комнатной температуре, розливом при атмосферном давлении и системой консервантов; в экспериментальной группе использовалась производственная линия лиофилизации компании Shengwei Pharmaceutical, в которой применялся технологический процесс, включающий низкотемпературное предварительное замораживание, вакуумную сублимационную сушку и асептическое раздельное розлив. Параметры предварительной температуры замораживания, степени вакуумной сушки, времени сушки, скорости эмульсификации и условий асептического розлива были оптимизированы ортогональным методом.

В обеих группах экспериментов использовались одни и те же сырьевые материалы и одна и та же партия вспомогательных веществ, с одинаковым количеством добавленного активного ингредиента. Различия заключались в технологическом процессе и стратегии хранения; температура и влажность производственной среды были одинаковыми. После производства были проведены испытания на определение исходного содержания активности и определение предельно допустимой концентрации микроорганизмов. Одновременно были проведены испытания на хранение при высоких и низких температурах, а также испытания на длительное сохранение образцов при комнатной температуре. Регулярно контролировались скорость сохранения активности, внешний вид системы, значение pH и изменения вязкости для сравнения общей стабильности и безопасности двух процессов.

Таблица 1. Окно оптимизации для ключевых параметров процесса (повторяя раздел 2.3 «Ортогональная оптимизация»)

III. Механизм процесса асептической лиофилизации.

Основной принцип приготовления лиофилизированных косметических средств заключается в низкотемпературной вакуумной дегидратации и консервации в сочетании с технологией разделения твердой и жидкой фаз. При традиционном влажном производстве активные ингредиенты остаются растворенными в водной системе в течение длительного времени, подвергаясь непрерывным реакциям окисления и гидролиза под воздействием кислорода, температуры и микроорганизмов, что приводит к быстрому снижению эффективности. Одновременно водная система создает среду для роста микроорганизмов, что требует использования консервантов для подавления бактериального роста.

Компания Shengwei Pharmaceutical использует вакуумную лиофилизацию, при которой жидкая фаза лекарственной формы быстро замораживается при низких температурах в виде кристаллов льда. Затем эти кристаллы льда непосредственно сублимируются и удаляются под высоким вакуумом, что максимально сохраняет молекулярную структуру и биоактивность термочувствительных активных ингредиентов. Система обезвоженного сухого порошка практически лишена водной среды и условий для выживания микроорганизмов во время хранения, что позволяет обеспечить длительное стабильное хранение без использования традиционных консервантов, тем самым снижая раздражающее действие продукта в источнике его возникновения.

На этапе конечного использования активные компоненты мгновенно активируются путем восстановления водно-порошковой смеси, что обеспечивает длительное стерильное хранение и немедленное использование высокой активности. Сопутствующий процесс биомиметической жидкокристаллической эмульсификации Scopid-Lc позволяет сформировать упорядоченную слоистую жидкокристаллическую микроструктуру внутри восстановленной системы, обеспечивая равномерное инкапсулирование и диспергирование растительных масел и активных ингредиентов, повышая стабильность формулы, а также улучшая адгезию и проникновение в кожу, решая проблемы расслоения масла и воды, неравномерного распределения ингредиентов и ощущения липкости, характерные для традиционных формул.

Весь процесс осуществляется в стерильной производственной среде с уровнем очистки 100 000, что полностью изолирует внешнее микробное загрязнение и обеспечивает безопасность и контролируемость на протяжении всего процесса производства, хранения и использования, соответствуя строгим стандартам безопасности высококачественной медицинской эстетической косметики и средств по уходу за чувствительной кожей.

IV. Результаты эксперимента и анализ

4.1 Сравнение органолептических свойств продукта и исходных физико-химических показателей

Результаты эксперимента показывают, что прозрачность и однородность готового продукта, полученного традиционным влажным способом, в значительной степени зависят от процесса эмульгирования, а после длительного хранения вероятны небольшая мутность, расслоение и выпадение осадка; система основана на системе консервантов для поддержания микробной стабильности, а рецептура содержит много избыточных компонентов.

