Kiat & Trik
Cara Menghindari Hasil yang Salah Karena Persiapan Sampel yang Tidak Tepat
Neraca termogravimetri mengukur perubahan massa dalam sampel selama program suhu/waktu (DIN 51005). Sebagai hasilnya, dimungkinkan untuk menentukan suhu proses kimia dan fisika yang menginduksi perubahan massa.
Proses-proses tersebut antara lain meliputi PenguapanPenguapan suatu unsur atau senyawa adalah transisi fase dari fase cair ke uap. Ada dua jenis penguapan: penguapan dan pendidihan.penguapan, sublimasi, desolvasi, dan dekomposisi termal dan oksidatif.
Telah diketahui bahwa kurva termogravimetri dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut ini:
- Laju pemanasan
- Geometri sampel
- Massa sampel
Jika, misalnya, laju pemanasan dan massa sampel ditingkatkan, efek TGA yang terdeteksi juga bergeser ke suhu yang lebih tinggi. Namun, dimungkinkan juga untuk bermain-main dengan faktor laju pemanasan dan massa sampel, untuk mendapatkan informasi sebanyak mungkin dari kurva pengukuran: pemisahan yang lebih baik dari efek yang tumpang tindih dengan variasi laju pemanasan dan / atau massa sampel, pembesaran small-efek skala dengan meningkatkannya, dll.
Persiapan sampel yang tidak tepat dapat menjadi penyebab lebih dari sekadar pergeseran kehilangan massa yang dipantau oleh TGA: Hal ini dapat menyebabkan hasil yang sangat berbeda. Dengan termogravimetri, spesimen padat dapat diukur sebagai bubuk atau sepotong tablet; cairan juga dapat diukur. Namun, perlu diketahui bahwa kurva TGA yang dapat direproduksi hanya dapat diperoleh dengan secara konsisten menggunakan preparasi sampel yang sama (bentuk sampel) dan kondisi pengukuran. Secara khusus, permukaan sampel mempengaruhi proses tertentu, yang dapat dilihat pada PenguapanPenguapan suatu unsur atau senyawa adalah transisi fase dari fase cair ke uap. Ada dua jenis penguapan: penguapan dan pendidihan.penguapan pelarut atau dekomposisi oksidatif (pembakaran). Akibatnya, efek ini terkait dengan suhu yang berbeda tergantung pada cuaca sampel yang diselidiki adalah bubuk atau terdiri dari satu bagian. Berikut ini, pengukuran termogravimetri digunakan untuk melakukan analisis kinetik reaksi. Contoh ini menunjukkan betapa pentingnya persiapan sampel untuk menarik kesimpulan yang benar.
Pengukuran TGA-FT-IR pada Tablet Ibuprofen
Pengukuran dilakukan pada tablet ibuprofen, Ibu 400 akut, yang dipasarkan oleh 1A Pharma®. Tablet ini mengandung ibuprofen sebagai API (Active Pharmaceutical Ingredient); ini adalah salah satu obat antiinflamasi nonsteroid (NSAID) yang paling sering digunakan. Selain itu, tablet ini juga mengandung eksipien yang berfungsi sebagai pengisi, pelicin, disintegran, dll.
Pengukuran dilakukan pada laju pemanasan yang berbeda antara 5 dan 20 K/menit dengan TG 209 F1 Nevio thermobalance dalam atmosfer nitrogen dinamis. Krusibel aluminium oksida digunakan. Massa sampel berkisar antara 9,93 mg hingga 10,09 mg. Gas-gas yang terbentuk selama pemanasan langsung ditransfer ke dalam sel gas spektrometer FT-IR oleh Bruker Optics.
Gambar 1 menampilkan pengukuran TGA pada tablet ibuprofen komersial dengan laju pemanasan 10 K/menit beserta kurva DTG (turunan pertama dari kurva TGA). Selain itu, sinyal DTA yang dihitung (c-DTA®®, perbedaan antara suhu tungku dan suhu sampel) ditampilkan antara 70°C dan 100°C (kurva biru).
Untuk keterbacaan plot yang lebih baik, sinyal c-DTA®® hanya ditampilkan pada kisaran suhu peleburan ibuprofen. Puncak yang terdeteksi pada suhu 75°C (suhu awal yang diekstrapolasi) tidak terkait dengan kehilangan massa; hal ini tidak disebabkan oleh dekomposisi atau PenguapanPenguapan suatu unsur atau senyawa adalah transisi fase dari fase cair ke uap. Ada dua jenis penguapan: penguapan dan pendidihan.penguapan, yang akan menginduksi perubahan massa pada kurva TGA, tetapi dari peleburan ibuprofen. Kehilangan massa pertama dengan suhu awal yang diekstrapolasi sebesar 204°C mencapai 85%. Ini menunjukkan Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. penguraian atau PenguapanPenguapan suatu unsur atau senyawa adalah transisi fase dari fase cair ke uap. Ada dua jenis penguapan: penguapan dan pendidihan.penguapan komponen yang ada dalam tablet, kemungkinan besar, PenguapanPenguapan suatu unsur atau senyawa adalah transisi fase dari fase cair ke uap. Ada dua jenis penguapan: penguapan dan pendidihan.penguapan bahan aktif, ibuprofen [1]. Untuk tujuan verifikasi, ibuprofen murni juga diukur dengan menggunakan TGA-FT-IR (gambar 2). Spektrum gas yang dilepaskan pada suhu 232°C sangat mirip untuk kedua bahan tersebut.
