Rola DSC w procesach liofilizacji

Proces liofilizacji składa się z trzech etapów

Faza zamrażania, tak zwane "suszenie wstępne" i wreszcie "suszenie wtórne".

• Faza zamrażania, podczas której substancja jest zamrażana w tempie selected
• Tak zwane "suszenie podstawowe": Lód zostanie usunięty ze stężonego roztworu przez sublimację pod zmniejszonym ciśnieniem. Na tym etapie temperatura produktu wynosi zazwyczaj od -35°C do -20°C.
• "Suszenie wtórne": Temperatura jest dalej zwiększana w celu wysuszenia produktu do końcowego poziomu wilgotności poprzez desorpcję wody zawartej w matrycy. W celu uzyskania stabilnego ciasta wymagane jest stężenie wody np. 1% lub mniej [1].

Aby uniknąć utraty aktywności substancji leczniczej, zwykle dodaje się krio- lub lioochronniki, takie jak cukry (np. sacharoza lub trehaloza) lub polimery.

Temperatura upadku ma decydujące znaczenie

Krytycznym parametrem dla konfiguracji procesu liofilizacji jest temperatura zapadania się, często nazywana _Tc. W tej temperaturze materiał topi się lub mięknie, tak że nie jest już w stanie utrzymać własnej struktury i zaczyna płynąć. Z tego powodu substancja powinna być utrzymywana poniżej _Tc w fazie "suszenia wstępnego". Jednak zbyt niska temperatura procesu prowadzi do niedopuszczalnie powolnego postępu. Dlatego ważne jest, aby znać wartość temperatury krytycznej. W przypadku układów krystalicznych maksymalna tolerowana temperatura odpowiada eutektycznej temperaturze topnienia [1 - 3]. Tylko poniżej tego punktu system jest całkowicie stały. Jednak większość liofilizowanych preparatów zawiera fazy amorficzne i w tym przypadku temperatura załamania jest zbliżona do temperatury zeszklenia maksymalnie liofilizowanej substancji rozpuszczonej (_Tg´). W wielu przypadkach _Tc jest nieco wyższa niż _Tg´, podczas gdy dokładna różnica między obiema temperaturami zależy od formulacji [2].

DSC (różnicowa kalorymetria skaningowa) pozwala określić ..

PrzyrządyDSC są przeznaczone do wykrywania zmian pojemności cieplnej właściwej materiałów podczas przechodzenia przezPunkt przecięciaW teście reologicznym, takim jak przemiatanie częstotliwości lub przemiatanie czas/temperatura, punkt przecięcia jest wygodnym punktem odniesienia wskazującym punkt "przejścia" próbki. przejście szkliste. Rys. 1 przedstawia sygnał DSC podczas ogrzewania zamrożonego 10% roztworu sacharozy. Zamrażanie i ogrzewanie przeprowadzono za pomocą przyrządu z prędkością 5 K/min. Oszacowana Temperatura zeszkleniaPrzejście szkliste jest jedną z najważniejszych właściwości materiałów amorficznych i półkrystalicznych, np. szkieł nieorganicznych, metali amorficznych, polimerów, farmaceutyków i składników żywności itp. i opisuje obszar temperatury, w którym właściwości mechaniczne materiałów zmieniają się z twardych i kruchych na bardziej miękkie, odkształcalne lub gumowate.temperatura zeszklenia maksymalnie stężonego roztworu (Tg´_, podana tutaj jako punkt środkowy) wynosi -32°C i dobrze pasuje do wartości literaturowych [4]. Wysokość stopnia endotermicznego jest wyrażona jako _{ΔPojemność cieplna właściwa (cp)Pojemność cieplna jest wielkością fizyczną specyficzną dla materiału, określoną przez ilość ciepła dostarczonego do próbki, podzieloną przez wynikający z tego wzrost temperatury. Pojemność cieplna właściwa jest związana z jednostką masy próbki.cp} i wynosi tutaj 0,28 J/(gK).

Jak wspomniano powyżej, temperatura Tg' jest nieco niższa od temperatury zeszklenia w wielu formulacjach i dlatego stanowi raczej konserwatywną górną granicę, choć nie ma to wpływu na jakość produktu końcowego. Jeśli etap przejścia szklistego nakłada się na efekty relaksacji lub piki krystalizacji związane z jednym ze składników preparatu, DSC z modulacją temperatury (TM-DSC lub mt-DSC) może pomóc w separacji.

... i temperatura zeszklenia suszonego produktu

Wiele produktów liofilizowanych po wysuszeniu pozostaje w postaci amorficznej. Ponieważ woda wykazuje działanie zmiękczające, temperatura zeszklenia fazy amorficznej jest bezpośrednio związana z zawartością wody resztkowej. W związku z tym, DSC może być ponadto wykorzystana do określenia stanu suszenia materiału. Literatura: [1] E. Meister i H. Gieseler, A significant comparison between collapse and glass transition temperatures, European Pharmaceutical Review, online, wrzesień 2008 https://www.europeanpharmaceuticalreview.com/article/1479/a-significant-comparison-between-collapse-and-glass-transition-temperatures/ [2] V. Kett, Development of Freeze-dried Formulations Using Thermal Analysis and Microscopy, American Pharmaceutical Review, online, wrzesień 2010 https://www.americanpharmaceuticalreview.com/Featured-Articles/36885-Development-of-Freeze-dried-Formulations-Using-Thermal-Analysis-and-Microscopy/ [3] H. Schiffter-Weinle, Immer schön trocken bleiben, Deutsche Apothekerzeitung, online https://www.deutsche-apotheker-zeitung.de/daz-az/2016/daz-44-2016/immer-schoen-trocken-bleiben [4] F. Franks, Freeze-drying of bioproducts: putting principles into practice, European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics, 1998, 45, s. 221-229