Bevezetés
A laktóz-monohidrát a gyógyszeripar egyik legszélesebb körben használt segédanyaga. Jó elérhetősége, kedvező feldolgozási tulajdonságai, tömöríthetősége és folyékonysága miatt gyakran használják töltőanyagként vagy hígítóként tablettákban és kapszulákban. Az állandó termékminőség biztosítása érdekében elengedhetetlen az anyag tárolás és feldolgozás során bekövetkező esetleges változásainak megbízható kimutatása.
A tárolás, a nedvességfelvétel vagy a szerkezeti változások befolyásolhatják a por alakú gyógyszeripari nyersanyagok fizikai tulajdonságait. A hőjellemzésre alkalmazott bevett módszerek mellett a Light Flash Analysis (LFA, vázlatos ábrázolása az 1. ábrán) egy gyors, érintésmentes és roncsolásmentes technika az anyagok hőterjedési együtthatójának meghatározására. Ennél a módszernél egy sík-párhuzamos minta elülső felületét rövid energiimpulzus melegíti fel; a hátsó felületen bekövetkező hőmérséklet-emelkedést infravörös detektor rögzíti, és ezt használják a hőterjedési tényező meghatározásához.
A tárolás hatásainak láthatóvá tétele: friss és lejárt laktóz
Két laktóz-monohidrát port vizsgáltak: egy friss és egy lejárt mintát. Mindkét port azonos körülmények között (20 kN-os nyomáson, 20 percig) préselték granulátummá, hogy összehasonlítható mintageometriát és érintkezési feltételeket érjenek el. A vizsgálat célja az volt, hogy feltárja a két anyag hőterjedési együtthatójában fellelhető esetleges különbségeket a szobahőmérséklettől 80 °C-ig terjedő alacsony hőmérsékleti tartományban.
Pontos LFA-mérések a LFA 717 HyperFlash®
A méréseket az LFA 717 HyperFlash® segítségével végeztük. Ez a műszer rendkívül pontos és gyors hőterjedési együttható-mérések elvégzésére szolgál számos különböző anyag esetében, és lehetővé teszi az elemzéseket meghatározott légkörben. Ebben a mérési sorozatban az elemzést argonlégkörben végeztük 12,6 mm átmérőjű és 3 mm magasságú hengeres pelleteken.
A különbségek megbízható azonosítása
A 2. ábra a két laktóz-monohidrát-pellet hőterjedési együtthatóját mutatja a hőmérséklet függvényében a 25 °C és 80 °C közötti tartományban. Mindkét minta esetében megfigyelhető a hőterjedési együttható csökkenése a hőmérséklet emelkedésével. Ez a viselkedés megfelel a számos anyagban megfigyelhető tipikus tendenciának, ahol a magasabb hőmérsékleten fokozódó fonon-fonon kölcsönhatások befolyásolják a hőátadást.
A friss laktózminta az egész vizsgált hőmérsékleti tartományban alacsonyabb értékeket mutat, mint a lejárt minta. Az eltérés legfeljebb körülbelül 16%-ot tesz ki. Ez a különbség a friss mintában található amorf komponensek nagyobb arányának tulajdonítható. Az amorf régiók a kristályos szerkezeteknél erőteljesebben gátolhatják a hőátadást a pellet belsejében, ami alacsonyabb hőterjedési együtthatót eredményez.
Az LFA mint értékes eszköz a gyógyszerminőség értékeléséhez
A tanulmány kimutatja, hogy a fényimpulzus-elemzés LFA 717 HyperFlash® érzékeny a laktóz-monohidrát minták közötti anyagbeli különbségekre. Még a 25 °C és 80 °C közötti mérsékelt hőmérsékleti tartományban is egyértelmű különbségek mutathatók ki a friss és a lejárt laktóz hőterjedési együtthatójában. A Light Flash Analysis ezért értékes módszer a gyógyszeripari segédanyagok jellemzésére és a tárolással kapcsolatos változások értékelésére.
A mérési adatok áttekintése
| Paraméter | Beállítás |
|---|---|
| Minta | Laktóz-monohidrát, friss és lejárt |
| Műszer | LFA 717 HyperFlash® |
| Detektor | MCT |
| Mintatartó | Ø 12,7 mm, standard |
| Környezet | Argon |
| Fűtési sebesség | 10 K/perc |
| Hőmérséklet-tartomány | 25 °C – 80 °C |
| Minta méretei | Ø 12,6 mm, magasság 3 mm |
| Értékelési modell | Szabvány |
| Minta előkészítése | 20 kN nyomáson 20 percig préselve |
Következtetés
A hőterjedési együttható határozza meg, milyen gyorsan terjed a hő a laktózporon belül. Közvetetten befolyásolja a laktóz stabilitását, mivel meghatározza a hőmérsékleti profilt, és ezáltal a porra ható hőterhelést. A magas hőterjedési együttható gyorsabb és egyenletesebb felmelegedést vagy lehűlést eredményez, míg az alacsony hőterjedési együttható hőmérsékleti gradiensek kialakulásához vezethet, ami miatt a por különböző területei eltérő ideig vannak kitéve hőterhelésnek.
A hőterjedési együtthatón kívül a hőmérséklet, az expozíciós idő és a nedvességtartalom is döntő tényezők a stabilitás szempontjából. Magas hőmérséklet és páratartalom mellett Maillard-reakciók*, elszíneződés, valamint a laktóz kristályszerkezetének vagy kristályvíz-tartalmának változásai léphetnek fel.
*A Maillard-reakció a redukáló cukrok és a fehérjék vagy aminosavak aminocsoportjai közötti kémiai reakció. Elsősorban a magasabb hőmérséklet, gyakran pedig a nedvesség is felgyorsítja. Jellemző következményei közé tartozik a barna és sárgás pigmentek kialakulása, valamint egyéb lehetséges reakciótermékek, amelyek megváltoztathatják a termék tulajdonságait.