Hal ini membuktikan bahwa kehilangan massa yang terdeteksi pada suhu 235°C (puncak DTG, gambar 1) pada Ibu 400 akut sebenarnya diakibatkan oleh PenguapanPenguapan suatu unsur atau senyawa adalah transisi fase dari fase cair ke uap. Ada dua jenis penguapan: penguapan dan pendidihan.penguapan bahan aktif (ibuprofen) dan bukan karena Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. penguraian eksipien. Pada gambar 1, Ibu 400 akut menunjukkan dua langkah kehilangan massa lebih lanjut antara 250°C dan 400°C yang sebagian tumpang tindih. Hal ini mungkin disebabkan oleh dekomposisi termal dari eksipien yang ada di dalam tablet sebagai mikrokristalin selulosa atau magnesium stearat [2].
Gambar 3 menunjukkan pengukuran TGA pada laju pemanasan yang berbeda. Efeknya bergeser ke suhu yang lebih tinggi saat laju pemanasan meningkat. Ketergantungan kurva TGA pada laju pemanasan ini memungkinkan penentuan kinetika reaksi.
Penentuan Kinetika Reaksi dengan Menggunakan Kinetika Neo
Kurva TGA yang diperoleh adalah dasar untuk evaluasi kinetik reaksi yang terjadi pada kisaran suhu yang diukur. Untuk ini, perangkat lunak NETZSCH Kinetika Neo digunakan. 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.
Untuk mengimplementasikannya, kurva termogravimetri diimpor terlebih dahulu ke dalam perangkat lunak Kinetics Neo. Kemudian, model reaksi dipilih untuk setiap langkah (misalnya: reaksi orde ke-n ). Berdasarkan model reaksi yang dipilih, perangkat lunak menghitung kurva termogravimetri. Kesesuaian model dinilai melalui koefisien korelasi antara kurva yang diukur dan yang dihitung.
Untuk kehilangan massa pertama, perangkat lunak menghitung kurva dengan model reaksi satu langkah, A → B. Perilaku sampel pada kisaran suhu 250°C hingga 450°C dijelaskan dengan tiga langkah independen (C → D, E → F, dan G → H) karena model ini adalah yang paling cocok untuk data yang diukur pada kisaran suhu ini.
Gambar 4 menampilkan perbandingan kurva terukur dan kurva yang dihitung untuk model tersebut. Dengan koefisien korelasi lebih tinggi dari 0,999, model kinetik menggambarkan proses reaksi dengan sangat baik.
Untuk setiap langkah reaksi, Kinetika Neo menghitung parameter kinetik: energi aktivasi, orde reaksi, kontribusi langkah terhadap proses global, dll. Tabel 1 menyajikannya untuk keempat langkah tersebut.
Tab. 1. Parameter kinetik untuk empat langkah
| Reaksi | A → B | C → D | E → F | G → H |
| Jenis reaksi | urutan ke-n | urutan ke-n | urutanpertama | orde ke-n |
| Energi aktivasi [kJ/mol] | 77.823 | 181.866 | 148.941 | 460.643 |
| Log (PreExp) [Log (1/s)] | 6.814 | 14.911 | 10.511 | 38.543 |
| Urutan Reaksi | 0.286 | 1.332 | 1 | 13.410 |
| Kontribusi | 0.912 | 0.022 | 0.034 | 0.033 |
Apa Alasan Perbedaan yang Teramati?
Pengukuran termogravimetri yang digunakan untuk perhitungan dalam Kinetika Neo dilakukan pada sepotong tablet Ibu 400 akut. Berbeda dengan itu, pengukuran validasi dilakukan pada serbuk yang dihasilkan dengan menghancurkan tablet.
Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, langkah kehilangan massa pertama disebabkan oleh PenguapanPenguapan suatu unsur atau senyawa adalah transisi fase dari fase cair ke uap. Ada dua jenis penguapan: penguapan dan pendidihan.penguapan ibuprofen, yang bergantung pada permukaan sampel [1]. Seseorang dapat mengharapkan permukaan sampel yang lebih besar yang terkait dengan bahan yang dihancurkan memiliki pengaruh besar pada kurva TGA.
Pada percobaan kedua, pengukuran sebelumnya (pemanasan hingga 200 ° C dan IsotermalPengujian pada suhu yang terkendali dan konstan disebut isotermal.isotermal) dilakukan lagi, tetapi kali ini menggunakan sepotong tablet. Kurva termogravimetri yang baru sekarang sangat sesuai dengan kurva yang dihitung oleh Kinetics Neo! (Lihat gambar 6.)
Kesimpulan
Pengukuran TGA dilakukan pada tablet ibuprofen (nama komersial: Ibu 400): satu tablet dalam bentuk padat dan satu tablet dalam bentuk bubuk. Pengukuran FT-IR mampu menunjukkan bahwa langkah kehilangan massa pertama diakibatkan oleh PenguapanPenguapan suatu unsur atau senyawa adalah transisi fase dari fase cair ke uap. Ada dua jenis penguapan: penguapan dan pendidihan.penguapan bahan aktif. Selain itu, proses ini sangat bergantung pada permukaan sampel, sehingga hasil pengukuran yang dilakukan pada sepotong tablet berbeda dengan yang dilakukan pada bubuk. Hal ini juga berdampak besar pada analisis kinetik. Analisis kinetik seperti ini sangat berguna ketika menyelidiki 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 dari suatu farmasi.
Referensi
[1] Studi analisis termal ibuprofen, S. Lerd-kanchanaporn dan D. Dollimore, Jurnal Analisis Termal, Vol. 49 (1997), Edisi 2, hal 879-886
[2] NETZSCH Catatan Aplikasi 120: Studi Kompatibilitas pada Natrium Diklofenak - Cepat dan Mudah dengan Analisis Termal; Gambar 5 dan 9