Der Einsatz von Custom Fields am praktischen Beispiel eines Hautpenetrationsmodells

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1 Der Einsatz von Custom Fields am praktischen Beispiel eines Hautpenetrationsmodells Sascha Gorissen, Dirk Evers

2 RaDes Experten für die Entwicklung von halbfesten und flüssigen Formulierungen, analytischen Methoden und Prozessen Gegründet im Juni 2018 mit Sitz in Hamburg Führende Expertise für halbfeste und flüssige Darreichungsformen. Ausgeprägter akademischer Hintergrund Langjährige Erfahrung in verantwortlichen Positionen in der Pharmazeutischen Industrie Wir verbinden einen systematischen wissenschaftlichen Ansatz mit modernen Technologien und statistischen Methoden und stehen für ein Rationales Design bei der effizienten Entwicklung von robusten Formulierungen Sascha Gorissen, Dirk Evers 2

3 In vitro Schweineohr Modell Hamburg Modell Prinzip Gemeinsam mit dem Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf (UKE) wurde ein Modell zur Untersuchung der Penetration von Wirkstoffen aus einer Matrix (z.b. Creme, Salbe etc.) in die viable Schweinehaut (Schweineohr) entwickelt. Eckdaten des Modells: - Getestet werden 4 verschiedene Formulierungen (Creme, Salbe etc.) Jede Formulierung enthält den gleichen Wirkstoff bzw. die gleiche Wirkstoffkombination - Die Formulierungen werden auf 8 Hautstanzen (die Ohren von 4 Schweinen, ex vivo) aufgetragen Am Ende des Experiments wird die überschüssige Formulierung entfernt und die Haut in 10 µm dicke Scheiben geschnitten. Dabei werden die Schnitte aus der oberen Hautschicht (Epidermis) und untere Hautschicht (Dermis) gesammelt und nach Extraktion auf den Wirkstoffgehalt hin analysiert. - Die Analyse umfasst 64 Proben (4 Formulierungen an 4 Schweinen (mit 2 Ohren) in 2 Hautschichten (Epidermis und Dermis) Herbig et al., A custom tailored model to investigate skin penetration in porcine skin and its comparison with human skin. Eur J Pharm Biopharm. 2015; 95 (Pt A): doi: /j.ejpb Sascha Gorissen, Dirk Evers 3

4 Bisheriger Ansatz 1. Manuelle Erstellung der Probenliste (Sample Set) 2. Durchführung der Analytik und Ausdrucken der Analysenergebnisse 3. Überprüfung der Rohdaten und ggf. Korrektur 4. Eingabe der Analysenergebnisse in MS Excel 5. Umrechnung der Messwerte mit Bezug auf die eingesetzte Menge Haut 6. Berechnung von Ausreißern und Erstellung einer Zusammenfassung 7. Überprüfung der berechneten Daten und ggf. Korrektur Hoher Zeitaufwand bei der Erstellung des Sample Sets und der Excel-Tabellen Hohe Fehleranfälligkeit bei der Bezeichnung der Proben der Eingabe der Analysenergebnisse in MS Excel der Berechnung Hoher Zeitaufwand bei der Überprüfung der Daten Sascha Gorissen, Dirk Evers 4

5 Aufgabenstellung 1. Reduktion des Zeitaufwands bei der Erstellung des Sample Sets und Minimierung der Eingabefehler 2. Keine Übertragung von Zahlenwerten in MS Excel; alle Berechnungen sollen innerhalb von Empower ausgeführt und in einem übersichtlichen Report ausgegeben werden. Sascha Gorissen, Dirk Evers 5

6 Erstellung einer Dateneingabemaske in MS Excel Formulierungscode: CF Formulation CF SkinLayer Formulierung 1: Anton (1) Epidermis (2) Formulierung 2: Berta (2) Dermis (4) Formulierung 3: Caesar (3) Formulierung 4: Dora (4) Linkes Ohr: a Rechtes Ohr: b CF Slices CF Slices Tierinformationen: ID Anzahl Schnitte Epidermis Anzahl Schnitte Dermis Sau 1: Sau 2: Sau 3: Sau 4: Codierung z.b.: b wird als SampleName an Empower übergeben Die grau hinterlegten Felder sind variabel und müssen für jedes Experiment neu eingegeben werden. Die Information der Felder wird an das jeweilige Custom Fields (CF) übergeben. Die hellgrauen Felder sind fix, werden jedoch zur Generierung des Probencodes benötigt Sascha Gorissen, Dirk Evers 6

