Introducción
La polivinilpirrolidona (PVP) es un material polimérico soluble en agua con propiedades fisicoquímicas únicas. Desde su descubrimiento a mediados del siglo XX, se ha convertido rápidamente en uno de los tres nuevos excipientes más importantes en el campo de los productos farmacéuticos gracias a su excelente solubilidad, formación de película, biocompatibilidad y estabilidad. Puede utilizarse como co-disolvente en comprimidos, gránulos e inyecciones, y también como agente co-fundente en cápsulas. Además, sirve como agente dispersante para formulaciones líquidas y colorantes, como estabilizante para enzimas y fármacos termosensibles, y como coprecipitante para fármacos poco solubles. También se utiliza como descontaminante en fármacos oftálmicos y como lubricante. Mediante una reacción de polimerización radical, la N-vinilpirrolidona (NVP) puede polimerizarse en polivinilpirrolidona (PVP). De este modo, la pureza y la calidad de la NVP afectan directamente al rendimiento de la PVP (fórmulas estructurales de la PVP y la NVP, véase la figura 1).
Parámetros de medición
La muestra de ensayo era un polvo blanco de PVP. La prueba se realizó utilizando un NETZSCH STA Jupiter® acoplado a un Bruker INVENIO. En este método, los productos liberados durante el análisis termogravimétrico son transportados a través de una línea de transferencia calentada por un gas de purga. Esto permite el análisis directo y la identificación de las sustancias en evolución en términos de su estructura utilizando el detector del espectrómetro infrarrojo (FT-IR). Mediante el acoplamiento de una termobalanza y un FT-IR, se miden simultáneamente el cambio en la masa de la muestra con el aumento de la temperatura, así como los grupos funcionales de los gases liberados. Los parámetros de medición se detallan en la tabla1.
Tabla 1: Condiciones de medición TGA-FT-IR
| Instrumento | STA Jupiter® Bruker INVENIO |
| Portamuestras | TGA tipo S |
| Programa de temperatura | RT - 675°C |
| Velocidad de calentamiento | 10 K/min |
| Crisol | Al2O3, 300 μl, abierto |
| Masa de la muestra | 39.77 mg |
| Atmósfera gaseosa | Nitrógeno |
| Caudal de gas | 70 ml/min |
Parámetros de medición FT-IR | |
| Rango espectral | 4000 - 650 cm-1 |
| Resolución | 4 cm-1 |
| Modo de barrido | Promedio de 16 barridos por espectro |
| Detector | TE-DLaTGS |
La figura 2 muestra las mediciones TGA-FT-IR. La curva TGA muestra que hay tres pasos de pérdida de masa para la muestra de PVP. El primer intervalo de pérdida de masa se produjo entre RT y 136°C, con un cambio de masa del 0,99%; el segundo intervalo de pérdida de masa se produjo entre 136°C y 252°C, con un cambio de masa del 1,06%; y el tercer intervalo de pérdida de masa se produjo entre 252°C y 675°C, con un cambio de masa del 93,38%. La masa residual ascendió al 4,55%. La curva DTG es la derivada de primer orden de la curva TGA, que refleja la tasa de pérdida de masa de la muestra. Se encontraron picos en la curva DTG a 73,7°C, 211,1°C y 428,5°C. La curva Gram Schmidt, que muestra las intensidades IR totales, concuerda bien con la curva DTG.
La figura 3 muestra los datos FT-IR completos del PVP en un gráfico 3D dependiente de la temperatura y del número de onda. La curva TGA se representa en rojo en la parte posterior y muestra la correlación de la pérdida de masa con el aumento de la intensidad IR.
Para una evaluación detallada de los datos IR, se tomaron espectros individuales a diferentes temperaturas y se compararon con la biblioteca en fase gaseosa. Los espectros infrarrojos extraídos a 72°C, 171°C, 231°C, 282°C y 431°C pueden verse en la figura 4.
El agua se liberó durante los dos primeros pasos de pérdida de masa en el intervalo de temperatura de hasta 270°C; véase el espectro de referencia en la figura 5. En los espectros extraídos a 171°C, 213°C y 282°C se detectó la liberación deCO2. Los espectros a 171°C y 282°C también mostraron cierta similitud con la 2-pirrolidinona. No se dispone de un espectro en fase gaseosa de referencia de la NVP.
La figura 6 muestra el espectro FT-IR durante la etapa principal de Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición. Los espectros de absorción óptica infrarroja de la NVP y la PVP difieren debido a las diferencias en la estructura molecular y los efectos de la polimerización. La Tabla 2 muestra la comparación de los picos característicos en los espectros de absorción infrarroja de PVP y NVP. El pico de absorción C=O de la NVP se encuentra en una posición más alta (1748 cm-1), mientras que el de la PVP suele estar en el intervalo de 1650-1680 cm-1; y hay un grupo vinilo (C=C) en la molécula de NVP, mientras que no existe tal doble enlace en la PVP.
A partir del análisis anterior y del espectro correspondiente detectado a 428°C, es probable que se detectara el monómero NVP. En consecuencia, puede concluirse que la muestra de PVP se descompuso por encima de 350°C. Además, es probable que se liberara simultáneamente una mezcla de otros productos de PirólisisLa pirólisis es la descomposición térmica de compuestos orgánicos en una atmósfera inerte.pirólisis. Este hallazgo es coherente con el proceso de PirólisisLa pirólisis es la descomposición térmica de compuestos orgánicos en una atmósfera inerte.pirólisis descrito en la bibliografía [1].
Tabla 2: Comparación de los picos espectrales infrarrojos característicos de NVP (monómero) y PVP (polímero)
Conclusión
A medida que crece la demanda de medicina personalizada y formulaciones complejas, la PVP se utiliza en aplicaciones cada vez más innovadoras como excipiente farmacéutico, por ejemplo en soportes de fármacos impresos en 3D y sistemas de administración de fármacos dirigidos. Este desarrollo amplía su papel y refuerza su importancia en la industria farmacéutica. Mediante el empleo de técnicas de acoplamiento termoanalítico, se puede analizar la composición de los gases liberados durante la Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición térmica del PVP, lo que proporciona información valiosa para futuras investigaciones sobre el producto. Además, conocer los productos de PirólisisLa pirólisis es la descomposición térmica de compuestos orgánicos en una atmósfera inerte.pirólisis de la PVP es crucial para garantizar la seguridad de los fármacos a temperaturas más elevadas, ya que ayuda a Identify posibles subproductos tóxicos que podrían afectar a la estabilidad del fármaco y a la salud del paciente.