Design of Experiments (DoE) applied to Pharmaceutical and Analytical Quality by Design (QbD)

Abstract

According to Quality by Design (QbD) concept, quality should be built into product/method during pharmaceutical/analytical development. Usually, there are many input factors that may affect quality of product and methods. Recently, Design of Experiments (DoE) have been widely used to understand the effects of multidimensional and interactions of input factors on the output responses of pharmaceutical products and analytical methods. This paper provides theoretical and practical considerations for implementation of Design of Experiments (DoE) in pharmaceutical and/or analytical Quality by Design (QbD). This review illustrates the principles and applications of the most common screening designs, such as two-level full factorial, fractionate factorial, and Plackett-Burman designs; and optimization designs, such as three-level full factorial, central composite designs (CCD), and Box-Behnken designs. In addition, the main aspects related to multiple regression model adjustment were discussed, including the analysis of variance (ANOVA), regression significance, residuals analysis, determination coefficients (R 2 , R 2-adj, and R 2-pred), and lack-of-fit of regression model. Therefore, DoE was presented in detail since it is the main component of pharmaceutical and analytical QbD.

Dissolution testing of prolonged-release tablets using experimental design approach

“…Recently, Experimental Design (ED) have been widely used to understand the effects of multidimensional and interactions of input factors on the output responses of pharmaceutical products and analytical methods [1]. ED is a systematic approach to dissolution method development that begins with predefi ned objectives, emphasizes product and process understanding and sets up process control based on sound science.…”

Mesilato de desferroxamina como candidato a adjuvante farmacêutico e cosmético

“…Este conceito considera que a qualidade de um produto ou processo deve ser construída ao longo do seu desenvolvimento, de forma a garantir que os resultados sejam eficazes e seguros. A QbD tem como componente principal o Desenho de Experimentos (Design of Experiments, DoE), o qual é capaz de fornecer melhores resultados com um menor número de experimentos (YU et al, 2014;FUKUDA et al, 2018 (CANDIOTI et al, 2014;FUKUDA et al, 2018). Para a estabilidade química da solução de ácido ascórbico em bancada definiu-se como critério um período de 90 a 120 dias, o que na prática corresponde a um período de validade rotineiramente adotado para formulações magistrais.…”

“…A ferramenta de Espaço de Concepção (Design Space) permite uma combinação multidimensional dos fatores investigados, sejam eles atributos críticos de materiais ou parâmetros críticos de processos, de modo que as especificações desejadas sejam alcançadas. O Espaço de Concepção consiste em uma representação gráfica que sobrepõe as respostas obtidas em função dos fatores avaliados (CANDIOTI et al, 2014;YU et al, 2014;FUKUDA et al, 2018).…”

Produção de L-asparaginase pela levedura >i<Leucosporidium muscorum>/i< CRM 1648 isolada de sedimento marinho coletado na Península Antártica

“…Uma das técnicas mais simples e mais utilizada é a análise univariada (OFAT, do inglês one-factor at a time), na qual é avaliado um fator por vez, pela variação dos níveis do fator em estudo (FUKUDA et al, 2018 . Bactérias e fungos filamentosos são os grupos de microrganismos que mais têm sido explorados para a produção dessa enzima.…”