مقدمة
وقد وُجد أن درجات حرارة ذوبان مختلف المواد الصلبة مثل بعض البوليمرات والأحماض الدهنية والسوائل الأيونية والمركبات الصيدلانية تنخفض بدرجة كبيرة في وجود ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج (scCO2) بسبب قابلية ذوبان ثاني أكسيد الكربون في الذوبان. يمكن أن يكون هذا التأثير مفيدًا لمعالجة أو بلورة المواد من ذوبانها، خاصةً إذا كانت حساسة حراريًا. يمكن استكشاف مدى قابلية المادة لانخفاض درجة انصهارها في وجود ثاني أكسيد الكربون scCO2 باستخدام DSC عالي الضغط (HP-DSC) لقياس درجة حرارة انصهار المادة تحت ضغوط مرتفعة من ثاني أكسيد الكربون، حتى دون الوصول إلى ظروف فوق الحرجة. في هذه الدراسة، تم التحقيق في تأثير الضغوط العالية لثاني أكسيد الكربون على درجة انصهار المركب الصيدلاني بيروكسيكام، وهو دواء غير ستيرويدي مضاد للالتهابات (NSAID). تم الإبلاغ عن أربعة أشكال بلورية لا مائية (متعددة الأشكال) لهذا المركب [1]. الشكل الأول المتاح تجاريًا، الذي تبلغ درجة حرارة انصهاره 201 درجة مئوية تقريبًا، هو الشكل البلوري الأكثر استقرارًا. وقد ثبت أن درجة انصهار الشكل الأول تنخفض بدرجة كبيرة في وجود ثاني أكسيد الكربون [1]. نظرًا لأن البيروكسيكام يتحلل عند الذوبان، فإن خفض درجة انصهار المركب يمكن أن يكون مفيدًا في تنمية أشكال بلورية أخرى (على سبيل المثال، الشكل الثالث) من الذوبان الذي يصعب الوصول إليه عن طريق التبلور من المحاليل في المذيبات العضوية.
التفاصيل التجريبية
استُخدم بيروكسيكام (TCI America) كما ورد. وأُجريت قياسات DSC باستخدام جهاز NETZSCH DSC 204 HP Phoenix® على عينات من 4-6 ملجم في بوتقات مفتوحة من الألومنيوم سعة 25 ميكرولتر. تم تسخين العينات عند 10 كلفن/الدقيقة تحت تدفق من N2 أو CO2 بضغط يتراوح من 1 إلى 40 بار بمعدل تدفق 100 مل/الدقيقة أو تحت جو CO2 ثابت لتحقيق ضغط >55 بار. استُخدم معيار إنديوم للتحقق من معايرة درجة حرارة الجهاز، والتي لم تختلف تحت الأجواء والضغوط المختلفة.
النتائج
ويوضح الشكل 1 انتقالات الذوبان في منحنيات DSC للشكل الأول من بيروكسيكام من بيروكسيكام تحت ضغط ثاني أكسيد الكربون المحيط وضغط ثاني أكسيد الكربون عند 40 بار و63 بار. بينما أجريت القياسات عند الضغط المحيط وضغط 40 بار تحت تدفق ديناميكي لثاني أكسيد الكربون في حين أن القياس عند 63 بار تم إجراؤه تحت ضغط ثابت من ثاني أكسيد الكربون في نظام مغلق. تم إدخال الضغط الأقصى البالغ 55 بار من خزان CO2 إلى HP-DSC عند درجة الحرارة المحيطة، وتم إغلاق النظام بحيث يزداد الضغط مع التسخين، ليصل إلى 63 بار عند بداية ذوبان العينة. تتوافق درجة حرارة البداية الاستقرائية لذروة ذوبان البيروكسيكام البالغة 201.3 درجة مئوية عند الضغط المحيط مع القيمة الأدبية1. انخفضت بداية الذوبان بحوالي 5.5 كلفن إلى 196 درجة مئوية تحت ضغط 40 بار ثاني أكسيد الكربون. وانخفضت درجة الحرارة بمقدار 2.5 كلفن إضافية تحت ضغط ثاني أكسيد الكربون بمقدار 63 بار.
وللتحقق من أن تأثير انخفاض درجة الانصهار على البيروكسيكام بزيادة ضغط ثاني أكسيد الكربون كان خاصًا بثاني أكسيد الكربون، تم فحص تأثير زيادة ضغط N2 على سلوك انصهار المركب. يوضح الشكل 2 قمم انصهار البيروكسيكام تحت ضغط N2 عند الضغط المحيط، و10 بار، و40 بار. وعلى النقيض من تأثير انخفاض درجة الانصهار لزيادة ضغط ثاني أكسيد الكربون، تسببت زيادة ضغط N2 في زيادة طفيفة في درجة انصهار البيروكسيكام، وهو ما يتوافق مع سلوك معظم المواد التي تخضع للتمدد عند التحول من المواد الصلبة إلى السوائل.
الملخص
أظهرت قياسات HP-DSC أن بيروكسيكام يخضع لانخفاض في درجة الانصهار بمقدار 8 كلفن تقريبًا في وجود جو ثاني أكسيد الكربون بمقدار 63 بار مقارنةً بالوضع عند الضغط المحيط. وقد أظهرت هذه الدراسة فائدة قياسات HP-DSC لفحص المواد الصلبة لاحتمال انخفاض درجة الذوبان في ثاني أكسيد الكربون في ثاني أكسيد الكربون حتى عندما يكون الضغط أقل من اللازم للوصول إلى المرحلة فوق الحرجة.