مقدمة
يُعد اللاكتوز أحادي الهيدرات أحد السواغات الأكثر استخدامًا في الصناعة الدوائية. وبفضل توفره الكبير وخصائصه المعالجة الجيدة وقابليته للضغط والتدفق، فإنه يُستخدم عادةً كمواد حشو أو مادة مخففة في الأقراص والكبسولات. ولضمان جودة منتج متسقة، من الضروري الكشف بشكل موثوق عن أي تغييرات محتملة تطرأ على المادة أثناء التخزين والمعالجة.
يمكن أن يؤثر التخزين أو امتصاص الرطوبة أو التغيرات الهيكلية على الخصائص الفيزيائية للمواد الخام الصيدلانية المسحوقة. بالإضافة إلى الطرق المعمول بها للتوصيف الحراري، يُعد تحليل وميض الضوء (LFA، المخطط التوضيحي في الشكل 1) تقنية سريعة وخالية من التلامس وغير مدمرة لتحديد الانتشار الحراري للمواد. في هذه الطريقة، يتم تسخين السطح الأمامي لعينة مستوية ومتوازية بواسطة نبضة طاقة قصيرة؛ ويتم تسجيل الزيادة الناتجة في درجة الحرارة على السطح الخلفي بواسطة كاشف الأشعة تحت الحمراء، وتُستخدم هذه القراءة لتحديد الانتشار الحراري.
إبراز تأثيرات التخزين: اللاكتوز الطازج مقابل اللاكتوز منتهي الصلاحية
تمت دراسة مسحوقين من اللاكتوز أحادي الهيدرات: عينة حديثة وعينة منتهية الصلاحية. تم ضغط كلا المسحوقين لتشكيل حبيبات في ظروف متطابقة (بقوة 20 كيلو نيوتن لمدة 20 دقيقة) بهدف الحصول على أشكال هندسية للعينات وظروف تلامس قابلة للمقارنة. كان الهدف من الدراسة هو الكشف عن الاختلافات المحتملة في الانتشار الحراري للمادتين في نطاق درجات الحرارة المنخفضة بدءًا من درجة حرارة الغرفة وحتى 80 درجة مئوية.
قياسات دقيقة لمؤشر LFA باستخدام LFA 717 HyperFlash®
أُجريت القياسات باستخدام جهاز قياس الانتشار الحراري LFA 717 HyperFlash®. وقد صُمم هذا الجهاز لإجراء قياسات عالية الدقة وسريعة لمعدل الانتشار الحراري على مجموعة واسعة من المواد، كما يتيح إجراء التحليلات في بيئات غازية محددة. وفي سلسلة القياسات هذه، أُجري التحليل في بيئة غازية من الأرجون على كريات أسطوانية يبلغ قطرها 12.6 ملم وارتفاعها 3 ملم.
تم الكشف عن الاختلافات الواضحة بشكل موثوق
يوضح الشكل 2 معامل الانتشار الحراري لكلتا حبيبات اللاكتوز أحادي الهيدرات كدالة لدرجة الحرارة في النطاق الممتد من 25 درجة مئوية إلى 80 درجة مئوية. بالنسبة لكلتا العينتين، يمكن ملاحظة انخفاض في الانتشار الحراري مع ارتفاع درجة الحرارة. ويتوافق هذا السلوك مع الاتجاه النموذجي الموجود في العديد من المواد، حيث تؤثر التفاعلات المتزايدة بين الفونونات عند درجات الحرارة المرتفعة على انتقال الحرارة.
تُظهر عينة اللاكتوز الطازجة قيمًا أقل من العينة منتهية الصلاحية عبر نطاق درجات الحرارة بأكمله الذي تم فحصه. يصل هذا الانحراف إلى ما يقارب 16٪. ويمكن أن يُعزى هذا الاختلاف إلى ارتفاع نسبة المكونات غير المتبلورة في العينة الطازجة. يمكن للمناطق غير المتبلورة أن تعيق انتقال الحرارة داخل الحبيبة بشكل أقوى من الهياكل البلورية، مما يؤدي إلى انخفاض الانتشار الحراري.
تقنية LFA كأداة قيّمة لتقييم جودة المستحضرات الصيدلانية
تُظهر الدراسة أن تحليل الاندفاع الحراري LFA 717 HyperFlash® حساس للاختلافات المرتبطة بالمواد بين عينات اللاكتوز أحادي الهيدرات. وحتى في نطاق درجات الحرارة المعتدلة بين 25 درجة مئوية و80 درجة مئوية، أمكن الكشف عن اختلافات واضحة في الانتشار الحراري بين اللاكتوز الطازج واللاكتوز منتهي الصلاحية. وبالتالي، يُعد تحليل الومضات الضوئية طريقة قيّمة لتوصيف السواغات الصيدلانية وتقييم التغيرات المرتبطة بالتخزين.
نظرة عامة على بيانات القياس
| المعلمة | إعداد |
|---|---|
| عينة | اللاكتوز أحادي الهيدرات، طازج ومنتهي الصلاحية |
| الجهاز | LFA 717 HyperFlash® |
| الكاشف | MCT |
| حامل العينة | قطر 12.7 مم، قياسي |
| البيئة | الأرجون |
| معدل التسخين | 10 كلفن/دقيقة |
| نطاق درجة الحرارة | من 25 درجة مئوية إلى 80 درجة مئوية |
| أبعاد العينة | قطر 12.6 مم، ارتفاع 3 مم |
| نموذج التقييم | قياسي |
| تحضير العينة | يتم ضغطها بقوة 20 كيلو نيوتن لمدة 20 دقيقة |
الخلاصة
تحدد قابلية الانتشار الحراري مدى سرعة انتشار الحرارة داخل مسحوق اللاكتوز. وهي تؤثر بشكل غير مباشر على استقرار اللاكتوز، حيث إنها تحدد التدرج الحراري، وبالتالي الإجهاد الحراري الذي يتعرض له المسحوق. يؤدي الانتشار الحراري العالي إلى تسخين أو تبريد أسرع وأكثر اتساقًا، بينما قد يؤدي الانتشار الحراري المنخفض إلى تدرجات في درجة الحرارة، مما يتسبب في تعرض مناطق مختلفة من المسحوق للإجهاد الحراري لفترات زمنية متفاوتة.
بالإضافة إلى الانتشار الحراري، تُعد درجة الحرارة ومدة التعرض ومحتوى الرطوبة عوامل حاسمة تؤثر على الاستقرار. في درجات الحرارة والرطوبة المرتفعة، قد تحدث تفاعلات مايلارد*، وتغير اللون، وتغيرات في البنية البلورية لللاكتوز أو محتوى الماء البلوري.
*تفاعل ميلارد هو تفاعل كيميائي بين السكريات المختزلة والمجموعات الأمينية للبروتينات أو الأحماض الأمينية. ويتسارع هذا التفاعل بشكل أساسي بفعل ارتفاع درجات الحرارة، وغالبًا بفعل الرطوبة أيضًا. وتشمل النتائج النموذجية لتكوّن أصباغ بنية ومصفرة، بالإضافة إلى نواتج تفاعلية أخرى محتملة، مما قد يؤدي إلى تغيير خصائص المنتج.