Úvod
Eudragit® je obchodní název kopolymerů na bázi polymetakrylátu, které se používají k cílenému uvolňování léčiva v požadovaných částech gastrointestinálního traktu. Eudragit® existuje v několika složeních, která se od sebe liší funkčními skupinami umístěnými na postranních řetězcích.
To má za následek rozdílné chování při rozpouštění v závislosti na hodnotě pH prostředí. Například Eudragit® L100-55 (obrázek 1) je rozpustný ve střevních tekutinách od pH 5,5 výše, ale není rozpustný v žaludečních tekutinách s nižšími hodnotami pH. Proto se používá v kombinaci s léčivy, která se mají uvolňovat v duodenu po průchodu žaludkem [1, 2, 3].
Termická analýza výrobků Eudragit® je zásadní z různých důvodů: Zaprvé se od sebe liší teplotou skelného přechodu (Tg). Dokonce i polymery Eudragit® s podobným chemickým složením vykazují rozdíly v Tg v závislosti na poměru monomerů [1]. Stanovení Tg tedy umožňuje identifikovat různé polymery Eudragit® . Za druhé, optimální procesní podmínky, např. pro vytlačování za tepla, vyžadují znalost teploty skelného přechodu a tepelné stability polymeru [3].
Z tohoto důvodu se zkoumá proces rozkladu polymeru Eudragit® L100-55 (Evonik Industries) pomocí termobalanční váhy (TGA) spojené s FT-IR spektrometrem.
Podmínky měření
Měření TGA-FT-IR bylo provedeno pomocí termováhy NETZSCH TG 209 F1 Libra® . Pro zkoumání a Identify plynů uvolňovaných během termogravimetrické analýzy byly tyto plyny přeneseny přímo do plynové cely FT-IR systému společnosti Bruker Optics. Měření bylo provedeno na 7,33 mg Eudragitu® L100-55 s použitím otevřeného kelímku z oxidu hlinitého.
Vzorek byl zahříván mezi pokojovou teplotou a 600 °C při rychlosti 10 K/min v dusíkové atmosféře (40 ml/min).
Výsledky měření
Obrázek 2 znázorňuje hmotnostní změny Eudragitu® L100-55 mezi 40 °C a 600 °C. První stupeň úbytku hmotnosti 0,8 % ukazuje na uvolňování povrchové vody do 100 °C. Druhý hmotnostní úbytek 5,9 % při 200 °C (DTG pík) je rovněž spojen s uvolňováním vody, což potvrzuje FT-IR spektrum (obr. 3). Teplota procesu naznačuje uvolňování krystalické vody. Kromě toho se pásy vyskytují v rozsahu vlnových délek 3000 - 2800 cm-1 a nad 1000 cm-1. Tyto pásy představují molekuly CH2 a CH3, které indikují počátek rozkladu vzorku Eudragit® .
Vrchol při 294 °C na křivce DTG je spojen s dalším krokem v procesu rozkladu: uvolňováním oxidu uhličitého a pravděpodobně ethanolu (obrázky 4 a 5). To lze vysvětlit odštěpením esterové skupiny z molekuly Eudragitu® (obrázek 6). K poslednímu a hlavnímu kroku rozkladu s hmotnostním úbytkem 88,5 % dochází při 393 °C (teplota DTG píku). V FT-IR spektru plynů uvolněných při 393 °C lze stále detekovat charakteristické pásy ethanolu a oxidu uhličitého (obrázek 7). Kromě toho je přítomen oxid uhelnatý (2300 cm-1 až 2100 cm-1) a esterová látka, což lze pozorovat v karbonylovém pásu při 1749 cm-1. To naznačuje, že se z molekuly odštěpuje esterová část C2H5-O-CO-CxHy (viz červené označení na obrázku 10). Dva vibrační pásy při 1460 cm-1 a 1380 cm-1 jsou pravděpodobně způsobeny částmi uhlíkové páteře. Jako příklad je na obrázcích 8 a 9 znázorněno srovnávací spektrum ethylacetátu a 3-methyloktanu.
Závěr
Počátek rozkladu Eudragitu® úzce souvisí s tepelnou stabilitou. Jeho výsledkem jsou změny hmotnosti vzorku během skladování nebo tepelného zpracování. Změny hmotnosti lze identifikovat pomocí termogravimetrie. Jasná identifikace uvolňovaných plynů - a tím i spolehlivá interpretace hmotnostních úbytků - je však možná pouze tehdy, je-li termováha spojena s FT-IR přístrojem. To umožňuje učinit spolehlivé závěry o tom, zda lze daný hmotnostní úbytek přičíst rozkladu nebo pouze uvolňování vody.
Za zvolených podmínek (inertní atmosféra, rychlost zahřívání 10 K/min) se zkoumaný vzorek Eudragitu® začíná rozkládat při 185 °C (teplota počátku křivky TGA). Skutečnost, že se skutečně jedná o počátek rozkladu, prozrazuje kromě krystalické vody i výskyt C-H vazeb.