Influence of Pulsed-Electric Field Irradiation in Crystallization

The growing pharmaceutical interest, among others, in the polymorphic composition of the emerging solid end-products from production processes has been traced to the need for attainment of high product purity. This is more so as the presence of different polymorphs may constitute physical impurity of the product. Hence, the need for optimization of the yield of desired product component(s) through controlled crystallization kinetics for instance. This study was carried out to investigate the impact of pulsed electric field (PEF) irradiation on the crystal morphology of glycine obtained by cooling crystallization (without seeding) from commercial glycine sample in distilled deionized water solution. In doing so, three different pulse frequencies (294, 950 and 145 Hz) and a case without PEF were studied at three cooling rates (5, 10 and 20 ºC/h). The crystal products obtained were analyzed for polymorphic composition by powder x-ray diffraction (PXRD) and Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy while the particles characterization was done on Morphologi G3. The results obtained from this study showed that pulsed electric field irradiation had significant impact on metastability of the aqueous solution as well as on the polymorphic composition of the end product. With increasing PEF frequency applied, nucleation started earlier and the γ-glycine polymorph content of the product crystals increased. These were found to have been aided by cooling rate, as the most significant effect was observed at 5 ºC/h. It was also discovered that PEF application had no measurable impact on the pH of the aqueous solution as well as the size distribution of the particles. Cooling on the contrary was believed to be responsible for the broadening of the particle size distribution with a downward shift of the lower limit of the raw material from about 100 μm to between 10 and 50 μm.

Micronization of Pharmaceuticals and Food Ingredients using Supercritical Fluid Techniques

Micronization techniques based on supercritical fluids (SCFs) are promising for the production of particles with controlled size and distribution. The interest of the pharmaceutical field in the development of SCF techniques is increasing due to the need for clean processes, reduced consumption of energy, and to their several possible applications. The food field is still far from the application of SCF micronization techniques, but there is increasing interest mainly for the processing of products with high added value. The aim of this study is to use SCF micronization techniques for the production of particles of pharmaceuticals and food ingredients with controlled particle size and morphology, and to look at their production on semi-industrial scale. The results obtained are also used to understand the processes from the perspective of broader application within the pharmaceutical and food industries. Certain pharmaceuticals, a biopolymer and a food ingredient have been tested using supercritical antisolvent micronization (SAS) or supercritical assisted atomization (SAA) techniques. The reproducibility of the SAS technique has been studied using physically different apparatuses and on both laboratory and semi-industrial scale. Moreover, a comparison between semi-continuous and batch mode has been performed. The behaviour of the system during the SAS process has been observed using a windowed precipitation vessel. The micronized powders have been characterized by particle size and distribution, morphology and crystallinity. Several analyses have been performed to verify if the SCF process modified the structure of the compound or caused degradation or contamination of the product. The different powder morphologies obtained have been linked to the position of the process operating point with respect to the vapour-liquid equilibrium (VLE) of the systems studied, that is, mainly to the position of the mixture critical point (MCP) of the mixture. Spherical micro, submicro- and nanoparticles, expanded microparticles (balloons) and crystals were obtained by SAS. The obtained particles were amorphous or with different degrees of crystallinity and, in some cases, had different pseudo-polymorphic or polymorphic forms. A compound that could not be processed using SAS was micronized by SAA, and amorphous particles were obtained, stable in vials at room temperature. The SCF micronization techniques studied proved to be effective and versatile for the production of particles for several uses. Furthermore, the findings of this study and the acquired knowledge of the proposed processes can allow a more conscious application of SCF techniques to obtain products with the desired characteristics and enable the use of their principles for broader applications.

