Why X-ray Inspection is a viable quality assurance solution for pharma products

By Mike Pipe, Head of Global Sales & Product Management, Mettler-Toledo Safeline X-ray

We are all aware that the pharmaceutical industry operates within a highly regulated environment, where upholding product safety and quality is paramount. Manufacturers invest significant resources in validation processes to meet regulatory requirements. One technology solution to complete quality assurance checks in the pharmaceutical sector is product inspection. While many manufacturers rely on systems like vision inspection and metal detection, the use of x-ray inspection is gaining recognition as an additional tool for quality assurance. To understand the benefits of x-ray inspection, we must first look at its functionalities, then address the misconceptions.  In this article, we will explore why x-ray inspection should be an invaluable asset in the pharmaceutical industry, providing manufacturers with comprehensive and accurate quality checks while dispelling concerns about its impact on products.

More than Contaminant Detection

The primary function of x-ray inspection is contaminant detection of a wide range of foreign bodies including metal, glass, mineral stone and high-density plastics. Simultaneously, x-ray systems perform valuable in-line quality checks including counting components, identify missing or broken products, monitoring fill levels, checking for damaged packaging and detecting agglomerates such as flavour and powder lumps. 

Addressing the Misconceptions

To understand the benefits of x-ray inspection, we must first address the misconceptions.  Pharmaceutical manufacturers often express concerns about the potential impact of x-ray inspection on their products. However, studies have consistently shown that the quantity and energy of x-rays used during product inspection are minimal, and the duration of exposure is extremely brief. For example, tablets undergoing x-ray inspection are typically exposed to low-energy x-rays for less than 0.2 seconds. In comparison, the dose of background radiation that pharmaceutical products receive while on the shelf, in transit or during consumer ownership is significantly higher than the levels delivered by an end-of-production line x-ray inspection system.

The US Food and Drug Administration (FDA) acknowledges that the dose levels received by objects passing through an x-ray inspection system are lower than the dose of background radiation received in a single day. Furthermore, and perhaps most crucially, the FDA asserts that there is no known danger in consuming medicines that have undergone x-ray inspection.^[1]

Scientific studies have also been conducted to evaluate the effects of x-ray inspection on pharmaceutical products. For instance, researchers at the Department of Drug Delivery and Nano Pharmaceutics, Graduate School of Pharmaceutical Sciences, Nagoya City University in Japan conducted a study on the effect of x-rays on the pharmaceutical quality of drug tablets. The study exposed acetaminophen, ioxoprofen and mefenamic acid tablets to varying x-ray doses, ranging from 0.34mGy to 300Gy. These doses were significantly higher than those delivered by typical x-ray inspection systems. The evaluation of samples through formulation tests revealed that exposure to x-rays did not affect the pharmaceutical quality of the drug tablets. The exposed samples exhibited similar characteristics in dissolution, disintegration and hardness tests as control samples that were not exposed to x-rays. Additionally, when combined with accelerated temperature and humidity tests equivalent to six months of exposure, x-ray exposure did not affect the pharmaceutical quality of the samples. This study concluded that x-ray exposure at levels much higher than those encountered during product inspection had no significant effect on the efficacy or other properties of the drug tablets.^[2]

Another study, conducted by Robert Bosch Packaging Technology and the PHAST Society for Pharmaceutical Quality Standards, exposed model pharmaceutical substances, tramadol HCl and nifedipine, to x-ray radiation for a period of 2 hours. This extended exposure time was significantly longer than the fraction of a second typically used during industrial x-ray inspection. However, no degradation was observed in either substance after the 2-hour exposure period.^[3]

These scientific studies collectively demonstrate that x-ray inspection at the levels used in pharmaceutical manufacturing does not significantly affect the quality or efficacy of the products. While not all formulations have been studied, the low doses of x-ray radiation involved in x-ray inspection systems are well below the levels of naturally occurring background radiation and do not pose a risk to product integrity. 

