Shengwei Pharma's tillverkningsprocess och stabilitetsstudie av sterila frystorkade effektiva hudvårdsprodukter – baserat på BFS blow-fill-seal sterila engångsdos och Scopid-Lc biomimetisk液晶emulgering

Effektgivande hudvårdsprodukter ställer strikta tekniska krav på bevarandegraden av aktiva ingredienser, produktens sterilitet, systemets stabilitet och mildhet. Traditionella vatten-olje-emulsionssystem har ofta problem som att värmekänsliga aktiva ingredienser lätt oxideras och bryts ner, att konserveringssystemet tillsätts i stora mängder och att inaktiveringsgraden är hög vid långtidslagring, vilket gör dem svåra att anpassa till avancerade hudvårdsscenarier som vård efter medicinska hudbehandlingar och känslig hudvård. Denna artikel bygger på Shengwei Pharmaceutical (Shanghai) Co., Ltd. – ett dotterbolag inom Laibo Cosmetic Technology (Shanghai) Co., Ltd. som fokuserar på intelligent tillverkning av effektgivande hudvård –s 100 000-klassade GMPC-rena produktionslinjer och medicinsk-forskande samarbetsvillkor, och syftar till att lösa problemen med lagring och tillverkning av lätt inaktiverade effektgivande komponenter genom att optimera den kompletta produktionsprocessen för sterila frystorkade hudvårdspreparat, samt systematiskt utforska hur vakuumfrystorkningsparametrar, sterila fyllningsmiljöer och olje-vatten-litandemulsionssystem påverkar bevarandegraden av aktiva ingredienser, fysikalisk-kemisk stabilitet och mikrobiologisk säkerhet hos färdiga produkter. Studien baseras på ett 100 000-klassat GMPC-rent produktionssystem, där viktiga processparametrar som förfrystemperatur, vakuumgrad, sublimeringstorkningstid och BFS-blå-fyll-förslut sterila engångsfyllningshastighet regleras, för att jämföra produktprestandaskillnader mellan konventionella våtformuleringssystem och frystorkade fast-vatten-separationssystem. Resultaten visar att den optimerade frystorkningsprocessen avsevärt kan minska nedbrytningshastigheten för värmekänsliga aktiva ingredienser som DNA-natrium (branschen kallar det ofta PDRN), glutation och prototyp-VC; under fastställda testförhållanden uppfyller mikrobiologiska detekteringsresultat för färdiga produkter gränsvärdeskraven, systemet är i stort sett fritt från vattenmiljön och kan lagras stabilt under lång tid utan att behöva förlita sig på traditionella konserveringssystem; fenomen som skiktning, missfärgning och inaktivering minskar avsevärt vid lagring under hög- och lågtemperaturcykler. Litandemulsionshjälpprocessen kan förbättra spridningsstabiliteten och hudkompatibiliteten för vegetabiliska aktiva oljor. Processen är anpassad till storskalig sterill intelligent tillverkning och kan tillhandahålla processunderlag för standardiserad, steril och långvarig massproduktion av högklassiga effektgivande hudvårdsprodukter.

Nyckelord: Frystorkade hudvårdspreparat; Steril produktion; GMPC; Aktivitetsstabilitet; Litandemulsion; Effektgivande hudvårdsprodukter; BFS-blå-fyll-förslut sterila engångsprodukter; Scopid-Lc biomimetisk litandemulsion; DNA-natrium

I. Inledning

Med den snabba utvecklingen inom hudvetenskap och funktionell hudvårdsteknik har högaktiva, högsäkra och stabila medicinska hudvårdsprodukter gradvis blivit branschens huvudström, där produktens kärnkonkurrens fokuserar på fyra dimensioner: bevarande av aktiva ingredienser, enkel formulering, sterilsäkerhet och långvarig stabilitet. Konventionella hudvårdsprodukter använder ofta våtproduktionsprocesser som vattenfaslösning och emulsionshomogenisering. Under produktion och lagring kan vattenmiljön lätt generera mikroorganismer, samtidigt som ljus och temperaturfluktuationer accelererar oxidation och nedbrytning av värmekänsliga aktiva ämnen, vilket leder till minskad produktverkan, försämrad färg och dålig hållbarhetskontroll. För att hämma mikrobiell tillväxt förlitar sig traditionella formuleringar ofta på tillsats av kemiska konserveringssystem, vilket lätt kan orsaka känslighet och barriärirritation hos känslig hud och inte anpassa sig till avancerade tillämpningsscenarier som vård under postoperativa känsliga perioder och daglig vård av skör hud.

