Szybka utrata wyników suszenia dzięki analizie termograwimetrycznej

Strata podczas suszenia jest powszechnie stosowaną metodą określania ilości substancji lotnych w substancji chemicznej, np. w farmaceutyku. W przypadku kontroli jakości zalecane warunki są określone w odpowiednich monografiach odpowiednich farmakopei.

Opisana standardowa metoda jest dość czasochłonna i wymaga dużej masy próbki: 1 do 2 gramów badanego materiału umieszcza się w kolbie i umieszcza w komorze suszenia w temperaturze i na czas podany w monografii. Instrukcja "wysuszyć do stałej masy" oznacza, że próbka powinna być suszona do momentu, gdy dwie kolejne operacje ważenia (w odstępie jednej godziny, ważenie po schłodzeniu próbki z powrotem do temperatury pokojowej) wykażą różnicę mniejszą niż 0,5 mg na gram substancji [1].

Testowanie może być jednak również znacznie szybsze - jeśli zastosowana zostanie analiza termograwimetryczna.

W niezharmonizowanym tekście Farmakopei Japońskiej (JP) stwierdzono, że termograwimetria jest alternatywną metodą dla eksperymentów strat podczas suszenia. Co więcej, nawet USP <731> (Physical Tests/Loss on Drying) wskazuje, że w niektórych indywidualnych monografiach TGA jest wymagana do tego celu.

Stearynian magnezu jako przykład

W przypadku stearynianu magnezu, jednej z najczęściej stosowanych substancji pomocniczych w stałych postaciach dawkowania, suszenie w temperaturze 105°C do stałej masy jest obowiązkowe [2].

Poniższe pomiary (przedstawione na rys. 1 i 2) przeprowadzono przy użyciu komercyjnego stearynianu magnezu o jakości farmaceutycznej. Rys. 1 ilustruje symulację standardowej metody ubytku masy podczas suszenia poprzez ogrzewanie próbki do temperatury 105°C z prędkością 20 K/min, a następnie utrzymywanie tej temperatury na stałym poziomie przez określony czas. Wydajność całkowitego ubytku masy wynosi 4,09%. Wynik ten można osiągnąć w zaledwie około 10 minut.

Rysunek 1: Symulacja testu strat podczas suszenia stearynianu magnezu; wyświetlana jest krzywa ubytku masy (niebieska linia ciągła) i krzywa temperatury (czerwona linia przerywana) w funkcji czasu; masa próbki: 6,7 mg, szybkość ogrzewania: 20 K/min, otwarte tygle Al, dynamiczna atmosfera N2

Ponieważ rys. 1 pokazuje, że większość utraty masy ma miejsce już w sekcji grzewczej, przeprowadzono drugi eksperyment, w którym porównywalna ilość materiału próbki została podgrzana do 180 ° C przy 20 K / min w segmencie dynamicznym (rys. 2). Uzyskano wynik 4,04% ubytku masy. Eksperyment ten został zakończony w około 8 minut.

Rysunek 2: Ogrzewanie stearynianu magnezu do 180 °C przy 20 K/min; wyświetlana jest krzywa ubytku masy (zielona linia ciągła) w funkcji temperatury; masa próbki: 6,3 mg, szybkość ogrzewania: 20 K/min, otwarte tygle Al, dynamiczna atmosfera N2

Oba wyniki dobrze pasują do wartości 4,02% podanej na certyfikacie analizy komercyjnego stearynianu magnezu. Same pomiary można jednak zakończyć bardzo szybko. Współczynnik ten wynosi około 6 w porównaniu z konwencjonalnymi eksperymentami strat podczas suszenia. Sprawia to, że analiza termograwimetryczna jest niezwykle przydatnym narzędziem do charakteryzowania API (aktywnych składników farmaceutycznych) i substancji pomocniczych.

Odniesienie:

[1] USP 40, rozdział <731>.

[2] Tekst monografii na temat stearynianu magnezu w USP, etap 6 harmonizacji, oficjalny 1 sierpnia 2016 r.