Perte rapide sur les résultats de séchage par analyse thermogravimétrique

La perte à la dessiccation est une méthode courante pour déterminer la quantité de matière volatile contenue dans une substance chimique, par exemple un produit pharmaceutique. Pour le contrôle de la qualité, les conditions recommandées sont spécifiées dans les monographies correspondantes des pharmacopées respectives.

La méthode standard décrite prend beaucoup de temps et nécessite une masse d'échantillon élevée : 1 à 2 grammes de la substance à tester sont placés dans un flacon et placés dans une chambre de séchage à la température et pendant la durée indiquées dans la monographie. L'instruction "sécher jusqu'à un poids constant" signifie que l'échantillon doit être séché jusqu'à ce que deux pesées successives (à une heure d'intervalle, après refroidissement de l'échantillon à température ambiante) montrent une différence inférieure à 0,5 mg par gramme de substance [1].

Toutefois, les tests peuvent également être beaucoup plus rapides si l'on utilise l'analyse thermogravimétrique.

Dans le texte non harmonisé de la pharmacopée japonaise (JP), il est indiqué que la thermogravimétrie est une méthode alternative pour les expériences de perte à la dessiccation. En outre, même l'USP <731> (Physical Tests/Loss on Drying) indique que dans certaines monographies individuelles, la TGA est requise à cette fin.

Le stéarate de magnésium comme exemple

Pour le stéarate de magnésium, l'un des excipients les plus utilisés pour les formes de dosage solides, le séchage à 105°C jusqu'à un poids constant est obligatoire [2].

Les mesures suivantes (présentées dans les figures 1 et 2) ont été effectuées en utilisant un type de stéarate de magnésium commercial de qualité pharmaceutique tel qu'il a été reçu. La figure 1 illustre une simulation de la méthode standard de perte au séchage en chauffant l'échantillon à 105 °C à 20 K/min et en maintenant cette température constante pendant un certain temps. Le rendement de la perte de masse totale est de 4,09 %. Ce résultat a pu être obtenu en seulement 10 minutes environ.

Analyse de la courbe DSC montrant les propriétés thermiques du PEHD, mettant en évidence le pic à 132,0°C et la surface du pic complexe de 43,87 J/g. — Figure 1 : Simulation d'un test de perte au séchage sur du stéarate de magnésium ; sont représentées la courbe de perte de masse (ligne continue bleue) et la courbe de température (ligne pointillée rouge) en fonction du temps ; masse de l'échantillon : 6,7 mg, vitesse de chauffage : 20 K/min, creusets en Al ouverts, atmosphère N2 dynamique

Comme la figure 1 montre que la majeure partie de la perte de masse se produit déjà dans la section de chauffage, une deuxième expérience a été réalisée au cours de laquelle une quantité comparable d'échantillon a été chauffée à 180°C à 20 K/min dans un segment dynamique (figure 2). On observe une perte de masse de 4,04 %. Cette expérience a été réalisée en 8 minutes environ.

Courbe de perte de masse du stéarate de magnésium chauffé à 180 °C à 20 K/min, illustrant une réduction de poids de 4,04 %. — Figure 2 : Chauffage du stéarate de magnésium à 180 °C à 20 K/min ; la courbe de perte de masse (ligne continue verte) est affichée en fonction de la température ; masse de l'échantillon : 6,3 mg, vitesse de chauffage : 20 K/min, creusets en Al ouverts, atmosphère dynamique de N2

Les deux résultats correspondent bien à la valeur de 4,02 % indiquée sur le certificat d'analyse du stéarate de magnésium commercial. Les mesures elles-mêmes ont pu être réalisées très rapidement. Le facteur est d'environ 6 par rapport à la perte conventionnelle lors des expériences de séchage. Cela fait de l'analyse thermogravimétrique un outil extrêmement utile pour caractériser les IPA (ingrédients pharmaceutiques actifs) et les excipients.

Référence :

[1] USP 40, chapitre <731>.

[2] Texte de la monographie sur le stéarate de magnésium dans l'USP, étape 6 de l'harmonisation, officielle le 1er août 2016.