Frystorkningspreparatstekniken bygger på principen om lågtemperaturvakuumavvattning och kan uppnå separation och lagring av fasta och vätskeformiga komponenter, vilket från produktionsmekanismen undviker komponentnedbrytning och mikrobiell kontamination orsakad av vatten – detta är den nuvarande huvudsakliga uppgraderade processen för högklassiga effektgivande hudvårdsprodukter. Samtidigt kan litandemulsionstekniken omstrukturera hudvårdssystemets mikrostruktur, förbättra spridningsjämnheten och hudpenetrationskompatibiliteten för vegetabiliska aktiva ingredienser, samt förbättra produktens känsla vid användning och användningsstabilitet.

Shengwei Pharmaceutical (Shanghai) Co., Ltd. är ett dotterbolag inom Laibo Cosmetic Technology (Shanghai) Co., Ltd. som fokuserar på intelligent tillverkning av effektgivande hudvård. Företaget ligger i Shanghai Oriental Beauty Valley, och med stöd av det medicinsk-forskande samarbetsplattformen från Oriental Beauty Valley Institute of Functional Cosmetics har man byggt en standardiserad fabrik på 15 000 kvadratmeter, med ett 100 000-klassat GMPC-rent verkstad (lokala områden når 100-klassad sterilstandard), 21 automatiserade produktionslinjer och ett produktionssystem med en årlig total kapacitet på 550 miljoner stycken. Vakuumfrystorkningsenheten täcker 9 kategorier som frystorkade essenser, frystorkade masker och frystorkade ögonmasker, med en årlig frystorkningskapacitet på 305 miljoner stycken. Företaget har installerat BFS-blå-fyll-förslut sterila engångsfyllningsenheter, Scopid-Lc biomimetisk litandemulsionsplattform, och använder sitt eget Meigu Laibo-testcenter med CMA-kompetens för att utföra hela processens fysikalisk-kemiska och mikrobiologiska tester, och tar långsiktigt emot CDMO- och ODM-anpassad produktion av högklassiga effektgivande hudvårdsprodukter; det befintliga mogna produktionssystemet täcker flera effektformuleringar inom områden som barriärvård, lugnande rodnadsminskning, vitning och anti-aging, postoperativ vård, med över 10 000 mogna formuleringar i reserv, har fått över 80 beviljade patent och över 30 ansökningar, med totalt över 110 patent i reserv. Men under faktisk massproduktion kan olika frystorkningstemperaturparametrar, sterila fyllningsförhållanden och emulsionshomogeniseringsförhållanden fortfarande orsaka skillnader i bevarandegrad och stabilitet mellan partier, vilket påverkar kvalitetens konsistens för högklassiga hudvårdsprodukter.

Baserat på industriella massproduktionsförhållanden kombinerar denna artikel Shengwei Pharmaceuticals sterila intelligenta tillverkningslinjeutrustningsförhållanden för att genomföra optimeringsstudier av frystorkningsprocessen för effektgivande hudvårdsprodukter, analysera hur viktiga processparametrar påverkar produktens mikrostruktur, aktiva bevarandegrad, fysikalisk-kemisk stabilitet och mikrobiologisk säkerhet, samt etablera ett optimalt processsystem anpassat för stabil massproduktion, för att tillhandahålla teoretiskt stöd och teknisk referens för industriell uppgradering och kvalitetsstyrning av högaktiva sterila hudvårdsprodukter.

