Εισαγωγή
Η τεστοστερόνη είναι μια στεροειδής δραστική ουσία, της οποίας η θερμική συμπεριφορά έχει μεγάλη σημασία για την ξήρανση, την αποθήκευση, τη σύνθεση και τη θερμική επεξεργασία. Ακόμη και ελάχιστες ποσότητες ( small ) υπολειμματικής υγρασίας ή υπολειμματικού διαλύτη μπορούν να επηρεάσουν την κρυσταλλικότητα, τη συμπεριφορά τήξης, τον χειρισμό της σκόνης και τη θερμική σταθερότητα. Ως εκ τούτου, μια συνδυασμένη μέτρηση TGA-DSC με ταυτόχρονη ανάλυση των εκλυόμενων αερίων μέσω φασματομετρίας μάζας είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για έναν ολοκληρωμένο χαρακτηρισμό. Αυτή η προσέγγιση καθιστά δυνατή τη διάκριση μεταξύ εκλύσεως πτητικών ουσιών, τήξης και χημικής αποσύνθεσης, παρέχοντας έτσι πολύτιμες πληροφορίες για τη βελτιστοποίηση της διεργασίας και τον έλεγχο ποιότητας.
Συνθήκες μέτρησης
Οι συνθήκες μέτρησης αναφέρονται αναλυτικά στον Πίνακα 1.
Πίνακας 1: Συνθήκες μέτρησης για το STA
| Όργανο | STA Aёolos |
| Δείγμα | Τεστοστερόνη |
| Μάζα δείγματος | 10 mg |
| Εύρος θερμοκρασίας | 30 °C έως 500 °C |
| Ρυθμός θέρμανσης | 20 K/min |
| Ατμόσφαιρα | Άζωτο, 70 ml/min |
| Χωνευτήρι | Pt με διάτρητο καπάκι |
Αποτελέσματα και Συζήτηση
Το Σχήμα 1 παρουσιάζει τις καμπύλες TGA, DTG και DSC της τεστοστερόνης.
Στο εύρος χαμηλών θερμοκρασιών μεταξύ της θερμοκρασίας δωματίου και περίπου 130 °C, παρατηρείται απώλεια μάζας κατά τη μέθοδο small της τάξης του 2,3%, με κορυφή DTG στους 127 °C. Αυτή η συμπεριφορά μπορεί να αποδοθεί στην απελευθέρωση υπολειμματικής υγρασίας και ασθενώς δεσμευμένων πτητικών ειδών. Το σήμα DSC παρουσιάζει ταυτόχρονα ένα ενδοθερμικό φαινόμενο με θερμοκρασία κορυφής 127 °C. Αυτά τα φαινόμενα υποδηλώνουν διεργασίες που σχετίζονται με την εκρόφηση ή την αφυδάτωση πριν από την κύρια φάση μετάβασης. Οι πληροφορίες αυτές είναι σημαντικές, καθώς ακόμη και small ποσότητες υπολειμματικής υγρασίας μπορούν να επηρεάσουν τη σταθερότητα αποθήκευσης, τη ροή της σκόνης και την αναπαραγωγιμότητα των επόμενων σταδίων επεξεργασίας.
Εμφανίζεται μια έντονη ενδοθερμική κορυφή DSC με εκτιμώμενη θερμοκρασία έναρξης 155 °C, η οποία αντιστοιχεί καλά στο σημείο τήξης που αναφέρεται στη βιβλιογραφία. Η ενθαλπία τήξης ανήλθε σε 58 J/g. Αυτό το σήμα αποδίδεται στην τήξη της τεστοστερόνης και αντιπροσωπεύει την κύρια φυσική μετάβαση φάσης της ουσίας. Το καλά καθορισμένο σχήμα της κορυφής υποδηλώνει μια ξεκάθαρη διαδικασία τήξης. Η γνώση της θερμοκρασίας τήξης είναι απαραίτητη για τον σχεδιασμό των σταδίων θερμικής επεξεργασίας. Η θερμική αποικοδόμηση ξεκίνησε πάνω από τους 250 °C και ολοκληρώθηκε περίπου στους 450 °C. Η κορυφή DTG εντοπίστηκε στους 392 °C.
