Introducere
Monohidratul de lactoză este unul dintre excipienții cei mai utilizați în industria farmaceutică. Datorită disponibilității sale ridicate, a proprietăților favorabile de prelucrare, a compresibilității și a fluidității, acesta este utilizat în mod obișnuit ca umplutură sau diluant în comprimate și capsule. Pentru a asigura o calitate constantă a produsului, este esențial să se detecteze în mod fiabil orice posibile modificări ale materialului în timpul depozitării și prelucrării.
Depozitarea, absorbția umidității sau modificările structurale pot influența proprietățile fizice ale materiilor prime farmaceutice sub formă de pulbere. Pe lângă metodele consacrate de caracterizare termică, analiza cu impuls de lumină (LFA, prezentată schematic în Figura 1) este o tehnică rapidă, fără contact și nedistructivă pentru determinarea difuzivității termice a materialelor. În cadrul acestei metode, suprafața frontală a unei probe plan-paralele este încălzită printr-un impuls scurt de energie; creșterea de temperatură rezultată pe suprafața posterioară este înregistrată de un detector cu infraroșu și utilizată pentru determinarea difuzivității termice.
Evidențierea efectelor stocării: lactoză proaspătă versus lactoză expirată
Au fost analizate două pulberi de lactoză monohidrat: o probă proaspătă și o probă expirată. Ambele pulberi au fost presate sub formă de pelete în condiții identice (la 20 kN timp de 20 de minute), pentru a obține geometrii comparabile ale probelor și condiții de contact similare. Scopul studiului a fost de a evidenția eventualele diferențe în ceea ce privește difuzivitatea termică a celor două materiale în intervalul de temperaturi scăzute, de la temperatura camerei până la 80 °C.
Măsurători LFA precise cu ajutorul LFA 717 HyperFlash®
Măsurătorile au fost efectuate cu ajutorul sistemului de măsurare a difuzivității termice LFA 717 HyperFlash®. Acest instrument este conceput pentru măsurători extrem de precise și rapide ale difuzivității termice pe o gamă largă de materiale și permite efectuarea analizelor în atmosfere definite. În această serie de măsurători, analiza a fost efectuată într-o atmosferă de argon pe pelete cilindrice cu un diametru de 12,6 mm și o înălțime de 3 mm.
Diferențe clare, detectate cu precizie
Figura 2 prezintă difuzivitatea termică a ambelor pelete de lactoză monohidrat în funcție de temperatură, în intervalul cuprins între 25 °C și 80 °C. Pentru ambele probe se observă o scădere a difuzivității termice odată cu creșterea temperaturii. Acest comportament corespunde tendinței tipice întâlnite la multe materiale, în cazul cărora interacțiunile fonon-fonon, care se intensifică la temperaturi mai ridicate, afectează transportul căldurii.
Proba proaspătă de lactoză prezintă valori mai mici decât proba expirată pe întregul interval de temperatură studiat. Abaterea ajunge până la aproximativ 16 %. Această diferență poate fi atribuită unei proporții mai mari de componente amorfe în proba proaspătă. Zonele amorfe pot împiedica transportul căldurii în interiorul peletei mai puternic decât structurile cristaline, ceea ce duce la o difuzivitate termică mai mică.
LFA ca instrument valoros pentru evaluarea calității produselor farmaceutice
Studiul demonstrează că analiza cu lumină intermitentă LFA 717 HyperFlash® este sensibilă la diferențele legate de compoziția materialului dintre probele de lactoză monohidrat. Chiar și în intervalul de temperatură moderat cuprins între 25 °C și 80 °C, au putut fi detectate diferențe clare în ceea ce privește difuzivitatea termică între lactoza proaspătă și cea expirată. Prin urmare, analiza cu impulsuri de lumină reprezintă o metodă valoroasă pentru caracterizarea excipienților farmaceutici și evaluarea modificărilor legate de condițiile de depozitare.
Date de măsurare pe scurt
| Parametru | Setare |
|---|---|
| Eșantion | Lactoză monohidrat, proaspătă și expirată |
| Instrument | LFA 717 HyperFlash® |
| Detector | MCT |
| Suport pentru probă | Ø 12,7 mm, standard |
| Atmosferă | Argon |
| Viteză de încălzire | 10 K/min |
| Interval de temperatură | de la 25 °C la 80 °C |
| Dimensiunile probei | Ø 12,6 mm, înălțime 3 mm |
| Model de evaluare | Standard |
| Pregătirea probei | Presat la 20 kN timp de 20 min |
Concluzie
Difuzivitatea termică determină viteza cu care căldura se propagă în interiorul unei pulberi de lactoză. Aceasta influențează indirect stabilitatea lactozei, deoarece determină profilul de temperatură și, prin urmare, solicitarea termică la care este supusă pulberea. O difuzivitate termică ridicată duce la o încălzire sau răcire mai rapidă și mai uniformă, în timp ce o difuzivitate termică scăzută poate duce la apariția unor gradienți de temperatură, ceea ce face ca diferite zone ale pulberii să fie expuse la StresTensiunea este definită ca un nivel al forței aplicate pe o probă cu o secțiune transversală bine definită. (Tensiune = forță/zonă). Eșantioanele cu secțiune circulară sau dreptunghiulară pot fi comprimate sau întinse. Materialele elastice, cum ar fi cauciucul, pot fi întinse până la de 5 până la 10 ori lungimea lor inițială.stres termic pentru perioade de timp variabile.
Pe lângă difuzivitatea termică, temperatura, timpul de expunere și conținutul de umiditate sunt, de asemenea, factori cruciali care afectează stabilitatea. La temperaturi și umiditate ridicate, pot apărea reacții Maillard*, decolorări și modificări ale structurii cristaline a lactozei sau ale conținutului de apă cristalină.
*Reacția Maillard este o reacție chimică între zaharurile reducătoare și grupările amino ale proteinelor sau ale aminoacizilor. Aceasta este accelerată în primul rând de temperaturile ridicate și, adesea, și de umiditate. Consecințele tipice includ formarea de pigmenți maronii și gălbui, precum și a altor posibili produși de reacție, care pot altera proprietățile produsului.