II. Testmaterial och testutrustning

2.1 Testråvaror

Testformuleringssystemet använder ett allmänt effektgivande formuleringssystem för medicinsk hudvård, där kärnaktiva komponenter inkluderar värmekänsliga och lätt oxiderade råvaror som glutation, DNA-natrium (branschen kallar det ofta PDRN), prototyp-vitamin C och vegetabiliska antioxidansextrakt; hjälpämnen använder kosmetikakvalitets högrena fuktighetsbevarande medel, litandemulsionssubstrat och renat vatten, alla råvaror uppfyller kraven i "Säkerhetsstandard för kosmetika" och anpassar sig till Shengwei Pharmaceuticals högklassiga effektgivande hudvårds råvarukvalificeringsstandard. Testråvarornas partier och råvaruleverantörer överensstämmer med företagets massinköpssystem för att säkerställa att testresultaten direkt kan tillämpas i produktionen.

2.2 Testproduktionsutrustning

Testproduktionen genomförs med hjälp av Shengwei Pharmaceuticals standardiserade 100 000-klassade GMPC-rena produktionslinjer, där produktionsmiljön är konstant temperatur och fuktighet under hela processen, med dynamisk luftrening, och lokala fyllnings- och utmatningsområden hålls på 100-klassad steril miljö. Kärnutrustningen inkluderar automatiska vakuumfrystorkningsmaskiner, BFS-blå-fyll-förslut sterila engångsfyllningsmaskiner, Scopid-Lc biomimetisk litandemulsionshomogeniseringssystem och automatiska pulverfördelningsmaskiner. Utrustningen kan uppnå programmerad exakt reglering av parametrar som temperatur, vakuumgrad, rotationshastighet, tid och fyllningsmängd, vilket helt matchar industriell flexibel produktion.

Testutrustningen inkluderar högprestandavätskekromatograf, UV-spektrofotometer, hög- och lågtemperaturfuktighetscykeltestkammare, mikrobiologisk odlingsdetektor och mikrostrukturobservationsutrustning, som kan utföra aktiva ingredienshaltest, fysikalisk-kemiska stabilitetstester, mikrobiologiska gränsvärdestester och systemets mikrostrukturkarakterisering; testerna genomförs på företagets eget Meigu Laibo-testcenter med CMA-kompetens, och teststandarderna är helt enhetliga med produktens kvalitetskontrollsystem.

2.3 Testplan

Den traditionella våtemulsionsberedningssystemet sätts som kontrollgrupp, och det optimerade frystorkningssterila beredningssystemet sätts som testgrupp. Kontrollgruppen använder konventionell rumtemperaturemulsion, atmosfärisk fyllning och mogna processer med konserveringssystem; testgruppen använder Shengwei Pharmaceuticals frystorkningslinjer och använder processflödet lågtemperaturförfrysning – vakuumsublimeringstorkning – sterildelad fyllning, där förfrystemperatur, vakuumtorkningsgrad, torkningstid, emulsionsrotationshastighet och sterila fyllningsmiljöparametrar optimeras genom ortogonal design.

Båda testgrupperna använder samma råvaror och samma parti hjälpämnen, med samma aktiva ämnesmängd, skillnaderna ligger i processväg och konserveringsstrategi; produktionsmiljöns temperatur och fuktighet är enhetliga. Efter produktion utförs initiala aktiva haltest och mikrobiologiska gränsvärdestester respektive; samtidigt genomförs hög- och lågtemperaturcykellagringstester och långtidslagringstester vid rumstemperatur, där aktiva bevarandegrad, systemets utseende, pH-värde och viskositetsförändringar testas regelbundet för att jämföra skillnader i övergripande stabilitet och säkerhet mellan produkterna från de två processerna.

