Introducción
El estearato de magnesio se utiliza ampliamente como lubricante en la producción de cosméticos y productos farmacéuticos. Se comercializa como una mezcla de varias sales de ácidos grasos que pueden variar en proporción. Además, el estearato de magnesio puede encontrarse como monohidrato, dihidrato y trihidrato. De hecho, las propiedades físicas y, en particular, las propiedades lubricantes de este material se ven influidas por su contenido de humedad y su estado de hidratación. Por estas razones, las propiedades del estearato de magnesio pueden variar considerablemente de un fabricante a otro [2, 3].
Las propiedades variables del estearato de magnesio pueden investigarse mediante DSC, que es un método especialmente fácil y rápido para obtener una huella dactilar de la sustancia. Otro método de análisis térmico, el TGA, puede ayudar a dar una indicación sobre el estado de hidratación del estearato de magnesio.
A continuación, se caracterizó una muestra de estearato de magnesio mediante mediciones de DSC y TGA. Además, se estudió la influencia en las propiedades térmicas resultante de un periodo de almacenamiento de 2 horas a 60°C y 120°C en una atmósfera seca de nitrógeno.
Condiciones de la prueba
Las mediciones se realizaron con un DSC 214 Polyma y un TG 209 Libra® en atmósfera dinámica de nitrógeno. Se utilizaron crisoles sellados Concavus® con tapa perforada.
Resultados de las pruebas
La figura 2 muestra la curva TGA del estearato de magnesio. Entre la temperatura ambiente y 125°C, la muestra pierde un 3,5% de su masa inicial, debido a la liberación de agua. En este intervalo de temperatura, se detectan dos picos en la curva DTG (1ª derivada de la curva TGA) que indican dos pasos: primero, se evapora el agua superficial (1ª etapa de pérdida de masa: 1,1%) y, a continuación, se libera el agua del hidrato (2ª etapa de pérdida de masa: 2,4%). Una masa molar de 591,27 g/mol para el estearato de magnesio da como resultado una pérdida teórica de agua del 2,95% para la forma monohidratada, del 5,74% para la forma dihidratada y del 8,37% para la forma trihidratada. Por lo tanto, la pérdida de masa detectada es indicativa de la forma monohidratada del estearato de magnesio: Durante el calentamiento, la muestra pierde primero su agua superficial (1er paso de pérdida de masa 1.1.%) antes de que se libere el agua cristalina.
Este resultado puede ser confirmado por las curvas TGA descritas por D. Lugge en [4]: Para un dihidrato de estearato de magnesio puro y un trihidrato puro, la pérdida de masa se produciría a una temperatura más baja.
Por lo tanto, la muestra medida contiene al menos la forma monohidrato del estearato de magnesio. La diferencia entre la pérdida teórica de agua del 2,95% y la medida del 3,5% entre temperatura ambiente y 125°C puede proceder de la evaporación del agua superficial y/o de la presencia de dihidrato/trihidrato en la muestra.
La figura 3 muestra la curva DSC del estearato de magnesio durante el calentamiento a 200°C. Los picos detectados a 78,3°C, 91,8°C, 95,8°C y 116,0°C se deben en parte a la liberación de agua superficial y agua ligada, como indica el TGA. El proceso de evaporación se solapa probablemente con la fusión de los componentes de la muestra.
El efecto EndotérmicoA sample transition or a reaction is endothermic if heat is needed for the conversion.endotérmico a 145,2°C no está asociado a una pérdida de masa y se debe probablemente a la fusión de un componente de la muestra.
La figura 4 muestra las curvas DSC del estearato de magnesio tal como se recibió junto con las curvas DSC del material tras su almacenamiento durante 2 horas a 60°C (curva roja) y a 120°C (curva negra), respectivamente.
El almacenamiento a 120°C (curva negra) cambió completamente el perfil DSC: Eliminó el agua hidratada. Según Ertel y Carstensens [5], el calentamiento a 105°C no sólo elimina el agua, sino que también cambia la estructura de los cristales. Aquí, el almacenamiento a 120°C produjo una estructura con temperaturas pico a 49°C y 53°C.
Durante el almacenamiento a 60°C, la muestra pierde parte de su agua. Por lo tanto, la cantidad de agua liberada durante el calentamiento en el DSC disminuye, bajando el pico de entalpía entre 30°C y 130°C. Además, los efectos se desplazan ligeramente hacia temperaturas más altas.
El pico entre 130°C y 155°C se detecta en las tres mediciones y coincide bastante bien con el intervalo de fusión teórico del estearato de magnesio de calidad farmacéutica (130°C a 145°C [6]). Sin embargo, su entalpía es mucho mayor para la muestra almacenada a 120°C. Como ya se ha mencionado, este pico de entalpía más elevado tras el almacenamiento a 120°C está probablemente asociado a un cambio en la estructura del estearato de magnesio [5].
Conclusión
El almacenamiento del estearato de magnesio a diferentes temperaturas produce un comportamiento térmico diferente, que puede observarse en el cambio de las curvas DSC. El tratamiento térmico provoca la liberación de agua ligada de forma diferente, y la temperatura de liberación del agua da una indicación del tipo de agua (por ejemplo, agua superficial). Las diferencias en las curvas DSC probablemente también se deban a cambios en la estructura cristalina de la muestra durante el almacenamiento.
Los estearatos de magnesio disponibles en el mercado son mezclas de diferentes ácidos grasos que pueden variar de un fabricante a otro, por lo que el TGA y el DSC son herramientas indispensables para su verificación antes de preparar una composición farmacéutica.