مقدمة
التستوستيرون هو مادة فعالة ستيرويدية يُعد سلوكها الحراري ذا أهمية بالغة في عمليات التجفيف والتخزين والتركيب والمعالجة الحرارية. حتى الكميات small من الرطوبة المتبقية أو المذيبات المتبقية يمكن أن تؤثر على التبلور وسلوك الانصهار ومعالجة المسحوق والاستقرار الحراري. لذلك، يُعد القياس المدمج بين TGA وDSC مع التحليل المتزامن بالكتلة الطيفية للغازات المنبعثة مناسبًا بشكل خاص للتوصيف الشامل. ويتيح هذا النهج التمييز بين انبعاث المواد المتطايرة والانصهار والتحلل الكيميائي، وبالتالي يوفر معلومات قيّمة لتحسين العمليات ومراقبة الجودة.
شروط القياس
ترد تفاصيل شروط القياس في الجدول 1.
الجدول 1: شروط القياس الخاصة بـ STA
| الجهاز | STA Aёolos |
| العينة | التستوستيرون |
| كتلة العينة | 10 ملغ |
| نطاق درجة الحرارة | من 30 درجة مئوية إلى 500 درجة مئوية |
| معدل التسخين | 20 كلفن/دقيقة |
| البيئة | النيتروجين، 70 مل/دقيقة |
| البوتقة | بلاتين مع غطاء مثقوب |
النتائج والمناقشة
يوضح الشكل 1 منحنيات تحليل الحرارة التمهيدي (TGA) والتحليل الحراري المباشر (DTG) والتحليل الحراري التفاوتي (DSC) لهرمون التستوستيرون.
في نطاق درجات الحرارة المنخفضة بين درجة حرارة الغرفة و130 درجة مئوية تقريبًا، لوحظ فقدان كتلة بنسبة 2.3٪ في تحليل التسخين التدرجي ( small )، مع ظهور ذروة في منحنى DTG عند 127 درجة مئوية. ويمكن أن يُعزى هذا السلوك إلى انبعاث الرطوبة المتبقية والمركبات المتطايرة ذات الروابط الضعيفة. وتُظهر إشارة التحليل الحراري التفاضلي (DSC) في الوقت نفسه تأثيرًا ماصًا للحرارة مع درجة حرارة ذروة تبلغ 127 درجة مئوية. وتشير هذه الأحداث إلى عمليات مرتبطة بالامتصاص أو التجفيف قبل الانتقال الطوري الرئيسي. وتُعد هذه المعلومات مهمة لأن حتى الكميات small من الرطوبة المتبقية قد تؤثر على استقرار التخزين، وتدفق المسحوق، وقابلية تكرار المعالجة في المراحل اللاحقة.
تظهر قمة امتصاص حراري واضحة في منحنى DSC مع درجة حرارة بداية مستقراء تبلغ 155 درجة مئوية، وهو ما يتوافق جيدًا مع نقطة الانصهار المذكورة في الأدبيات. وبلغت إنثالبي الانصهار 58 جول/جرام. تُعزى هذه الإشارة إلى انصهار هرمون التستوستيرون وتمثل الانتقال الطوري الفيزيائي الرئيسي للمادة. ويشير شكل القمة المحدد جيدًا إلى عملية انصهار مميزة. وتعد معرفة درجة حرارة الانصهار أمرًا ضروريًا لتصميم خطوات المعالجة الحرارية. وبدأ التحلل الحراري عند درجة حرارة تزيد عن 250 درجة مئوية واكتمل عند حوالي 450 درجة مئوية. وتم تحديد قمة DTG عند 392 درجة مئوية.
يقدم تحليل الغازات المنبعثة الموضح في الشكل 2 معلومات إضافية مهمة حول طبيعة أحداث فقدان الكتلة. يُظهر أثر الأيون m/z 18 إشارة واضحة مع ذروة عند حوالي 137 درجة مئوية، والتي تُعزى إلى انبعاث الماء. وهذا يؤكد أن فقدان الكتلة عند درجات الحرارة المنخفضة الذي لوحظ في منحنى تحليل التغير الحراري (TGA) ناتج، على الأقل جزئيًا، عن الرطوبة المتبقية. بالإضافة إلى ذلك، تُظهر آثار أيونات m/z 43 و m/z 58 ذروة مميزة عند حوالي 171 درجة مئوية، مما يشير إلى انبعاث آثار من الأسيتون بمجرد انصهار العينة. ويشير هذا إلى وجود مذيب متبقي، يُرجح أن يكون ناشئًا عن عملية التخليق أو التنقية أو التبلور.
يُظهر الشكل 3 الطيف المسجل بواسطة جهاز MS عند درجة حرارة 374 درجة مئوية، ويُظهر بعض أوجه التشابه مع الطيف المرجعي لهرمون التستوستيرون. وتشير هذه النتيجة إلى حدوث تحلل جزئي وتبخر جزئي لهرمون التستوستيرون أثناء المعالجة الحرارية. وعند التحلل الحراري، يُرجح أن يتم إطلاق عدة نواتج تحلل مختلفة في آن واحد على شكل خليط.
الخلاصة
تُظهر القياسات أن النهج المشترك بين تحليل التغير الحراري (TGA) والتحليل الحراري التفاضلي (DSC) — والذي يُفضل أن يُستكمل بتحليل الغازات المنبعثة — يُعد أمرًا ضروريًّا لتقييم السلوك الحراري للمادة بشكل موثوق. فهذا المزيج وحده هو الذي يسمح بالتمييز الواضح بين التحولات الفيزيائية مثل التجفيف والانصهار وعمليات التحلل الكيميائي. وبدون اقتران MS، يمكن الكشف عن أحداث فقدان الكتلة منخفضة المستوى هذه بواسطة TGA، ولكن لا يمكن تحديد أصلها الكيميائي بنفس الدرجة من الثقة. وتوفر هذه النتائج أساسًا مهمًا لتحسين ظروف التجفيف والتخزين والمعالجة الحرارية لهرمون التستوستيرون.
يوفر هذا التوصيف الحراري لسلوك انصهار التستوستيرون معلومات قيّمة لتقييم استقراره الفيزيائي في أشكال الجرعات عبر الجلد. تدعم البيانات التي تم الحصول عليها تطوير تركيبات قوية وتتيح تقييم عمليات إعادة التبلور المحتملة التي قد تعيق إطلاق الدواء، وبالتالي فعالية المنتج. يعد منع التبلور أمرًا ضروريًا لضمان كل من التوافر البيولوجي للمكون الصيدلاني الفعال وأداء الالتصاق طويل الأمد للرقع عبر الجلد أثناء التخزين والاستخدام.