Commercialization of Biopharmaceuticals

Biotekniikkaa pidetään yhtenä lupaavimmista nykyään tunnetuista teknologioista. Biotekniikan alalta erityisesti uusien lääkeaineiden kehittely on saavuttanut huomiota julkisuudessa. Biotekniikkaa lääkeaineiden kehittämiseen soveltavien yritysten määrä on kasvanut nopeasti viimeisen vuosikymmenen aikana, mutta tämänhetkiset tulokset osoittavat, että yritykset voisivat hyötyä riskien hallintaan ja kaupallistamiseen liittyvien prosessien kehittämisestä. Tutkielma keskittyy biolääkkeiden kaupallistamiseen, erityisesti suomalaisten uusien biolääkeyritysten kannalta. Tutkielma jakaantuu kahteen osaan: ensimmäinen osa tutkii kaupallistamista käsitteenä ja biolääkeliiketoiminnan erityispiirteitä. Toinen osa keskittyy kaupallistamisen empiiriseen tutkimukseen, joka kattaa viisi suomalaista uutta biolääkeyritystä. Empiirisen osan tavoitteena oli tunnistaa ne keinot, jotka auttavat menestyksekkään kaupallistamisprosessin luomisessa tuotekehitysvaiheen läpäisseelle lääkeaineelle. Saavutetut tulokset voidaan tiivistää neljän kriittisen menestystekijän ympärille, jotka ovat 1) tuote, 2) viestintä, 3) uskottavuus ja 4) yhteistyökumppanin valinta. Ensimmäinen menestystekijä on ainutlaatuinen biolääke, joka parantaa kansantaloudellisesti merkittäviä tauteja. Toisen menestystekijän avulla yritys viestittää uudesta ainutlaatuisesta tuotteestaan mahdollisille yhteistyökumppaneilleen. Kolmas menestystekijä kohdistuu yrityksen uskottavuuteen uutena korkean teknologian biolääkeaineiden kehittäjänä. Uskottavuustekijä on erityisen tärkeä suhteiden luomisessa kansainvälisiin lääkeyrityksiin. Neljäs tekijä keskittyy yhteistyökumppanin valintaan, joka alan erityisluonteesta johtuen on tärkeä uudelle biolääkeyritykselle. Viimeiseksi havaittiin, että uusi biolääkeyritys virtuaalisen rakenteensa vuoksi tarvitsee hyvät johdon suhdemarkkinointikyvyt.

Particle Size Analysis of Pharmaceutical Powders by Laser Diffraction

Raaka-aineen hiukkaskoko on lääkekehityksessä keskeinen materiaaliparametri. Lääkeaineen partikkelikoko vaikuttaa moneen lääketuotteen tärkeään ominaisuuteen, esimerkiksi lääkkeen biologiseen hyväksikäytettävyyteen. Tässä diplomityössä keskityttiin jauhemaisten lääkeaineiden hiukkaskoon määrittämiseen laserdiffraktiomenetelmällä. Menetelmä perustuu siihen, että partikkeleista sironneen valon intensiteetin sirontakulmajakauma on riippuvainen partikkelien kokojakaumasta. Työn kirjallisuusosassa esiteltiin laserdiffraktiomenetelmän teoriaa. PIDS (Polarization Intensity Differential Scattering) tekniikka, jota voidaan käyttää laserdiffraktion yhteydessä, on myös kuvattu kirjallisuusosassa. Muihin menetelmiin perustuvista analyysimenetelmistä tutustuttiin mikroskopiaan sekä aerodynaamisen lentoajan määrittämiseen perustuvaan menetelmään. Kirjallisuusosassa esiteltiin myös partikkelikoon yleisimpiä esitystapoja. Työn kokeellisen osan tarkoituksena oli kehittää ja validoida laserdiffraktioon perustuva partikkelikoon määritysmenetelmä tietylle lääkeaineelle. Menetelmäkehitys tehtiin käyttäen Beckman Coulter LS 13 320 laserdiffraktoria. Laite mahdollistaa PIDS-tekniikan käytön laserdiffraktiotekniikan ohella. Menetelmäkehitys aloitettiin arvioimalla, että kyseinen lääkeaine soveltuu parhaiten määritettäväksi nesteeseen dispergoituna. Liukoisuuden perusteella väliaineeksi valittiin tällä lääkeaineella kyllästetty vesiliuos. Dispergointiaineen sekä ultraäänihauteen käyttö havaittiin tarpeelliseksi dispergoidessa kyseistä lääkeainetta kylläiseen vesiliuokseen. Lopuksi sekoitusnopeus näytteensyöttöyksikössä säädettiin sopivaksi. Validointivaiheessa kehitetyn menetelmän todettiin soveltuvan hyvin kyseiselle lääkeaineelle ja tulosten todettiin olevan oikeellisia sekä toistettavia. Menetelmä ei myöskään ollut herkkä pienille häiriöille.

