Εισαγωγή
Έχει διαπιστωθεί ότι οι θερμοκρασίες τήξης διαφόρων στερεών, όπως ορισμένα πολυμερή, λιπαρά οξέα, υγρά Ionic και φαρμακευτικές ενώσεις, μειώνονται σημαντικά παρουσία υπερκρίσιμου διοξειδίου του άνθρακα (scCO2) λόγω της διαλυτότητας τουCO2 στο τήγμα. Το φαινόμενο αυτό μπορεί να είναι ευεργετικό για την επεξεργασία ή την κρυστάλλωση των υλικών από τα τήγματά τους, ιδίως εάν είναι θερμικά ευαίσθητα. Η ευαισθησία ενός υλικού σε μείωση του σημείου τήξης παρουσία scCO2 μπορεί να διερευνηθεί με τη χρήση DSC υψηλής πίεσης (HP-DSC) για τη μέτρηση της θερμοκρασίας τήξης του υλικού υπό αυξημένες πιέσειςCO2, ακόμη και χωρίς να επιτευχθούν υπερκρίσιμες συνθήκες. Στην παρούσα μελέτη διερευνήθηκε η επίδραση υψηλών πιέσεων διοξειδίου του άνθρακα στο σημείο τήξης της φαρμακευτικής ένωσης piroxicam, ενός μη στεροειδούς αντιφλεγμονώδους φαρμάκου (ΜΣΑΦ). Έχουν αναφερθεί τέσσερις άνυδρες κρυσταλλικές μορφές (πολυμορφές) αυτής της ένωσης [1]. Η εμπορικά διαθέσιμη μορφή Ι, με θερμοκρασία τήξης περίπου 201°C, είναι η πιο σταθερή κρυσταλλική μορφή. Έχει αποδειχθεί ότι το σημείο τήξης της μορφής Ι μειώνεται σημαντικά παρουσία scCO2 [1]. Δεδομένου ότι η πιροξικάμη αποσυντίθεται κατά την τήξη, η μείωση του σημείου τήξης της ένωσης θα μπορούσε να είναι επωφελής για την ανάπτυξη άλλων κρυσταλλικών μορφών (π.χ. μορφή III) από το τήγμα που είναι δύσκολο να προσεγγιστούν με κρυστάλλωση από διαλύματα σε οργανικούς διαλύτες.
Πειραματικές λεπτομέρειες
Η πιροξικάμη (TCI America) χρησιμοποιήθηκε όπως παραλήφθηκε. Οι μετρήσεις DSC πραγματοποιήθηκαν με το NETZSCH DSC 204 HP Phoenix® σε δείγματα 4-6 mg σε ανοικτά χωνευτήρια αλουμινίου 25 μL. Τα δείγματα θερμαίνονταν σε 10 K/min υπό ροή N2 ήCO2 με πιέσεις που κυμαίνονταν από 1 έως 40 bar με ρυθμό ροής 100 mL/min ή υπό στατική ατμόσφαιραCO2 για την επίτευξη πιέσεων >55 bar. Ένα πρότυπο ινδίου χρησιμοποιήθηκε για την επαλήθευση της θερμοκρασίας calibraτου οργάνου, η οποία δεν μεταβλήθηκε υπό τις διαφορετικές ατμόσφαιρες και πιέσεις.
Αποτελέσματα
Στο Σχήμα 1 παρουσιάζονται οι μεταβάσεις τήξης στις καμπύλες DSC της μορφής Ι της πιροξικάμης υπό πίεσηCO2 περιβάλλοντος και υπό πιέσειςCO2 40 bar και 63 bar. Ενώ οι μετρήσεις σε πίεση περιβάλλοντος και 40 bar πραγματοποιήθηκαν υπό δυναμική ροήCO2, η μέτρηση στα 63 bar πραγματοποιήθηκε υπό στατική ατμόσφαιραCO2 σε κλειστό σύστημα. Η μέγιστη πίεση των 55 bar από τη δεξαμενήCO2 εισήχθη στο HP-DSC σε θερμοκρασία περιβάλλοντος και το σύστημα έκλεισε έτσι ώστε η πίεση να αυξάνεται με τη θέρμανση, φθάνοντας τα 63 bar κατά την έναρξη της τήξης του δείγματος. Η προεκτιμώμενη θερμοκρασία έναρξης της κορυφής τήξης της πιροξικάμης των 201,3 °C σε πίεση περιβάλλοντος είναι σύμφωνη με τη βιβλιογραφική τιμή1. Η έναρξη της τήξης μειώθηκε κατά περίπου 5,5 K στους 196°C υπό 40 barCO2. Μειώθηκε κατά επιπλέον 2,5 K υπό πίεσηCO2 63 bar.
Για να επαληθευτεί ότι η επίδραση της μείωσης του σημείου τήξης στην πιροξικάμη με την αύξηση της πίεσηςτου CO2 ήταν ειδική γιατο CO2, εξετάστηκε η επίδραση της αύξησης της πίεσης του N2 στη συμπεριφορά τήξης της ένωσης. Στο Σχήμα 2 παρουσιάζονται οι κορυφές τήξης της πιροξικάμης υπό N2 σε πίεση περιβάλλοντος, 10 bar και 40 bar. Σε αντίθεση με την επίδραση της μείωσης του σημείου τήξης από την αύξηση της πίεσηςτου CO2, η αύξηση της πίεσης του N2 προκάλεσε μια μικρή αύξηση του σημείου τήξης της πιροξικάμης, που συνάδει με τη συμπεριφορά των περισσότερων υλικών, τα οποία υφίστανται διαστολή όταν μεταβάλλονται από στερεά σε υγρά.
Περίληψη
Οι μετρήσεις HP-DSC έδειξαν ότι η πιροξικάμη υφίσταται μείωση του σημείου τήξης κατά περίπου 8 Κ παρουσία ατμόσφαιραςCO2 63 bar σε σύγκριση με την κατάσταση σε πίεση περιβάλλοντος. Η μελέτη αυτή κατέδειξε τη χρησιμότητα των μετρήσεων HP-DSC για τον έλεγχο των στερεών για πιθανή μείωση του σημείου τήξης σε scCO2, ακόμη και όταν οι πιέσεις είναι χαμηλότερες από αυτές που απαιτούνται για την επίτευξη της υπερκρίσιμης φάσης.