Tabell 1 Optimeringsfönster för viktiga processparametrar (kopplar till 2.3 ortogonal optimering)

III. Mekanismen bakom frystorkningssteril beredningsprocessen

Den kärnprincipen för frystorkade hudvårdsprodukter är lågtemperaturvakuumavvattning för att bevara aktivitet och fast-vatten-separation för att bevara färskhet. I konventionell våtproduktion löses aktiva ingredienser länge i vattenfasystemet, och under påverkan av syre, temperatur och mikroorganismer sker kontinuerligt oxidation och hydrolys, vilket leder till snabb minskning av produktverkan; samtidigt tillhandahåller vattenfasystemet en miljö för mikrobiell tillväxt, vilket kräver beroende av konserveringssystem för att hämma mikroorganismer.

Shengwei Pharmaceuticals använder vakuumfrystorkningsprocessen som snabbt fryser vätskeformig fukt i formuleringen till is kristaller vid låg temperatur, och sedan avlägsnar is kristallerna direkt genom sublimering i hög vakuummiljö, vilket i största möjliga mån bevarar värmekänsliga aktiva ingrediensers molekylstruktur och biologiska aktivitet. Efter avvattning är det torra pulversystemet i stort sett fritt från vattenmiljön under lagring, utan förutsättningar för mikrobiell överlevnad, och kan lagras stabilt under lång tid utan att behöva förlita sig på traditionella konserveringssystem, vilket från grunden minskar produktens irritation.

Vid slutanvändning aktiveras de aktiva komponenterna omedelbart genom vatten-pulver-återlösning, vilket uppnår effekten av långvarig steril lagring och omedelbar användning av hög aktivitet. Det tillhörande Scopid-Lc biomimetiska litandemulsionsprocessen kan bilda ett ordnat skiktformigt litandemikrostruktur i återlösningssystemet, vilket gör att vegetabiliska oljor och aktiva ingredienser jämnt omsluts och sprids, förbättrar formuleringens stabilitet, samt ökar hudkompatibiliteten och penetrationsutnyttjandet, och löser problemen med traditionella formuleringars olje-vatten-separation, ojämn spridning av ingredienser och klibbig känsla vid användning.

Hela processen kombineras med en 100 000-klassad steril ren produktionsmiljö, där extern mikrobiell kontamination isoleras under hela processen, vilket uppnår säker kontroll under hela processen från produktion, lagring till användning, och anpassar sig till de strikta säkerhetsstandarderna för högklassig medicinsk hudvård och känslig hudvård.

IV. Testresultat och analys

4.1 Jämförelse av produktens sensoriska och initiala fysikalisk-kemiska indikatorer

Testresultaten visar att klarheten och jämnheten hos färdiga produkter från traditionell våtprocess påverkas av emulsionsprocessen i hög grad, och vid långvarig lagring kan lätt uppstå lätt grumling, skiktning och utfällning; systemet förlitar sig på konserveringssystem för att bibehålla mikrobiell stabilitet, med många överflödiga komponenter i formuleringen.

Pulverprodukter framställda med frystorkningsprocessen har en lös och fin konsistens, jämn färg, inga klumpar eller föroreningar, och efter återlösning är lösningen klar och genomskinlig, med utmärkt systemstabilitet, utan skiktning, flockning eller utfällning. Enligt tester uppfyller båda gruppernas färdiga produkters initiala pH-värde och viskositet branschstandarder, men frystorkningsprocessens formulering är enklare, utan tillsats av överflödiga konserverings- och hämmande hjälpämnen, vilket avsevärt förbättrar formuleringens mildhet och passar bättre för skör hud.

4.2 Analys av aktiva ingrediensers bevarandegrad

Stabiliteten hos värmekänsliga aktiva ingredienser är den kärnindikatorn för högklassiga effektgivande hudvårdsprodukter. Initiala testdata vid rumstemperatur visar att aktiva halterna hos färdiga produkter från båda processerna är i stort sett desamma; efter 3 månaders lagring vid rumstemperatur och hög- och lågtemperaturcykelåldringstester har komponenter som prototyp-VC och glutation i traditionellt våtsystem bryts ner avsevärt, med en stor minskning av aktiva bevarandegraden, och produktens verkan minskar avsevärt.

