Terminologi dalam Farmasi - Analisis Termal Memberikan Gambaran Keseluruhan

Pendahuluan

Berikut ini, beberapa istilah khusus untuk bidang farmasi dijelaskan:

• Stabilitas termal
• Kompatibilitas
• PolimorfismePolimorfisme adalah kemampuan bahan padat untuk membentuk struktur kristal yang berbeda (sinonim: bentuk, modifikasi).Polimorfisme
• PolimorfismePolimorfisme adalah kemampuan bahan padat untuk membentuk struktur kristal yang berbeda (sinonim: bentuk, modifikasi).Polimorfisme semu

1. Stabilitas Termal

Standar ASTM E2550 menjelaskan Stabilitas TermalSuatu bahan dikatakan stabil secara termal jika tidak terurai di bawah pengaruh suhu. Salah satu cara untuk menentukan stabilitas termal suatu zat adalah dengan menggunakan TGA (penganalisis termogravimetri). stabilitas termal suatu bahan sebagai "suhu di mana bahan tersebut mulai terurai atau bereaksi dan tingkat perubahan massa dengan menggunakan termogravimetri". Standar ini menambahkan bahwa "tidak adanya reaksi atau dekomposisi digunakan sebagai indikasi Stabilitas TermalSuatu bahan dikatakan stabil secara termal jika tidak terurai di bawah pengaruh suhu. Salah satu cara untuk menentukan stabilitas termal suatu zat adalah dengan menggunakan TGA (penganalisis termogravimetri). stabilitas termal".

Gambar 1 menampilkan kurva TGA asam asetilsalisilat selama pemanasan hingga 600°C dalam atmosfer nitrogen.

Dua langkah kehilangan massa terdeteksi, mudah dikenali oleh dua puncak pada kurva DTG (turunan^pertama dari kurva TGA). Investigasi TGA-FT-IR menunjukkan bahwa selama langkah pertama, asam asetat (bagian utama) dan asam salisilat berevolusi. Selama langkah kedua, asam salisilat dan_CO2 (yang dihasilkan dari Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. penguraian lebih lanjut dari asam asetilsalisilat) dilepaskan [1].

Masing-masing langkah kehilangan massa ini ditentukan oleh:

• suhu
• perubahan massa

Secara teoritis, tiga suhu dapat ditampilkan untuk langkah kehilangan massa:

• Suhu puncak DTG (turunan pertama dari kurva TGA)
• Suhu awal yang diekstrapolasi menurut standar ISO 11358-1. Ini adalah "titik perpotongan garis dasar pada awal pengukuran dan garis singgung kurva TGA pada titik gradien maksimum"

Suhu permulaan menurut ASTM E2550. Ini adalah "titik pada kurva TGA di mana defleksi pertama kali diamati dari garis dasar yang telah ditetapkan sebelum peristiwa termal"

Dalam contoh yang disajikan, langkah kehilangan massa pertama terjadi pada 161°C (puncak kurva DTG, gambar 1), pada 143°C (suhu awal yang diekstrapolasi dari kurva TGA, gambar 1) atau 102°C (suhu awal menurut ASTM E2550, gambar 2). Nilai ketiga ini digunakan untuk evaluasi Stabilitas TermalSuatu bahan dikatakan stabil secara termal jika tidak terurai di bawah pengaruh suhu. Salah satu cara untuk menentukan stabilitas termal suatu zat adalah dengan menggunakan TGA (penganalisis termogravimetri). stabilitas termal.

Metode ini terbatas pada bahan yang bereaksi atau terurai dalam kisaran suhu yang diselidiki, dan tidak dapat digunakan untuk sublimasi atau PenguapanPenguapan suatu unsur atau senyawa adalah transisi fase dari fase cair ke uap. Ada dua jenis penguapan: penguapan dan pendidihan.penguapan.

Catatan mengenai kondisi pengukuran:

Karena hasil dipengaruhi oleh massa sampel, atmosfer (gas dan laju aliran), laju pemanasan, dan jenis wadah, maka sangat penting untuk menyebutkan kondisi pengukuran. Untuk alasan yang sama, hasil untuk dua sampel hanya dapat dibandingkan jika pengukuran dilakukan dalam kondisi yang persis sama.