7 Custom fields für das Sample Set Alle zuvor genannten CFs sind vom Typ Sample und haben folgendes Format: Diese CFs bieten dem User die Möglichkeit, individuelle Informationen im Sample Set einzutragen. Sascha Gorissen, Dirk Evers 7

8 Neuer Ansatz Automatische Generierung des Sample Sets Excel Tabelle Vial Inj Vol # of Injs Label SampleName SkinLayer Slice Dilution Formulation Function Method Set / RepoLabel ReferenceProcessing Clear Calibration Schweineohren Normal S0101 Std 1 Inject Standards Schweineohren Don't Process or Report S0102 Std 1 Inject Standards Schweineohren Don't Process or Report S0103 Std 1 Inject Standards Schweineohren Don't Process or Report S0104 Std 1 Inject Standards Schweineohren Don't Process or Report S0105 Std 1 Inject Standards Schweineohren Don't Process or Report S0106 Std 1 Inject Standards Schweineohren Don't Process or Report u1 Blank 1 Inject Samples Schweineohren Don't Process or Report a Epidermis 5 1 Anton (1) Inject Samples Schweineohren Don't Process or Report b 5 1 Anton (1) Inject Samples Schweineohren Don't Process or Report a 5 1 Anton (1) Inject Samples Schweineohren Don't Process or Report b 5 1 Anton (1) Inject Samples Schweineohren Don't Process or Report a 5 1 Anton (1) Inject Samples Schweineohren Don't Process or Report b 5 1 Anton (1) Inject Samples Schweineohren Don't Process or Report a 5 1 Anton (1) Inject Samples Schweineohren Don't Process or Report b 5 1 Anton (1) Inject Samples Schweineohren Don't Process or Report c1 QC3 1 Inject Samples Schweineohren Don't Process or Report a Epidermis 5 1 Berta (2) Inject Samples Schweineohren Don't Process or Report b 5 1 Berta (2) Inject Samples Schweineohren Don't Process or Report a 5 1 Berta (2) Inject Samples Schweineohren Don't Process or Report b 5 1 Berta (2) Inject Samples Schweineohren Don't Process or Report a 5 1 Berta (2) Inject Samples Schweineohren Don't Process or Report Erstellte Excel-Tabelle kann per copy/paste nach Empower übertragen werden Sascha Gorissen, Dirk Evers 8

9 Neuer Ansatz Automatische Generierung des Sample Sets Empower Das auf Basis der Eingabe generierte Sample Set kann direkt aus MS Excel nach Empower kopiert werden. Damit die Zuordnung der Spalten stimmt, wurde in Empower eine Table Preference für das HH-Modell definiert. Signifikante Reduktion des Zeitaufwands bei der Erstellung des Sample Sets Keine Fehler mehr in der Codierung der Proben Sascha Gorissen, Dirk Evers 9

10 Aufgabenstellung 1. Reduktion des Zeitaufwands bei der Erstellung des Sample Sets und Minimierung der Eingabefehler 2. Keine Übertragung von Zahlenwerten nach MS Excel; alle Berechnungen sollen innerhalb von Empower ausgeführt und in einem übersichtlichen Report ausgegeben werden. Jetzt kommen Berechnungen innerhalb von Custom Fields ins Spiel Sascha Gorissen, Dirk Evers 10

11 Allgemeine Bemerkung Custom Field & Reporting 1. Result Set Only auswählen, ansonsten kann es chaotisch werden 2. Unbedingt den Haken bei All or Nothing setzen Stellt sicher, dass alle Werte für eine Berechnung vorliegen 3. Das Reporting Tool ist sehr leistungsfähig. Prüfen, ob wirklich ein CF notwendig ist. Sascha Gorissen, Dirk Evers 11

12 Angaben im Empower Report - Zusammenfassung der Ausreißer korrigierten Messwerte (Mittelwert, Standardabweichung, %Standardabweichung) - Zusammenfassung unkorrigierter Messwerte (Mittelwert, Standardabweichung, %Standardabweichung) - Auflistung aller Messwerte - Informationen zu den Standard- und QC- Proben Sascha Gorissen, Dirk Evers 12

