Въведение
Клавулановата киселина е лекарство, инхибитор на β-лактамазата, което засилва действието на антибиотика срещу инфекцията. Прилагана самостоятелно, тя е способна само на слаба антибактериална активност срещу повечето организми, но прилагана в комбинация с други ß-лактамни антибиотици, тя предотвратява инактивирането на антибиотика от микробната лактамаза [1].
Обикновено се използва като калиева сол, калиев клавуланат, тъй като това вещество е по-стабилно и по-малко хигроскопично от клавулановата киселина. Въпреки това калиевият клавуланат все още е изключително хигроскопичен и податлив на хидролиза, ако се съхранява във влажна среда [3]. Това налага внимателно да се избират условията на съхранение. Освен това трябва да се вземе под внимание процентното съдържание на вода в компонентите, използвани за фармацевтични формули, съдържащи калиев клавуланат.
По-долу е изследвано влиянието на влажността върху термичното разграждане на калиев клавуланат с помощта на TGA-FT-IR.
Условия за изпитване
Бяха тествани три проби от калиев клавуланат: оригиналното вещество и две допълнителни проби, които бяха съхранявани в отворен съд, поставен над водата в запечатан контейнер за вода. Една от пробите от вътрешността на контейнера за вода беше тествана след една седмица съхранение; втората беше тествана след две седмици.
И трите проби (без обработка, след една седмица и след две седмици във влажна атмосфера) бяха приготвени в запечатани алуминиеви тигли.
Измерванията на TGA бяха извършени с TG 209 F1 Libra® в атмосфера на динамичен азот (40 ml/min). Устройството за пробиване автоматично пробиваше капака на тигела непосредствено преди измерването. Газовете, отделяни по време на нагряването при 10 K/min до 600 °C, се прехвърляха директно чрез трансферната линия в FT-IR спектрометъра на Bruker Optics.
Резултати от тестовете
На фигура 2 са представени промените в масата на калиев клавуланат с и без обработка на водата. Веднага след като започне нагряването, се наблюдава първоначална загуба на маса.
Пробата, съхранявана в продължение на една седмица във вода, показва стъпка на загуба на маса от 43 %. в пробата с двуседмично съхранение се наблюдава 58% загуба на маса. За оригиналната проба тази стъпка на загуба на маса възлиза на 1,8 %.
Фигури 3, 4 и 5 показват триизмерно представяне на FT-IR спектрите на газовете, отделени по време на нагряването на трите различни проби.
По време на първата стъпка на загуба на маса на калиев клавуланат без обработка с вода може да се открие само отделяне на вода (вж. NETZSCH application note 118/2018 [4]).
На фигура 6 е показан FT-IR спектърът на газовете, отделяни при 119°C от калиев клавуланат, съхраняван в продължение на една седмица във влажна атмосфера. В допълнение към типичния FT-IR спектър на водата, ивиците между 2200 cm-1 и 2400 cm-1 доказват наличието на въглероден диоксид. Следователно стъпката на загуба на маса от 43 % е резултат от припокриващо се отделяне на вода иCO2, което показва началото на разлагането на клавуланата.
Същото заключение може да се направи и от спектъра при 119°C на пробата, съхранявана в продължение на две седмици (фигура 7).
При пробата без обработка с вода разлагането започва при 172°C (начална температура на TGA кривата) с отделяне единствено наCO2 (фигура 8).
И при трите проби разлагането продължава с две допълнителни стъпки, като загубите на маса са 42 % и 13 % за пробата без съхранение, 23 % и 9 % за пробата след едноседмично съхранение и 16 % и 7 % за калиевия клавуланат, съхраняван в продължение на 2 седмици.
Първата от тези стъпки при температура над 200 °C е свързана с отделяне на въглероден диоксид и въглероден оксид. Наличието на амоняк също може да бъде открито, но само в ниски концентрации (фигура 9). Колкото по-продължително е третирането с вода, толкова по-ниска е температурата, при която се наблюдава тази загуба на маса, започваща от 288°C за пробата без съхранение и от 254°C за калиев клавуланат, съхраняван в продължение на 2 седмици във влажна атмосфера.
Последната стъпка на загуба на маса, между приблизително 380°C и 600°C, показва подобен състав на газа: В FT-IR спектъра метанът, въглеродният диоксид и амонякът се срещат един до друг при 450°C (фигура 10). Резултатите от TGA-FT-IR измерванията на трите проби са представени на фигура 11, включително заключенията, направени от експеримента за свързване.
Заключение
Калиевият клавуланат проявява склонност към хидролиза [3]. За да се изследват последиците от това свойство, калиевият клавуланат е съхраняван за различни периоди от време във влажна атмосфера. С помощта на TGA могат да се установят разлики в хидролизата. При пробите, съхранявани във влажна атмосфера, се наблюдават само три стъпки на загуба на маса, докато при необработената проба се наблюдават четири стъпки на загуба на маса.
Свързването на TGA-FT-IR позволява да се анализират газовете, отделяни по време на нагряването на обработените и необработените проби. Това ясно показва, че първата стъпка на загуба на маса на пробите, съхранявани във влажна атмосфера, не се дължи само на отделянето на вода, но и на отделянето наCO2. Този факт вече насочва към разлагането на веществото. В резултат на съхранението във влажна атмосфера температурата на разпадане на калиевия клавуланат се измества към по-ниски температури. Това може да е причината, поради която се препоръчва калиевият клавуланат да се съхранява между +2°C и +8°C [5]. Последващите етапи на загуба на маса представляват сходни процеси и в трите проби, тъй като се отделят едни и същи газове - независимо от съхранението във влажна атмосфера.
Влиянието на влагата върху калиевия клавуланат трябва да се вземе предвид при съхранението на фармацевтични продукти при различни климатични условия. Особено в тропическите страни с висока влажност и температури трябва да се гарантира, че срокът на годност не се намалява от разлагане по време на съхранението.