Operative level purchasing in pharmaceutical wholesale trade

Tämän tutkintotyön tavoitteena on selvittää operatiivista ostotoimintaa, joka sisältää oikea-aikaisen tilausrytmin ja tasapainoisen tilausmäärän määrityksen sekä saapuvan tavaravirran mukauttamisen myyntiin tai kulutukseen kokonaisuutena. Tässä tutkimuksessa tarkastellaan myös varastojen merkitystä ja ostotoiminnan kannalta keskeisimpiä tehokkaaseen varastonohjaukseen liittyviä tunnuslukuja. Tutkimus sisältää lääkkeiden toimitusketjun kuvauksen, koska se poikkeaa merkittävästi muista toimialoista. Tämä tutkintotyö on syntetisoiva kirjallisuustutkimus. Tutkintotyön empiirisessä osassa analysoidaan aluksi case-yrityksen vaihto-omaisuusvaraston ohjausta ostotoiminnan näkökulmasta ABC analyysiin pohjautuen. Tämän jälkeen ostotoimintaa analysoidaan tarkemmin tiettyjen toimittajien osalta. Lopuksi laaditaan optimaalinen tilausrytmi ja tilausmäärät sekä ostobudjetti yhden toimittajan tuotteille. ABC analyysia voidaan hyödyntää työkaluna määriteltäessä miten erilaisten tuotteiden materiaalivirtoja tulisi ostotoiminnan kannalta ohjata. Analyysi perustuu resurssien keskittämiseen sinne missä tuotto on suurin.

Lääkepatentit - suojauksen merkitys lääkkeen elinkaaren aikana

Lääkemarkkinat ovat rahassa mitattuna erittäin merkittävät markkinat. Siksi suojauksen merkityksen tarkastelu lääkkeen elinkaaren vaiheissa on mielenkiintoista. Kulutushyödyke- ja lääkemarkkinat ovat luonteeltaan erilaiset lääkemarkkinoiden voimakkaan sääntelyn takia. Myös tutkimus- ja tuotekehityskulut lääkevalmisteilla ovat poikkeuksellisen suuria. Lääkekeksintöjä suojataan patenteilla. Lääkevalmisteen suoja-ajan umpeuduttua myyntihinta putoaa yleensä merkittävästi ja hyvin nopeasti. Lääkeyritysten keinoja välttää suoja-ajan päättymisen mukanaan tuomat myyntitulojen alenemiset ovat muun muassa kokonaan uusien innovaatioiden keksiminen, olemassa olevan lääkevalmisteen ominaisuuksien parantaminen sekä oman geneerisen valmisteen tuominen markkinoille. Tutkimuksen päätarkoituksena oli selvittää, kuvata ja analysoida kolmen kansantaloudellisesti hyvin merkittävän lääkeaineen elinkaaren vaiheita Suomessa. Tutkimuksessa tarkasteltiin suojauksen merkitystä lääkkeiden myyntiin ja kulutukseen sekä kilpailevien valmisteiden osuuteen markkinoilla. Tutkitut lääkeaineet olivat simvastatiini, bisoprololi ja sitalopraami. Tutkimuksessa pohdittiin lääkkeiden suojamekanismin merkitystä ja riittävyyttä eri sidosryhmille. Tutkimuksessa selvitettiin myös patentoinnin merkitystä lääkkeiden myynnin kehittymiseen ja kilpailevien lääkevalmisteiden lukumääriin elinkaaren eri vaiheissa. Tutkittujen valmisteiden patenttien umpeutuessa geneerisiä valmisteita tulee markkinoille pian ja lukumääräisesti paljon. Rinnakkaistuontivalmisteet eivät juuri alentaneet alkuperäislääkkeiden hintoja. Geneeriset valmisteet alensivat hintoja selvästi jopa useita kymmeniä prosentteja. Hintojen romahdus oli keskimäärin noin 75 %. Hintakilpailun takia alkuperäislääkkeen elinkaaren loppupuolella tukkumyynnin arvo koko ajan pieneni kulutuksen kasvaessa tasaisesti. Lisääntynyt hintakilpailu on lisännyt viranomaisille jätettävien hintahakemusten määrää oleellisesti. Hintakilpailusta hyötyvät sekä yhteiskunta ja kuluttajat alkuperäisvalmistajien ja apteekkien kustannuksella. Yhden maan myynnillä ei käytännössä ole nykyisillä suojamekanismeilla mahdollisuutta kattaa lääkkeen kehittämiseen käytettyjä kuluja. Tähän vaaditaan kansainvälisiä markkinoita.

Reuse of information for selection of methods and operating conditions for drying of pharmaceutical materials

Drying is a major step in the manufacturing process in pharmaceutical industries, and the selection of dryer and operating conditions are sometimes a bottleneck. In spite of difficulties, the bottlenecks are taken care of with utmost care due to good manufacturing practices (GMP) and industries' image in the global market. The purpose of this work is to research the use of existing knowledge for the selection of dryer and its operating conditions for drying of pharmaceutical materials with the help of methods like case-based reasoning and decision trees to reduce time and expenditure for research. The work consisted of two major parts as follows: Literature survey on the theories of spray dying, case-based reasoning and decision trees; working part includes data acquisition and testing of the models based on existing and upgraded data. Testing resulted in a combination of two models, case-based reasoning and decision trees, leading to more specific results when compared to conventional methods.

