Úvod
Kyselina klavulanová je lék inhibující β-laktamázu, který posiluje účinek antibiotika proti infekci. Podávaná samostatně je schopna pouze slabé antibakteriální aktivity proti většině organismů, ale podávaná v kombinaci s jinými ß-laktamovými antibiotiky zabraňuje inaktivaci antibiotika mikrobiální laktamázou [1].
Běžně se používá jako draselná sůl, klavulanát draselný, protože tato látka je stabilnější a méně hygroskopická než kyselina klavulanová. Klavulanát draselný je však stále extrémně hygroskopický a náchylný k hydrolýze, pokud je skladován ve vlhkém prostředí [3]. Proto je nutné pečlivě volit podmínky skladování. Kromě toho je třeba vzít v úvahu procento vody ve složkách použitých pro farmaceutické přípravky obsahující klavulanát draselný.
V následujícím textu je zkoumán vliv vlhkosti na tepelnou degradaci klavulananu draselného pomocí TGA-FT-IR.
Testovací podmínky
Byly testovány tři vzorky klavulananu draselného: původní látka a dva další vzorky, které byly uloženy v otevřené nádobě umístěné nad vodou v uzavřené nádobě na vodu. Jeden vzorek ze vzorků uvnitř nádoby s vodou byl testován po jednom týdnu skladování; druhý byl testován po dvou týdnech.
Všechny tři vzorky (bez úpravy, po jednom týdnu a po dvou týdnech ve vlhkém prostředí) byly připraveny v uzavřených hliníkových kelímcích.
Měření TGA byla prováděna přístrojem TG 209 F1 Libra® v dynamické atmosféře dusíku (40 ml/min). Propichovací zařízení automaticky propíchlo víko kelímku těsně před měřením. Plyny uvolněné při zahřívání rychlostí 10 K/min na 600 °C byly přenášeny přenosovou linkou přímo do FT-IR spektrometru společnosti Bruker Optics.
Výsledky testů
Obrázek 2 znázorňuje hmotnostní změny klavulananu draselného s úpravou vodou a bez ní. Jakmile začne zahřívání, dochází k počátečnímu úbytku hmotnosti.
Vzorek skladovaný po dobu jednoho týdne ve vodě vykazuje 43% hmotnostní úbytek. u vzorku s dvoutýdenním skladováním dochází k 58% úbytku hmotnosti. U původního vzorku činí tato ztráta hmotnosti 1,8 %.
Obrázky 3, 4 a 5 ukazují trojrozměrné zobrazení FT-IR spekter plynů uvolňovaných při zahřívání tří různých vzorků.
Během prvního kroku ztráty hmotnosti klavulananu draselného bez úpravy vodou lze detekovat pouze uvolňování vody (viz NETZSCH application note 118/2018 [4]).
Obrázek 6 ukazuje FT-IR spektrum plynů uvolňovaných při 119 °C z klavulananu draselného skladovaného po dobu jednoho týdne ve vlhkém prostředí. Kromě typického FT-IR spektra vody dokazují pásy mezi 2200 cm-1 a 2400 cm-1 přítomnost oxidu uhličitého. Hmotnostní ztráta 43 % je tedy důsledkem překrývajícího se uvolňování vody aCO2, což ukazuje na začátek rozkladu klavulananu.
Stejný závěr lze vyvodit ze spektra při 119 °C vzorku skladovaného po dobu dvou týdnů (obrázek 7).
U vzorku bez úpravy vodou začíná Rozkladná reakceRozkladná reakce je tepelně indukovaná reakce chemické sloučeniny za vzniku pevných a/nebo plynných produktů. rozklad při 172 °C (teplota počátku křivky TGA), přičemž se uvolňuje výhradněCO2 (obr. 8).
U všech tří vzorků pokračuje Rozkladná reakceRozkladná reakce je tepelně indukovaná reakce chemické sloučeniny za vzniku pevných a/nebo plynných produktů. rozklad dvěma dalšími kroky, přičemž hmotnostní ztráty činí 42 % a 13 % u vzorku bez skladování, 23 % a 9 % u vzorku po týdenním skladování a 16 % a 7 % u klavulananu draselného skladovaného po dobu 2 týdnů.
První z těchto kroků nad 200 °C je spojen s uvolňováním oxidu uhličitého a oxidu uhelnatého. Lze také zjistit přítomnost amoniaku, ale pouze v nízkých koncentracích (obrázek 9). Čím delší je doba úpravy vody, tím nižší je teplota, při které dochází k tomuto úbytku hmotnosti, počínaje teplotou 288 °C pro vzorek bez skladování a 254 °C pro klavulanát draselný skladovaný po dobu 2 týdnů ve vlhkém prostředí.
Poslední stupeň úbytku hmoty mezi přibližně 380 °C a 600 °C vykazuje podobné složení plynu: Ve spektru FT-IR se při 450 °C vedle sebe vyskytují metan, oxid uhličitý a amoniak (obr. 10). Výsledky měření TGA-FT-IR na třech vzorcích jsou zrekapitulovány na obrázku 11, včetně závěrů vyvozených ze spojovacího experimentu.
Závěr
Klavulanát draselný vykazuje tendenci k hydrolýze [3]. Za účelem prozkoumání důsledků této vlastnosti byl klavulanát draselný skladován po různou dobu ve vlhkém prostředí. Pomocí TGA lze rozpoznat rozdíly v hydrolýze. Vzorky skladované ve vlhké atmosféře vykazují pouze tři stupně úbytku hmotnosti, zatímco neošetřený vzorek vykazuje čtyři stupně úbytku hmotnosti.
Spojení TGA-FT-IR umožňuje analýzu plynů uvolňovaných při zahřívání ošetřených a neošetřených vzorků. Z toho jasně vyplývá, že první krok úbytku hmotnosti vzorků skladovaných ve vlhké atmosféře není způsoben pouze uvolňováním vody, ale takéCO2. Tato skutečnost již ukazuje na Rozkladná reakceRozkladná reakce je tepelně indukovaná reakce chemické sloučeniny za vzniku pevných a/nebo plynných produktů. rozklad látky. V důsledku skladování ve vlhké atmosféře se teplota rozkladu klavulananu draselného posouvá k nižším teplotám. To může být důvodem, proč se doporučuje, aby se klavulanát draselný skladoval při teplotách mezi +2 °C a +8 °C [5]. Následné kroky ztráty hmotnosti představují podobné procesy u všech tří vzorků, protože se uvolňují stejné plyny - bez ohledu na skladování ve vlhké atmosféře.
Vliv vlhkosti na klavulanát draselný je třeba brát v úvahu při skladování léčivých přípravků v různých klimatických podmínkách. Zejména v tropických zemích s vysokou vlhkostí a teplotou je třeba zajistit, aby se doba použitelnosti nezkrátila rozkladem během skladování.