Secara umum, kondisi pengukuran berikut ini direkomendasikan:

• Massa sampel: antara 1 dan 10 mg, misalnya, 5 mg
• Laju pemanasan: 10 hingga 20 K/menit (lebih rendah untuk reaksi energik: 1 hingga 10 K/menit)
• Laju aliran atmosfer: 20 hingga 100 ml/menit

Dalam contoh yang disajikan, Stabilitas TermalSuatu bahan dikatakan stabil secara termal jika tidak terurai di bawah pengaruh suhu. Salah satu cara untuk menentukan stabilitas termal suatu zat adalah dengan menggunakan TGA (penganalisis termogravimetri). stabilitas termal pada 102°C untuk asam asetilsalisilat diberikan untuk pengukuran dalam atmosfer nitrogen dinamis (aliran gas: 40 ml/menit) yang dilakukan pada sampel 5 mg dengan laju pemanasan 10 K/menit (gambar 2).

Stabilitas TermalSuatu bahan dikatakan stabil secara termal jika tidak terurai di bawah pengaruh suhu. Salah satu cara untuk menentukan stabilitas termal suatu zat adalah dengan menggunakan TGA (penganalisis termogravimetri). Stabilitas Termal dan Umur Simpan

Analisis oleh Kinetika Neo

Pengukuran termogravimetri menunjukkan efek suhu pada bahan dalam atmosfer tertentu. Jika kehilangan massa yang diamati bergantung pada laju pemanasan, maka dimungkinkan untuk menggunakan pengukuran TGA pada laju pemanasan yang berbeda untuk melakukan analisis kinetik reaksi. Untuk ini, NETZSCH menawarkan perangkat lunak Kinetika Neo. Perangkat lunak ini memungkinkan pemodelan kinetika reaksi satu hingga beberapa langkah. Perangkat lunak ini dapat menetapkan setiap langkah individu ke jenis reaksi yang berbeda dengan parameter kinetiknya sendiri, seperti energi aktivasi, orde reaksi, dan faktor pra-eksponensial. Berdasarkan hasil yang diperoleh, Kinetics Neo dapat mensimulasikan reaksi untuk program suhu yang ditentukan pengguna, misalnya untuk isoterm lama. Itulah mengapa prediksi yang dihitung dengan Kinetics Neo menghasilkan informasi tentang umur simpan yang berkaitan dengan Stabilitas TermalSuatu bahan dikatakan stabil secara termal jika tidak terurai di bawah pengaruh suhu. Salah satu cara untuk menentukan stabilitas termal suatu zat adalah dengan menggunakan TGA (penganalisis termogravimetri). stabilitas termal suatu bahan, yaitu jumlah waktu yang tetap stabil dalam kondisi atmosfer dan suhu tertentu.

Penentuan Stabilitas TermalSuatu bahan dikatakan stabil secara termal jika tidak terurai di bawah pengaruh suhu. Salah satu cara untuk menentukan stabilitas termal suatu zat adalah dengan menggunakan TGA (penganalisis termogravimetri). Stabilitas Termal

Contoh penentuan umur simpan yang berkaitan dengan Stabilitas TermalSuatu bahan dikatakan stabil secara termal jika tidak terurai di bawah pengaruh suhu. Salah satu cara untuk menentukan stabilitas termal suatu zat adalah dengan menggunakan TGA (penganalisis termogravimetri). stabilitas termal produk farmasi dijelaskan dalam NETZSCH Application Note 122 [2].

Catatan mengenai penentuan umur simpan obat yang berkaitan dengan Stabilitas TermalSuatu bahan dikatakan stabil secara termal jika tidak terurai di bawah pengaruh suhu. Salah satu cara untuk menentukan stabilitas termal suatu zat adalah dengan menggunakan TGA (penganalisis termogravimetri). stabilitas termal:

1. Lakukan pengukuran TGA pada laju pemanasan yang berbeda
2. Lakukan evaluasi kinetika dengan Kinetika Neo
3. Gunakan model kinetika yang ditentukan untuk memprediksi perilaku sampel untuk suhu dan waktu tertentu
4. Memvalidasi model kinetika dengan membandingkan pengukuran pada suhu IsotermalPengujian pada suhu yang terkendali dan konstan disebut isotermal.isotermal dengan kurva yang dihitung oleh Kinetika Neo.