Dispelling the Concern 

Despite the availability of such comprehensive studies, pharmaceutical manufacturers often prefer to conduct their own tests. This cautious approach can be attributed to the stringent regulatory environment in which they operate. Regulatory bodies worldwide have established guidelines and requirements for pharmaceutical manufacturing including the Good Manufacturing Practice (GMP), the Good Distribution Practice (GDP), and manufacturers who want to comply with these regulations while maintaining the highest level of quality assurance.

Some manufacturers may have concerns specific to their products or processes that they believe require additional scrutiny. These concerns may stem from the complexity of the formulation, sensitivity to radiation or unique packaging requirements. Conducting their own tests allows manufacturers to address these specific concerns and gain confidence in the integrity of their products.

However, it is important to recognise that the extensive scientific studies and regulatory guidelines surrounding x-ray inspection provide a strong foundation for manufacturers to trust this inspection method. The studies have consistently demonstrated the safety and efficacy of x-ray inspection, and regulatory bodies acknowledge its effectiveness in ensuring product quality and safety.

Utilising the technology of x-ray inspection systems, manufacturers can start to see significant benefits on their production line. It eliminates the need for redundant testing, which can be costly and time-consuming, allowing manufacturers to streamline their processes and focus on other critical aspects of production. By trusting in the proven capabilities of x-ray inspection systems, manufacturers can benefit from the expertise and experience of the producers of these systems, who have a deep understanding of the technology and its application in the pharmaceutical industry.

Expanding the Scope of X-ray Inspection

So where should x-ray inspection technology be used within the production process and what are its benefits? Traditionally, x-ray inspection in the pharmaceutical industry has been primarily used for specific applications, such as verifying the presence of tablets or needles. However, the potential of x-ray inspection extends far beyond these limited applications. When employed at the end of the production line, x-ray inspection becomes one of the most versatile and comprehensive inspection tools available to manufacturers. Unlike other inspection methods, x-ray inspection has the capability to inspect a diverse range of products, regardless of their shape or packaging.

One of the significant advantages of x-ray inspection is its ability to penetrate various materials, including metals, glass, high-density plastics and rubber. This capability enables the detection of dense foreign bodies that may contaminate pharmaceutical products. Metal fragments, glass shards or other foreign objects that could compromise product quality and safety can be reliably identified and removed from the production line, preventing them from reaching the consumers.

As mentioned at the start of this article, in addition to contaminant detection, x-ray inspection allows for other critical quality checks. It can verify the completeness and integrity of packaged products, detecting missing or damaged items within the packaging. This level of scrutiny is essential in the pharmaceutical industry, where missing components or damaged products can have severe consequences for consumers. For instance, checking the presence of needles in glucose monitoring systems, verifying their functionality is crucial, as a faulty device could have fatal implications for diabetic patients. By detecting and preventing the distribution of defective or compromised products, x-ray inspection plays a crucial role in upholding a company’s brand image and reputation.

One of the notable advantages of x-ray inspection is its versatility. Unlike other inspection methods that may be limited to specific product types or packaging formats, x-ray inspection can be applied to a wide range of pharmaceutical products, regardless of their shape, size or packaging materials. It is particularly beneficial for pharmaceutical manufacturers who commonly use metalised film or aluminium-backed blisters as packaging methods. X-ray inspection systems can effectively inspect products contained within these packaging materials and check their integrity and quality.

By leveraging x-ray inspection technology at the end of the production line, pharmaceutical manufacturers can enhance their quality control processes and minimise the risk of contaminated or defective products reaching the marketplace. The comprehensive nature of x-ray inspection, coupled with its ability to inspect a variety of products and packaging formats, makes it an invaluable tool in upholding product safety and maintaining consumer trust.

