مقدمة
بولي فينيل بيروليدون (PVP) هو مادة بوليمر قابلة للذوبان في الماء ذات خصائص فيزيائية كيميائية فريدة من نوعها. منذ اكتشافه في منتصف القرن العشرين، أصبح سريعًا أحد السواغات الثلاثة الرئيسية الجديدة في مجال المستحضرات الصيدلانية بفضل قابليته الممتازة للذوبان وتكوين الأغشية والتوافق الحيوي والثبات. يمكن استخدامه كمذيب مشارك في الأقراص والحبيبات والحقن، وأيضًا كعامل تدفق مشارك في الكبسولات. بالإضافة إلى ذلك، فإنه يعمل كعامل تشتيت للتركيبات السائلة وعوامل التلوين، وعامل استقرار للإنزيمات والأدوية الحساسة للحرارة، ومذيب مشارك للأدوية ضعيفة الذوبان. كما يُستخدم أيضًا كمادة مزيلة للتلوث في أدوية العيون وكمواد تشحيم. من خلال تفاعل البلمرة الجذري، يمكن بلمرة N-فينيل بيروليدون (NVP) إلى بولي فينيل بيروليدون (PVP). وبالتالي، فإن نقاء وجودة NVP يؤثر بشكل مباشر على أداء PVP (انظر الشكل 1).
معلمات القياس
كانت عينة الاختبار عبارة عن مسحوق PVP أبيض. أُجري الاختبار باستخدام جهاز NETZSCH STA Jupiter® مقترنًا بجهاز Bruker INVENIO. في هذه الطريقة، تُنقل النواتج المنطلقة أثناء التحليل الحراري الجرافيتري من خلال خط نقل ساخن بواسطة غاز تطهير. وهذا يسمح بالتحليل المباشر وتحديد المواد المتطورة من حيث بنيتها باستخدام كاشف مطياف الأشعة تحت الحمراء (FT-IR). ومن خلال الاقتران بين الميزان الحراري ومقياس الأشعة تحت الحمراء FT-IR، يتم قياس التغير في كتلة العينة مع زيادة درجة الحرارة وكذلك المجموعات الوظيفية للغازات المنطلقة في وقت واحد. معلمات القياس مفصلة في الجدول 1.
الجدول 1: شروط قياس TGA-FT- IR
| الأداة | ستا Jupiter® بروكر إنفينيو |
| حامل العينة | نوع TGA S |
| برنامج درجة الحرارة | RT - 675 درجة مئوية |
| معدل التسخين | 10 كلفن/دقيقة |
| البوتقة | Al2O3، 300 ميكرولتر، مفتوح |
| كتلة العينة | 39.77 مجم |
| جو الغاز | نيتروجين |
| معدل تدفق الغاز | 70 مل/دقيقة |
معلمات قياس FT-IR | |
| النطاق الطيفي | 4000 - 650 سم-1 |
| الدقة | 4 سم-1 |
| وضع المسح | متوسط 16 عملية مسح لكل طيف |
| الكاشف | TE-DLaTGS |
يوضح الشكل 2 قياسات TGA-FT-الأشعة تحت الحمراء. يُظهر منحنى TGA وجود ثلاث خطوات لفقدان الكتلة لعينة PVP. وكان الفاصل الأول لفقدان الكتلة بين درجة حرارة RT و136 درجة مئوية مع تغير في الكتلة بنسبة 0.99%؛ وكان الفاصل الثاني لفقدان الكتلة بين 136 درجة مئوية و252 درجة مئوية مع تغير في الكتلة بنسبة 1.06%؛ وكان الفاصل الثالث لفقدان الكتلة بين 252 درجة مئوية و675 درجة مئوية مع تغير في الكتلة بنسبة 93.38%. وبلغت الكتلة المتبقية 4.55%. منحنى DTG هو مشتق من الدرجة الأولى لمنحنى TGA، والذي يعكس معدل فقدان الكتلة للعينة. تم العثور على قمم في منحنى DTG عند 73.7 درجة مئوية و211.1 درجة مئوية و428.5 درجة مئوية. يتوافق منحنى جرام شميت، الذي يعرض إجمالي كثافة الأشعة تحت الحمراء، بشكل جيد مع منحنى DTG.
يوضح الشكل 3 البيانات الكاملة للأشعة تحت الحمراء بالأشعة تحت الحمراء الكاملة لـ PVP في مخطط ثلاثي الأبعاد يعتمد على درجة الحرارة ورقم الموجة. ويرسم منحنى TGA باللون الأحمر في الخلف ويوضح ارتباط فقدان الكتلة بالزيادة في كثافة الأشعة تحت الحمراء.