Efter samma åldringstestförhållanden har färdiga produkter från frystorkningsprocessen en mycket högre bevarandegrad av kärnaktiva ingredienser än traditionell process, med stabil molekylstruktur och inga tydliga oxidationsnedbrytningfenomen. Lågtemperaturvakuumtorkningsprocessen har effektivt låst fast värmekänsliga aktiva ämnens biologiska aktivitet, vilket avsevärt förlänger produktens giltiga hållbarhet och löser det centrala tekniska problemet för Shengwei Pharmaceuticals massproduktion av högklassiga långvariga effektgivande hudvårdsprodukter.

4.3 Analys av mikrobiologisk säkerhetsprestanda

Resultaten från mikrobiologiska gränsvärdestester visar att traditionella våtformuleringar på grund av vattenfasystemet har en risk för spridning av spårmikroorganismer efter långvarig lagring, och måste förlita sig på kemiska konserveringssystem för att uppfylla kraven; frystorkade pulversystem är i stort sett fria från vattenmiljön, med sterilt stängd drift under hela produktionsprocessen, och under fastställda testförhållanden uppfyller mikrobiologiska detekteringsresultat gränsvärdeskraven, och kan lagras stabilt under lång tid utan att behöva förlita sig på traditionella konserveringshjälpämnen.

Denna processegenskap har avsevärt förbättrat hudvårdsprodukternas användningssäkerhet, och passar särskilt bra för vårdscenarier för lågtoleranta hudtyper som känsliga perioder efter medicinska hudbehandlingar och skadad barriärhud, vilket effektivt undviker biverkningar som irritation, känslighet och rodnad från konserveringssystem, och överensstämmer med företagets positionering av högklassiga medicinska forskningsbaserade hudvårdsprodukter.

4.4 Analys av lagringsstabilitet och miljöanpassningsförmåga

Provade med växlande höga och låga temperaturer, ljus och fuktiga miljöer visar att traditionella våtprocessprodukter lätt uppvisar kvalitetsfrågor som missfärgning, luktförändring, viskositetsfluktuationer och systemseparation under extrema förhållanden, med dålig batchstabilitet.

Produkter tillverkade med frystorkningsprocessen har avsevärt förbättrad värmebeständighet och väderbeständighet. Efter flera omgångar av miljöcykeltester finns inga märkbara förändringar i utseende, lukt eller fysikaliska och kemiska parametrar, systemstrukturen är stabil, hastigheten för aktiv nedbrytning är mycket låg, och batchkonsistensen för produkten har förbättrats avsevärt. För Shengwei Pharmaceuticals massproduktionsmodell med flera produktkategorier, stora volymer och leveranser över regioner kan denna process effektivt minska produktkvalitetsrisker orsakade av fluktuationer i transport- och lagringsmiljöer och förbättra andelen färdiga produkter av god kvalitet.

4.5 Analys av anpassningsförmåga för industriell produktion

Med hänsyn till driftsdata från Shengwei Pharmaceuticals automatiserade produktionslinjer kan frystorkade sterila tillverkningsprocesser helt anpassas till befintliga helt automatiserade frystorkningsmaskiner, BFS blåsfyllningsförseglande sterila fyllningslinjer, Scopid-Lc biomimetisk液晶-emulgeringssystem och intelligent kvalitetskontrollsystem. Produktionsprocessen är höggradigt standardiserad och programmerad, vilket möjliggör storskalig kontinuerlig stabil produktion.

Processen kräver inga komplexa efterbehandlingssteg, har hög andragångskvalitet för produkter och små batchskillnader, vilket effektivt minskar omarbetningsförluster och kvalitetskontrollkostnader. Dessutom kan det förenklade formuleringssystemet och konserveringsfria processen avsevärt förbättra produktens marknadstillpassning och underlätta företagets industriella uppgradering av högkvalitativa medicinska skönhets- och effektvårdsprodukter.

