Introducción
El monohidrato de lactosa es uno de los excipientes más utilizados en la industria farmacéutica. Gracias a su amplia disponibilidad, sus propiedades de procesamiento favorables, su compresibilidad y su fluidez, se utiliza habitualmente como relleno o diluyente en comprimidos y cápsulas. Para garantizar una calidad constante del producto, es esencial detectar de forma fiable cualquier posible alteración del material durante el almacenamiento y el procesamiento.
El almacenamiento, la absorción de humedad o los cambios estructurales pueden influir en las propiedades físicas de las materias primas farmacéuticas en polvo. Además de los métodos establecidos para la caracterización térmica, el análisis por destello de luz (LFA, esquema en la figura 1) es una técnica rápida, sin contacto y no destructiva para determinar la Difusividad térmicaLa difusividad térmica (a con la unidad mm2/s) es una propiedad específica de los materiales para caracterizar la conducción de calor inestable. Este valor describe la rapidez con la que un material reacciona a un cambio de temperatura.difusividad térmica de los materiales. En este método, la superficie frontal de una muestra plano-paralela se calienta mediante un breve pulso de energía; el aumento de temperatura resultante en la superficie posterior se registra mediante un detector de infrarrojos y se utiliza para determinar la Difusividad térmicaLa difusividad térmica (a con la unidad mm2/s) es una propiedad específica de los materiales para caracterizar la conducción de calor inestable. Este valor describe la rapidez con la que un material reacciona a un cambio de temperatura.difusividad térmica.
Cómo hacer visibles los efectos del almacenamiento: lactosa fresca frente a lactosa caducada
Se analizaron dos polvos de lactosa monohidratada: una muestra reciente y otra caducada. Ambos polvos se comprimieron en gránulos en condiciones idénticas (a 20 kN durante 20 minutos) con el fin de obtener geometrías de muestra y condiciones de contacto comparables. El objetivo del estudio era poner de manifiesto las posibles diferencias en la Difusividad térmicaLa difusividad térmica (a con la unidad mm2/s) es una propiedad específica de los materiales para caracterizar la conducción de calor inestable. Este valor describe la rapidez con la que un material reacciona a un cambio de temperatura.difusividad térmica de ambos materiales en el rango de bajas temperaturas, desde la temperatura ambiente hasta los 80 °C.
Mediciones precisas de LFA con el LFA 717 HyperFlash®
Las mediciones se llevaron a cabo utilizando el LFA 717 HyperFlash®. Este instrumento está diseñado para realizar mediciones rápidas y de gran precisión de la Difusividad térmicaLa difusividad térmica (a con la unidad mm2/s) es una propiedad específica de los materiales para caracterizar la conducción de calor inestable. Este valor describe la rapidez con la que un material reacciona a un cambio de temperatura.difusividad térmica en una amplia gama de materiales y permite realizar análisis en atmósferas definidas. En esta serie de mediciones, el análisis se llevó a cabo en una atmósfera de argón sobre pastillas cilíndricas con un diámetro de 12,6 mm y una altura de 3 mm.
Diferencias claras detectadas de forma fiable
La figura 2 muestra la Difusividad térmicaLa difusividad térmica (a con la unidad mm2/s) es una propiedad específica de los materiales para caracterizar la conducción de calor inestable. Este valor describe la rapidez con la que un material reacciona a un cambio de temperatura.difusividad térmica de ambos gránulos de lactosa monohidratada en función de la temperatura, en un intervalo comprendido entre 25 °C y 80 °C. En ambas muestras se observa una disminución de la Difusividad térmicaLa difusividad térmica (a con la unidad mm2/s) es una propiedad específica de los materiales para caracterizar la conducción de calor inestable. Este valor describe la rapidez con la que un material reacciona a un cambio de temperatura.difusividad térmica al aumentar la temperatura. Este comportamiento se corresponde con la tendencia típica que se observa en muchos materiales, en los que el aumento de las interacciones fonón-fonón a temperaturas más elevadas afecta al transporte de calor.