Catatan Penting:

• Faktor-faktor selain suhu dan atmosfer juga memengaruhi masa simpan produk, misalnya, kelembapan, cahaya, atau hilangnya kelarutan dalam kasus salep. Itulah mengapa prediksi yang dilakukan dengan TGA dan Kinetika Neo tidak memberikan informasi tentang umur simpan produk secara lengkap, tetapi hanya tentang umur simpan terkait Stabilitas TermalSuatu bahan dikatakan stabil secara termal jika tidak terurai di bawah pengaruh suhu. Salah satu cara untuk menentukan stabilitas termal suatu zat adalah dengan menggunakan TGA (penganalisis termogravimetri). stabilitas termal.
• Prediksi ini berlaku untuk zat yang berada dalam kondisi fisik yang sama pada suhu prediksi dan pada suhu awal Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. penguraian. Jika suatu bahan dalam keadaan padat pada suhu kamar dan meleleh sebelum mulai terurai, maka analisis kinetik Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. penguraian hanya valid untuk keadaan cair. Dalam hal ini, tidak ada prediksi menggunakan model yang dihitung yang dapat dilakukan pada suhu di bawah Suhu Leleh dan EntalpiEntalpi fusi suatu zat, juga dikenal sebagai panas laten, adalah ukuran masukan energi, biasanya panas, yang diperlukan untuk mengubah suatu zat dari padat menjadi cair. Titik leleh suatu zat adalah suhu saat zat tersebut berubah wujud dari padat (kristal) menjadi cair (lelehan isotropik).titik leleh.

2. Kompatibilitas

Secara umum, formulasi farmasi mengandung satu bahan farmasi aktif dan beberapa eksipien.

Bahan farmasi aktif, juga disebut API (Active Pharmaceutical Ingredient), adalah zat yang memiliki "efek langsung pada diagnosis, penyembuhan, mitigasi, pengobatan, atau pencegahan penyakit" [3].

Ada beberapa tujuan yang berbeda untuk berbagai eksipien: mereka dapat memfasilitasi proses pembuatan, meningkatkan penampilan produk akhir (warna, rasa) dan membantu API untuk dikirim dengan benar.

Kehadiran eksipien dalam formulasi tidak boleh memengaruhi kemanjuran, stabilitas, atau keamanan obat. Dengan kata lain, harus dipastikan bahwa API dan eksipien kompatibel.

Informasi awal tentang kompatibilitas obat dan eksipien dapat diperoleh dengan analisis termal, lebih khusus lagi dengan DSC dan TGA.

Catatan mengenai penentuan interaksi pada API dan eksipien:

1. Lakukan pengukuran DSC dan TGA pada API dan, secara terpisah, pada eksipien
2. Campurkan API dan eksipien (berat 50/50)
3. Jalankan pengukuran DSC dan TGA pada campuran API + eksipien

Kurva DSC API, Eksipien dan Campuran

Gambar 3 menampilkan bagaimana kurva DSC menghasilkan informasi tentang potensi interaksi antara dua komponen. Kurva DSC yang dihasilkan yang menunjukkan tidak adanya interaksi antara API dan eksipien (gambar 3c) mengindikasikan bahwa eksipien direkomendasikan untuk formulasi menggunakan API. Munculnya puncak baru dalam campuran, hilangnya puncak, atau perubahan puncak leleh (dalam bentuk, posisi, atau entalpi) akan mengindikasikan adanya interaksi antara dua komponen (gambar 3d). Namun, hal ini tidak berarti bahwa obat dan eksipien tidak kompatibel. Investigasi tambahan harus dilakukan dengan teknik lain (sinar-X, spektroskopi, kromatografi, dll.) untuk mengkonfirmasi ketidakcocokan.

