Parasetamolin polymorfismin seuranta DSC:n avulla

Parasetamoli (parasetamoli) on yleisimmin käytetty kipu- ja kuumelääke sekä Yhdysvalloissa että Euroopassa. Päänsärkyä ei kuitenkaan kannata saada, kun ajattelee sen fysikaalis-kemiallisia ominaisuuksia. Lämpöanalyysi ja erityisesti DSC (Differential Scanning Calorimetry) on suureksi avuksi.

Parasetamolilla tiedetään olevan kolme polymorfia [2]:

Vakaa muoto I (monokliininen)
Metastabiili muoto II (ortorombinen) ja
Epävakaa muoto III

Muodon I lämpökapasiteetti on pienempi kuin muodon II. Alle -120 °C:n lämpötilan alapuolella muodon II muunnos muuttuu vakaammaksi kuin muodon I [3]. Lisäksi muodon II kiderakenteessa on hyvin määriteltyjä liukutasoja, mikä voi helpottaa suoraa puristamista tablettien valmistusta varten [4].

Parasetamolin terminen käyttäytyminen

Seuraavassa esimerkissä 2,09 mg parasetamolia kuumennettiin kahdesti huoneenlämpötilasta 200 °C:seen alumiinisissa upokkaissa ja typpi-ilmakehässä. Välissä oleva jäähdytysvaihe suoritettiin myös nopeudella 10 K/min.^{Ensimmäisessä} lämmitysvaiheessa on havaittavissa EndoterminenNäytteen siirtyminen tai reaktio on endoterminen, jos muuntumiseen tarvitaan lämpöä.endoterminen vaikutus, jonka ekstrapoloitu alkamislämpötila on 169 °C:n lämpötilassa. Tämä korreloi hyvin muodon I sulamispisteen kanssa (6). Seuraavassa kontrolloidussa jäähdytysvaiheessa (ei kuvassa) ei tapahdu kiteytymistä. Tämä tarkoittaa, että parasetamoli on edelleen amorfinen^toisen lämmitysvaiheen alussa.^Toisessa lämmitysvaiheessa ilmenee ensin EksoterminenNäytteen siirtyminen tai reaktio on eksoterminen, jos siinä syntyy lämpöä.eksoterminen vaikutus (huippulämpötila 82 °C), joka liittyy kylmään tai jälkikiteytymisprosessiin. Kuumennuksen kasvaessa käy kuitenkin ilmi, että kyseessä ei ole sama muutos kuin aiemmin, koska vastaava sulamisvaikutus siirtyy alempiin arvoihin. Ekstrapoloitu alkamislämpötila 157 °C on ominainen muodolle II [5]. Näin ollen metastabiili muoto II muodostui jälkikiteytymisen aikana.

Parasetamolin DSC-käyrät, joissa näkyy 1. (punainen) ja 2. lämmityksen (sininen) vaikutus, mikä korostaa sulamis- ja lämpökäyttäytymistä. — Kuva 2: DSC-mittaus parasetamolista; kuvassa on 1. (punainen) ja 2. lämmityksen (tummansininen) DSC-käyrät; y-akselin skaalaus pätee molempiin käyriin; mittausolosuhteet ks. teksti

Lisätietoja lämpöanalyysin sovellusmahdollisuuksista lääkealalla löydät täältä. Kirjallisuus: [1] https://en.wikipedia.org/wiki/Paracetamol [2] Bashpa, K. Bijudas, Anjali M Tom, P.K. Archana, K.P. Murshida, K. Noufala Banu, K.R. Amritha, K. Vimisha, Polymorphism of paracetamol: A comparative study on commercial paracetamol samples, International Journal of Chemical Studies, Vol. 1, Issue 6 (2014), p 25 -29 [3] Sacchetti, Thermodynamic Analysis of DSC Data for Acetaminophen Polymorphs, J. Therm. Anal. and Cal., 63; s. 345 - 350 [4] Kachrimanis, D. Braun, U. Griesser, Quantitative analysis of paracetamol polymorphs in powder mixtures by FT-Raman spectroscopy and PLS Regression, J Pharm Biomed Anal. 2007; 43; s. 407 -412 [5] Polymorphism in the Pharmaceutical Industry, toimittaneet R. Hilfiker ja M. van Raumer, s. 435/436, Wiley-VCH, 2019