13 Verwendung Custom Fields Berechnungen Sascha Gorissen, Dirk Evers 13

14 Verwendung Custom Fields Berechnungen Das Ergebnis (Amount) der Analytik ist zunächst einmal eine Konzentrationsangabe (z.b. ng/ml). Diese Angabe muss auf Menge Wirkstoff pro mg Haut (z.b. ng / mg Skin) umgerechnet werden. Die Einheiten (ng/ml, µg/ml bzw. mg/ml) sind hierbei zu berücksichtigen. Skin_Conc(all) = Amount*0.5/(0.3*Slice) {Berechnung der Hautkonzentration} Mit Amount Slice = Messwert der Probe (Standardvariable in Empower) = CF, enthält die Anzahl der Hautschnitte pro Probe *0.5/(0.3*5) 0.5, 0.3 = Faktoren zur Umrechnung Skin_Conc_Unit = ENUM(EQ(Units, ng/ml ),EQ(Units, µg/ml ),EQ(Units, mg/ml )) {Weist der Hautkonzentration eine Einheit zu} Mit ENUM EQ Units = Enumeration (Standardfunktion), Aufzählungsfeld, enthält eine Zuordnungstabelle für wahre Werte = Equal (Standardfunktion), Vergleicht, ob die Aussage in der Klammer wahr ist = Standardvariable in Empower, enthält die Einheit der Standards Wenn Units = ng/ml, dann ng / mg skin ; wenn µg/ml, dann µg / mg skin ; wenn mg/ml, dann mg / mg skin Sascha Gorissen, Dirk Evers 14

15 Verwendung Custom Fields Berechnungen Die Berechnung des Mittelwertes, der Standardabweichung und der prozentualen Standardabweichung kann mit Standardfunktionen in Empower berechnet werden. Die aufgeführten CFs sind vom Typ Peak. Die Syntax für eine intersample summary lautet: Label.Injection.Channel.SummaryFunction(Statement) Mean(all) = SAME.%..AVE(Skin_Conc) {Berechnung Mittelwert} Mit SAME = Platzhalter, steht an dieser Position für alle Proben mit dem gleichen Label % = Platzhalter, steht an dieser Position für ein beliebige Injektion Channel ist hier nicht näher spezifiziert. Der im Method Set aktivierte Channel wird verwendet. AVE = Standardfunktion (Average), berechnet aus den Einzelwerten in Skin_Conc den Mittelwert Sascha Gorissen, Dirk Evers 15

16 Verwendung Custom Fields Berechnungen Label.Injection.Channel.SummaryFunction(Statement) RSD(all) = SAME.%..%RSD(Skin_Conc) {Berechnung %Standardabweichung} SD(all) = RSD(all) * Mean(all)/100 {Berechnung Standardabweichung} Mit %RSD = Standardfunktion (%RSD), berechnet aus den Einzelwerten in Skin_Conc die prozentuale Standardabweichung Sascha Gorissen, Dirk Evers 16

17 Verwendung Custom Fields Berechnungen - Die Berechnung des Mittelwertes, der Standardabweichung sowie der prozentualen Standardabweichung ist in Empower unkompliziert zu lösen - Die gleiche Berechnung unter Ausschluss der Ausreißer ist etwas komplizierter, da die Funktionen in Empower keine wenn dann Ausdrücke erlauben z.b. Berechne einen neuen Mittelwert aus den Werten Skin_Conc, wenn die zugehörige Spalte Exclude kein X enthält. Hier muss man etwas kreativer werden Sascha Gorissen, Dirk Evers 17

18 Verwendung Custom Fields Berechnungen Ausreißer Sascha Gorissen, Dirk Evers 18

19 Verwendung Custom Fields Berechnungen Markierung der Ausreißer (Ausreißer per Definition: > 2 x Mittelwert) Exclude = ENUM(GT(Skin_Conc,2*Mean(all))) Mit ENUM GT = Enumeration (Standardfunktion); Aufzählungsfeld, enthält eine Zuordnungstabelle für wahre Werte = Greater than (Standardfunktion); ergibt den Wert 1 (Wahr), wenn der erste Ausdruck (Skin_Conc) größer als der zweite Ausdruck (2*Mean(all)) ist. Sonst ist der Wert 0 (Falsch) Wenn der Wert in Skin_Conc > 2*Mean(all), dann übergebe dem CF Exclude ein X > 2* Sascha Gorissen, Dirk Evers 19

