Tips en trucs
Wat is de invloed van kroesdeksels op het thermische gedrag van hydraten?
Hydraten zijn een groep kristallijne vaste stoffen die hun kristalwater afgeven bij verhitting.
De afgiftetemperatuur is onder andere afhankelijk van de bindingsenergie waarmee het water in de structuur gebonden is. Dit biedt de mogelijkheid om informatie te verkrijgen over de bindingsrelaties in de kristalstructuur door middel van thermische analyse. De afgiftetemperatuur wordt echter ook beïnvloed door het gebruikte smeltkroes systeem. Het is te verwachten dat de diameter van het gat in het deksel van de kroes de afgiftetemperatuur zal beïnvloeden. Effecten in de DSC- of TGA-curven die kunnen worden herleid tot hetzelfde vrijkomen van water uit een hydraat, kunnen daarom sterk variëren wat betreft hun temperatuurpositie, alleen gebaseerd op de geselecteerde meetomstandigheden.
Met het volgende voorbeeld van amoxicillinetrihydraat zal worden aangetoond welke effecten een rol spelen bij DSC-curves. Amoxicilline is een antibioticum dat bij mensen en dieren wordt gebruikt voor de behandeling van bacteriële infecties, zoals middenoorontsteking, bronchitis of huidziekten. De stof wordt niet aangetast door maagzuur en kan daarom niet alleen als infuus of injectie worden toegediend, maar ook als tablet of suspensie. Orale farmaceutische vormen bevatten amoxicilline meestal in de trihydraatvorm, een wit kristallijn poeder [1]
Vooronderzoeken met behulp van TGA-FT-IR
Om na te gaan of het vrijkomen van water door amoxicilline niet wordt overlapt door ontleding van de stof, is eerst een thermogravimetrische meting in combinatie met een Bruker FT-IR uitgevoerd, waarvan het resultaat is weergegeven in figuur 1.
Het monster vertoont verschillende massaveranderingen tijdens verhitting tot 600°C. De eerste stap met een DTG-piektemperatuur van 132°C komt overeen met een massaverlies van 12,9%. Deze waarde komt goed overeen met het theoretische massaverlies van 12,88%, dat kan worden berekend op basis van de molaire massa van amoxicillinetrihydraat van 419 g/mol en het vrijkomen van alle drie de watermoleculen. Figuur 2 bevestigt dat het vrijkomende gas inderdaad uitsluitend water is
DSC-onderzoek met verschillend doorboorde kroesdeksels
Monsters met een massa van elk 2,25 mg werden afgewogen in aluminium kroezen van Concavus® en de kroezen werden afgesloten met verschillend doorboorde deksels. Hieronder staan foto's van de bereide gaten. Het vrijkomen van water verschijnt in de DSC-curves als een endotherme piek. Zoals duidelijk te zien is in figuur 3, verschuiven zowel het begin van de piek als, in het bijzonder, de top van elke corresponderende piek naar hogere temperaturen naarmate de gatgrootte afneemt. Een verkleining van de gatdiameter met een factor 11,5 (van ca. 727 µm naar ca. 63 µm) resulteert in een verschuiving van de piektemperatuur met 37 K. Bovendien verandert de vorm van de piek: hoe kleiner het gat in het deksel, hoe smaller en steiler de piek.
Samenvatting
Wanneer aluminium kroezen met doorboorde deksels worden gebruikt voor het testen van organische en anorganische hydraten, heeft de grootte van het gat een significante invloed op de temperatuurpositie van de resulterende endotherme verdampingspiek. Een goede reproduceerbaarheid van de DSC-meetresultaten kan alleen worden bereikt als de gebruikte identieke meetomstandigheden ook een identieke gaatjesgrootte omvatten. Op dezelfde manier kan een gelijkaardig gedrag verwacht worden voor alle reacties waarbij gassen vrijkomen, zoals verbrandings- of ontledingsreacties.