Red neuronal artificial como estrategia para predecir propiedades reológicas en formulaciones de emulgeles

Área de la Ciencia:

• Ciencia Farmacéutica
• Ingeniería Química
• Ciencia de Datos

Sus antecedentes:

• La optimización de las emulsiones a base de carbopol requiere la comprensión de las complejas relaciones entre los atributos del material, los parámetros del proceso y los atributos críticos de calidad como la viscosidad.
• El desarrollo de formulaciones tradicionales puede consumir mucho tiempo y recursos.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y validar un marco integrado de Quality by Design (QbD) y Redes Neuronales Artificiales (ANN) para predecir y optimizar formulaciones de emulsiones a base de carbopol.
• Vincular los atributos críticos del material y los parámetros del proceso con los atributos críticos de calidad, específicamente la viscosidad.

Principales métodos:

• Se utilizaron los principios de Quality by Design (QbD) combinados con Redes Neuronales Artificiales (ANN).
• Se seleccionaron variables clave, incluido el tiempo de mezcla, la velocidad de mezcla y la viscosidad, para estimar la concentración de carbopol y modelar relaciones no lineales.
• Se entrenó, validó y probó el modelo ANN utilizando datos experimentales y se compararon sus predicciones con formulaciones comerciales.

Principales resultados:

• El modelo integrado QbD-ANN demostró un excelente rendimiento predictivo, particularmente para sistemas de alta viscosidad (>50,000 mPas).
• Se observó una fuerte correlación entre los valores de viscosidad predichos y experimentales, lo que confirma la robustez del modelo.
• El modelo capturó eficazmente las relaciones no lineales que influyen en el comportamiento de la emulsión.

Conclusiones:

• El marco QbD-ANN proporciona una metodología sistemática y basada en datos para el desarrollo racional de formulaciones farmacéuticas.
• Este enfoque reduce la carga de trabajo experimental y mejora la comprensión del proceso para controlar la viscosidad de la emulsión.
• El estudio apoya los principios modernos de gestión de la calidad farmacéutica, garantizando la calidad, reproducibilidad e innovación del producto.