はじめに
テストステロンはステロイド系の有効成分であり、その熱的挙動は乾燥、保存、製剤化、および熱処理において極めて重要である。small な量の残留水分や残留溶媒であっても、結晶性、融解挙動、粉末の取り扱い性、および熱安定性に影響を及ぼす可能性がある。 したがって、発生ガスの質量分析を同時に行うTGA-DSC複合測定は、包括的な特性評価に特に適しています。この手法により、揮発性物質の放出、融解、および化学的分解を区別することが可能となり、プロセス最適化や品質管理に有益な情報を提供します。
測定条件
測定条件の詳細は表1に示されている。
表1：STAの測定条件
| 装置 | STA Aёolos |
| 試料 | テストステロン |
| 試料質量 | 10 mg |
| 温度範囲 | 30°C ～ 500°C |
| 昇温速度 | 20 K/min |
| 雰囲気 | 窒素、70 ml/min |
| 容器 | 蓋に穴の開いた白金製るつぼ |
結果と考察
図1は、テストステロンのTGA、DTG、およびDSC曲線を示している。
室温から約130°Cまでの低温範囲において、127°CにDTGピークを伴う2.3%のsmall 質量減少が観測される。この挙動は、残留水分および弱く結合した揮発性物質の放出に起因すると考えられる。 DSC信号には、同時にピーク温度127°Cの吸熱（吸熱性）現象が認められる。これらの事象は、主たる相転移に先立つ脱着または脱水に関連するプロセスを示唆している。small な量の残留水分であっても、保存安定性、粉末の流動性、および下流工程の再現性に影響を及ぼす可能性があるため、このような情報は重要である。
顕著な吸熱性のDSCピークが現れ、外挿された開始温度は155°Cであり、これは文献で報告されている融点とよく一致している。融解エンタルピーは58 J/gであった。この信号はテストステロンの融解に起因するものであり、この物質の主要な物理的相転移を表している。 ピーク形状が明瞭であることから、明確な融解過程が示唆される。融解温度の把握は、熱処理工程の設計に不可欠である。熱分解は250 °C以上で始まり、約450°Cで完了した。DTGピークは392°Cで確認された。
図2に示す発生ガス分析（EGA）は、質量損失現象の性質に関する重要な追加情報を提供している。 m/z 18のイオントレースは、約137°Cで最大値を示す明確なシグナルを示しており、これは水の放出に起因すると考えられる。これは、TGA曲線に見られる低温域での質量減少が、少なくとも部分的には残留水分によって引き起こされていることを裏付けている。 さらに、m/z 43およびm/z 58のイオントレースは、約171°Cで明確な最大値を示しており、これは試料が溶融するとすぐに微量のアセトンが放出されることを示している。これは、合成、精製、または結晶化に由来すると思われる残留溶媒の存在を示唆している。
374°Cで測定されたMSスペクトルを図3に示す。このスペクトルは、テストステロンのライブラリスペクトルといくつかの類似点が見られる。この結果は、熱処理中にテストステロンが部分的に分解し、部分的に蒸発したことを示唆している。熱分解の際、おそらくいくつかの異なる分解生成物が混合物として同時に放出されているものと考えられる。
結論
この測定結果から、材料の熱的挙動を確実に評価するには、TGAとDSCを組み合わせた手法が不可欠であり、理想的には発生ガス分析を併用することが望ましいことが示されている。 この組み合わせによってのみ、乾燥や融解といった物理的転移と、化学的分解過程とを明確に区別することができる。MSとの連成を行わない場合、TGAによってこれらの微小な質量損失現象を検出することは可能だが、その化学的起源を同程度の確信度で特定することはできない。これらの結果は、テストステロンの乾燥、保存、および熱処理条件を最適化するための重要な基礎を提供する。
テストステロンの溶融挙動に関するこの熱特性評価は、経皮投与製剤におけるその物理的安定性を評価するための貴重な情報を提供する。得られたデータは、堅牢な製剤開発を裏付けるものであり、薬物放出を阻害し、ひいては製品の有効性を損なう可能性のある再結晶化プロセスの評価を可能にする。 結晶化を防止することは、有効成分の生物学的利用能を確保するとともに、保存および使用中の経皮パッチの長期的な密着性能を確保するために不可欠である。