La muestra de lactosa nueva presenta valores más bajos que la muestra caducada en todo el rango de temperaturas estudiado. La desviación alcanza aproximadamente un 16 %. Esta diferencia puede atribuirse a una mayor proporción de componentes amorfos en la muestra nueva. Las regiones amorfas pueden obstaculizar el transporte de calor dentro del gránulo con mayor intensidad que las estructuras cristalinas, lo que da lugar a una menor Difusividad térmicaLa difusividad térmica (a con la unidad mm2/s) es una propiedad específica de los materiales para caracterizar la conducción de calor inestable. Este valor describe la rapidez con la que un material reacciona a un cambio de temperatura.difusividad térmica.
La LFA como herramienta valiosa para evaluar la calidad de los productos farmacéuticos
El estudio demuestra que el análisis de Difusividad térmicaLa difusividad térmica (a con la unidad mm2/s) es una propiedad específica de los materiales para caracterizar la conducción de calor inestable. Este valor describe la rapidez con la que un material reacciona a un cambio de temperatura.difusividad térmica por flash de luz LFA 717 HyperFlash® es sensible a las diferencias relacionadas con el material entre muestras de lactosa monohidratada. Incluso en el rango de temperaturas moderadas comprendido entre 25 °C y 80 °C, se pudieron detectar claras diferencias en la Difusividad térmicaLa difusividad térmica (a con la unidad mm2/s) es una propiedad específica de los materiales para caracterizar la conducción de calor inestable. Este valor describe la rapidez con la que un material reacciona a un cambio de temperatura.difusividad térmica entre la lactosa recién producida y la caducada. Por lo tanto, el análisis por destello de luz constituye un método valioso para caracterizar excipientes farmacéuticos y evaluar los cambios relacionados con el almacenamiento.
Resumen de los datos de medición
| Parámetro | Configuración |
|---|---|
| Muestra | Lactosa monohidratada, fresca y caducada |
| Instrumento | LFA 717 HyperFlash® |
| Detector | MCT |
| Portamuestras | Ø 12,7 mm, estándar |
| Atmósfera | Argón |
| Velocidad de calentamiento | 10 K/min |
| Rango de temperatura | De 25 °C a 80 °C |
| Dimensiones de la muestra | Ø 12,6 mm, altura 3 mm |
| Modelo de evaluación | Estándar |
| Preparación de la muestra | Prensado a 20 kN durante 20 minutos |
Conclusión
La Difusividad térmicaLa difusividad térmica (a con la unidad mm2/s) es una propiedad específica de los materiales para caracterizar la conducción de calor inestable. Este valor describe la rapidez con la que un material reacciona a un cambio de temperatura.difusividad térmica determina la rapidez con la que se propaga el calor en el interior de la lactosa en polvo. Influye indirectamente en la estabilidad de la lactosa, ya que determina el perfil de temperatura y, por lo tanto, la tensión térmica a la que se ve sometido el polvo. Una alta difusividad térmica da lugar a un calentamiento o enfriamiento más rápido y uniforme, mientras que una difusividad térmica baja puede provocar gradientes de temperatura, lo que hace que distintas zonas del polvo queden expuestas a la tensión térmica durante períodos de tiempo variables.
Además de la difusividad térmica, la temperatura, el tiempo de exposición y el contenido de humedad son también factores cruciales que afectan a la estabilidad. A temperaturas y humedad elevadas, pueden producirse reacciones de Maillard*, decoloración y cambios en la estructura cristalina de la lactosa o en su contenido de agua cristalina.
*La reacción de Maillard es una reacción química entre los azúcares reductores y los grupos amino de las proteínas o los aminoácidos. Se ve acelerada principalmente por temperaturas más elevadas y, a menudo, también por la humedad. Entre sus consecuencias típicas se incluyen la formación de pigmentos marrones y amarillentos, así como otros posibles productos de reacción, que pueden alterar las propiedades del producto.