20 Verwendung Custom Fields Berechnungen Berechnung der Ausreißer korrigierten Daten. 1. Neues Custom Field ohne Ausreißer erstellen CF Skin_Conc(ex) Skin_Conc(ex) = LTE(Skin_Conc,2*Mean(all))*Skin_Conc Mit LTE = Less than or equal (Standardfunktion); Ergibt den Wert 1 (Wahr), wenn der erste Ausdruck kleiner oder gleich dem zweiten Ausdruck ist. Sonst ist der Wert 0 (Falsch). Durch Multiplikation der LTE-Prüfung mit Skin_Conc erhält CF Skin_Conc(ex) den Wert Skin_Conc oder den Wert 0 LTE-Prüfung: < 2* => Nein, dann 0 Skin_Conc(ex) = 0 * = 0 Sascha Gorissen, Dirk Evers 20

21 Verwendung Custom Fields Berechnungen Berechnung ohne Ausreißer: Mittelwert = Summe aller Werte / Anzahl der Werte 2. Berechnung der Summe von Skin_Conc(ex) (Eliminierung der Ausreißer): SUMSkinConc(ex) = SAME.%..SUM(LTE(Skin_Conc,2*Mean_SkinConc)*Skin_Conc)) Skin_Conc(ex) 3. Berechnung der Anzahl der Werte (ohne Ausreißer) in Skin_Conc(ex): SUMCounter = SAME.%..SUM(LTE(Skin_Conc,2*Mean_SkinConc)) 0 wenn Ausreißer, 1 wenn kein Ausreißer 4. Berechnung Ausreißer korrigierter Mittelwert: Mean(ex) = SUMSkinConc(ex)/SUMCounter Sascha Gorissen, Dirk Evers 21

22 Verwendung Custom Fields Berechnungen Berechnung ohne Ausreißer: SD = Wurzel(Summe(Messwert i-mittelwert) 2 /(Anzahl der Messwerte i -1)) CF SUM1 CF SUMCounter 5. Aufsplitterung Zähler und Nenner für eine bessere Übersicht SUM1 = SAME.%..SUM(LTE(Skin_conc,2*Mean_SkinConc)*((Skin_Conc(ex)-Mean(ex))**2)) Bildet die Summe aus (Skin_Conc(ex)-Mean(ex)) 2. Durch die LTE-Funktion ist der Wert für Ausreißer = 0. Das doppelte ** Zeichen bedeutet in Empower zum Quadrat. 6. Berechnung Standardabweichung SD(ex) = SQRT(SUM1/(SUMCounter-1)) Mit SQRT = Square root (Standardfunktion); ergibt die Wurzel aus dem Audruck in der Klammer Sascha Gorissen, Dirk Evers 22

23 Verwendung Custom Fields Berechnungen 7. Berechnung der Ausreißer korrigierten prozentualen Standardabweichung RSD(ex) = SD(ex)*100/Mean(ex) Sascha Gorissen, Dirk Evers 23

24 Aufgabenstellung 1. Reduktion des Zeitaufwands bei der Erstellung des Sample Sets und Minimierung der Eingabefehler 2. Keine Übertragung von Zahlenwerten nach MS Excel; alle Berechnungen sollen innerhalb von Empower ausgeführt und in einem übersichtlichen Report ausgegeben werden. Sascha Gorissen, Dirk Evers 24

25 Fazit Mit den Custom Fields und dem umfangreichen Reporting Tool verfügt Empower über eine breite Palette zur Gestaltung individueller Berechnungen und Reports Die Leistungsfähigkeit der CF könnte dabei durch Funktionen wie Wenn..dann..sonst.. bzw. Filterfunktionen (z.b. Ignoriere die als Ausreißer gekennzeichneten Werte) erhöht werden Generell benötigt der Einstieg in die Erstellung von CF und Reports etwas Zeit. Die ist aber gut investiert, da man im Anschluss viel Zeit spart. Sascha Gorissen, Dirk Evers 25