Fitur Superposisi dalam perangkat lunak evaluasi oleh NETZSCH memungkinkan penggambaran kurva yang akan diperoleh untuk campuran jika tidak ada interaksi antara dua komponen yang terjadi. Untuk melakukan hal ini, kurva masing-masing zat dimuat dalam perangkat lunak evaluasi, dan kurva yang "ditumpangkan" dihitung. Kemudian sangat mudah untuk membuat perbandingan antara kurva terukur dari campuran dan kurva yang dihitung melalui Superposisi.

Gambar 4 dan 5 menunjukkan cara melanjutkan dengan contoh natrium diklofenak dan magnesium stearat. Pengukuran DSC dan TGA dilakukan. Gambar 4a dan 5a menampilkan kurva DSC dan TGA, masing-masing, dari kedua zat selama pemanasan.

Puncak endotermal antara suhu kamar dan 130°C yang terdeteksi pada kurva DSC magnesium stearat (gambar 4a, kurva merah, atas) sebagian disebabkan oleh PenguapanPenguapan suatu unsur atau senyawa adalah transisi fase dari fase cair ke uap. Ada dua jenis penguapan: penguapan dan pendidihan.penguapan air. Hal ini sesuai dengan kehilangan massa pada kurva TGA (4,1%) untuk kisaran suhu ini. Puncak pelepasan air tumpang tindih dengan peleburan magnesium stearat [9].

Natrium diklofenak (gambar 4a, kurva biru, di bawah) menunjukkan puncak endotermal pada suhu 291°C, yang sesuai dengan peleburannya. Proses EksotermikTransisi sampel atau reaksi dikatakan eksotermik jika dihasilkan panas.eksotermik segera setelah peleburan dikaitkan dengan kehilangan massa sebesar 46% dan hasil dari dekomposisi diklofenak.

Penerapan SuperPosition (gambar 4b, 5b) memungkinkan perbandingan kurva terukur dari campuran dengan kurva yang dihitung yang akan diperoleh jika tidak ada interaksi. Tidak ada perbedaan antara kedua kurva yang mengindikasikan campuran yang kompatibel.

Dalam contoh ini, Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. penguraian campuran dimulai pada suhu 278°C, yaitu pada suhu yang lebih rendah dibandingkan dengan eksipien saja (gambar 5c). Puncak peleburan yang khas untuk diklofenak tidak lagi ditunjukkan dalam campuran. Sebaliknya, puncak endotermal yang luas pada suhu 264°C terdeteksi (gambar 4c).

Fakta bahwa ada perbedaan yang terdeteksi pada contoh menunjukkan bahwa ada interaksi antara natrium diklofenak dan magnesium stearat (gambar 4c dan 5c).

Contoh lebih lanjut dari studi kompatibilitas natrium diklofenak dengan eksipien yang berbeda dengan menggunakan DSC dan TGA diberikan dalam NETZSCH Application Note 120 [4].

3. Polimorfisme

PolimorfismePolimorfisme adalah kemampuan bahan padat untuk membentuk struktur kristal yang berbeda (sinonim: bentuk, modifikasi).Polimorfisme adalah kemampuan suatu bahan untuk ada dalam lebih dari satu bentuk kristal. Bentuk polimorfik yang berbeda dari suatu zat farmasi biasanya disebut α, β, ... atau I, II, ... atau A, B, ..., di mana modifikasi α/I/A adalah yang paling stabil.

Dalam industri farmasi, PolimorfismePolimorfisme adalah kemampuan bahan padat untuk membentuk struktur kristal yang berbeda (sinonim: bentuk, modifikasi).polimorfisme sangat menantang karena meskipun dua zat polimorfik memiliki komposisi kimia yang sama, namun sifatnya berbeda. Karena zat polimorfik dapat mengubah strukturnya dari waktu ke waktu, perubahan tak terduga dalam ketersediaan hayati, sifat fisik, stabilitas, dll. dapat terjadi selama penyimpanan. Untuk alasan ini, dan juga terkait pendaftaran paten, sangat penting untuk menyadari, dan memiliki pengetahuan tentang, keberadaan semua modifikasi potensial dari zat polimorfik dan sifat, stabilitas, dan kualitas masing-masing.

