Výsledky rychlého úbytku při sušení pomocí termogravimetrické analýzy

Ztráta sušením je běžnou metodou pro stanovení množství těkavých látek v chemické látce, např. v léčivém přípravku. Pro kontrolu kvality jsou doporučené podmínky uvedeny v příslušných monografiích příslušných lékopisů.

Popsaná standardní metoda je poměrně časově náročná a vyžaduje velkou hmotnost vzorku: 1 až 2 gramy zkoušeného materiálu se vloží do baňky a umístí do sušící komory při teplotě a po dobu uvedenou v monografii. Pokyn "sušit do konstantní hmotnosti" znamená, že vzorek by měl být sušen tak dlouho, dokud dvě po sobě jdoucí vážení (s odstupem jedné hodiny, vážení po ochlazení vzorku zpět na pokojovou teplotu) nevykazují rozdíl menší než 0,5 mg na gram látky [1].

Testování však může být i mnohem rychlejší - pokud se použije termogravimetrická analýza.

V neharmonizovaném textu Japonského lékopisu (JP) se uvádí, že termogravimetrie je alternativní metodou pro pokusy se ztrátami při sušení. Navíc i USP <731> (Fyzikální zkoušky/ztráty sušením) upozorňuje, že v některých jednotlivých monografiích je pro tento účel vyžadována TGA.

Stearan hořečnatý jako příklad

Pro stearan hořečnatý, jednu z nejpoužívanějších pomocných látek pro pevné lékové formy, je povinné sušení při 105 °C do konstantní hmotnosti [2].

Následující měření (zobrazená na obr. 1 a 2) byla provedena s použitím komerčního stearanu hořečnatého farmaceutické kvality, který byl přijat. Obr. 1 znázorňuje simulaci standardní metody ztráty sušením zahříváním vzorku na 105 °C při 20 K/min a následným udržováním této teploty po určitou dobu konstantní. Úplný hmotnostní úbytek je 4,09 %. Tohoto výsledku lze dosáhnout za pouhých přibližně 10 minut.

Analýza DSC křivky ukazující tepelné vlastnosti HDPE, zvýrazňující pík při 132,0 °C a plochu komplexního píku 43,87 J/g. — Obrázek 1: Simulace zkoušky úbytku při sušení stearanu hořečnatého; zobrazena je křivka úbytku hmotnosti (modrá plná čára) a teplotní křivka (červená přerušovaná čára) v závislosti na čase; hmotnost vzorku: 6,7 mg, rychlost ohřevu: 20 K/min, otevřené Al kelímky, dynamická atmosféra N2

Protože z obr. 1 je patrné, že k většině hmotnostních ztrát dochází již v zahřívací části, byl proveden druhý experiment, při kterém bylo srovnatelné množství materiálu vzorku zahříváno na 180 °C rychlostí 20 K/min v dynamickém segmentu (obr. 2). Výsledkem je úbytek hmotnosti 4,04 %. Tento experiment byl dokončen za pouhých přibližně 8 minut.

Křivka hmotnostních ztrát stearanu hořečnatého zahřátého na 180 °C při 20 K/min, která ilustruje snížení hmotnosti o 4,04 %. — Obrázek 2: Zahřívání stearanu hořečnatého na 180 °C při 20 K/min; zobrazena je křivka úbytku hmotnosti (zelená plná čára) v závislosti na teplotě; hmotnost vzorku: 6,3 mg, rychlost zahřívání: 20 K/min, otevřené Al kelímky, dynamická atmosféra N2

Oba výsledky dobře odpovídají hodnotě 4,02 % uvedené na analytickém certifikátu komerčního stearanu hořečnatého. Samotná měření však mohla být dokončena velmi rychle. Faktor je přibližně 6 ve srovnání s běžnými pokusy se ztrátami při sušení. Díky tomu je termogravimetrická analýza mimořádně užitečným nástrojem pro charakterizaci API (účinných farmaceutických látek) a pomocných látek.

Odkaz:

[1] USP 40, kapitola <731>

[2] Text monografie o stearanu hořečnatém v USP, 6. fáze harmonizace, oficiální vydání 1. srpna 2016.