مقدمة
حمض الكلافولانيك هو دواء مثبط لاكتاماز بيتا، الذي يقوي تأثير المضاد الحيوي ضد العدوى. عند إعطائه بمفرده، فإنه قادر فقط على القيام بنشاط مضاد للبكتيريا ضعيف ضد معظم الكائنات الحية، ولكن عند إعطائه مع مضادات حيوية أخرى من نوع بيتا لاكتام، فإنه يمنع تعطيل المضاد الحيوي بواسطة اللاكتاماز الميكروبي [1].
ويُستخدم عادةً كملح البوتاسيوم، كلافولانات البوتاسيوم، لأن هذه المادة أكثر ثباتًا وأقل استرطابية من حمض الكلافولانيك. ومع ذلك، فإن كلافولانات البوتاسيوم لا تزال مادة استرطابية للغاية وعرضة للتحلل المائي إذا تم تخزينها في بيئة رطبة [3]. وهذا يجعل من الضروري اختيار ظروف التخزين بعناية. بالإضافة إلى ذلك، يجب مراعاة نسبة الماء في المكونات المستخدمة في التركيبات الصيدلانية التي تحتوي على كلافولانات البوتاسيوم.
في ما يلي، يتم فحص تأثير الرطوبة على التحلل الحراري لكلافولانات البوتاسيوم عن طريق TGA-FT-IR.
شروط الاختبار
اختُبرت ثلاث عينات من كلافولانات البوتاسيوم: المادة الأصلية وعينتان إضافيتان تم تخزينهما في وعاء مفتوح موضوع فوق الماء في حاوية ماء محكمة الغلق. اختُبرت عينة واحدة من العينات من داخل وعاء الماء بعد أسبوع واحد من التخزين، واختبرت العينة الثانية بعد أسبوعين.
تم تحضير جميع العينات الثلاث (بدون معالجة، وبعد أسبوع واحد وبعد أسبوعين في جو رطب) في بوتقات ألومنيوم محكمة الغلق.
أُجريت قياسات TGA باستخدام TG 209 F1 Libra® تحت جو نيتروجين ديناميكي (40 مل/دقيقة). اخترق جهاز ثقب غطاء البوتقة تلقائيًا قبل القياس مباشرةً. تم نقل الغازات المتصاعدة أثناء التسخين عند 10 كلفن/الدقيقة إلى 600 درجة مئوية مباشرةً عبر خط النقل إلى مطياف FT-IR بواسطة Bruker Optics.
نتائج الاختبار
يوضح الشكل 2 التغيرات في كتلة كلافولانات البوتاسيوم مع المعالجة بالماء وبدونها. بمجرد بدء التسخين، يحدث فقدان أولي للكتلة.
تُظهر العينة المخزنة لمدة أسبوع واحد في الماء خطوة فقدان الكتلة بنسبة 43%. يحدث فقدان للكتلة بنسبة 58% في العينة المخزنة لمدة أسبوعين. بالنسبة للعينة الأصلية، تبلغ خطوة فقدان الكتلة هذه 1.8%.
تُظهر الأشكال 3 و4 و5 تمثيلًا ثلاثي الأبعاد لأطياف الأشعة تحت الحمراء FT-IR للغازات المنبعثة أثناء تسخين العينات الثلاث المختلفة.
خلال خطوة فقدان الكتلة الأولى من كلافولانات البوتاسيوم بدون معالجة بالماء، يمكن فقط اكتشاف إطلاق الماء (انظر الملاحظة التطبيقية NETZSCH المذكرة 118/2018 [4]).
ويوضح الشكل 6 طيف الأشعة تحت الحمراء للأشعة تحت الحمراء FT-IR للغازات المتصاعدة عند درجة حرارة 119 درجة مئوية من كلافولانات البوتاسيوم المخزنة لمدة أسبوع في جو رطب. وبالإضافة إلى الطيف النموذجي للأشعة تحت الحمراء FT-IR للماء، تثبت النطاقات بين 2200 سم-1 و2400 سم-1 وجود ثاني أكسيد الكربون. وبالتالي، فإن خطوة فقدان الكتلة بنسبة 43% ناتجة عن إطلاق متداخل للماء وثاني أكسيد الكربون، مما يشير إلى بدء تحلل الكلافولانات.