Gambar 6 menampilkan pengukuran DSC pada parasetamol. API (Active Pharmaceutical Ingredient) ini memiliki tiga modifikasi yang disebut I, II dan III. Modifikasi III tidak stabil sehingga sulit untuk dikarakterisasi. Modifikasi I dan II berbeda dalam hal stabilitas termodinamika dan kemampuan kompresinya. Mereka dapat dengan mudah diidentifikasi dengan menggunakan DSC karena Suhu Leleh dan EntalpiEntalpi fusi suatu zat, juga dikenal sebagai panas laten, adalah ukuran masukan energi, biasanya panas, yang diperlukan untuk mengubah suatu zat dari padat menjadi cair. Titik leleh suatu zat adalah suhu saat zat tersebut berubah wujud dari padat (kristal) menjadi cair (lelehan isotropik). suhu leleh terdeteksi pada suhu yang berbeda. Puncak leleh pada suhu 169°C (suhu awal yang diekstrapolasi, kurva hijau) adalah tipikal untuk bentuk monoklinik. Ini adalah modifikasi dengan Suhu Leleh dan EntalpiEntalpi fusi suatu zat, juga dikenal sebagai panas laten, adalah ukuran masukan energi, biasanya panas, yang diperlukan untuk mengubah suatu zat dari padat menjadi cair. Titik leleh suatu zat adalah suhu saat zat tersebut berubah wujud dari padat (kristal) menjadi cair (lelehan isotropik).titik leleh tertinggi dan juga yang paling stabil. Puncak pada suhu 157°C (suhu awal yang diekstrapolasi, kurva biru) adalah milik bentuk ortorombik yang memiliki sifat kompresi yang lebih baik [5, 6].

Meskipun bentuk II dapat langsung dikompresi tanpa penambahan eksipien untuk meningkatkan kompresibilitas, parasetamol komersial dibuat dari bentuk monoklinik (bentuk I) karena stabilitasnya yang lebih baik [7, 8].

Contoh lain dari karakterisasi modifikasi yang berbeda dari zat polimorfik diberikan dalam NETZSCH Application Note 127 [10].

4. Polimorfisme Semu

Dua modifikasi pseudo-polimorfik memiliki bentuk kristal yang berbeda yang dihasilkan dari hidrasi atau solvasi.

Dalam larutan, molekul pelarut terperangkap dalam struktur kristal zat. Jika ini mengandung lebih dari dua pelarut, ini disebut sebagai hetero-solvat.

Dalam hidrat, pelarut yang berhubungan dengan obat adalah air.

Karakterisasi solvat dan hidrat dilakukan dengan termogravimetri, mungkin digabungkan dengan analisis gas yang berkembang. Pengukuran TGA menghasilkan informasi tentang jumlah pelarut / air yang ada dalam sampel, dan dengan demikian tentang tingkat solvasi / hidrasi. Penggabungan memungkinkan identifikasi pelarut yang dilepaskan selama pemanasan.

Kesimpulan

Melalui analisis termal, khususnya DSC dan TGA, sifat-sifat yang berbeda dari API dan eksipien dapat diselidiki. Hal ini, pada gilirannya, memungkinkan penentuan Stabilitas TermalSuatu bahan dikatakan stabil secara termal jika tidak terurai di bawah pengaruh suhu. Salah satu cara untuk menentukan stabilitas termal suatu zat adalah dengan menggunakan TGA (penganalisis termogravimetri). stabilitas termal, kompatibilitas, dan PolimorfismePolimorfisme adalah kemampuan bahan padat untuk membentuk struktur kristal yang berbeda (sinonim: bentuk, modifikasi).polimorfisme serta pseudo-PolimorfismePolimorfisme adalah kemampuan bahan padat untuk membentuk struktur kristal yang berbeda (sinonim: bentuk, modifikasi).polimorfisme obat-obatan.