Tabell 2 Jämförelse av övergripande prestanda mellan frystorkning och konventionell våtprocess

Obs: Den aktiva kvarhållningsgraden i tabell 2 är representativa data från processvalideringsbatchen, och specifika värden ska baseras på företagets faktiska testrapporter.

五、Slutsats

Med utgångspunkt i Shengwei Pharmaceuticals GMPC sterila intelligenta tillverkningslinjer för att genomföra optimeringsexperiment för frystorkade effektvårdsproduktens tillverkningsprocess, kan följande slutsatser dras genom processmekanismanalys, fysikaliska och kemiska tester, stabilitetsåldringsexperiment och säkerhetskarakterisering:

1. Vakuumfrystorkningens lågtemperaturdehydiseringsprocess kan effektivt skydda molekylstrukturen hos värmekänsliga, lätt oxiderande aktiva ingredienser, avsevärt förbättra den långsiktiga kvarhållningsgraden av kärneffektkomponenter som DNA-natrium (branschen kallar ofta PDRN), glutation och prototyp VC, lösa branschproblem med traditionell våtprocess där effekten lätt försämras och hållbarheten är kort, och avsevärt förbättra långvarig effektstabilitet för vårdprodukter.

2. Den sterila frystorkningsproduktionsmodellen möjliggör vattenfri lagring av produkter, behöver inte tillsätta traditionella kemiska konserveringssystem, har ett förenklat och mildt formuleringssystem, avsevärt förbättrar mikrobiell säkerhet, och kan uppfylla användningskraven för högkvalitativa skönhetsvårdsscenarier som vård efter medicinsk skönhetsbehandling och känslig hudvård.

3. Det kompletterande Scopid-Lc biomimetiska液晶-emulgeringsprocessen kan optimera hudvårdssystemets mikrostruktur, förbättra spridningsjämnheten hos aktiva ingredienser och systemstabiliteten, förbättra färdig produktens känsla vid användning och transdermal effekt, och ytterligare förbättra produktkvaliteten och användarupplevelsen för högkvalitativa vårdprodukter.

4. Den fullständiga optimerade processen är mycket anpassad till Shengwei Pharmaceuticals befintliga 100 000-nivå GMPC sterila automatiserade produktionslinjer, har hög produktionsstandardisering, god batchkonsistens och hög andel godkända produkter, har stark industriell massproduktionsvärde, och kan fungera som kärnprocesssystem för företagets uppgradering av högkvalitativa effektvårdsprodukter.

I framtiden kan man etablera en databas med differentierade frystorkningsprocessparametrar för formuleringar inom olika effektområden, kombinera system för medicinsk-forskning samarbete för att genomföra kvantitativ effektvalidering, kontinuerligt optimera processanpassningsförmågan, och driva fram standardiserad, intelligent massproduktion av sterila, högaktiva, enkla formuleringar av vårdprodukter.

Referenser

[1] Statens livsmedels- och läkemedelsverk. Säkerhetstekniska normer för kosmetiska produkter (version 2015) [S]. Peking: Kinas medicinska vetenskapsförlag, 2015.

[2] Statens marknadsövervaknings- och tillsynsverk. Kvalitetsnormer för kosmetikaproduktion [Z]. Nr 1, 2022.

[3] Statens läkemedelsverk. Normer för utvärdering av kosmetiska effektpåståenden [Z]. Nr 50, 2021.

[4] Statens läkemedelsverk. Förvaltningsregler för registrering och anmälan av kosmetiska produkter [Z]. Nr 35 från Statens marknadsövervaknings- och tillsynsverk, 2021.

[5] Statens läkemedelsverk. Förteckning över använda kosmetiska råvaror (version 2021) [Z]. 2021. (DNA-natrium, nummer 00383)

[6] ISO 22716:2007, Kosmetiska produkter — God tillverkningssed (GMP) — Riktlinjer [S].

Ansvarsfriskrivning: Innehållet i denna artikel är endast en referens för branschutveckling och populärvetenskap, och utgör inte någon investeringsrådgivning. Praktisk användning av produkter ska följa instruktioner från professionella institutioner.