Introducere
Polivinilpirolidona (PVP) este un material polimeric solubil în apă cu proprietăți fizico-chimice unice. De la descoperirea sa la mijlocul secolului al XX-lea, a devenit rapid unul dintre cei trei excipienți noi majori în domeniul produselor farmaceutice datorită solubilității, formării filmului, biocompatibilității și stabilității sale excelente. Acesta poate fi utilizat ca co-solvent în tablete, granule și injecții și, de asemenea, ca agent de co-fluxare în capsule. În plus, servește ca agent de dispersie pentru formulări lichide și agenți coloranți, ca stabilizator pentru enzime și medicamente sensibile la căldură și ca coprecipitant pentru medicamente slab solubile. De asemenea, este utilizat ca decontaminant în medicamentele oftalmice și ca lubrifiant. Printr-o reacție de polimerizare radicalară, N-vinil-pirrolidona (NVP) poate fi polimerizată în polivinilpirolidonă (PVP). Prin urmare, puritatea și calitatea NVP afectează în mod direct performanța PVP (formulele structurale ale PVP și NVP, a se vedea figura 1).
Parametrii de măsurare
Proba de testare a fost o pulbere albă de PVP. Testul a fost efectuat cu ajutorul unui NETZSCH STA Jupiter® cuplat cu un Bruker INVENIO. În această metodă, produsele eliberate în timpul analizei termogravmetrice sunt purtate printr-o linie de transfer încălzită de un gaz de purjare. Acest lucru permite analiza și identificarea directă a substanțelor care evoluează din punct de vedere al structurii lor cu ajutorul detectorului spectrometrului în infraroșu (FT-IR). Prin cuplarea unei termobalanțe și a unui FT-IR, se măsoară simultan modificarea masei probei cu creșterea temperaturii, precum și grupele funcționale ale gazelor eliberate. Parametrii de măsurare sunt detaliați în tabelul 1.
Tabelul 1: Condiții de măsurare TGA-FT-IR
| Instrument | STA Jupiter® Bruker INVENIO |
| Purtător de probe | TGA tip S |
| Program de temperatură | RT - 675°C |
| Rata de încălzire | 10 K/min |
| Creuzet | Al2O3, 300 μl, deschis |
| Masa probei | 39.77 mg |
| Atmosfera de gaz | Azot |
| Debit de gaz | 70 ml/min |
Parametrii de măsurare FT-IR | |
| Gama spectrală | 4000 - 650 cm-1 |
| Rezoluție | 4 cm-1 |
| Mod de scanare | Media 16 scanări per spectru |
| Detector | TE-DLaTGS |
Figura 2 prezintă măsurătorile TGA-FT-IR. Curba TGA arată că există trei etape de pierdere a masei pentru proba de PVP. Primul interval de pierdere a masei a fost între RT și 136°C, cu o modificare a masei de 0,99%; al doilea interval de pierdere a masei a fost între 136°C și 252°C, cu o modificare a masei de 1,06%; iar al treilea interval de pierdere a masei a fost între 252°C și 675°C, cu o modificare a masei de 93,38%. Masa reziduală s-a ridicat la 4,55%. Curba DTG este derivata de prim ordin a curbei TGA, care reflectă rata de pierdere a masei probei. În curba DTG s-au găsit vârfuri la 73,7°C, 211,1°C și 428,5°C. Curba Gram Schmidt, care arată intensitățile IR totale, este în bună concordanță cu curba DTG.
Figura 3 prezintă datele FT-IR complete pentru PVP într-un grafic 3D dependent de temperatură și de numărul de unde. Curba TGA este reprezentată cu roșu în partea din spate și arată corelația dintre pierderea de masă și creșterea intensității IR.
Pentru evaluarea detaliată a datelor IR, au fost extrase spectre individuale la diferite temperaturi și comparate cu biblioteca din faza gazoasă. Spectrele în infraroșu extrase la 72°C, 171°C, 231°C, 282°C și 431°C pot fi văzute în figura 4.
Apa a fost eliberată în timpul primelor două etape de pierdere a masei în intervalul de temperatură de până la 270°C; a se vedea spectrul de referință din figura 5. În spectrele extrase la 171°C, 213°C și 282°C, a fost detectată eliberarea deCO2. Spectrele de la 171°C și 282°C au arătat, de asemenea, o anumită similitudine cu 2-pirrolidinona. Nu este disponibil un spectru de referință în fază gazoasă al NVP.
Figura 6 prezintă spectrul FT-IR în timpul principalei etape de Reacția de descompunereO reacție de descompunere este o reacție indusă termic a unui compus chimic care formează produse solide și/sau gazoase. descompunere. Spectrele de absorbție optică în infraroșu ale NVP și PVP diferă din cauza diferențelor în structura moleculară și a efectelor polimerizării. Tabelul 2 prezintă comparația vârfurilor caracteristice din spectrele de absorbție în infraroșu ale PVP și NVP. Picul de absorbție C=O al NVP se află într-o poziție mai înaltă (1748 cm-1), în timp ce cel al PVP se află de obicei în intervalul 1650-1680 cm-1; și există o grupare vinilică (C=C) în molecula de NVP, în timp ce nu există o astfel de legătură dublă în PVP.
Din analiza de mai sus și spectrul corespunzător detectat la 428°C, este probabil că a fost detectat monomerul NVP. Ca urmare, se poate concluziona că proba de PVP s-a descompus la peste 350°C. În plus, un amestec de alți produse de piroliză este probabil eliberat simultan. Această constatare este în concordanță cu procesul de piroliză descris în literatura de specialitate [1].
Tabelul 2: Compararea vârfurilor spectrale caracteristice în infraroșu ale NVP (monomer) și PVP (polimer)
| Număr de unde Interval | NVP (monomer) | PVP (polimer) |
| 3400-3500 cm-1 | Vibrație de întindere O-H | |
| 2900-3000 cm-1 | Vibrație de întindere C-H | |
| 1748-1650 cm-1 | Vibrația de întindere a carbonilului (C=O) | |
| la 1630 cm-1 | Vibrație de întindere a legăturii duble C=C | Nici o vibrație evidentă de întindere (C=C) |
| la 1420 cm-1 | Vibrație de încovoiere a metilenului | |
| la 1330 cm-1 | Vibrație de întindere C-N- | |
Concluzie
Pe măsură ce cererea de medicamente personalizate și de formulări complexe continuă să crească, PVP este utilizat în aplicații din ce în ce mai inovatoare ca excipient farmaceutic, cum ar fi în suporturile de medicamente imprimate 3D și în sistemele de administrare a medicamentelor țintite. Această dezvoltare îi extinde rolul și îi consolidează importanța în industria farmaceutică. Prin utilizarea tehnicilor de cuplare termoanalitică, compoziția gazelor eliberate în timpul descompunerii termice a PVP poate fi analizată, oferind informații valoroase pentru cercetarea ulterioară a produsului. În plus, înțelegerea produselor de piroliză ale PVP este esențială pentru asigurarea siguranței medicamentelor la temperaturi mai ridicate, deoarece ajută la Identify potențiali subproduse toxice care ar putea afecta stabilitatea medicamentelor și sănătatea pacienților.