Compliance and Traceability

Beyond its ability to detect defects, x-ray inspection systems also contribute to compliance with regulations and provide traceability. The data generated by x-ray inspection systems can facilitate compliance with regulatory requirements. Manufacturers can access comprehensive quality data and export it as needed, providing transparency and accountability. X-ray inspection systems enable the creation of individual images of each product, complete with date and time stamps, providing information to support due diligence that quality checks have been completed. The information is easily retrieval thereby facilitating easy tracking. Additionally, the reporting capabilities of x-ray inspection systems allow for detailed shift and production reports, including the number of rejected items. This level of documentation aids the validation process and ensures that approved settings remain unchanged during production, minimising the risk of errors or deviations.

Conclusion

X-ray inspection plays a crucial role in completing a large range of quality assurance checks without significantly impacting the efficacy or physical properties of pharmaceutical products. The technology offers comprehensive contaminant detection, quality checks, compliance facilitation and traceability, all of which contribute to brand protection and consumer safety. By embracing x-ray inspection as an additional tool in their quality assurance processes, pharmaceutical manufacturers can elevate their standards, mitigate risks, and have confidence that high quality products are entering the market. The time has come for the industry to recognise the immense value x-ray inspection brings and embrace its potential for a safer and more reliable pharmaceutical supply chain.

For more information: www.mt.com/xray-pharma

^[1] Based on an airport security X-ray system, typically of higher dose than an inspection system for pharmaceutical products. From the FDA website: “There are no known adverse effects from eating food, drinking beverages, using medicine, or applying cosmetics that have been irradiated by a cabinet x ray system used for security screening. The radiation dose typically received by objects scanned by a cabinet x-ray system is 1 millirad or less. The average dose rate from background radiation is 360 millirad per year.” https://www.fda.gov/radiation-emitting-products/security-systems/frequently-asked-questions-cabinet-x-ray-systems

^[2] Kazuaki Uehara, Tatsuaki Tagami, Itaru Miyazaki, Norikazu Murata, Yoshifumi Takahashi, Hiroshi Ohkubo & Tetsuya Ozeki (2015) Effect of X-ray exposure on the pharmaceutical quality of drug tablets using X-ray inspection equipment, Drug Development and Industrial Pharmacy, 41:6, 953-958, DOI: 10.3109/03639045.2014.917093

^[3] Martin Vogt, Elke Sternberger-Rutzel, Manuel Birke & Christoph Jacobs (2012) Influence of X-ray radiation as PAT method on the model substances tramadol HCl and nifedipine compared to the influence of UV-Vis radiation, TechnoPharm 2, Nr. 3, 1–12

Perché l’ispezione a raggi X è una valida soluzione per la garanzia di qualità dei prodotti farmaceutici 

Autore: Mike Pipe, Head of Global Sales & Product Management, divisione Ispezione a raggi X METTLER-TOLEDO Safeline

Sappiamo tutti che il settore farmaceutico opera in un ambiente altamente regolamentato, in cui la sicurezza e la qualità dei prodotti sono fondamentali. I produttori investono ingenti risorse nei processi di validazione per soddisfare i requisiti normativi, e l’ispezione prodotti è una delle soluzioni tecnologiche che consente di completare i controlli per la garanzia di qualità nel settore farmaceutico. Sebbene molti produttori si affidino a sistemi come l’ispezione visiva e la rilevazione dei metalli, l’ispezione a raggi X si sta affermando come ulteriore strumento per la garanzia di qualità. Per comprendere i vantaggi dell’ispezione a raggi X, dobbiamo innanzitutto esaminarne le funzionalità e superare le concezioni errate. In questo articolo analizzeremo i motivi per cui l’ispezione a raggi X rappresenta una risorsa preziosa per l’industria farmaceutica e in grado di garantire ai produttori controlli qualità completi e accurati; al contempo, proveremo a smorzare le preoccupazioni circa il suo impatto sui prodotti.