لإجراء تقييم مفصّل لبيانات الأشعة تحت الحمراء، تم أخذ أطياف فردية عند درجات حرارة مختلفة ومقارنتها بمكتبة الطور الغازي. يمكن رؤية أطياف الأشعة تحت الحمراء المستخرجة عند درجات حرارة 72 درجة مئوية، و171 درجة مئوية، و231 درجة مئوية، و282 درجة مئوية، و431 درجة مئوية في الشكل 4.
تم إطلاق الماء خلال أول خطوتين لفقدان الكتلة في نطاق درجة حرارة تصل إلى 270 درجة مئوية؛ انظر الطيف المرجعي في الشكل 5. في الأطياف المستخرجة عند درجة حرارة 171 درجة مئوية و213 درجة مئوية و282 درجة مئوية، تم اكتشاف إطلاق ثاني أكسيد الكربون. كما أظهرت الأطياف عند درجة حرارة 171 درجة مئوية و282 درجة مئوية بعض التشابه مع 2 - بيروليدينون. ولا يتوفر طيف الطور الغازي المرجعي لـ NVP.
ويعرض الشكل 6 طيف الأشعة تحت الحمراء بالأشعة تحت الحمراء خلال خطوة التحلل الرئيسية. تختلف أطياف الامتصاص الضوئي بالأشعة تحت الحمراء لكل من NVP وPVP بسبب الاختلافات في التركيب الجزيئي وتأثيرات البلمرة. يوضح الجدول 2 مقارنة بين القمم المميزة في أطياف الامتصاص بالأشعة تحت الحمراء لكل من PVP و NVP. تكون ذروة الامتصاص C=O في NVP في موضع أعلى (1748 سم-1)، في حين أن ذروة الامتصاص في PVP تكون عادةً في نطاق 1650-1680 سم-1؛ وتوجد مجموعة فينيل (C=C) في جزيء NVP، في حين لا توجد مثل هذه الرابطة المزدوجة في PVP.
من التحليل أعلاه والطيف المقابل الذي تم اكتشافه عند درجة حرارة 428 درجة مئوية، من المحتمل أن يكون قد تم اكتشاف مونومر NVP. ونتيجةً لذلك، يمكن استنتاج أن عينة PVP تحللت فوق 350 درجة مئوية. وبالإضافة إلى ذلك، من المحتمل أن يكون خليط من نواتج الانحلال الحراري الأخرى قد أُطلق في الوقت نفسه. وتتسق هذه النتيجة مع عملية الانحلال الحراري الموصوفة في الأدبيات [1].
الجدول 2: مقارنة بين القمم الطيفية المميزة للأشعة تحت الحمراء ل NVP (مونومر) وPVP (بوليمر)
| نطاق رقم الموجة | NVP (مونومر) | PVP (بوليمر) |
| 3400-3500 سم-1 | اهتزاز التمدد O-H | |
| 2900-3000 سم-1 | اهتزاز التمدد C-H | |
| 1748-1650 سم-1 | ذبذبة تمدد الكربونيل (C=O) | |
| عند 1630 سم-1 | اهتزاز تمدد الرابطة المزدوجة C=C | لا يوجد اهتزاز تمدد (C=C) واضح |
| عند 1420 سم-1 | اهتزاز انحناء الميثيلين | |
| عند 1330 سم-1 | اهتزاز التمدد C-N- N- | |
الخاتمة
ومع استمرار تزايد الطلب على الطب الشخصي والتركيبات المعقدة في النمو، يتم استخدام PVP في تطبيقات مبتكرة بشكل متزايد كسواغ صيدلاني، مثل حاملات الأدوية المطبوعة ثلاثية الأبعاد وأنظمة توصيل الأدوية المستهدفة. يوسع هذا التطور دوره ويعزز أهميته في صناعة الأدوية. من خلال استخدام تقنيات الاقتران التحليلي الحراري، يمكن تحليل تركيبة الغازات المنبعثة أثناء التحلل الحراري لـ PVP، مما يوفر رؤى قيمة لمزيد من الأبحاث حول المنتج. بالإضافة إلى ذلك، يعد فهم نواتج التحلل الحراري لـ PVP أمرًا بالغ الأهمية لضمان سلامة الدواء في درجات حرارة أعلى، حيث يساعد ذلك Identify المنتجات الثانوية السامة المحتملة التي يمكن أن تؤثر على استقرار الدواء وصحة المريض.