Caractérisation thermique de la testostérone par TGA-DSC-MS : implications pour le séchage, la fusion et la transformation

Introduction

La testostérone est une substance active stéroïdienne dont le comportement thermique revêt une grande importance pour le séchage, le stockage, la formulation et le traitement thermique. Même des quantités d’humidité résiduelle ou de solvant résiduel d’ small e peuvent influencer la cristallinité, le comportement à la Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). fusion, la ManipulationL'adhésivité décrit l'interaction entre deux couches de matériaux identiques (auto-adhésion) ou différents (cohésion) en termes d'adhérence de surface.manipulation de la poudre et la Stabilité thermiqueUn matériau est thermiquement stable s'il ne se décompose pas sous l'influence de la température. Une façon de déterminer la stabilité thermique d'une substance est d'utiliser un ATG (analyseur thermogravimétrique). stabilité thermique. C'est pourquoi une mesure combinée TGA-DSC, associée à une analyse simultanée par spectrométrie de masse des gaz dégagés, est particulièrement adaptée à une caractérisation complète. Cette approche permet de distinguer la libération de composés volatils, la Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). fusion et la Réaction de décompositionUne réaction de décomposition est une réaction thermiquement induite d'un composé chimique formant des produits solides et/ou gazeux. décomposition chimique, et fournit ainsi des informations précieuses pour l'optimisation des procédés et le contrôle qualité.

Conditions de mesure

Les conditions de mesure sont détaillées dans le tableau 1.

Tableau 1 : Conditions de mesure pour le STA

Résultats et discussion

La figure 1 présente les courbes TGA, DTG et DSC de la testostérone.

Dans la plage de basses températures comprise entre la température ambiante et environ 130 °C, on observe une perte de masse par « small » de 2,3 % avec un pic DTG à 127 °C. Ce comportement peut être attribué à la libération d’humidité résiduelle et d’espèces volatiles faiblement liées. Le signal DSC présente simultanément un effet EndothermiqueUne transition d'échantillon ou une réaction est endothermique si la conversion nécessite de la chaleur.endothermique avec une température de pic de 127 °C. Ces événements indiquent des processus liés à la déProcessus de sorptionLa sorption est un processus physique et chimique par lequel une substance (généralement un gaz ou un liquide) s'accumule dans une autre phase ou à la limite de deux phases. En fonction du lieu d'accumulation, on distingue l'absorption (accumulation dans une phase) et l'adsorption (accumulation à la limite des phases).sorption ou à la déshydratation avant la Transitions de phaseLe terme de transition de phase (ou changement de phase) est le plus souvent utilisé pour décrire les transitions entre les états solide, liquide et gazeux. transition de phase principale. Ces informations sont importantes car même des quantités d’humidité résiduelle d’ small e peuvent influencer la stabilité au stockage, la fluidité de la poudre et la reproductibilité des étapes de traitement en aval.

Un pic EndothermiqueUne transition d'échantillon ou une réaction est endothermique si la conversion nécessite de la chaleur.endothermique prononcé apparaît sur le DSC, avec une température d’apparition extrapolée à 155 °C, ce qui correspond bien au Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope).point de fusion rapporté dans la littérature. L’enthalpie de Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). fusion s’élevait à 58 J/g. Ce signal est attribué à la Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). fusion de la testostérone et représente la principale Transitions de phaseLe terme de transition de phase (ou changement de phase) est le plus souvent utilisé pour décrire les transitions entre les états solide, liquide et gazeux. transition de phase physique de la substance. La forme bien définie du pic indique un processus de Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). fusion distinct. La connaissance de la Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). température de fusion est essentielle pour la conception des étapes de traitement thermique. La dégradation thermique a commencé au-dessus de 250 °C et s’est achevée à environ 450 °C. Le pic DTG a été observé à 392 °C.

L’analyse des gaz dégagés présentée à la figure 2 fournit des informations supplémentaires importantes sur la nature des événements de perte de masse. La trace ionique de m/z 18 présente un signal clair avec un maximum à environ 137 °C, attribué à la libération d’eau. Cela confirme que la perte de masse à basse Modèle de burgersLe modèle de Burgers est un modèle général de matériau viscoélastique, couramment utilisé pour décrire une mesure de récupération du fluage sur le site classic.température observée sur la courbe TGA est au moins en partie due à l’humidité résiduelle. De plus, les traces ioniques de m/z 43 et m/z 58 présentent un maximum distinct vers 171 °C, indiquant la libération de traces d’acétone dès que l’échantillon est fondu. Cela suggère la présence d’un solvant résiduel, provenant probablement de la synthèse, de la purification ou de la CristallisationLa cristallisation est le processus physique de durcissement au cours de la formation et de la croissance des cristaux. Au cours de ce processus, la chaleur de cristallisation est libérée.cristallisation.

Le spectre de spectrométrie de masse (MS) mesuré à 374 °C est représenté sur la figure 3 et présente certaines similitudes avec le spectre de référence de la testostérone. Ce résultat suggère une Réaction de décompositionUne réaction de décomposition est une réaction thermiquement induite d'un composé chimique formant des produits solides et/ou gazeux. décomposition partielle et une évaporation partielle de la testostérone au cours du traitement thermique. Lors de la PyrolyseLa pyrolyse est la décomposition thermique de composés organiques dans une atmosphère inerte.pyrolyse, plusieurs produits de Réaction de décompositionUne réaction de décomposition est une réaction thermiquement induite d'un composé chimique formant des produits solides et/ou gazeux. décomposition différents sont probablement libérés simultanément sous forme de mélange.

Conclusion

La mesure démontre qu’une approche combinée TGA-DSC, idéalement complétée par une analyse des gaz dégagés, est essentielle pour une évaluation fiable du comportement thermique du matériau. Seule cette combinaison permet de distinguer clairement les transitions physiques, telles que le séchage et la fusion, des processus de dégradation chimique. Sans couplage avec la spectrométrie de masse (MS), ces événements de perte de masse de faible ampleur pourraient être détectés par la TGA, mais leur origine chimique ne pourrait pas être identifiée avec le même degré de certitude. Ces résultats constituent une base importante pour l'optimisation des conditions de séchage, de stockage et de traitement thermique de la testostérone.

Cette caractérisation thermique du comportement à la fusion de la testostérone fournit des informations précieuses pour évaluer sa stabilité physique dans les formes galéniques transdermiques. Les données obtenues soutiennent le développement de formulations robustes et permettent d’évaluer les processus de recristallisation potentiels susceptibles de nuire à la libération du principe actif et, par conséquent, à l’efficacité du produit. Il est essentiel de prévenir la CristallisationLa cristallisation est le processus physique de durcissement au cours de la formation et de la croissance des cristaux. Au cours de ce processus, la chaleur de cristallisation est libérée.cristallisation pour garantir à la fois la biodisponibilité du principe actif et les performances d’adhérence à long terme des patchs transdermiques pendant leur stockage et leur utilisation.