Vasicek interest rate model

Tässä tutkielmassa estimoidaan korkomallin parametrit Maximum likelihood metodilla sekä näytetään kuinka mallintaa lyhyen koron evoluutiota ja korkokäyrän rakennetta.

Supply Risk Management in Pharmaceutical

Fast development in the operating environment and fierce competition have driven companies to pursue efficiency and success through lean and global supply chains. At the same time overall uncertainty has increased in the business environment and supply chains have become a priority in risk management since their vulnerability may endanger business continuity. Although risk management should start at procurement strategy development phase, proactive contingency planning is also essential because it enables correct reaction and fast changes in process execution in the case of risk realization. This thesis is a case study conducted in the pharmaceutical industry where purchasing and materials management organizations face a number of challenges and limitations that have to be considered in supply risk management. The goal of the study was to discuss the operating environment, and identify and analyze supply risks and potential risk management practices. The study was concluded with suggestions for purchasing strategy development that take risk management considerations into account. This copy is the public version of the thesis.

Outsourcing process in pharmaceutical product development

The aim of this study was to create an outsourcing process for pharmaceutical product development. This study focuses on two main questions. The first question is “What is the outsourcing process model?” In the second phase key success factors of the outsourcing process are identified. As a result of the literature reviews, a general outsourcing process was created. Transaction cost economics and resource based view were used to derived a theoretical framework to the process by combining the existing processes presented in the literature. The model of process is considered used to the outsourcing broadly. The general outsourcing process was then developed further with the key factors that affect the success of pharmaceutical product development and the interviews of pharmaceutical outsourcing experts. The result of the research was the process consists of seven phases with key activities and expected outputs for each of the phases. In addition, the strategic decision-making framework for outsourcing decision in pharmaceutical product development is giving as well as the tools for selecting supplier and preparing structured contract. This study also gives some recommendations for managing the outsourcing process.

Structural studies on enzymes of biotechnological and biomedical interest

Structural studies of proteins aim at elucidating the atomic details of molecular interactions in biological processes of living organisms. These studies are particularly important in understanding structure, function and evolution of proteins and in defining their roles in complex biological settings. Furthermore, structural studies can be used for the development of novel properties in biomolecules of environmental, industrial and medical importance. X-ray crystallography is an invaluable tool to obtain accurate and precise information about the structure of proteins at the atomic level. Glutathione transferases (GSTs) are amongst the most versatile enzymes in nature. They are able to catalyze a wide variety of conjugation reactions between glutathione (GSH) and non-polar components containing an electrophilic carbon, nitrogen or sulphur atom. Plant GSTs from the Tau class (a poorly characterized class) play an important role in the detoxification of xenobiotics and stress tolerance. Structural studies were performed on a Tau class fluorodifen-inducible glutathione transferase from Glycine max (GmGSTU4-4) complexed with GSH (2.7 Å) and a product analogue Nb-GSH (1.7 Å). The three-dimensional structure of the GmGSTU4-4-GSH complex revealed that GSH binds in different conformations in the two subunits of the dimer: in an ionized form in one subunit and a non-ionized form in the second subunit. Only the ionized form of the substrate may lead to the formation of a catalytically competent complex. Structural comparison between the GSH and Nb-GSH bound complexes revealed significant differences with respect to the hydrogen-bonding, electrostatic interaction pattern, the upper part of -helix H4 and the C-terminus of the enzyme. These differences indicate an intrasubunit modulation between the G-and Hsites suggesting an induced-fit mechanism of xenobiotic substrate binding. A novel binding site on the surface of the enzyme was also revealed. Bacterial type-II L-asparaginases are used in the treatment of haematopoietic diseases such as acute lymphoblastic leukaemia (ALL) and lymphomas due to their ability to catalyze the conversion of L-asparagine to L-aspartate and ammonia. Escherichia coli and Erwinia chrysanthemi asparaginases are employed for the treatment of ALL for over 30 years. However, serious side-effects affecting the liver and pancreas have been observed due to the intrinsic glutaminase activity of the administered enzymes. Structural studies on Helicobacter pylori L-asparaginase (HpA) were carried out in an effort to discover novel L-asparaginases with potential chemotherapeutic utility in ALL treatment. Detailed analysis of the active site geometry revealed structurally significant differences between HpA and other Lasparaginases that may be important for the biological activities of the enzyme and could be further exploited in protein engineering efforts.

