Resultados de la pérdida rápida por secado mediante análisis termogravimétrico

La pérdida por desecación es un método habitual para determinar la cantidad de materia volátil en el interior de una sustancia química, por ejemplo, un producto farmacéutico. Para el control de calidad, las condiciones recomendadas se especifican en las monografías correspondientes de las farmacopeas respectivas.

El método estándar descrito lleva bastante tiempo y requiere una masa de muestra elevada: se introducen de 1 a 2 gramos del material de ensayo en un matraz y se colocan en una cámara de secado a la temperatura y durante el periodo de tiempo indicados en la monografía. La instrucción "secar hasta peso constante" significa que la muestra debe secarse hasta que dos pesadas sucesivas (con una hora de diferencia, pesada después de enfriar la muestra de nuevo a temperatura ambiente) muestren una diferencia inferior a 0,5 mg por gramo de sustancia [1].

Sin embargo, las pruebas también pueden ser mucho más rápidas si se aplica el análisis termogravimétrico.

En el texto no armonizado de la Farmacopea Japonesa (JP), se afirma que la termogravimetría es un método alternativo para los experimentos de pérdida por desecación. Además, incluso la USP <731> (Pruebas físicas/Pérdida por secado) señala que en algunas monografías individuales se requiere el TGA para ese fin.

Estearato de magnesio como ejemplo

Para el estearato de magnesio, uno de los excipientes más utilizados en las formas farmacéuticas sólidas, es obligatorio secar a 105°C hasta alcanzar un peso constante [2].

Las siguientes mediciones (mostradas en las Fig. 1 y 2) se llevaron a cabo utilizando un estearato de magnesio comercial de grado farmacéutico tal como se recibió. La Fig. 1 ilustra una simulación del método estándar de pérdida por desecación calentando la muestra a 105 °C a 20 K/min y manteniendo después esta temperatura constante durante un tiempo determinado. El rendimiento completo de pérdida de masa es del 4,09%. Este resultado pudo alcanzarse en sólo unos 10 minutos.

Análisis de la curva DSC que muestra las propiedades térmicas del HDPE, destacando el pico a 132,0°C y el área del pico complejo de 43,87 J/g. — Figura 1: Simulación de un ensayo de pérdida por secado de estearato de magnesio; se muestran la curva de pérdida de masa (línea continua azul) y la curva de temperatura (línea discontinua roja) frente al tiempo; masa de la muestra: 6,7 mg, velocidad de calentamiento: 20 K/min, crisoles de Al abiertos, atmósfera dinámica de N2

Como la Fig. 1 revela que la mayor parte de la pérdida de masa tiene lugar ya en la sección de calentamiento, se realizó un segundo experimento en el que una cantidad comparable de material de muestra se calentó a 180°C a 20 K/min en un segmento dinámico (Fig. 2). Se puede observar un resultado de pérdida de masa del 4,04 %. Este experimento se terminó en sólo 8 minutos aproximadamente.

Curva de pérdida de masa de estearato de magnesio calentado a 180 °C a 20 K/min, que ilustra una reducción de peso del 4,04%. — Figura 2: Calentamiento de estearato de magnesio a 180 °C a 20 K/min; se muestra la curva de pérdida de masa (línea sólida verde) frente a la temperatura; masa de la muestra: 6,3 mg, velocidad de calentamiento: 20 K/min, crisoles de Al abiertos, atmósfera dinámica de N2

Ambos resultados se ajustan bien al valor de 4,02% que figura en el certificado de análisis del estearato de magnesio comercial. Sin embargo, las mediciones en sí pudieron terminarse muy rápidamente. El factor es de aproximadamente 6 en comparación con los experimentos convencionales de pérdida por secado. Esto convierte al análisis termogravimétrico en una herramienta extremadamente útil para caracterizar API (principios activos farmacéuticos) y excipientes.

Referencia:

[1] USP 40, capítulo <731>.

[2] Texto monográfico sobre el estearato de magnesio en USP, Fase 6 de armonización, oficial el 1 de agosto de 2016.