يمكن استخلاص نفس الاستنتاج من الطيف عند درجة حرارة 119 درجة مئوية للعينة المخزنة لمدة أسبوعين (الشكل 7).
في العينة دون معالجة بالماء، يبدأ التحلل عند درجة حرارة 172 درجة مئوية (درجة حرارة بداية منحنى TGA) مع إطلاق ثاني أكسيد الكربون فقط (الشكل 8).
بالنسبة لجميع العينات الثلاث، يستمر التحلل بخطوتين إضافيتين، حيث بلغت نسبة الفقد الكتلي 42% و13% للعينة دون تخزين، و23% و9% للعينة بعد التخزين لمدة أسبوع واحد، و16% و7% لكلافولانات البوتاسيوم المخزنة لمدة أسبوعين.
ترتبط أولى هذه الخطوات فوق 200 درجة مئوية بإطلاق ثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون. يمكن أيضًا اكتشاف وجود الأمونيا، ولكن بتركيزات منخفضة فقط (الشكل 9). وكلما طالت مدة المعالجة بالماء، كلما انخفضت درجة الحرارة التي يحدث عندها هذا الفقد في الكتلة، بدءًا من 288 درجة مئوية للعينة دون تخزين وعند 254 درجة مئوية لكلافولانات البوتاسيوم المخزنة لمدة أسبوعين في جو رطب.
وتُظهر خطوة فقدان الكتلة الأخيرة، بين 380 درجة مئوية و600 درجة مئوية تقريبًا، تركيبة غازية مماثلة: في طيف FT-IR، يظهر الميثان وثاني أكسيد الكربون والأمونيا بجانب بعضها البعض عند 450 درجة مئوية (الشكل 10). ويرد تلخيص لنتائج قياسات TGA-FT-IR على العينات الثلاث في الشكل 11، بما في ذلك الاستنتاجات المستخلصة من تجربة الاقتران.
الخاتمة
يُظهر كلافولانات البوتاسيوم ميلًا للتحلل المائي [3]. من أجل استكشاف عواقب هذه الخاصية، تم تخزين كلافولانات البوتاسيوم لفترات مختلفة في جو رطب. عن طريق TGA، يمكن التعرف على الاختلافات في التحلل المائي. تُظهِر العينات المخزنة في جو رطب ثلاث خطوات فقط لفقدان الكتلة، بينما تُظهِر العينة غير المعالجة أربع خطوات لفقدان الكتلة.
يسمح اقتران TGA-FT-الأشعة تحت الحمراء بتحليل الغازات المتصاعدة أثناء تسخين العينات المعالجة وغير المعالجة. ويوضح بوضوح أن خطوة الفقد الكتلي الأولى للعينات المخزنة في جو رطب لا ترجع فقط إلى إطلاق الماء بل أيضًا إلى إطلاق ثاني أكسيد الكربون. تشير هذه الحقيقة بالفعل إلى تحلل المادة. ونتيجة للتخزين في جو رطب، تتحول درجة حرارة تحلل كلافولانات البوتاسيوم إلى درجات حرارة أقل. قد يكون هذا هو السبب في أنه يوصى بتخزين كلافولانات البوتاسيوم بين +2 درجة مئوية و+8 درجات مئوية [5]. تمثل خطوات فقدان الكتلة اللاحقة عمليات متشابهة في جميع العينات الثلاث، حيث يتم إطلاق نفس الغازات - بغض النظر عن التخزين في جو رطب.
يجب أن يؤخذ تأثير الرطوبة على كلافولانات البوتاسيوم في الاعتبار عند تخزين المستحضرات الصيدلانية في ظروف مناخية مختلفة. خاصةً في البلدان الاستوائية ذات الرطوبة العالية ودرجات الحرارة المرتفعة، يجب التأكد من عدم انخفاض العمر الافتراضي عن طريق التحلل أثناء التخزين.