Η ανάλυση των εκλυόμενων αερίων που παρουσιάζεται στο Σχήμα 2 παρέχει σημαντικές πρόσθετες πληροφορίες σχετικά με τη φύση των φαινομένων απώλειας μάζας. Το ίχνος ιόντος m/z 18 εμφανίζει ένα σαφές σήμα με μέγιστο σε περίπου 137 °C, το οποίο αποδίδεται στην απελευθέρωση νερού. Αυτό επιβεβαιώνει ότι η απώλεια μάζας σε χαμηλή θερμοκρασία που παρατηρείται στην καμπύλη TGA οφείλεται, τουλάχιστον εν μέρει, στην υπολειμματική υγρασία. Επιπλέον, τα ίχνη ιόντων m/z 43 και m/z 58 παρουσιάζουν ένα διακριτό μέγιστο περίπου στους 171 °C, υποδηλώνοντας την απελευθέρωση ιχνών ακετόνης μόλις το δείγμα τεθεί σε κατάσταση τήξης. Αυτό υποδηλώνει την παρουσία υπολειμματικού διαλύτη, ο οποίος πιθανώς προέρχεται από τη σύνθεση, τον καθαρισμό ή την κρυστάλλωση.
Το φάσμα MS που μετρήθηκε στους 374 °C απεικονίζεται στο Σχήμα 3 και παρουσιάζει ορισμένες ομοιότητες με το φάσμα αναφοράς της τεστοστερόνης. Το εύρημα αυτό υποδηλώνει μερική αποσύνθεση και μερική εξάτμιση της τεστοστερόνης κατά τη διάρκεια της θερμικής επεξεργασίας. Κατά την πυρόλυση, πιθανώς απελευθερώνονται ταυτόχρονα, ως μίγμα, διάφορα προϊόντα αποσύνθεσης.
Συμπέρασμα
Η μέτρηση αποδεικνύει ότι μια συνδυαστική προσέγγιση TGA-DSC, ιδανικά συμπληρωμένη με ανάλυση εκλυόμενων αερίων, είναι απαραίτητη για την αξιόπιστη αξιολόγηση της θερμικής συμπεριφοράς του υλικού. Μόνο αυτός ο συνδυασμός επιτρέπει τη σαφή διάκριση μεταξύ φυσικών μεταβάσεων, όπως η ξήρανση και η τήξη, και των διαδικασιών χημικής αποικοδόμησης. Χωρίς τη σύζευξη με MS, αυτά τα φαινόμενα χαμηλού επιπέδου απώλειας μάζας θα μπορούσαν να ανιχνευθούν με TGA, αλλά η χημική τους προέλευση δεν θα μπορούσε να προσδιοριστεί με το ίδιο επίπεδο βεβαιότητας. Αυτά τα αποτελέσματα παρέχουν μια σημαντική βάση για τη βελτιστοποίηση των συνθηκών ξήρανσης, αποθήκευσης και θερμικής επεξεργασίας της τεστοστερόνης.
Αυτός ο θερμικός χαρακτηρισμός της συμπεριφοράς τήξης της τεστοστερόνης παρέχει πολύτιμες πληροφορίες για την αξιολόγηση της φυσικής της σταθερότητας σε διαδερμικές δοσολογικές μορφές. Τα δεδομένα που αποκτήθηκαν υποστηρίζουν την ανάπτυξη ανθεκτικών σκευασμάτων και επιτρέπουν την αξιολόγηση πιθανών διεργασιών ανακρυστάλλωσης που ενδέχεται να επηρεάσουν αρνητικά την απελευθέρωση του φαρμάκου και, κατά συνέπεια, την αποτελεσματικότητα του προϊόντος. Η πρόληψη της κρυστάλλωσης είναι απαραίτητη για τη διασφάλιση τόσο της βιοδιαθεσιμότητας του δραστικού φαρμακευτικού συστατικού όσο και της μακροπρόθεσμης απόδοσης πρόσφυσης των διαδερμικών επιθεμάτων κατά τη διάρκεια της αποθήκευσης και της χρήσης.