В результате процесса лиофилизации получается порошкообразный продукт с рыхлой и нежной текстурой, однородным цветом и без комков и примесей. После восстановления раствор становится прозрачным и чистым, демонстрируя превосходную стабильность системы без расслоения, флокуляции или осаждения. Испытания показали, что начальный pH и вязкость обоих продуктов соответствуют отраслевым стандартам. Однако процесс лиофилизации приводит к созданию более простой рецептуры, без добавления ненужных консервантов или антибактериальных агентов, что значительно улучшает мягкость формулы и делает ее более подходящей для использования на чувствительной коже.

4.2 Анализ коэффициента удержания активного ингредиента

Стабильность термочувствительных активных ингредиентов является ключевым показателем качества функциональных средств по уходу за кожей. Первоначальные данные испытаний при комнатной температуре показали, что содержание активных веществ в готовых продуктах, полученных двумя способами, было практически одинаковым. Однако после трех месяцев выдержки при комнатной температуре и испытаний на старение при высоких и низких температурах исходный витамин С, глутатион и другие ингредиенты, полученные традиционным методом влажного производства, показали значительную деградацию, существенное снижение степени сохранения активных ингредиентов и значительное снижение эффективности продукта.

После проведения одинаковых испытаний на старение, лиофилизированные продукты демонстрируют значительно более высокую степень сохранения основных активных ингредиентов по сравнению с продуктами, произведенными традиционными методами. Молекулярная структура остается стабильной, без явной окислительной деградации. Низкотемпературный вакуумный процесс сушки эффективно сохраняет биоактивность термочувствительных активных веществ, значительно продлевая срок годности продукта и решая ключевую техническую задачу массового производства высококачественных, долговременных средств по уходу за кожей в компании Shengwei Pharmaceutical.

4.3 Анализ показателей микробиологической безопасности

Результаты испытаний на микробиологическую чистоту показывают, что традиционные рецептуры, полученные влажным методом, из-за наличия водной среды, представляют риск роста микроорганизмов после длительного хранения, что требует использования химических консервантов для поддержания соответствия требованиям. В отличие от них, системы лиофилизированных порошков практически не связаны с водной средой, обеспечивая асептическое и замкнутое производство на протяжении всего процесса. При заранее определенных условиях испытаний обнаружение микроорганизмов соответствует требованиям, что позволяет обеспечить длительное стабильное хранение без использования традиционных консервантов.

Этот процесс значительно повышает безопасность средств по уходу за кожей, делая их особенно подходящими для чувствительной кожи, например, после косметических процедур или при повреждении кожного барьера. Он эффективно предотвращает нежелательные реакции, такие как раздражение, сенсибилизация и покраснение, вызванные консервантами, что соответствует позиционированию компании как производителя высококачественной косметики, разработанной на основе медицинских исследований.

4.4 Анализ стабильности при хранении и адаптации к условиям окружающей среды

Имитационные испытания, имитирующие чередование высоких и низких температур, воздействия света и влажной тепловой среды, показывают, что продукты, полученные традиционными методами мокрого производства, подвержены проблемам с качеством, таким как изменение цвета, появление посторонних привкусов, колебания вязкости и расслоение системы в экстремальных условиях, что приводит к низкой стабильности партий.

Процесс лиофилизации значительно повышает термостойкость и устойчивость продукции к атмосферным воздействиям. После многократных циклов испытаний в различных условиях окружающей среды не наблюдается существенных изменений внешнего вида, запаха или физико-химических параметров. Структура продукта стабильна, скорость снижения активности чрезвычайно низка, а однородность партии значительно улучшена. Для модели массового производства компании Shengwei Pharmaceutical, включающей множество категорий продукции, большие объемы и межрегиональные поставки, этот процесс позволяет эффективно снизить риски для качества продукции, вызванные колебаниями условий транспортировки и хранения, и повысить выход готовой продукции.

4.5 Анализ адаптируемости для промышленного производства

На основе эксплуатационных данных автоматизированной производственной линии компании Shengwei Pharmaceutical, процесс асептической лиофилизации полностью совместим с существующими полностью автоматизированными установками лиофилизации, линиями асептического розлива методом выдувного формования с герметизацией (BFS), биомиметическими жидкокристаллическими эмульгирующими системами Scopid-Lc и интеллектуальными системами контроля качества. Производственный процесс отличается высокой степенью стандартизации и процедурности, что обеспечивает крупномасштабное непрерывное и стабильное производство.

