Въведение
Лактозата монохидрат е една от най-широко използваните помощни вещества във фармацевтичната промишленост. Благодарение на добрата си достъпност, благоприятните свойства при преработка, компресируемостта и течливостта си, тя често се използва като пълнител или разтворител в таблетки и капсули. За да се гарантира постоянното качество на продукта, е от съществено значение да се откриват надеждно евентуални промени в материала по време на съхранение и преработка.
Съхранението, поглъщането на влага или структурните промени могат да повлияят на физичните свойства на прахообразните фармацевтични суровини. В допълнение към утвърдените методи за термична характеристика, светлинният импулсен анализ (LFA, схематично представен на фигура 1) е бърза, безконтактна и неразрушителна техника за определяне на термичната дифузия на материалите. При този метод предната повърхност на равнинно-паралелна проба се нагрява с кратък енергиен импулс; полученото повишение на температурата на задната повърхност се регистрира от инфрачервен детектор и се използва за определяне на топлинната дифузия.
Визуализиране на ефектите от съхранението: прясна лактоза срещу изтекла лактоза
Бяха изследвани два вида прахове от лактоза монохидрат: прясна проба и проба с изтекъл срок на годност. И двата праха бяха пресовани в пелети при идентични условия (при натоварване 20 kN в продължение на 20 минути), за да се постигнат съпоставими геометрии на пробите и условия на контакт. Целта на изследването беше да се установят възможни разлики в топлинната дифузия на двата материала в нискотемпературния диапазон от стайна температура до 80 °C.
Точни измервания на LFA с LFA 717 HyperFlash®
Измерванията бяха проведени с помощта на уреда „ LFA 717 HyperFlash® “. Този уред е предназначен за високопрецизни и бързи измервания на топлинната дифузия при широк спектър от материали и позволява извършването на анализи в определени атмосфери. В тази серия от измервания анализът беше проведен в аргонова атмосфера върху цилиндрични пелети с диаметър 12,6 мм и височина 3 мм.
Надеждно откриване на ясни разлики
На фигура 2 е показана топлинната дифузия на двете гранули от лактоза монохидрат в зависимост от температурата в диапазона от 25 °C до 80 °C. И при двете проби се наблюдава намаляване на топлинната дифузия с повишаване на температурата. Това поведение съответства на типичната тенденция, наблюдавана при много материали, при които засилените фонон-фононни взаимодействия при по-високи температури влияят върху преноса на топлина.
Свежата проба лактоза показва по-ниски стойности в сравнение с пробата с изтекъл срок на годност в целия изследван температурен диапазон. Отклонението достига до приблизително 16 %. Тази разлика може да се дължи на по-високото съдържание на аморфни компоненти в прясната проба. Аморфните области могат да възпрепятстват преноса на топлина в гранулата по-силно от кристалните структури, което води до по-ниска топлинна дифузия.
LFA като ценен инструмент за оценка на качеството на лекарствените продукти
Проучването показва, че методът за анализ на светлинния импулс LFA 717 HyperFlash® е чувствителен към разликите, свързани с материала, между пробите от лактоза монохидрат. Дори в умерения температурен диапазон между 25 °C и 80 °C могат да бъдат установени ясни разлики в топлинната дифузия между прясна и изтекла лактоза. Следователно анализът с светлинни импулси представлява ценен метод за характеризиране на фармацевтични ексципиенти и оценка на промените, свързани със съхранението.
Кратък преглед на данните от измерванията
| Параметър | Настройка |
|---|---|
| Проба | Лактоза монохидрат, свежа и с изтекъл срок на годност |
| Уред | LFA 717 HyperFlash® |
| Детектор | MCT |
| Държач за проба | Ø 12,7 mm, стандартен |
| Атмосфера | Аргон |
| Скорост на нагряване | 10 K/min |
| Температурен диапазон | от 25 °C до 80 °C |
| Размери на пробата | Ø 12,6 мм, височина 3 мм |
| Модел за оценка | Стандартен |
| Подготовка на пробата | Пресоване при 20 kN в продължение на 20 минути |
Заключение
Топлинната дифузия определя колко бързо се разпространява топлината в прахообразната лактоза. Тя косвено влияе върху стабилността на лактозата, тъй като определя температурния профил и по този начин топлинното напрежение, на което е подложено прахообразното вещество. Високата топлинна дифузия води до по-бързо и по-равномерно загряване или охлаждане, докато ниската топлинна дифузия може да доведе до температурни градиенти, което причинява различни зони от праха да бъдат изложени на термично напрежение за различно време.
Освен топлинната дифузия, температурата, времето на излагане и съдържанието на влага също са ключови фактори, които влияят върху стабилността. При повишени температури и влажност могат да възникнат реакции на Майяр*, обезцветяване и промени в кристалната структура на лактозата или в съдържанието на кристална вода.
*Реакцията на Майяр е химична реакция между редуциращи захари и аминогрупите на протеините или аминокиселините. Тя се ускорява предимно от по-високите температури, а често и от влагата. Типичните последствия включват образуването на кафяви и жълтеникави пигменти, както и други възможни продукти на реакцията, които могат да променят свойствата на продукта.