열 중량 분석을 통한 빠른 건조 결과 손실 감소

건조 시 손실은 의약품과 같은 화학 물질 내부의 휘발성 물질의 양을 측정하는 일반적인 방법입니다. 품질 관리를 위해 권장되는 조건은 각 약전의 해당 모노그래프에 명시되어 있습니다.

설명된 표준 방법은 시간이 많이 걸리고 많은 양의 시료가 필요합니다. 1~2g의 시료를 플라스크에 넣고 논문에서 정한 온도와 시간 동안 건조 챔버에 넣습니다. "일정한 무게로 건조"라는 지침은 두 번의 연속적인 계량 작업(1시간 간격, 시료를 실온으로 다시 식힌 후 계량)에서 물질 그램당 0.5mg 미만의 차이가 나타날 때까지 샘플을 건조해야 함을 의미합니다[1].

그러나 열무게 분석을 적용하면 테스트 속도가 훨씬 빨라질 수도 있습니다.

일본 약전(JP)의 비조화 텍스트에는 열 중량 분석이 건조 실험에서 손실에 대한 대체 방법이라고 명시되어 있습니다. 또한 USP <731>(물리적 시험/건조 시 손실)에서도 일부 개별 논문에서 TGA가 그 목적으로 요구된다고 지적하고 있습니다.

마그네슘스테아레이트 예시

고형 제형에 가장 널리 사용되는 부형제 중 하나인 스테아린산 마그네슘의 경우 105°C에서 일정한 중량으로 건조하는 것이 필수입니다[2].

다음 측정(그림 1과 2에 표시됨)은 시중에서 판매되는 제약 등급의 스테아린산 마그네슘을 사용하여 수행되었습니다. 그림 1은 시료를 20K/min으로 105°C까지 가열한 후 이 온도를 일정 시간 동안 일정하게 유지하여 표준 건조 방법의 손실 시뮬레이션을 보여줍니다. 전체 질량 손실 수율은 4.09%입니다. 이 결과는 약 10분 만에 달성할 수 있습니다.

그림 1에서 대부분의 질량 손실이 이미 가열 구간에서 일어나고 있음을 알 수 있듯이, 비슷한 양의 샘플 물질을 동적 세그먼트에서 20K/min으로 180°C까지 가열하는 두 번째 실험을 수행했습니다(그림 2). 그 결과 4.04%의 질량 손실이 관찰되었습니다. 이 실험은 약 8분 만에 완료되었습니다.

두 결과 모두 상업용 스테아린산 마그네슘의 분석 증명서에 기재된 4.02% 값과 잘 맞았습니다. 그러나 측정 자체는 매우 빠르게 끝낼 수 있었습니다. 기존 건조 실험의 손실률과 비교하면 약 6배에 달하는 수치입니다. 따라서 열무게 분석은 API(활성 제약 성분) 및 부형제의 특성을 분석하는 데 매우 유용한 도구입니다.

참조:

[1] USP 40, 챕터 <731>

[2] USP의 마그네슘스테아레이트에 관한 논문 텍스트, 6단계 조화, 2016년 8월 1일 공식 발표