Introduction
La polyvinylpyrrolidone (PVP) est un polymère hydrosoluble aux propriétés physicochimiques uniques. Depuis sa découverte au milieu du XXe siècle, il est rapidement devenu l'un des trois principaux nouveaux excipients dans le domaine pharmaceutique en raison de son excellente solubilité, de sa formation de film, de sa biocompatibilité et de sa stabilité. Il peut être utilisé comme co-solvant dans les comprimés, les granulés et les injections, ainsi que comme agent de co-flux dans les gélules. En outre, il sert d'agent dispersant pour les formulations liquides et les colorants, de stabilisateur pour les enzymes et les médicaments thermosensibles, et de coprécipitant pour les médicaments peu solubles. Il est également utilisé comme décontaminant dans les médicaments ophtalmiques et comme lubrifiant. Par une réaction de polymérisation radicale, la N-vinylpyrrolidone (NVP) peut être polymérisée en polyvinylpyrrolidone (PVP). Ainsi, la pureté et la qualité de la NVP affectent directement les performances de la PVP (formules structurelles de la PVP et de la NVP, voir figure 1).
Paramètres de mesure
L'échantillon testé était une poudre blanche de PVP. L'essai a été réalisé à l'aide d'un STA NETZSCH Jupiter® couplé à un Bruker INVENIO. Dans cette méthode, les produits libérés pendant l'analyse thermogravimétrique sont transportés par un gaz de purge à travers une ligne de transfert chauffée. Cela permet l'analyse directe et l'identification des substances évolutives en fonction de leur structure à l'aide du détecteur du spectromètre infrarouge (FT-IR). Le couplage d'une thermobalance et d'un FT-IR permet de mesurer simultanément la variation de la masse de l'échantillon avec l'augmentation de la température ainsi que les groupes fonctionnels des gaz libérés. Les paramètres de mesure sont détaillés dans le tableau 1.
Tableau 1 : Conditions de mesure TGA-FT-IR
| Instrument | STA Jupiter® Bruker INVENIO |
| Porte-échantillon | TGA type S |
| Programme de température | RT - 675°C |
| Vitesse de chauffage | 10 K/min |
| Creuset | Al2O3, 300 μl, ouvert |
| Masse de l'échantillon | 39.77 mg |
| Atmosphère de gaz | Azote |
| Débit de gaz | 70 ml/min |
Paramètres de mesure FT-IR | |
| Plage spectrale | 4000 - 650 cm-1 |
| Résolution | 4 cm-1 |
| Mode de balayage | Moyenne de 16 balayages par spectre |
| Détecteur | TE-DLaTGS |
La figure 2 montre les mesures TGA-FT-IR. La courbe TGA montre qu'il y a trois étapes de perte de masse pour l'échantillon de PVP. Le premier intervalle de perte de masse se situe entre RT et 136°C avec un changement de masse de 0,99% ; le deuxième intervalle de perte de masse se situe entre 136°C et 252°C avec un changement de masse de 1,06% ; et le troisième intervalle de perte de masse se situe entre 252°C et 675°C avec un changement de masse de 93,38%. La masse résiduelle s'élevait à 4,55 %. La courbe DTG est la dérivée de premier ordre de la courbe TGA, qui reflète le taux de perte de masse de l'échantillon. Les pics de la courbe DTG ont été observés à 73,7°C, 211,1°C et 428,5°C. La courbe de Gram Schmidt, qui affiche les intensités IR totales, est en bonne adéquation avec la courbe DTG.
La figure 3 montre les données FT-IR complètes pour le PVP dans un tracé 3D dépendant de la température et du nombre d'ondes. La courbe TGA est tracée en rouge à l'arrière et montre la corrélation entre la perte de masse et l'augmentation de l'intensité IR.
Pour une évaluation détaillée des données IR, des spectres individuels ont été pris à différentes températures et comparés à la bibliothèque en phase gazeuse. Les spectres infrarouges extraits à 72°C, 171°C, 231°C, 282°C et 431°C sont présentés à la figure 4.
De l'eau a été libérée au cours des deux premières étapes de la perte de masse dans la plage de température allant jusqu'à 270°C ; voir le spectre de référence dans la figure 5. Dans les spectres extraits à 171°C, 213°C et 282°C, la libération deCO2 a été détectée. Les spectres à 171°C et 282°C ont également montré une certaine similarité avec la 2-pyrrolidinone. Il n'existe pas de spectre de référence du NVP en phase gazeuse.
La figure 6 présente le spectre FT-IR pendant l'étape principale de Réaction de décompositionUne réaction de décomposition est une réaction thermiquement induite d'un composé chimique formant des produits solides et/ou gazeux. décomposition. Les spectres d'absorption optique infrarouge de la NVP et de la PVP diffèrent en raison des différences de structure moléculaire et des effets de la polymérisation. Le tableau 2 montre la comparaison des pics caractéristiques dans les spectres d'absorption infrarouge de la PVP et de la NVP. Le pic d'absorption C=O de la NVP se situe à une position plus élevée (1748 cm-1), alors que celui de la PVP se situe généralement entre 1650 et 1680 cm-1; et il y a un groupe vinyle (C=C) dans la molécule de NVP, alors qu'il n'y a pas de double liaison de ce type dans la PVP.
D'après l'analyse ci-dessus et le spectre correspondant détecté à 428 °C, il est probable que le monomère NVP ait été détecté. Par conséquent, on peut conclure que l'échantillon de PVP s'est décomposé à plus de 350 °C. En outre, un mélange d'autres produits de PyrolyseLa pyrolyse est la décomposition thermique de composés organiques dans une atmosphère inerte.pyrolyse est probablement libéré simultanément. Cette constatation est cohérente avec le processus de PyrolyseLa pyrolyse est la décomposition thermique de composés organiques dans une atmosphère inerte.pyrolyse décrit dans la littérature [1].
Tableau 2 : Comparaison des pics spectraux infrarouges caractéristiques de la NVP (monomère) et de la PVP (polymère)
Conclusion
Alors que la demande de médecine personnalisée et de formulations complexes ne cesse de croître, le PVP est utilisé dans des applications de plus en plus innovantes en tant qu'excipient pharmaceutique, notamment dans les vecteurs de médicaments imprimés en 3D et les systèmes d'administration de médicaments ciblés. Cette évolution élargit son rôle et renforce son importance dans l'industrie pharmaceutique. En utilisant des techniques de couplage thermoanalytique, la composition des gaz libérés lors de la Réaction de décompositionUne réaction de décomposition est une réaction thermiquement induite d'un composé chimique formant des produits solides et/ou gazeux. décomposition thermique du PVP peut être analysée, ce qui fournit des informations précieuses pour la recherche de nouveaux produits. En outre, la compréhension des produits de PyrolyseLa pyrolyse est la décomposition thermique de composés organiques dans une atmosphère inerte.pyrolyse du PVP est cruciale pour garantir la sécurité des médicaments à des températures plus élevées, car elle aide à Identify les sous-produits toxiques potentiels qui pourraient affecter la stabilité des médicaments et la santé des patients.