Introduktion
Clavulansyre er et β-laktamasehæmmende lægemiddel, som styrker et antibiotikas virkning mod infektion. Administreret alene er det kun i stand til svag antibakteriel aktivitet mod de fleste organismer, men givet i kombination med andre ß-lactam-antibiotika forhindrer det antibiotisk inaktivering af mikrobiel lactamase [1].
Det bruges almindeligvis som kaliumsalt, kaliumclavulanat, fordi dette stof er mere stabilt og mindre hygroskopisk end clavulansyre. Kaliumclavulanat er dog stadig ekstremt hygroskopisk og modtageligt for hydrolyse, hvis det opbevares i et fugtigt miljø [3]. Det gør det nødvendigt at vælge opbevaringsbetingelserne omhyggeligt. Derudover skal der tages højde for vandprocenten i de komponenter, der bruges til farmaceutiske formuleringer, der indeholder kaliumclavulanat.
I det følgende undersøges fugtighedens indflydelse på den termiske NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydning af kaliumclavulanat ved hjælp af TGA-FT-IR.
Testbetingelser
Tre prøver af kaliumclavulanat blev testet: det oprindelige stof og to yderligere prøver, som blev opbevaret i et åbent kar placeret over vandet i en forseglet vandbeholder. En af prøverne fra vandbeholderen blev testet efter en uges opbevaring; den anden blev testet efter to uger.
Alle tre prøver (uden behandling, efter en uge og efter to uger i en fugtig atmosfære) blev fremstillet i forseglede aluminiumsdigler.
TGA-målingerne blev udført med TG 209 F1 Libra® under en dynamisk nitrogenatmosfære (40 ml/min). En piercinganordning gennemborede automatisk digellåget lige før målingen. De gasser, der blev udviklet under opvarmning ved 10 K/min til 600 °C, blev overført direkte via overførselsledningen til FT-IR-spektrometeret fra Bruker Optics.
Testresultater
Figur 2 viser masseændringerne af kaliumclavulanat med og uden vandbehandling. Så snart opvarmningen starter, sker der et indledende massetab.
Prøven, der er opbevaret i en uge i vand, udviser et massetab på 43 %. der sker et massetab på 58 % i prøven med 2 ugers opbevaring. For den oprindelige prøve udgør dette massetab 1,8 %.
Figur 3, 4 og 5 viser en 3D-gengivelse af FT-IR-spektrene af de gasser, der frigives under opvarmning af de tre forskellige prøver.
Under det første massetabstrin for kaliumclavulanat uden vandbehandling kan der kun registreres frigivelse af vand (se NETZSCH application note 118/2018 [4]).
Figur 6 viser FT-IR-spektret for de gasser, der udvikles ved 119 °C fra kaliumclavulanat, som er opbevaret i en uge i en fugtig atmosfære. Ud over det typiske FT-IR-spektrum for vand viser båndene mellem 2200 cm-1 og 2400 cm-1, at der er tale om kuldioxid. Massetabet på 43 % skyldes derfor en overlappende frigivelse af vand ogCO2, hvilket indikerer starten på nedbrydningen af clavulanat.
Den samme konklusion kan drages af spektret ved 119 °C for den prøve, der blev opbevaret i to uger (figur 7).
I prøven uden vandbehandling starter nedbrydningen ved 172 °C (TGA-kurvens begyndelsestemperatur) med frigivelse af udelukkendeCO2 (figur 8).
For alle tre prøver fortsætter nedbrydningen med to yderligere trin med massetab på 42 % og 13 % for prøven uden opbevaring, 23 % og 9 % for prøven efter 1 uges opbevaring og 16 % og 7 % for kaliumclavulanat opbevaret i 2 uger.
Det første af disse trin over 200 °C er forbundet med frigivelse af kuldioxid og kulilte. Tilstedeværelsen af ammoniak kan også påvises, men kun i lave koncentrationer (figur 9). Jo længere tid vandbehandlingen varer, jo lavere er den temperatur, hvor dette massetab sker, begyndende ved 288 °C for prøven uden opbevaring og ved 254 °C for kaliumclavulanat opbevaret i 2 uger i en fugtig atmosfære.
Det sidste massetabstrin, mellem ca. 380°C og 600°C, viser en lignende gassammensætning: I FT-IR-spektret forekommer metan, kuldioxid og ammoniak ved siden af hinanden ved 450 °C (figur 10). Resultaterne af TGA-FT-IR-målingerne på de tre prøver er sammenfattet i figur 11, herunder konklusionerne fra koblingseksperimentet.
Konklusion
Kaliumclavulanat udviser en tendens til hydrolyse [3]. For at undersøge konsekvenserne af denne egenskab blev kaliumclavulanat opbevaret i forskellige perioder i en fugtig atmosfære. Ved hjælp af TGA kan forskelle i hydrolyse genkendes. Prøverne, der blev opbevaret i en fugtig atmosfære, udviser kun tre massetabstrin, mens den ubehandlede prøve udviser fire massetabstrin.
TGA-FT-IR-kobling giver mulighed for at analysere de gasser, der udvikles under opvarmning af de behandlede og ubehandlede prøver. Det viser tydeligt, at det første massetabstrin i prøverne, der er opbevaret i en fugtig atmosfære, ikke kun skyldes frigivelse af vand, men også afCO2. Dette faktum peger allerede på NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydning af stoffet. Som følge af opbevaring i en fugtig atmosfære skifter nedbrydningstemperaturen for kaliumclavulanat til lavere temperaturer. Det kan være årsagen til, at det anbefales at opbevare kaliumclavulanat mellem +2 °C og +8 °C [5]. De efterfølgende massetabstrin repræsenterer lignende processer i alle tre prøver, da de samme gasser frigives - uanset opbevaring i en fugtig atmosfære.
Fugtens indflydelse på kaliumclavulanat skal tages i betragtning ved opbevaring af lægemidler under forskellige klimatiske forhold. Især i tropiske lande med høj luftfugtighed og temperatur bør det sikres, at holdbarheden ikke reduceres af NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydning under opbevaring.