소개
유드라짓®은 위장관의 원하는 부위에서 약물을 방출하는 데 사용되는 폴리메타크릴레이트 기반 공중합체의 상표명입니다. 유드라짓®은 측쇄에 위치한 작용기가 서로 다른 여러 가지 조성으로 존재합니다.
이로 인해 환경의 pH 값에 따라 용해 거동이 달라집니다. 예를 들어, 유드라짓® L100-55(그림 1)는 pH 5.5 이상의 장액에는 용해되지만, 이보다 낮은 pH 값을 가진 위액에는 용해되지 않습니다. 따라서 위를 통과한 후 십이지장에서 방출되는 약물과 함께 사용됩니다 [1, 2, 3].
유드라짓® 제품의 열 분석은 여러 가지 이유로 중요합니다: 첫째, 유리 전이 온도(Tg)가 서로 다르기 때문입니다. 화학적 조성이 유사한 Eudragit® 폴리머라도 모노머 비율에 따라 Tg에 차이가 있습니다[1]. 따라서 Tg를 측정하면 다양한 유드라짓® 폴리머를 식별할 수 있습니다. 둘째, 핫멜트 압출과 같은 최적의 공정 조건은 유리 전이 온도와 폴리머의 열 안정성에 대한 지식이 필요합니다[3].
이러한 이유로 Eudragit® L100-55(Evonik Industries)의 분해 과정은 FT-IR 분광기와 결합된 열균형분석기(TGA)를 통해 조사됩니다.
측정 조건
TGA-FT-IR 측정은 NETZSCH TG 209 F1 Libra® 열저울을 사용하여 수행했습니다. 열무게 분석 중에 방출되는 가스를 조사하고 식별하기 위해 브루커 옵틱스에서 FT-IR 시스템의 가스 전지로 직접 전송했습니다. 측정은 개방형 알루미늄 산화물 도가니를 사용하여 7.33mg의 유드라짓® L100-55에 대해 수행되었습니다.
샘플은 질소 분위기(40ml/min)에서 10K/min으로 실온과 600°C 사이에서 가열되었습니다.
측정 결과
그림 2는 40°C와 600°C 사이에서 유드라짓® L100-55의 질량 변화를 보여줍니다. 0.8%의 첫 번째 질량 손실 단계는 100°C까지 표면 수분이 방출됨을 나타냅니다. 200°C에서 5.9%의 두 번째 질량 손실(DTG 피크)도 FT-IR 스펙트럼에서 확인된 물의 방출과 관련이 있습니다(그림 3). 공정의 온도는 결정수의 방출을 나타냅니다. 또한 3000~2800 cm-1 및 1000 cm-1 이상의 파장 범위에서 밴드가 발생합니다. 이 밴드는 Eudragit® 시료의 분해 시작을 나타내는 CH2 및 CH3 분자를 나타냅니다.
DTG 곡선에서 294°C의 피크는 분해 과정의 또 다른 단계인 이산화탄소와 에탄올의 방출과 관련이 있습니다(그림 4 및 5). 이는 유드라짓® 분자에서 에스테르 그룹이 분리되는 것으로 설명할 수 있습니다(그림 6). 88.5%의 질량 손실이 발생하는 마지막 주요 분해 단계는 393°C(DTG 피크 온도)에서 발생합니다. 에탄올과 이산화탄소의 특징적인 밴드는 393°C에서 방출되는 가스의 FT-IR 스펙트럼에서 여전히 감지할 수 있습니다(그림 7). 또한 일산화탄소(2300 cm-1 ~ 2100 cm-1)와 에스테르 물질이 존재하며, 이는 1749 cm-1의 카르보닐 밴드에서 볼 수 있습니다. 이는 에스테르 부분인 C2H5-O-CO-CxHy가 분자에서 분리되었음을 시사합니다(그림 10의 빨간색 표시 참조). 1460 cm-1과 1380 cm-1의 두 진동 대역은 아마도 탄소 백본의 일부로 인한 것일 수 있습니다. 예를 들어, 그림 8과 9에는 에틸 아세테이트와 3-메틸옥탄의 비교 스펙트럼이 나와 있습니다.
결론
유드라짓®의 분해 시작은 열 안정성과 밀접한 관련이 있습니다. 이는 보관 또는 열처리 중에 시료 질량의 변화를 초래합니다. 질량 변화는 열 중량 측정으로 확인할 수 있습니다. 그러나 방출된 가스의 명확한 식별과 질량 손실에 대한 신뢰할 수 있는 해석은 열저울을 FT-IR 장치에 연결할 때만 가능합니다. 이를 통해 주어진 질량 손실이 분해로 인한 것인지 아니면 단순히 물의 방출로 인한 것인지에 대한 신뢰할 수 있는 결론을 도출할 수 있습니다.
선택한 조건(불활성 대기, 가열 속도 10 K/min)에서 조사된 Eudragit® 샘플은 185°C(TGA 곡선의 시작 온도)에서 분해되기 시작합니다. 이것이 실제로 분해가 시작된다는 사실은 결정수 외에 C-H 결합의 발생을 통해 알 수 있습니다.