Познаването на активността на водата е от съществено значение за постигането на оптимални химични, физични, микробиологични свойства на лекарствените препарати, суровините за тях и качествения контрол за тяхното производството, съхранение и транспорт.
Активността на водата (water activity, aW) оказва влияние на химичните свойства, микробиологичната стабилност, насипните свойства, уплътняването, твърдостта, скоростта на разтваряне както на готовите лекарствени форми, така и на активните съставки, пълнителите и добавките.
Активността на водата (aw), или равновесната относителна влажност (ERH) е показател, който измерва свободната вода продуктите. Активността на водата се дефинира ката отношение на налягането на водните пари на пробата (p) спрямо налягането на водните пари на водата (po) при една и съща температура:
aw = p/po
Равновесната относителна влажност е активност на водата в проценти:
ERH = aw x 100.
Активността на водата е безразмерна характеристика, която се изменя от 0 до 1.
От практическа гледна точка, водата в продуктите може да бъде определена като „свободна” или „свързана”. Активността на водата характеризира количеството на „свободната” вода в продуктите. Свободната вода, понякога наричана още мобилна или несвързана е слабо адсорбирана на повърхността на продуктите и има свойства на обикновената вода. Свързаната вода е директно асоциирана с материала и не е достъпна за химични или биологични взаимодействия.
Количеството на свободната вода, а не цялото количество вода (cW) е важна за химичната, физична и микробиологична стабилност на фармацевтичните продукти.
При равновесие, активността на водата на материалите е равна на относителната влажност (RH) на атмосферата около тях. Познаването на това дали водата ще се абсорбира или десорбира от даден компонент е съществено за предпазване от разпадане, особено, ако дадена субстанция е чувствителна към водата. Например, два разделени материали (първоначално с различно съдържание на вода (cW) и активност на водата (aw), които се съхраняват при 25% RH ще достигнат активност на водата 0.25, независимо че крайното съдържание на влага (cW) на двата продукта може да бъде различно. Ако материалите се съхраняват при по-висока или по-ниска RH съдържанието на вода ще се увеличава или намалява до момента на равновесие. По същия начин, ако два материала с различна активност на водата, но с едно и също съдържание на вода се смесят заедно част от вадата ще мигрира от продукта с по-висока активност на водата към другият продукт до изравняване на техните стойности за aW.
Ето защо активността на водата е по-важна характеристика и носи повече информация, отколкото само съдържанието на вода. Това е особено важно при разработване на нови рецептури, определяне на условията за производство, изискванията към опаковките, качествен контрол и пр.
Връзката между активността на водата (aW) и съдържанието на вода (cW) е комплексна. Нарастването на aw в повечето случаи води до нарастване на съдържанието на вода. Тази зависимост се определя експериментално. Много дисциплини използват съдържанието на вода като качествена характеристика, но понякога това не носи необходимата информация. Освен това определянето на съдържанието на вода е скъп и бавен процес особено във фармацевтичната индустрия. Например, нека даден продукт има cW равно на 0,05%. Измерването на това незначително, но важно за фармацевтичните продукти количество изисква прецизна апаратура. Използването на експериментално определената зависимост межди cW и aW може да сведе този скъп анализ до рутинно определяне в рамките на 5 минути.
Развитие на микроорганизмите: Активността на водата и по-добра характеристика за определяне на растежа и развитието на микроорганизмите, отколкото съдържанието на вода. Микроорганизмите имат долен праг на aw, под който не могат да се развиват. Познаването и контролирането на тези стойности е съществено за микробиологичната стабилност на фармацевтичните продукти и съответствието им с нормативните разпоредби (фармакопеи, стандарти, закони, наредби, регламенти, Federal Food, Drug and Cosmetic Laws).
Съвместимост на компонентите:
Активността на водата е важна характеристика при формулиране на лекарствените форми. Хигроскопичните пълнители (нишесте, целулоза, соли) успешно се използват при формулиране на влаго-чувствителни лекарствени субстанции. Тези пълнители свързват водата и правят лекарствената форма по слабо чувствителни към промяната на относителната влага на околната среда по време на производство, съхранение и транспорт. По този начин те спомагат за удължаване на техния срок на съхранение. Това се отнася също и за по-малко чувствителни на влага вещества.
Стабилност:
Ензимната и био-фармацевтичната стабилност значително се влияе от активността на водата. Особено внимание трябва да се отдели на процесите на неконтролирано агрегиране на редица материали при съхранение и манипулиране. Съществуват критични стойности на активността на водата по отношение стабилността на протеините, ензимите, витамините, липидите и другите био-материали.
Други приложения:
Активността на водата въздейства на прахообразните продукти, в това число върху техните насипни свойства, „спичане”, „втечняване” и пр. Освен това aw се използва при определяне срока на съхранение/стареене, вида на опаковката, обвивката, пълнителите и пр. Активността на водата спомага при разработването на обвити таблети и предотвратяване на миграцията на вода при комплексни лекарствени форми, включително капсули, гелове и др.
За всички тези приложения апаратите на Decagon (САЩ) от серията AquaLab ви дават възможност прецизно (от 0.030 до 1.000 ± 0.003 aw) и бързо (в рамките на 5 мин.) да измервате и контролирате активността на водата на твърди вещества, течности, гелове, кремове, таблети.