17.03.2026 von Aileen Sammler
Feuchtigkeit als Schlüsselfaktor: Zersetzung von Kaliumclavulanat mit TG-FT-IR verstehen
Beyond Peaks and Curves: Application Insights by NETZSCH and Bruker
Die monatliche Blogserie mit Bruker Optics – Teil 3: Einfluss von Feuchtigkeit auf pharmazeutische Stabilität | TG-FT-IR
Nachhaltigkeit bedeutet auch die Herstellung sicherer und wirksamer Arzneimittel. In diesem Artikel unserer gemeinsamen Blogserie von NETZSCH und Bruker richten wir den Fokus daher auf die pharmazeutische Analytik und zeigen, wie die Thermogravimetrie gekoppelt mit FT-IR (TG-FT-IR) den entscheidenden Einfluss von Feuchtigkeit auf die Stabilität von Wirkstoffen sichtbar macht.
Nach den Beiträgen zu Batteriematerialien (Teil 1) und Polymeren sowie Konsumgütern (Teil 2) verdeutlicht dieser Blog, welchen Mehrwert die Emissionsgasanalyse (EGA) für Entwicklung, Qualitätssicherung und regulatorische Fragestellungen im Pharmabereich bietet.
Warum Feuchtigkeit für pharmazeutische Wirkstoffe kritisch ist
Viele pharmazeutische Wirkstoffe reagieren empfindlich auf Feuchtigkeit. Bereits geringe Mengen Wasser können Zersetzungsreaktionen beschleunigen, Reaktionspfade verändern oder zur Bildung unerwünschter Nebenprodukte führen. Für die Definition von Lagerbedingungen, Verpackungskonzepten und Haltbarkeiten ist es daher entscheidend zu verstehen, wie Feuchtigkeit das thermische Verhalten eines Wirkstoffs beeinflusst.
Kaliumclavulanat, ein weit verbreiteter β-Laktamase-Inhibitor, ist ein bekannt feuchtigkeitsempfindlicher Wirkstoff. Er wird in Kombination mit Antibiotika zur Behandlung resistenter Bakterien eingesetzt, um deren Wirksamkeit zu erhöhen. Sein Zersetzungsverhalten ändert sich deutlich in Abhängigkeit vom Wassergehalt und eignet sich somit ideal als Modellsystem zur Untersuchung von Feuchtigkeitseinflüssen mittels thermischer Analyse.
Warum TG-FT-IR entscheidende Einblicke liefert
Die klassische Thermogravimetrie liefert präzise Informationen über Massenänderungen in Abhängigkeit von der Temperatur, kann jedoch nicht identifizieren, welche Gase während der Zersetzung freigesetzt werden. Genau hier setzt die Emissionsgasanalyse (EGA) an.
Durch die Kopplung einer NETZSCH Thermowaage mit einem FT-IR-Spektrometer von Bruker ermöglicht TG-FT-IR die gleichzeitige Erfassung von Massenverlusten und die chemische Identifikation der entstehenden Gase.
Diese gekoppelte Methode beantwortet nicht nur die Frage wann eine Zersetzung stattfindet, sondern auch warum sie abläuft – und welchen Einfluss Umgebungsfaktoren wie Feuchtigkeit haben.
Zentrale Erkenntnisse aus der Studie
In unserer Studie untersuchten wir Kaliumclavulanat unter trockenen und feuchten Bedingungen mittels TG-FT-IR. Die Ergebnisse zeigen eindeutig, dass Feuchtigkeit einen maßgeblichen Einfluss auf den Zersetzungsprozess hat:
- Verschiebung der Zersetzungstemperaturen
- Auftreten zusätzlicher Gasphasen unter feuchten Bedingungen
- Deutlich veränderte Zersetzungsmechanismen im Vergleich zu trockenen Messungen
Durch die Identifikation der freigesetzten Gase mittels FT-IR lassen sich feuchtigkeitsinduzierte Reaktionen klar von rein thermischen Effekten trennen. Dieser Erkenntnisgewinn ist mit der Thermogravimetrie allein nicht möglich.
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Mehrwert für die pharmazeutische Entwicklung und Qualitätssicherung
Für Pharmazeuten und Analytiker ergeben sich daraus klare Vorteile:
- Tiefgreifendes Verständnis feuchtigkeitsbedingter Zersetzungsmechanismen
- Fundierte Datenbasis für Lager- und Handhabungskonzepte
- Unterstützung von Stabilitätsstudien und regulatorischer Dokumentation
- Reduziertes Risiko unerwarteter Degradation während der Verarbeitung oder der Lagerung
Die Kombination aus quantitativer Massenänderung und qualitativer Gasidentifikation schafft eine belastbare Grundlage für kritische Entscheidungen in der Entwicklung und Produktion.
NETZSCH & Bruker: Jahrzehntelange Partnerschaft in der Emissionsgasanalyse
Die erfolgreiche Anwendung von TG-FT-IR in der pharmazeutischen Analytik basiert auf einer langjährigen Zusammenarbeit. NETZSCH und Bruker Optics kooperieren seit 1993 und haben die Emissionsgasanalyse kontinuierlich weiterentwickelt.
Diese Partnerschaft vereint die thermoanalytische Expertise von NETZSCH mit der FT-IR-Kompetenz von Bruker. Sie liefert praxisnahe Lösungen für Polymere, Batteriematerialien und pharmazeutische Wirkstoffe sowie viele weitere Materialien.
Rückblick zur bisherigen Blogserie “Beyond Peaks and Curves"
Von Batterien über Polymere bis zur Pharmaanalytik:
- Teil 1: Identifikation von Separator-Materialien in Batterien
- Teil 2: Nachweis von Weichmachern in Polymeren, Spielzeug und Sportartikeln
- Teil 3: Einfluss von Feuchtigkeit auf die Zersetzung pharmazeutischer Wirkstoffe
Über alle Anwendungsfelder hinweg gilt:
TG-FT-IR liefert Antworten, die mit klassischer thermischer Analyse allein nicht zugänglich sind.
Im nächsten Teil unserer NETZSCH-Bruker-Blogserie wechseln wir von der pharmazeutischen Analyse zur Brandprüfung. Wir zeigen, wie die Kopplung des NETZSCH Cone Calorimeters TCC 918 mit dem Bruker OMEGA FT-IR eine detaillierte Analyse der Verbrennungsgase ermöglicht und somit tiefere Einblicke in toxische Emissionen und das Brandverhalten von Materialien liefert.
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