Резултати от бърза загуба при сушене чрез термогравиметричен анализ

Загубата при сушене е често използван метод за определяне на количеството летливи вещества в химично вещество, например фармацевтично. За контрол на качеството препоръчителните условия са посочени в съответните монографии на съответните фармакопеи.

Описаният стандартен метод отнема доста време и изисква голяма маса на пробата: 1 до 2 грама от изпитвания материал се поставят в колба и се поставят в сушилна камера при температурата и за периода от време, посочени в монографията. Указанието "изсушаване до постоянно тегло" означава, че пробата трябва да се изсуши, докато две последователни претегляния (с интервал от един час, претегляне след охлаждане на пробата до стайна температура) покажат разлика, по-малка от 0,5 mg на грам вещество [1].

Изпитването обаче може да бъде и много по-бързо - ако се прилага термогравиметричен анализ.

В нехармонизирания текст на Японската фармакопея (JP) се посочва, че термогравиметрията е алтернативен метод за експерименти със загуби при сушене. Нещо повече, дори в USP <731> (Физични изпитвания/загуби при сушене) се посочва, че в някои отделни монографии за тази цел се изисква TGA.

Магнезиев стеарат като пример

За магнезиевия стеарат, един от най-широко използваните ексципиенти за твърди лекарствени форми, е задължително сушенето при 105°C до постоянно тегло [2].

Следващите измервания (показани на фиг. 1 и 2) бяха извършени, като се използва търговски тип магнезиев стеарат от фармацевтичен клас, както е получен. На фиг. 1 е показана симулация на стандартния метод на загубите при сушене чрез нагряване на пробата до 105 °С със скорост 20 K/min и след това задържане на тази температура постоянна за определено време. Добивът на пълната загуба на маса е 4,09 %. Този резултат може да се постигне само за около 10 минути.

Анализ на DSC кривата, показваща термичните свойства на HDPE, с подчертан пик при 132,0°C и комплексна площ на пика от 43,87 J/g. — Фигура 1: Симулация на изпитване за загуба при сушене на магнезиев стеарат; показани са кривата на загубата на маса (синя плътна линия) и температурната крива (червена пунктирана линия) в зависимост от времето; маса на пробата: 6,7 mg, скорост на нагряване: 20 K/min, отворени Al тигли, динамична атмосфера N2

Тъй като фиг. 1 показва, че по-голямата част от загубата на маса се извършва още в секцията за нагряване, беше проведен втори експеримент, при който сравнимо количество от материала на пробата беше нагрято до 180 °С със скорост 20 K/min в динамичен сегмент (фиг. 2). Резултатът е 4,04 % загуба на маса. Този експеримент е завършен само за около 8 минути.

Крива на масовите загуби на магнезиев стеарат, нагрят до 180 °C при 20 K/min, илюстрираща намаляване на теглото с 4,04 %. — Фигура 2: Нагряване на магнезиев стеарат до 180 °С при 20 K/min; показана е кривата на масовата загуба (зелена плътна линия) в зависимост от температурата; маса на пробата: 6,3 mg, скорост на нагряване: 20 K/min, отворени Al тигли, динамична атмосфера N2

И двата резултата съвпадат добре със стойността от 4,02 %, посочена в сертификата за анализ на магнезиевия стеарат от търговската мрежа. Самите измервания обаче могат да бъдат извършени много бързо. Коефициентът е приблизително 6 в сравнение с конвенционалните експерименти за загуби при сушене. Това прави термогравиметричния анализ изключително полезен инструмент за характеризиране на API (активни фармацевтични съставки) и помощни вещества.

Справка:

[1] USP 40, глава <731>

[2] Текст на монографията за магнезиев стеарат в USP, Етап 6 на хармонизация, официален документ от 1 август 2016 г.