서론
테스토스테론은 스테로이드계 활성 물질로, 그 열적 거동은 건조, 보관, 제형화 및 열처리 과정에서 매우 중요한 역할을 합니다. 극히 미량( small )의 잔류 수분이나 잔류 용매조차도 결정성, 용융 거동, 분말 취급성 및 열적 안정성에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서, 방출되는 가스에 대한 질량 분석법을 동시에 수행하는 TGA-DSC 복합 측정은 포괄적인 특성 분석에 특히 적합합니다. 이러한 접근 방식을 통해 휘발성 물질의 방출, 용융, 화학적 분해를 구분할 수 있으며, 이를 통해 공정 최적화 및 품질 관리에 유용한 정보를 얻을 수 있습니다.
측정 조건
측정 조건은 표 1에 자세히 나와 있습니다.
표 1: STA 측정 조건
| 측정 기기 | STA Aёolos |
| 시료 | 테스토스테론 |
| 시료 질량 | 10 mg |
| 온도 범위 | 30°C ~ 500°C |
| 가열 속도 | 20 K/min |
| 대기 조건 | 질소, 70 ml/min |
| 도가니 | 뚜껑에 구멍이 뚫린 백금 도가니 |
결과 및 고찰
그림 1은 테스토스테론의 TGA, DTG 및 DSC 곡선을 보여준다.
실온에서 약 130°C 사이의 저온 범위에서, 127°C에 DTG 피크가 나타나며 2.3%의 small 질량 손실이 관찰된다. 이러한 현상은 잔류 수분과 약하게 결합된 휘발성 물질의 방출에 기인한 것으로 볼 수 있다. DSC 신호는 동시에 피크 온도가 127°C인 흡열 현상을 나타낸다. 이러한 현상은 주요 상전이 이전에 발생하는 탈착 또는 탈수 관련 과정을 시사한다. 극 small 한 양의 잔류 수분이라도 저장 안정성, 분말 유동성 및 후속 공정 재현성에 영향을 미칠 수 있으므로 이러한 정보는 중요하다.
뚜렷한 흡열성 DSC 피크가 나타나며, 외삽된 시작 온도는 155°C로, 이는 문헌에 보고된 녹는점과 잘 일치한다. 용융 엔탈피는 58 J/g였다. 이 신호는 테스토스테론의 용융에 기인하며, 해당 물질의 주요 물리적 상변화를 나타낸다. 명확하게 정의된 피크 형태는 뚜렷한 용융 과정을 나타냅니다. 용융 온도에 대한 지식은 열 처리 단계의 설계에 필수적입니다. 열 분해는 250°C 이상에서 시작되어 약 450°C에서 완료되었습니다. DTG 피크는 392°C에서 관찰되었습니다.
그림 2에 제시된 발생 가스 분석(EGA) 결과는 질량 손실 현상의 특성에 대한 중요한 추가 정보를 제공한다. m/z 18의 이온 트레이스는 약 137°C에서 최대치를 보이는 명확한 신호를 나타내며, 이는 수분의 방출로 해석된다. 이는 TGA 곡선에서 관찰된 저온 질량 손실이 적어도 부분적으로는 잔류 수분에 기인함을 확인해 준다. 또한, m/z 43 및 m/z 58의 이온 트레이스는 약 171°C에서 뚜렷한 최대치를 보이며, 이는 시료가 용융되자마자 미량의 아세톤이 방출되었음을 나타냅니다. 이는 합성, 정제 또는 결정화 과정에서 유래했을 가능성이 높은 잔류 용매의 존재를 시사합니다.
374°C에서 측정된 MS 스펙트럼은 그림 3에 제시되어 있으며, 테스토스테론의 라이브러리 스펙트럼과 일부 유사점을 보인다. 이 결과는 열처리 과정에서 테스토스테론이 부분적으로 분해되고 부분적으로 증발했음을 시사한다. 열분해 시, 아마도 여러 가지 서로 다른 분해 생성물이 혼합된 형태로 동시에 방출되는 것으로 보인다.
결론
이 측정 결과는 물질의 열적 거동을 신뢰성 있게 평가하기 위해서는, 이상적으로는 발생 가스 분석을 보완적으로 활용하는 TGA-DSC 결합 접근법이 필수적임을 보여줍니다. 오직 이러한 결합을 통해서만 건조나 용융과 같은 물리적 상전이 현상과 화학적 분해 과정을 명확히 구별할 수 있습니다. MS(질량 분석기) 연동 없이도 TGA를 통해 이러한 미미한 질량 손실 현상을 감지할 수는 있지만, 그 화학적 원인을 동일한 수준의 신뢰도로 규명할 수는 없습니다. 이러한 결과는 테스토스테론의 건조, 보관 및 열처리 조건을 최적화하는 데 중요한 근거를 제공합니다.
테스토스테론의 용융 거동에 대한 이러한 열적 특성 분석은 경피 투여 제형에서 테스토스테론의 물리적 안정성을 평가하는 데 유용한 정보를 제공합니다. 얻어진 데이터는 견고한 제형 개발을 뒷받침하며, 약물 방출을 저해하고 결과적으로 제품의 효능을 떨어뜨릴 수 있는 잠재적인 재결정 과정을 평가할 수 있게 해줍니다. 결정화를 방지하는 것은 저장 및 사용 기간 동안 활성 제약 성분의 생체이용률과 경피 패치의 장기적인 접착 성능을 모두 보장하는 데 필수적이다.