Development of simple and efficient synthetic strategies for production of fine chemicals of pharmaceutical relevance : metal-mediated allylation combined with applied catalysis

Den snart 200 år gamla vetenskapsgrenen organisk synteskemi har starkt bidragit till moderna samhällens välfärd. Ett av flaggskeppen för den organiska synteskemin är utvecklingen och produktionen av nya läkemedel och speciellt de aktiva substanserna däri. Därmed är det viktigt att utveckla nya syntesmetoder, som kan tillämpas vid framställningen av farmaceutiskt relevanta målstrukturer. I detta sammanhang är den ultimata målsättningen dock inte endast en lyckad syntes av målmolekylen, utan det är allt viktigare att utveckla syntesrutter som uppfyller kriterierna för den hållbara utvecklingen. Ett av de centralaste verktygen som en organisk kemist har till förfogande i detta sammanhang är katalys, eller mera specifikt möjligheten att tillämpa olika katalytiska reaktioner vid framställning av komplexa målstrukturer. De motsvarande industriella processerna karakteriseras av hög effektivitet och minimerad avfallsproduktion, vilket naturligtvis gynnar den kemiska industrin samtidigt som de negativa miljöeffekterna minskas avsevärt. I denna doktorsavhandling har nya syntesrutter för produktion av finkemikalier med farmaceutisk relevans utvecklats genom att kombinera förhållandevis enkla transformationer till nya reaktionssekvenser. Alla reaktionssekvenser som diskuteras i denna avhandling påbörjades med en metallförmedlad allylering av utvalda aldehyder eller aldiminer. De erhållna produkterna innehållende en kol-koldubbelbindning med en närliggande hydroxyl- eller aminogrupp modifierades sedan vidare genom att tillämpa välkända katalytiska reaktioner. Alla syntetiserade molekyler som presenteras i denna avhandling karakteriseras som finkemikalier med hög potential vid farmaceutiska tillämpningar. Utöver detta tillämpades en mängd olika katalytiska reaktioner framgångsrikt vid syntes av dessa molekyler, vilket i sin tur förstärker betydelsen för de katalytiska verktygen i organiska kemins verktygslåda.

Strategic outsourcing of R&D: The location-specific advantages of India to the pharmaceutical industry

Companies are increasingly under pressure to be more efficient both in terms of costs and overall performance and thus, they seek new ways to develop their products and innovate. For pharmaceutical industry it can take several decades to launch a new drug to the markets. Since pharmaceutical industry is one of the most research-intensive industries, is outsourcing one way to enhance the R&D processes of such companies. It is said that outsourcing to offshore locations is vastly more challenging and complicated than any other exporting activity or inter-company relationship that has evoked a lot of discussion. By outsourcing strategically, companies must also thoroughly focus on transaction costs and core competences. Today, the suppliers are looked for beyond national boundaries and furthermore, the location of the outsourcing activity must also be thoroughly considered. Consequently, the purpose of this study is to analyze what is known of strategic outsourcing of pharmaceutical R&D to India. In order to meet the purpose of the study, this study tries to answer three sub-questions set to it: first, what is strategic outsourcing, second, why pharmaceutical companies utilize strategic outsourcing of R&D and last, why pharmaceutical companies select India as the location for outsourcing their R&D. The study is a qualitative study. The purpose of the study was approached by a literature review with systematic elements and sub-questions were analyzed through different relevant theories, such as theory of transaction costs, core competences and location advantages. Applicable academic journal articles were comprehensively included in the study. The data was collected from electronic journal article databases using key words and almost only peer-reviewed, as new as possible articles were included. Also both the reference list of the included articles and article recommendations from professionals generated more articles for inclusion. The data was analyzed through thematization that resulted in themes that illuminate the purpose of the study and sub-questions. As an outcome of the analysis, each of the theory chapters in the study represents one sub-question. The literature used in this study revealed that strategic outsourcing of R&D is increasingly used in pharmaceutical industry and the major motives to practice it has to do with lowering costs, accessing skilled labor, resources and knowledge and enhancing their quality while speeding up the introduction of new drugs. Mainly for the above-mentioned motives India is frequently chosen as the target location for pharma outsourcers. Still, the literature is somewhat incomplete in this complex phenomenon and more research is needed.