Производственный процесс исключает необходимость сложных этапов постобработки, что обеспечивает высокий выход годной продукции с первого раза и минимальные вариации от партии к партии, эффективно снижая потери от переделок и затраты на контроль качества. Одновременно с этим, оптимизированная система рецептур и процесс без консервантов значительно повышают конкурентоспособность продукта на рынке, способствуя промышленной модернизации высококачественных средств по уходу за кожей для медицинской эстетики и функционального восстановления.

Таблица 2. Сравнение комплексных показателей эффективности между методами лиофилизации и традиционными методами влажной обработки.

Примечание: Показатели сохранения активности, приведенные в таблице 2, являются репрезентативными данными для партий, использованных для валидации процесса. Конкретное значение может отличаться в зависимости от фактического отчета о тестировании предприятия.

V. Заключение

На основе асептической интеллектуальной производственной линии GMPC фармацевтической компании Shengwei мы провели эксперименты по оптимизации процесса приготовления лиофилизированных косметических средств. На основе анализа механизма процесса, физико-химических исследований, испытаний на стабильность и старение, а также оценки безопасности были сделаны следующие выводы:

1. Вакуумная лиофилизация и низкотемпературная дегидратация позволяют эффективно защитить молекулярную структуру термочувствительных и легко окисляющихся активных ингредиентов, значительно улучшить долговременную стабильность основных функциональных компонентов, таких как натриевая соль ДНК (широко известная в отрасли как PDRN), глутатион и исходный витамин С, решить проблемы, связанные с быстрым снижением эффективности и коротким сроком хранения при традиционном влажном производстве, и значительно повысить долговременную стабильность эффективности средств по уходу за кожей.

2. Асептический метод лиофилизации позволяет хранить продукт без воды, исключая необходимость использования традиционных химических консервантов. Формула упрощена и щадяща, что значительно повышает микробиологическую безопасность и отвечает требованиям использования в условиях высококачественного и деликатного ухода за кожей, например, после косметических процедур и для чувствительной кожи.

3. Сопутствующий процесс эмульгирования с использованием биомиметических жидких кристаллов Scopid-Lc позволяет оптимизировать микроструктуру системы ухода за кожей, улучшить равномерность распределения активного ингредиента и стабильность системы, улучшить ощущения на коже и трансдермальный эффект готового продукта, а также дополнительно повысить качество продукта и удобство использования высококачественных средств по уходу за кожей.

4. Весь оптимизированный процесс в значительной степени совместим с существующей автоматизированной асептической производственной линией GMPC 100 000-го уровня компании Shengwei Pharmaceutical, отличается высокой степенью стандартизации производства, хорошей стабильностью партий и высоким выходом годной продукции. Он обладает чрезвычайно высокой ценностью для промышленного массового производства и может служить основной технологической системой для итераций и модернизации высокотехнологичных функциональных средств по уходу за кожей компании.

В дальнейшем можно будет создать дифференцированную базу данных параметров процесса лиофилизации для формул с различными показателями эффективности. В сочетании с системой совместного создания медицинских препаратов можно будет проводить количественную проверку эффективности для непрерывной оптимизации адаптивности процесса и содействия стандартизированному и интеллектуальному массовому производству стерильных, высокоактивных и минимально сложных в приготовлении средств по уходу за кожей.

Ссылки

[1] Управление по контролю за продуктами питания и лекарствами Китая. Технические условия безопасности косметики (издание 2015 г.) [S]. Пекин: Китайское издательство медицинской науки и техники, 2015.

[2] Государственное управление по регулированию рынка. Надлежащая производственная практика для косметики [З]. № 1, 2022.

[3] Национальное управление по медицинским продуктам. Стандарты оценки заявлений об эффективности косметических средств [Z]. № 50, 2021.

[4] Национальное управление по медицинским продуктам. Меры по администрированию регистрации и подачи заявок на косметические средства [Z]. Приказ № 35 Государственного управления по регулированию рынка, 2021 г.

[5] Национальное управление по медицинским продуктам. Список используемого косметического сырья (издание 2021 г.) [Z]. 2021. (ДНК натрия, № 00383)

[6] ISO 22716:2007, Косметика — Надлежащая производственная практика (GMP) — Руководство[S].

Предупреждение: Содержание данной статьи носит исключительно информационный характер и не является инвестиционной рекомендацией. Для практического применения продуктов, пожалуйста, следуйте рекомендациям профессиональных организаций.