Molto più della semplice rilevazione di contaminanti 

La funzione principale dell’ispezione a raggi X è la rilevazione di contaminanti per un’ampia gamma di corpi estranei, tra cui metallo, vetro, pietre minerali e plastica ad alta densità. Allo stesso tempo, i sistemi a raggi X eseguono preziosi controlli di qualità in linea, tra cui il conteggio dei componenti, l’identificazione di prodotti mancanti o danneggiati, il monitoraggio dei livelli di riempimento, la verifica della presenza di confezioni danneggiate e la rilevazione di agglomerati come grumi di sostanze aromatizzanti e polveri. 

Superare le concezioni errate 

Per comprendere i vantaggi dell’ispezione a raggi X, dobbiamo innanzitutto affrontare i preconcetti a riguardo. I produttori farmaceutici spesso esprimono preoccupazione per il potenziale impatto dell’ispezione a raggi X sui loro prodotti. Tuttavia, gli studi hanno costantemente dimostrato che la quantità e l’energia dei raggi X utilizzati durante l’ispezione sono minime e la durata di esposizione è estremamente breve. Ad esempio, le compresse vengono generalmente esposte a raggi X a bassa energia per meno di 0,2 secondi. In confronto, la dose di radiazione di fondo a cui sono esposti i prodotti farmaceutici mentre si trovano sugli scaffali, durante il trasporto o nel periodo in cui vengono conservati dal consumatore è significativamente più elevata rispetto ai livelli emessi da un sistema di ispezione a raggi X a fine linea di produzione. La Food and Drug Administration (FDA) statunitense riconosce che i livelli di radiazioni a cui sono esposti i prodotti che transitano attraverso un sistema di ispezione a raggi X sono inferiori alla dose di radiazione di fondo ricevuta in un solo giorno. Inoltre, aspetto forse ancora più cruciale, la FDA afferma che non è noto alcun rischio legato all’assunzione di farmaci ispezionati con i raggi X.[1] Sono stati inoltre condotti studi scientifici per valutare gli effetti dell’ispezione a raggi X sui prodotti farmaceutici. Ad esempio, i ricercatori del Department of Drug Delivery and Nano Pharmaceutics della Graduate School of Pharmaceutical Sciences presso la Nagoya City University (Giappone) hanno realizzato uno studio sull’effetto dei raggi X sulla qualità farmaceutica delle compresse di farmaco. Le compresse di paracetamolo, loxoprofene e acido mefenamico sono state esposte a dosi di raggi X variabili e comprese tra 0,34 mGy e 300 Gy, valori notevolmente più elevati rispetto a quelli emessi dai comuni sistemi di ispezione a raggi X. La valutazione dei campioni mediante test di formulazione ha rivelato che l’esposizione ai raggi X non ha influito sulla qualità farmaceutica delle compresse. Nei test di dissoluzione, disintegrazione e durezza, i campioni esposti hanno mostrato caratteristiche simili a quelle dei campioni di controllo non esposti ai raggi X. Inoltre, l’esposizione ai raggi X combinata con test di temperatura e umidità accelerati equivalenti a sei mesi di esposizione non ha influenzato la qualità farmaceutica dei campioni. Lo studio ha concluso che l’esposizione ai raggi X a livelli molto più elevati rispetto a quelli riscontrati durante l’ispezione prodotti non ha avuto effetti significativi sull’efficacia o su altre proprietà delle compresse di farmaco.[2] In un altro studio condotto da Robert Bosch Packaging Technology e dalla PHAST Society for Pharmaceutical Quality Standards, le sostanze farmaceutiche modello tramadolo HCl e nifedipina sono state esposte ai raggi X per un periodo di 2 ore, un tempo di esposizione significativamente più lungo della frazione di secondo che viene di solito impiegata per l’ispezione a raggi X industriale. Tuttavia, non è stata osservata alcuna degradazione in nessuna delle due sostanze dopo il periodo di esposizione di 2 ore.[3] Complessivamente, questi studi scientifici dimostrano che i livelli di raggi X utilizzati per l’ispezione prodotti nell’industria farmaceutica non influiscono in modo significativo sulla qualità o sull’efficacia dei prodotti. Sebbene non tutte le formulazioni siano state studiate, le basse dosi di radiazioni dei sistemi di ispezione a raggi X risultano nettamente inferiori ai livelli di radiazione di fondo presenti in natura e non rappresentano un rischio per l’integrità del prodotto.  

