Aplicación del enfoque Quality by Design (QbD) en la reformulación de un producto desenredante bifásico capilar para mejorar la estabilidad de las fases

Abstract

El presente trabajo tuvo como objetivo aplicar el enfoque Quality by Design (QbD) para comprender la influencia de variables de formulación y proceso sobre la estabilidad de un producto bifásico capilar tipo desenredante. Inicialmente, se definieron el perfil de calidad objetivo del producto (QTPP) y los atributos críticos de calidad (CQA), identificándose como variables relevantes la estabilidad del sistema bifásico, redistribución de fases, aspecto, color, olor y pH. Posteriormente, se realizó un análisis de riesgo mediante diagrama de Ishikawa y matriz AMFE para identificar los atributos críticos de materiales (CMA) y parámetros críticos de proceso (CPP) asociados a la estabilidad del sistema. A partir de este análisis, se seleccionaron como variables experimentales el sistema emulsionante, tipo de emoliente, concentración de coemulsionantes y método de fabricación. Se desarrolló un diseño experimental factorial 3 × 3 × 2 × 2, constituido por 36 formulaciones a escala de laboratorio, evaluándose diferentes combinaciones de emolientes, concentraciones del sistema emulsionante, niveles de coemulsionantes y métodos de fabricación. Asimismo, se estimó el HLB teórico del sistema emulsificante como herramienta complementaria para la interpretación de los resultados experimentales. Las formulaciones fueron sometidas a estudios de estabilidad preliminar y acelerada, observándose un comportamiento físico favorable en las combinaciones desarrolladas con la mayor concentración del sistema emulsionante (E3), la menor concentración de coemulsionantes (C1) y el método concentrado (MC). Durante la estabilidad acelerada, las formulaciones elaboradas con Coconut Alkanes (and) Coco-Caprylate/Caprate y C15-19 Alkane mantuvieron un comportamiento físico y organoléptico favorable durante los 180 días de evaluación, mientras que la formulación elaborada con Dimethicone presentó alteraciones al finalizar el estudio. Los resultados obtenidos permitieron establecer una estrategia de control preliminar orientada a variables críticas de formulación y proceso asociadas a la estabilidad del sistema bifásico capilar.

The objective of this study was to apply the Quality by Design (QbD) approach to understand the influence of formulation and process variables on the stability of a biphasic hair detangling product. Initially, the Quality Target Product Profile (QTPP) and Critical Quality Attributes (CQA) were defined, identifying the stability of the biphasic system, phase redistribution, appearance, color, odor, and pH as relevant quality parameters.Subsequently, a risk analysis was conducted using an Ishikawa diagram and Failure Mode and Effects Analysis (FMEA) to identify Critical Material Attributes (CMA) and Critical Process Parameters (CPP) associated with system stability. Based on this analysis, the emulsifying system, type of emollient, co-emulsifier concentration, and manufacturing method were selected as experimental variables.A 3 × 3 × 2 × 2 factorial experimental design comprising 36 laboratory-scale formulations was developed to evaluate different combinations of emollients, emulsifying system concentrations, co-emulsifier levels, and manufacturing methods. Additionally, the theoretical Hydrophilic-Lipophilic Balance (HLB) of the emulsifying system was estimated as a complementary tool for interpreting the experimental results. The formulations were subjected to preliminary and accelerated stability studies. Favorable physical behavior was observed in combinations developed with the highest emulsifying system concentration (E3), the lowest co-emulsifier concentration (C1), and the concentrated manufacturing method (MC). During accelerated stability testing, the formulations containing Coconut Alkanes (and) Coco-Caprylate/Caprate and C15-19 Alkane maintained favorable physical and organoleptic characteristics throughout the 180-day evaluation period, whereas the formulation containing Dimethicone showed alterations at the end of the study.The results obtained allowed the establishment of a preliminary control strategy focused on critical formulation and process variables associated with the stability of the biphasic hair system.