Inleiding
Eudragit® is de handelsnaam van co-polymeren op basis van polymethacrylaat die worden gebruikt om de afgifte van een geneesmiddel te richten op de gewenste delen van het maagdarmkanaal. Eudragit® bestaat in verschillende samenstellingen die van elkaar verschillen door de functionele groepen op de zijketens.
Dit resulteert in een verschillend oplossingsgedrag, afhankelijk van de pH-waarde van de omgeving. Eudragit® L100-55 (figuur 1) is bijvoorbeeld oplosbaar in darmvloeistoffen vanaf pH 5,5, maar is niet oplosbaar in maagvloeistoffen met lagere pH-waarden. Daarom wordt het gebruikt in combinatie met geneesmiddelen die vrijkomen in het duodenum na het passeren van de maag [1, 2, 3].
Thermische analyse van Eudragit®-producten is om verschillende redenen cruciaal: Ten eerste verschillen ze van elkaar in hun glasovergangstemperatuur (Tg). Zelfs Eudragit®-polymeren met een vergelijkbare chemische samenstelling vertonen verschillen in Tg, afhankelijk van de monomeerverhoudingen [1]. De bepaling van Tg maakt het dus mogelijk om de verschillende Eudragit®-polymeren te identificeren. Ten tweede is voor optimale procesomstandigheden, bijvoorbeeld voor smeltextrusie, kennis nodig van de glasovergangstemperatuur en de Thermische stabiliteitEen materiaal is thermisch stabiel als het niet ontleedt onder invloed van temperatuur. Een manier om de thermische stabiliteit van een stof te bepalen is door een TGA (thermogravimetrische analyser) te gebruiken. thermische stabiliteit van het polymeer [3].
Daarom is het ontledingsproces van Eudragit® L100-55 (Evonik Industries) onderzocht met behulp van een thermobalans (TGA) gekoppeld aan een FT-IR spectrometer.
Meetomstandigheden
De TGA-FT-IR meting werd uitgevoerd met een NETZSCH TG 209 F1 Libra® thermobalans. Om de gassen die vrijkomen tijdens de thermogravimetrische analyse te onderzoeken en Identify te maken, werden ze rechtstreeks overgebracht naar de gascel van een FT-IR-systeem van Bruker Optics. De meting werd uitgevoerd op 7,33 mg Eudragit® L100-55 met behulp van een open aluminiumoxidekroes.
Het monster werd verwarmd tussen kamertemperatuur en 600 °C met 10 K/min in een stikstofatmosfeer (40 ml/min).
Meetresultaten
Figuur 2 toont de massaveranderingen van Eudragit® L100-55 tussen 40°C en 600°C. De eerste massaverliesstap van 0,8% wijst op het vrijkomen van oppervlaktewater tot 100°C. Het tweede massaverlies van 5,9% bij 200°C (DTG-piek) wordt ook geassocieerd met het vrijkomen van water, bevestigd door het FT-IR-spectrum (figuur 3). De temperatuur van het proces duidt op het vrijkomen van kristalwater. Bovendien treden er banden op in het golflengtegebied 3000 - 2800 cm-1 en boven 1000 cm-1. Deze banden vertegenwoordigen CH2 en CH3. Deze banden vertegenwoordigen CH2- en CH3-moleculen die duiden op het begin van de ontleding van het Eudragit® -monster.
De piek bij 294 °C in de DTG-curve wordt geassocieerd met nog een stap in het ontledingsproces: het vrijkomen van koolstofdioxide en waarschijnlijk ethanol (figuren 4 en 5). Dit kan worden verklaard door het afsplitsen van een estergroep van het Eudragit® molecuul (figuur 6). De laatste en belangrijkste ontledingsstap, met een massaverlies van 88,5%, vindt plaats bij 393 °C (DTG-piektemperatuur). De karakteristieke banden van ethanol en kooldioxide kunnen nog steeds worden gedetecteerd in het FT-IR-spectrum van de gassen die vrijkomen bij 393 °C (figuur 7). Daarnaast zijn koolmonoxide (2300 cm-1 tot 2100 cm-1) en een estersubstantie aanwezig, die te zien is in de carbonylband op 1749 cm-1. Dit suggereert dat het esterdeel C2 en C2 de esterband is. Dit suggereert dat het ester deel C2H5-O-CO-CxHy afbreekt van het molecuul (zie rode indicatie in figuur 10). De twee trillingsbanden bij 1460 cm-1 en 1380 cm-1 zijn waarschijnlijk het gevolg van delen van de koolstofruggengraat. Als voorbeeld wordt in figuur 8 en 9 een vergelijkend spectrum van ethylacetaat en 3-methyloctaan getoond.
Conclusie
Het begin van de ontleding van Eudragit® hangt nauw samen met de Thermische stabiliteitEen materiaal is thermisch stabiel als het niet ontleedt onder invloed van temperatuur. Een manier om de thermische stabiliteit van een stof te bepalen is door een TGA (thermogravimetrische analyser) te gebruiken. thermische stabiliteit. Dit resulteert in veranderingen in de massa van het monster tijdens opslag of thermische behandeling. De massaveranderingen kunnen worden geïdentificeerd met thermogravimetrie. Een duidelijke identificatie van de vrijgekomen gassen - en dus een betrouwbare interpretatie van de massaverliezen - is echter alleen mogelijk als de thermobalans wordt gekoppeld aan een FT-IR-apparaat. Hierdoor kunnen betrouwbare conclusies worden getrokken over de vraag of een bepaald massaverlies kan worden toegeschreven aan ontleding of alleen aan het vrijkomen van water.
Onder de geselecteerde omstandigheden (inerte atmosfeer, verwarmingssnelheid van 10 K/min) begint het onderzochte Eudragit® monster te ontleden bij 185 °C (begintemperatuur van de TGA-curve). Dat dit echt het begin van de ontleding is, blijkt uit het voorkomen van C-H bindingen naast kristalwater.