Dissipare i dubbi  

Nonostante la disponibilità di studi così completi, le case farmaceutiche spesso preferiscono condurre test interni. Questo approccio prudente è da attribuirsi al rigoroso contesto normativo in cui operano. Le autorità di regolamentazione di tutto il mondo hanno stabilito linee guida e requisiti per la produzione farmaceutica, tra cui le GMP (Good Manufacturing Practice, norme di buona fabbricazione) e GDP (Good Distribution Practice, buone pratiche di distribuzione), e i produttori devono garantire la conformità a tali normative senza rinunciare al massimo livello di qualità. Alcuni produttori potrebbero nutrire dubbi relativi a prodotti o processi specifici e ritenere appropriato condurre ulteriori verifiche approfondite. Tali preoccupazioni spesso derivano dalla complessità della formulazione, dalla sensibilità alle radiazioni o da particolari requisiti di confezionamento. I test interni consentono ai produttori di affrontare questi problemi specifici e avere piena fiducia nell’integrità dei prodotti. Tuttavia, è importante sottolineare che gli ampi studi scientifici e le linee guida normative in materia di ispezione a raggi X rappresentano una solida base di partenza per dissipare i dubbi. Gli studi hanno costantemente dimostrato la sicurezza e l’efficienza dell’ispezione a raggi X e le autorità di regolamentazione ne riconoscono l’efficacia nel garantire la qualità e la sicurezza dei prodotti. Le tecnologie per i sistemi di ispezione a raggi X offrono ai produttori vantaggi significativi sulla linea di produzione. Tali sistemi eliminano la necessità di effettuare test superflui, costosi e dispendiosi in termini di tempo, e consentono ai produttori di ottimizzare i processi e di concentrarsi su altri aspetti critici della produzione. Affidandosi alle comprovate capacità dei sistemi di ispezione a raggi X, le case farmaceutiche possono beneficiare della competenza e dell’esperienza dei produttori di questi sistemi, i quali conoscono a fondo la tecnologia e la sua applicazione nel settore. 

