Risultati della perdita rapida all'essiccazione mediante analisi termogravimetrica

La perdita per essiccamento è un metodo comune per determinare la quantità di materia volatile all'interno di una sostanza chimica, ad esempio un farmaco. Per il controllo di qualità, le condizioni raccomandate sono specificate nelle monografie delle rispettive farmacopee.

Il metodo standard descritto richiede molto tempo e un'elevata massa di campione: da 1 a 2 grammi del materiale in esame vengono messi in una beuta e posti in una camera di essiccazione alla temperatura e per il periodo di tempo indicati nella monografia. L'indicazione "essiccare fino a peso costante" significa che il campione deve essere essiccato fino a quando due pesate successive (a distanza di un'ora l'una dall'altra, pesando dopo aver raffreddato il campione a temperatura ambiente) mostrano una differenza inferiore a 0,5 mg per grammo di sostanza [1].

Tuttavia, i test possono essere molto più rapidi se si applica l'analisi termogravimetrica.

Nel testo non armonizzato della Farmacopea giapponese (JP), si afferma che la termogravimetria è un metodo alternativo per gli esperimenti di perdita per essiccamento. Inoltre, anche la USP <731> (Test fisici/perdita all'essiccazione) indica che in alcune monografie individuali la TGA è richiesta a tale scopo.

Lo stearato di magnesio come esempio

Per lo stearato di magnesio, uno degli eccipienti più utilizzati per le forme di dosaggio solide, è obbligatorio l'essiccamento a 105°C fino a peso costante [2].

Le seguenti misurazioni (riportate nelle Fig. 1 e 2) sono state effettuate utilizzando un tipo di stearato di magnesio commerciale di grado farmaceutico come ricevuto. La Fig. 1 illustra una simulazione del metodo standard di perdita per essiccamento, riscaldando il campione a 105 °C a 20 K/min e mantenendo poi questa temperatura costante per un certo tempo. Il rendimento della perdita di massa completa è del 4,09%. Questo risultato è stato ottenuto in soli 10 minuti circa.

Figura 1: Simulazione di un test di perdita per essiccamento su stearato di magnesio; sono mostrate la curva di perdita di massa (linea solida blu) e la curva di temperatura (linea tratteggiata rossa) rispetto al tempo; massa del campione: 6,7 mg, velocità di riscaldamento: 20 K/min, crogioli di Al aperti, atmosfera dinamica di N2

Poiché la Fig. 1 rivela che la maggior parte della perdita di massa avviene già nella sezione di riscaldamento, è stato eseguito un secondo esperimento in cui una quantità comparabile di materiale del campione è stata riscaldata a 180°C a 20 K/min in un segmento dinamico (Fig. 2). Si osserva una perdita di massa del 4,04%. Questo esperimento è stato completato in soli 8 minuti circa.

Figura 2: Riscaldamento dello stearato di magnesio a 180 °C a 20 K/min; viene mostrata la curva di perdita di massa (linea solida verde) rispetto alla temperatura; massa del campione: 6,3 mg, velocità di riscaldamento: 20 K/min, crogioli di Al aperti, atmosfera dinamica di N2

Entrambi i risultati corrispondono al valore di 4,02% riportato sul certificato di analisi dello stearato di magnesio commerciale. Le misurazioni stesse, tuttavia, possono essere completate molto rapidamente. Il fattore è di circa 6 rispetto agli esperimenti convenzionali di perdita per essiccamento. Ciò rende l'analisi termogravimetrica uno strumento estremamente utile per la caratterizzazione di API (ingredienti farmaceutici attivi) ed eccipienti.

Riferimento:

[1] USP 40, capitolo <731>.

[2] Testo della monografia sullo stearato di magnesio in USP, fase 6 dell'armonizzazione, ufficiale il 1° agosto 2016.