Nopea kuivaushäviö Tulokset termogravimetrisen analyysin avulla

Kuivaushäviö on yleinen menetelmä haihtuvien aineiden määrän määrittämiseksi kemiallisessa aineessa, esimerkiksi lääkkeessä. Laadunvalvontaa varten suositellut olosuhteet on määritelty vastaavien farmakopeoiden vastaavissa monografioissa.

Kuvattu vakiomenetelmä on melko aikaa vievä ja vaatii suuren näytemäärän: 1-2 grammaa testattavaa ainetta pannaan pulloon ja asetetaan kuivauskammioon monografiassa annetussa lämpötilassa ja monografiassa ilmoitetuksi ajaksi. Ohje "kuivata vakiopainoon" tarkoittaa, että näyte on kuivattava, kunnes kahdessa peräkkäisessä punnituksessa (tunnin välein, punnitus sen jälkeen, kun näyte on jäähdytetty takaisin huoneenlämpötilaan) ero on alle 0,5 mg ainegrammaa kohti [1].

Testaaminen voi kuitenkin olla myös paljon nopeampaa, jos käytetään termogravimetristä analyysia.

Japanin farmakopean (JP) yhdenmukaistamattomassa tekstissä todetaan, että termogravimetria on vaihtoehtoinen menetelmä kuivaushäviökokeille. Lisäksi jopa USP <731> (Fysikaaliset testit/kuivaushäviö) huomauttaa, että joissakin yksittäisissä monografioissa vaaditaan TGA:ta tähän tarkoitukseen.

Magnesiumstearaatti esimerkkinä

Magnesiumstearaatin, joka on yksi yleisimmin käytetyistä kiinteiden annostelumuotojen apuaineista, kuivaus 105 °C:ssa vakiopainoon on pakollinen [2].

Seuraavat mittaukset (kuvissa 1 ja 2) suoritettiin käyttäen kaupallista farmaseuttista magnesiumstearaattityyppiä, joka oli saatu. Kuvassa 1 esitetään simulaatio tavanomaisesta kuivaushäviömenetelmästä, jossa näyte kuumennetaan 105 °C:seen nopeudella 20 K/min ja pidetään lämpötila vakiona tietyn ajan. Täydellinen massahäviön tuotto on 4,09 %. Tämä tulos saavutettiin vain noin 10 minuutissa.

DSC-käyräanalyysi, joka osoittaa HDPE:n lämpöominaisuudet ja jossa korostuu piikki 132,0 °C:ssa ja kompleksinen piikin pinta-ala 43,87 J/g. — Kuva 1: Magnesiumstearaatin kuivaushäviökokeen simulointi; kuvassa on esitetty massahäviökäyrä (sininen yhtenäinen viiva) ja lämpötilakäyrä (punainen katkoviiva) ajan funktiona; näytteen massa: 6,7 mg, lämmitysnopeus: 20 K/min, avoimet Al-uppeja, dynaaminen N2-ilmakehä

Koska kuvasta 1 käy ilmi, että suurin osa massahäviöstä tapahtuu jo lämmitysosassa, suoritettiin toinen koe, jossa vastaava määrä näytemateriaalia lämmitettiin 180 °C:een nopeudella 20 K/min dynaamisessa osassa (kuva 2). Tulokseksi saatiin 4,04 prosentin massahäviö. Tämä koe saatiin päätökseen vain noin 8 minuutissa.

180 °C:seen 20 K/min lämmitetyn magnesiumstearaatin massahäviökäyrä, joka kuvaa 4,04 %:n painonpudotusta. — Kuva 2: Magnesiumstearaatin kuumentaminen 180 °C:een 20 K/min; kuvassa on massahäviökäyrä (vihreä yhtenäinen viiva) lämpötilan funktiona; näytteen massa: 6,3 mg, kuumentamisnopeus: 20 K/min, avoimet Al-uppeja, dynaaminen N2-ilmakehä

Molemmat tulokset sopivat hyvin yhteen kaupallisen magnesiumstearaatin analyysitodistuksessa ilmoitetun arvon 4,02 % kanssa. Itse mittaukset saatiin kuitenkin tehtyä hyvin nopeasti. Kerroin on noin 6 verrattuna perinteisiin kuivaushäviökokeisiin. Tämän vuoksi termogravimetrinen analyysi on erittäin hyödyllinen työkalu vaikuttavien farmaseuttisten ainesosien (API) ja apuaineiden karakterisoinnissa.

Viite:

[1] USP 40, luku <731>.

[2] Magnesiumstearaattia koskeva monografiateksti USP:ssä, 6. vaiheen yhdenmukaistaminen, virallinen 1. elokuuta 2016.