O papel do DSC nos processos de liofilização

O processo de liofilização consiste em três etapas

A fase de congelamento, a chamada "secagem primária" e, por fim, a "secagem secundária".

• A fase de congelamento durante a qual a substância é congelada a uma taxa de congelamento selected
• A chamada "secagem primária": O gelo será removido da solução concentrada por congelamento por sublimação sob pressão reduzida. Nesse estágio, a temperatura do produto geralmente é de cerca de -35°C a -20°C.
• A "secagem secundária": A temperatura é aumentada ainda mais para secar o produto até o nível de umidade final por meio da dessorção da água contida na matriz. Para obter um bolo estável, é necessária uma concentração de água de, por exemplo, 1% ou menos [1].

Para evitar qualquer perda de atividade da substância medicamentosa, normalmente são adicionados crioprotetores ou lioprotetores, como açúcares (por exemplo, sacarose ou trealose) ou polímeros.

A temperatura de colapso é decisiva

Um parâmetro crítico para a configuração de um processo de liofilização é a temperatura de colapso, geralmente chamada de _Tc. Nessa temperatura, o material derrete ou amolece, de modo que não consegue mais sustentar sua própria estrutura e começa a fluir. Por esse motivo, a substância deve ser mantida abaixo da _Tc na fase de "secagem primária". Entretanto, uma temperatura de processo muito baixa leva a uma progressão lenta inaceitável. Portanto, é importante conhecer o valor da temperatura crítica. Para sistemas cristalinos, a temperatura máxima tolerável corresponde à temperatura deTemperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). fusão eutética [1 - 3]. Somente abaixo desse ponto o sistema é completamente sólido. Mas a maioria das formulações liofilizadas contém fases amorfas e, nesse caso, a temperatura de colapso está próxima da temperatura de Temperatura de transição do vidroA transição vítrea é uma das propriedades mais importantes dos materiais amorfos e semicristalinos, por exemplo, vidros inorgânicos, metais amorfos, polímeros, produtos farmacêuticos e ingredientes alimentícios etc., e descreve a região de temperatura em que as propriedades mecânicas dos materiais mudam de duras e quebradiças para mais macias, deformáveis ou emborrachadas.transição vítrea do soluto concentrado por congelamento máximo (Tg_'). Em muitos casos, a _Tc é um pouco mais alta do que a Tg_', enquanto a diferença exata entre as duas temperaturas depende da formulação [2].

A DSC (Calorimetria Exploratória Diferencial) determina a _Tg ' ..

Os instrumentos deDSC são projetados para detectar alterações na capacidade de calor específica dos materiais à medida que ela ocorre ao passar por uma Temperatura de transição do vidroA transição vítrea é uma das propriedades mais importantes dos materiais amorfos e semicristalinos, por exemplo, vidros inorgânicos, metais amorfos, polímeros, produtos farmacêuticos e ingredientes alimentícios etc., e descreve a região de temperatura em que as propriedades mecânicas dos materiais mudam de duras e quebradiças para mais macias, deformáveis ou emborrachadas.transição vítrea. A Fig. 1 mostra o sinal de DSC durante o aquecimento de uma solução congelada de sacarose a 10%. O congelamento e o aquecimento foram realizados com o instrumento a 5 K/min. A temperatura de Temperatura de transição do vidroA transição vítrea é uma das propriedades mais importantes dos materiais amorfos e semicristalinos, por exemplo, vidros inorgânicos, metais amorfos, polímeros, produtos farmacêuticos e ingredientes alimentícios etc., e descreve a região de temperatura em que as propriedades mecânicas dos materiais mudam de duras e quebradiças para mais macias, deformáveis ou emborrachadas.transição vítrea avaliada da solução maximamente concentrada (Tg_', dada aqui como ponto médio) resulta em -32°C e se ajusta bem aos valores da literatura [4]. A altura da etapa endotérmica é expressa como _{ΔCapacidade térmica específica (cp)A capacidade térmica é uma quantidade física específica do material, determinada pela quantidade de calor fornecida à amostra, dividida pelo aumento de temperatura resultante. A capacidade de calor específica está relacionada a uma unidade de massa do corpo de prova.cp} e equivale aqui a 0,28 J/(gK).

Conforme mencionado acima, a Tg' está ligeiramente abaixo da temperatura de colapso em muitas formulações e, portanto, representa um limite superior bastante conservador, embora isso não tenha influência sobre a qualidade do produto final. Se a etapa de Temperatura de transição do vidroA transição vítrea é uma das propriedades mais importantes dos materiais amorfos e semicristalinos, por exemplo, vidros inorgânicos, metais amorfos, polímeros, produtos farmacêuticos e ingredientes alimentícios etc., e descreve a região de temperatura em que as propriedades mecânicas dos materiais mudam de duras e quebradiças para mais macias, deformáveis ou emborrachadas.transição vítrea for sobreposta por efeitos de RelaxamentoQuando uma tensão constante é aplicada a um composto de borracha, a força necessária para manter essa tensão não é constante, mas diminui com o tempo; esse comportamento é conhecido como relaxamento de tensão. O processo responsável pelo relaxamento da tensão pode ser físico ou químico e, em condições normais, ambos ocorrerão ao mesmo tempo. relaxamento ou picos de CristalizaçãoA cristalização é o processo físico de endurecimento durante a formação e o crescimento de cristais. Durante esse processo, o calor da cristalização é liberado.cristalização relacionados a um dos componentes da formulação, o DSC modulado por temperatura (TM-DSC ou mt-DSC) pode ajudar na separação.

... e a temperatura de transição vítrea do produto seco

Muitos produtos liofilizados permanecem em sua forma amorfa após a secagem. Como a água apresenta um efeito amaciante, a temperatura de transição ví trea da fase amorfa está diretamente relacionada ao conteúdo de água residual retido. Assim, o DSC também pode ser usado para determinar o status de secagem do material. Literatura: [1] E. Meister e H. Gieseler, A significant comparison between collapse and glass transition temperatures, European Pharmaceutical Review, online, September 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, on-line, setembro de 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, on-line 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, p 221-229