Gyors veszteség a szárítás során Termogravimetriás elemzéssel kapott eredmények

A szárítási veszteség egy gyakori módszer egy kémiai anyagban, pl. egy gyógyszerben lévő illékony anyag mennyiségének meghatározására. A minőségellenőrzéshez az ajánlott feltételeket a megfelelő gyógyszerkönyvek megfelelő monográfiái határozzák meg.

A leírt szabványos módszer meglehetősen időigényes és nagy mintatömeget igényel: a vizsgált anyagból 1-2 grammot egy lombikba kell helyezni, és a monográfiában megadott hőmérsékleten és időtartamra egy szárítókamrába kell helyezni. Az "állandó tömegre szárítani" utasítás azt jelenti, hogy a mintát addig kell szárítani, amíg két egymást követő mérési művelet (egy óra különbséggel, a minta szobahőmérsékletre történő visszahűtése utáni mérés) 0,5 mg-nál kisebb eltérést mutat grammonként [1].

A vizsgálat azonban sokkal gyorsabb is lehet - ha termogravimetriás elemzést alkalmaznak.

A Japán Gyógyszerkönyv (JP) nem harmonizált szövegében szerepel, hogy a termogravimetria alternatív módszer a szárítási veszteséggel kapcsolatos kísérletekhez. Sőt, még az USP <731> (Fizikai vizsgálatok/szárítási veszteség) is rámutat, hogy egyes egyedi monográfiákban a TGA-t írják elő erre a célra.

A magnézium-sztearát mint példa

A magnézium-sztearát, a szilárd gyógyszerformák egyik legszélesebb körben használt segédanyaga esetében kötelező a 105°C-on történő szárítás, hogy a tömeg állandó legyen [2].

A következő méréseket (az 1. és 2. ábrán látható) egy kereskedelmi forgalomban kapható, gyógyszerészeti minőségű magnézium-sztearát típus felhasználásával végeztük. Az 1. ábra a szokásos szárítási veszteség módszer szimulációját mutatja, amely során a mintát 20 K/perc sebességgel 105 °C-ra melegítjük, majd ezt a hőmérsékletet egy bizonyos ideig állandó értéken tartjuk. A teljes tömegveszteség hozama 4,09%. Ezt az eredményt mindössze körülbelül 10 perc alatt lehetett elérni.

A HDPE hőtani tulajdonságait bemutató DSC-görbeelemzés, kiemelve a 132,0 °C-os csúcsot és a 43,87 J/g komplex csúcsterületet. — Ábra: Magnézium-sztearát szárítási veszteségének szimulációja; a tömegveszteség görbe (kék szolid vonal) és a hőmérséklet görbe (piros szaggatott vonal) az idő függvényében; a minta tömege: 6,7 mg, fűtési sebesség: 20 K/perc, nyitott Al-tégelyek, dinamikus N2 atmoszféra

Mivel az 1. ábra azt mutatja, hogy a tömegveszteség nagy része már a fűtési szakaszban bekövetkezik, egy második kísérletet is elvégeztünk, amelyben hasonló mennyiségű mintaanyagot melegítettünk 180 °C-ra 20 K/perc sebességgel egy dinamikus szegmensben (2. ábra). Az eredmény 4,04 %-os tömegveszteséget mutat. Ezt a kísérletet mindössze kb. 8 perc alatt fejezték be.

A 180 °C-ra 20 K/perc sebességgel melegített magnézium-sztearát tömegvesztési görbéje, amely 4,04%-os tömegcsökkenést mutat. — Ábra: Magnézium-sztearát 180 °C-ra történő hevítése 20 K/perc sebességgel; a tömegveszteség görbéje (zöld folytonos vonal) a hőmérséklet függvényében; a minta tömege: 6,3 mg, a hevítési sebesség: 20 K/perc, nyitott Al-tégelyek, dinamikus N2 atmoszféra

Mindkét eredmény jól illeszkedik a kereskedelmi forgalomban kapható magnézium-sztearát elemzési bizonyítványában megadott 4,02%-os értékhez. Magukat a méréseket azonban nagyon gyorsan be lehetett fejezni. A hagyományos szárítási kísérletekkel összehasonlítva a tényező kb. 6. Ezáltal a termogravimetriás elemzés rendkívül hasznos eszközzé válik az API-k (gyógyszerhatóanyagok) és segédanyagok jellemzésére.

Hivatkozás:

[1] USP 40, <731> fejezet

[2] Monográfia szövege a magnézium-sztearátról az USP-ben, 6. harmonizációs szakasz, hivatalos 2016. augusztus 1.