Ampliare la portata dell’ispezione a raggi X 

In quale fase del processo produttivo è bene utilizzare la tecnologia di ispezione a raggi X? Quali sono i suoi vantaggi? In genere, l’ispezione a raggi X nell’industria farmaceutica viene utilizzata principalmente per applicazioni specifiche, ad esempio per verificare la presenza di compresse o aghi. Tuttavia, il potenziale dell’ispezione a raggi X va ben oltre tale ambito limitato. Se impiegati alla fine della linea di produzione, i raggi X rappresentano uno degli strumenti di ispezione più versatili e completi a disposizione dei produttori. A differenza di altri metodi, sono in grado di ispezionare una vasta gamma di prodotti, indipendentemente dalla loro forma o confezione. Uno dei principali vantaggi dell’ispezione a raggi X è la capacità di penetrare in diversi materiali, tra cui metalli, vetro, plastica ad alta densità e gomma, e rilevare corpi estranei densi che potrebbero contaminare i prodotti farmaceutici. Frammenti di metallo e vetro o altri contaminanti in grado di compromettere la qualità e la sicurezza dei prodotti possono essere identificati in modo affidabile e rimossi dalla linea di produzione, impedendo che raggiungano i consumatori. Come accennato all’inizio dell’articolo, l’ispezione a raggi X consente di eseguire altri importanti controlli di qualità oltre alla rilevazione dei contaminanti. Ad esempio, è in grado di verificare la completezza e l’integrità dei prodotti confezionati rilevando elementi mancanti o danneggiati all’interno delle confezioni. Questo livello di controllo è essenziale nel settore farmaceutico, dove l’assenza di determinati componenti o eventuali danni ai prodotti possono avere gravi conseguenze per i consumatori. Ad esempio, è fondamentale verificare la presenza e la funzionalità degli aghi nei sistemi di monitoraggio del glucosio, poiché un dispositivo difettoso potrebbe avere conseguenze fatali per i pazienti affetti da diabete. Individuando i prodotti difettosi o danneggiati e impedendone la distribuzione, l’ispezione a raggi X svolge un ruolo fondamentale nella tutela dell’immagine del marchio e della reputazione aziendale. Tra i vantaggi degni di nota dell’ispezione a raggi X non possiamo non citare la versatilità. A differenza di altri metodi di ispezione, la cui applicazione è limitata a specifici tipi di prodotti o formati di confezioni, l’ispezione a raggi X può essere utilizzata per un’ampia gamma di prodotti farmaceutici, indipendentemente da forma, dimensione o materiali di confezionamento. Questo aspetto è particolarmente vantaggioso per i produttori farmaceutici che utilizzano comunemente pellicola metallizzata o blister con lamina di rivestimento in alluminio come metodi di confezionamento. I sistemi di ispezione a raggi X sono in grado di ispezionare con efficacia i prodotti contenuti in tali materiali di confezionamento e di verificarne l’integrità e la qualità. Sfruttando la tecnologia di ispezione a raggi X alla fine della linea di produzione, le aziende farmaceutiche possono migliorare i processi di controllo qualità e ridurre al minimo il rischio che prodotti contaminati o difettosi raggiungano il mercato. La completezza dei sistemi di ispezione a raggi X, unita alla capacità di ispezionare un’ampia gamma di prodotti e formati di confezioni, ne fanno uno strumento prezioso per tutelare la sicurezza dei prodotti e guadagnare la fiducia dei consumatori. 

Conformità e tracciabilità 

Oltre a individuare i difetti, i sistemi di ispezione a raggi X contribuiscono anche a garantire la conformità normativa e la tracciabilità. I dati generati dai sistemi di ispezione a raggi X semplificano la conformità ai requisiti normativi, in quanto i produttori possono accedere a informazioni complete sulla qualità ed esportarle in base alle proprie esigenze, per una maggiore trasparenza e responsabilità. I sistemi di ispezione a raggi X consentono di creare singole immagini di ciascun prodotto, complete di data e ora, e fornire informazioni a supporto della Due Diligence che attestano il superamento dei controlli qualità. È possibile recuperare facilmente le informazioni per agevolare la tracciabilità. Inoltre, le funzionalità di creazione di report dei sistemi di ispezione a raggi X consentono di ottenere report dettagliati sui turni e sulla produzione, incluso il numero di articoli espulsi. Un tale livello di dettaglio della documentazione agevola il processo di validazione e garantisce che le impostazioni approvate rimangano invariate durante la produzione, riducendo al minimo il rischio di errori o deviazioni. Conclusione L’ispezione a raggi X svolge un ruolo cruciale nell’esecuzione di un’ampia gamma di controlli per la garanzia di qualità senza incidere in modo significativo sull’efficacia o sulle proprietà fisiche dei prodotti farmaceutici. Questa tecnologia contribuisce alla tutela del marchio e alla sicurezza dei consumatori grazie alla rilevazione completa dei contaminanti, ai controlli qualità, alla semplificazione della conformità e alla tracciabilità. L’utilizzo dell’ispezione a raggi X come strumento aggiuntivo nei processi di garanzia di qualità consente alle aziende farmaceutiche di migliorare i propri standard, ridurre i rischi e avere la certezza di immettere sul mercato prodotti di alta qualità. È giunto il momento per il settore di riconoscere l’immenso valore dell’ispezione a raggi X e sfruttarne appieno il potenziale per incrementare la sicurezza e l’affidabilità della filiera farmaceutica. Per ulteriori informazioni: www.mt.com/xray-pharma