26 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Kontakt: Sascha Gorissen Sascha Gorissen, Dirk Evers 26

27 Backup Sascha Gorissen, Dirk Evers 27

28 RaDes Experten für die Entwicklung von halbfesten und flüssigen Formulierungen, analytischen Methoden und Prozessen Gegründet im Juni 2018 mit Sitz in Hamburg Wir verbinden einen systematischen wissenschaftlichen Ansatz mit modernen Technologien und statistischen Methoden und stehen für ein Rationales Design bei der effizienten Entwicklung von robusten Formulierungen Langjährige Erfahrung in verantwortlichen Positionen in der Pharmazeutischen Industrie Erfahrung im Design und der Entwicklung neuer und innovativer Produkte sowie der Optimierung von Bestandsprodukten Führende Expertise für halbfeste und flüssige Darreichungsformen. Ausgeprägter akademischer Hintergrund Gemeinsam mit unseren Kunden entwickeln wir maßgeschneiderte, individuelle Lösungen. Sascha Gorissen, Dirk Evers 28

29 Dora Dora Ceasar Ceasar Berta Berta Anton Anton Formulation Formulation Formulation Formulation Skin layer Sample Concentration [ng/ml] Dilution factor Concentration [ng/mg] Mean [ng/mg skin] SD %CV Formulation Skin layer Sample Concentration [ng/ml] Dilution factor Concentration [ng/mg] a a b b a a b b a a b b a a b b Skin layer Sample Concentration [ng/ml] Dilution factor Concentration [ng/mg] Mean [ng/mg skin] SD %CV Formulation Skin layer Sample Concentration [ng/ml] Dilution factor Concentration [ng/mg] a a b b a a b b a a b b a a b b Skin layer Sample Concentration [ng/ml] Dilution factor Concentration [ng/mg] Mean [ng/mg skin] SD %CV Formulation Skin layer Sample Concentration [ng/ml] Dilution factor Concentration [ng/mg] a a b b a a b b a a b b a a b b Skin layer Sample Concentration [ng/ml] Dilution factor Concentration [ng/mg] Mean [ng/mg skin] SD %CV Formulation Skin layer Sample Concentration [ng/ml] Dilution factor Concentration [ng/mg] a a b b a a b b a a b b a a b b Mean [ng/mg skin] Mean [ng/mg skin] Mean [ng/mg skin] Mean [ng/mg skin] SD SD SD SD %CV %CV %CV %CV Sascha Gorissen, Dirk Evers 29

30 Dora Dora Ceasar Ceasar Berta Berta Anton Anton Ausreißer= MW+100% Ausreißer= MW+100% Formulation Skin layer Sample Concentration Mean [ng/mg Concentration Mean SD %CV Formulation Skin layer Sample [ng/mg] skin] [ng/mg] [ng/mg skin] SD %CV a a b b a a b b a a b b a a b b Formulation Skin layer Sample Concentration Mean [ng/mg Concentration Mean SD %CV Formulation Skin layer Sample [ng/mg] skin] [ng/mg] [ng/mg skin] SD %CV a a b b a a b b a a b b a a b b Formulation Skin layer Sample Concentration Mean [ng/mg Concentration Mean SD %CV Formulation Skin layer Sample [ng/mg] skin] [ng/mg] [ng/mg skin] SD %CV a a b b a a b b a a b b a a b b Formulation Skin layer Sample Concentration Mean [ng/mg Concentration Mean SD %CV Formulation Skin layer Sample [ng/mg] skin] [ng/mg] [ng/mg skin] SD %CV a a b b a a b b a a b b a a b b Sascha Gorissen, Dirk Evers 30

31 Ausreißer korrigiert Mean [ng/mg skin] Anton Berta Caesar Dora skin layer Epidermis Dermis SD [ng/mg skin] Anton Berta Caesar Dora skin layer Epidermis Dermis Vollständiger Datensatz Mean [ng/mg skin] Anton Berta Caesar Dora skin layer Epidermis Dermis SD [ng/mg skin] Anton Berta Caesar Dora skin layer Epidermis Dermis Sascha Gorissen, Dirk Evers 31

32 Sascha Gorissen, Dirk Evers 32