Въведение
Eudragit® е търговското наименование на съполимери на полиметакрилатна основа, използвани за целенасочено освобождаване на лекарството в желаните части на стомашно-чревния тракт. Eudragit® съществува в няколко състава, които се различават един от друг по отношение на функционалните групи, разположени върху страничните вериги.
Това води до различно поведение при разтваряне в зависимост от стойността на рН на средата. Например Eudragit® L100-55 (фигура 1) е разтворим в чревни течности с рН от 5,5 нагоре, но не е разтворим в стомашни течности с по-ниски стойности на рН. По този начин той се използва в комбинация с лекарства, които трябва да се освобождават в дванадесетопръстника след преминаване през стомаха [1, 2, 3].
Термичният анализ на продуктите Eudragit® е от решаващо значение по различни причини: Първо, те се различават помежду си по температурата си на встъкляване (Tg). Дори полимери Eudragit® със сходен химичен състав показват разлики в Tg в зависимост от съотношението на мономерите [1]. По този начин определянето на Tg позволява да се идентифицират различните полимери Eudragit® . На второ място, оптималните условия на процеса, например за екструдиране на гореща стопилка, изискват познаване на температурата на встъкляване и термичната стабилност на полимера [3].
По тази причина процесът на разлагане на Eudragit® L100-55 (Evonik Industries) е изследван с помощта на термовезна (TGA), свързана с FT-IR спектрометър.
Условия за измерване
Измерването на TGA-FT-IR е извършено с помощта на термовезна NETZSCH TG 209 F1 Libra® . За да се изследват и идентифицират газовете, отделяни по време на термогравиметричния анализ, те бяха прехвърлени директно в газовата клетка на FT-IR системата на Bruker Optics. Измерването е извършено върху 7,33 mg Eudragit® L100-55, като е използван отворен тигел от алуминиев оксид.
Пробата е нагрявана в интервала между стайна температура и 600 °C при скорост 10 K/min в азотна атмосфера (40 ml/min).
Резултати от измерването
На фигура 2 са показани промените в масата на Eudragit® L100-55 между 40°C и 600°C. Първата стъпка на загуба на маса от 0,8% показва освобождаване на повърхностна вода до 100°C. Втората загуба на маса от 5,9% при 200°C (DTG пик) също е свързана с отделянето на вода, потвърдено от FT-IR спектъра (фигура 3). Температурата на процеса показва освобождаването на кристална вода. Освен това се появяват ивици с дължина на вълната в диапазона 3000 - 2800 cm-1 и над 1000 cm-1. Тези ленти представляват молекули CH2 и CH3, които показват началото на разлагането на пробата Eudragit® .
Пикът при 294°C в кривата на DTG е свързан с още една стъпка в процеса на разлагане: отделяне на въглероден диоксид и вероятно етанол (фигури 4 и 5). Това може да се обясни с отделянето на естерна група от молекулата на Eudragit® (фигура 6). Последната и основна стъпка на разграждане, със загуба на маса от 88,5 %, се извършва при 393 °C (максимална температура на DTG). Характерните ленти на етанол и въглероден диоксид все още могат да бъдат открити в FT-IR-спектъра на газовете, отделени при 393°C (фигура 7). Освен това присъстват въглероден оксид (2300 cm-1 до 2100 cm-1) и естерно вещество, което се вижда в карбонилната лента при 1749 cm-1. Това предполага, че естерната част C2H5-O-CO-CxHy се откъсва от молекулата (вж. червената индикация на фигура 10). Двете вибрационни ивици при 1460 cm-1 и 1380 cm-1 вероятно се дължат на части от въглеродния гръбнак. Като пример на фигури 8 и 9 е показан сравнителен спектър на етилов ацетат и 3-метилоктан.
Заключение
Началото на разграждането на Eudragit® е тясно свързано с термичната стабилност. То води до промени в масата на пробата по време на съхранение или термична обработка. Промените в масата могат да бъдат установени чрез термогравиметрия. Ясното идентифициране на отделените газове обаче - и по този начин надеждното тълкуване на загубите на маса - е възможно само когато термобалансът е свързан с FT-IR устройство. Това позволява да се направят надеждни заключения дали дадена загуба на маса може да се дължи на разлагане или само на отделяне на вода.
При избраните условия (инертна атмосфера, скорост на нагряване 10 K/min) изследваната проба Eudragit® започва да се разлага при 185 °C (начална температура на TGA кривата). Фактът, че това наистина е началото на разлагането, се разкрива от появата на C-H връзки в допълнение към кристалната вода.