Introduzione
Il polivinilpirrolidone (PVP) è un polimero solubile in acqua con proprietà fisico-chimiche uniche. Dalla sua scoperta a metà del XX secolo, è diventato rapidamente uno dei tre nuovi eccipienti più importanti nel campo farmaceutico, grazie alla sua eccellente solubilità, formazione di film, biocompatibilità e stabilità. Può essere utilizzato come co-solvente in compresse, granuli e iniezioni e come agente co-fluente in capsule. Inoltre, funge da agente disperdente per formulazioni liquide e coloranti, da stabilizzatore per enzimi e farmaci termosensibili e da co-precipitante per farmaci poco solubili. Viene anche utilizzato come decontaminante nei farmaci oftalmici e come lubrificante. Attraverso una reazione di Polimerizzazione (reazioni di reticolazione)Tradotto letteralmente, il termine "crosslinking" significa "reticolo incrociato". Nel contesto chimico, viene utilizzato per le reazioni in cui le molecole vengono collegate tra loro introducendo legami covalenti e formando reti tridimensionali. polimerizzazione radicale, l'N-vinilpirrolidone (NVP) può essere polimerizzato in polivinilpirrolidone (PVP). La purezza e la qualità dell'NVP influiscono direttamente sulle prestazioni del PVP (le formule strutturali di PVP e NVP sono riportate nella figura 1).
Parametri di misura
Il campione in esame era una polvere bianca di PVP. Il test è stato eseguito utilizzando un NETZSCH STA Jupiter® accoppiato a un Bruker INVENIO. In questo metodo, i prodotti rilasciati durante l'analisi termogravometrica vengono trasportati attraverso una linea di trasferimento riscaldata da un gas di spurgo. Ciò consente l'analisi diretta e l'identificazione delle sostanze in evoluzione in termini di struttura utilizzando il rivelatore dello spettrometro a infrarossi (FT-IR). Grazie all'accoppiamento di una termobilancia e di un FT-IR, vengono misurate simultaneamente la variazione della massa del campione all'aumentare della temperatura e i gruppi funzionali dei gas rilasciati. I parametri di misura sono riportati nella tabella 1.
Tabella 1: Condizioni di misurazione TGA-FT-IR
| Strumento | STA Jupiter® Bruker INVENIO |
| Portacampioni | TGA tipo S |
| Programma di temperatura | RT - 675°C |
| Velocità di riscaldamento | 10 K/min |
| Crogiolo | Al2O3, 300 μl, aperto |
| Massa del campione | 39.77 mg |
| Atmosfera gassosa | Azoto |
| Portata del gas | 70 ml/min |
Parametri di misura FT-IR | |
| Intervallo spettrale | 4000 - 650 cm-1 |
| Risoluzione | 4 cm-1 |
| Modalità di scansione | Media di 16 scansioni per spettro |
| Rivelatore | TE-DLaTGS |
La Figura 2 mostra le misure TGA-FT-IR. La curva TGA mostra che ci sono tre fasi di perdita di massa per il campione di PVP. Il primo intervallo di perdita di massa è stato tra RT e 136°C con una variazione di massa dello 0,99%; il secondo intervallo di perdita di massa è stato tra 136°C e 252°C con una variazione di massa dell'1,06%; e il terzo intervallo di perdita di massa è stato tra 252°C e 675°C con una variazione di massa del 93,38%. La massa residua ammontava al 4,55%. La curva DTG è la derivata del primo ordine della curva TGA, che riflette il tasso di perdita di massa del campione. I picchi della curva DTG sono stati rilevati a 73,7°C, 211,1°C e 428,5°C. La curva di Gram Schmidt, che mostra le intensità IR totali, è in buon accordo con la curva DTG.
La Figura 3 mostra i dati FT-IR completi del PVP in un grafico 3D dipendente dalla temperatura e dal numero d'onda. La curva TGA è tracciata in rosso sul retro e mostra la correlazione della perdita di massa con l'aumento dell'intensità IR.
Per una valutazione dettagliata dei dati IR, sono stati estratti singoli spettri a diverse temperature e confrontati con la libreria in fase gassosa. Gli spettri infrarossi estratti a 72°C, 171°C, 231°C, 282°C e 431°C sono riportati in figura 4.
L'acqua è stata rilasciata durante i primi due passaggi di perdita di massa nell'intervallo di temperatura fino a 270°C; si veda lo spettro di riferimento in figura 5. Negli spettri estratti a 171°C, 213°C e 282°C è stato rilevato il rilascio diCO2. Gli spettri a 171°C e 282°C mostrano anche una certa somiglianza con il 2-pirrolidinone. Non è disponibile uno spettro di riferimento di NVP in fase gassosa.
La Figura 6 mostra lo spettro FT-IR durante la fase principale di Reazione di decomposizioneUna reazione di decomposizione è una reazione termicamente indotta di un composto chimico che forma prodotti solidi e/o gassosi. decomposizione. Gli spettri di assorbimento ottico all'infrarosso di NVP e PVP differiscono a causa delle differenze nella struttura molecolare e degli effetti della Polimerizzazione (reazioni di reticolazione)Tradotto letteralmente, il termine "crosslinking" significa "reticolo incrociato". Nel contesto chimico, viene utilizzato per le reazioni in cui le molecole vengono collegate tra loro introducendo legami covalenti e formando reti tridimensionali. polimerizzazione. La Tabella 2 mostra il confronto dei picchi caratteristici negli spettri di assorbimento infrarosso di PVP e NVP. Il picco di assorbimento C=O dell'NVP si trova in una posizione più elevata (1748 cm-1), mentre quello del PVP è solitamente compreso nell'intervallo 1650-1680 cm-1; inoltre, nella molecola dell'NVP è presente un gruppo vinilico (C=C), mentre nel PVP non c'è questo doppio legame.
Dall'analisi di cui sopra e dallo spettro corrispondente rilevato a 428°C, è probabile che sia stato rilevato il monomero NVP. Di conseguenza, si può concludere che il campione di PVP si è decomposto al di sopra dei 350°C. Inoltre, è probabile che sia stata rilasciata contemporaneamente una miscela di altri prodotti di PirolisiLa pirolisi è la decomposizione termica di composti organici in atmosfera inerte.pirolisi. Questo risultato è coerente con il processo di PirolisiLa pirolisi è la decomposizione termica di composti organici in atmosfera inerte.pirolisi descritto in letteratura [1].
Tabella 2: Confronto tra i picchi spettrali infrarossi caratteristici di NVP (monomero) e PVP (polimero)
Conclusione
Con la continua crescita della domanda di medicina personalizzata e di formulazioni complesse, il PVP viene utilizzato in applicazioni sempre più innovative come eccipiente farmaceutico, ad esempio nei vettori di farmaci stampati in 3D e nei sistemi di somministrazione mirata. Questo sviluppo ne amplia il ruolo e ne rafforza l'importanza nell'industria farmaceutica. Utilizzando tecniche di accoppiamento termoanalitico, è possibile analizzare la composizione dei gas rilasciati durante la Reazione di decomposizioneUna reazione di decomposizione è una reazione termicamente indotta di un composto chimico che forma prodotti solidi e/o gassosi. decomposizione termica del PVP, fornendo preziose indicazioni per ulteriori ricerche sul prodotto. Inoltre, la comprensione dei prodotti di PirolisiLa pirolisi è la decomposizione termica di composti organici in atmosfera inerte.pirolisi del PVP è fondamentale per garantire la sicurezza dei farmaci a temperature più elevate, in quanto aiuta a Identify potenziali sottoprodotti tossici che potrebbero influire sulla stabilità dei farmaci e sulla salute dei pazienti.