Rezultate privind pierderea rapidă la uscare prin analiză termogravimetrică

Pierderea prin uscare este o metodă obișnuită de determinare a cantității de materii volatile din interiorul unei substanțe chimice, de exemplu, un produs farmaceutic. Pentru controlul calității, condițiile recomandate sunt specificate în monografiile corespunzătoare ale farmacopeilor respective.

Metoda standard descrisă consumă mult timp și necesită o masă mare de probă: 1 până la 2 grame de material de testare sunt puse într-un balon și plasate într-o cameră de uscare la temperatura și pentru perioada de timp indicate în monografie. Instrucțiunea "uscat până la greutate constantă" înseamnă că proba trebuie uscată până când două operații succesive de cântărire (la interval de o oră, cântărirea după răcirea probei la temperatura camerei) arată o diferență mai mică de 0,5 mg pe gram de substanță [1].

Cu toate acestea, testarea poate fi, de asemenea, mult mai rapidă - dacă se aplică analiza termogravimetrică.

În textul nearmonizat al Farmacopeii japoneze (JP), se afirmă că termogravimetria este o metodă alternativă pentru experimentele de pierdere prin uscare. Mai mult, chiar și USP <731> (Teste fizice/pierderi la uscare) subliniază că, în unele monografii individuale, TGA este necesară în acest scop.

Stearatul de magneziu ca exemplu

Pentru stearatul de magneziu, unul dintre cei mai utilizați excipienți pentru formele farmaceutice solide, este obligatorie uscarea la 105°C până la o greutate constantă [2].

Următoarele măsurători (prezentate în figurile 1 și 2) au fost efectuate folosind un tip comercial de stearat de magneziu de calitate farmaceutică, așa cum a fost primit. Fig. 1 ilustrează o simulare a metodei standard de pierdere prin uscare prin încălzirea probei la 105 °C cu 20 K/min și apoi menținerea constantă a acestei temperaturi pentru un anumit timp. Randamentul complet al pierderii de masă este de 4,09 %. Acest rezultat a putut fi obținut în doar aproximativ 10 minute.

Analiza curbei DSC arată proprietățile termice ale HDPE, evidențiind un vârf la 132,0°C și o suprafață complexă a vârfului de 43,87 J/g. — Figura 1: Simularea unui test de pierdere prin uscare a stearatului de magneziu; sunt afișate curba pierderii de masă (linia solidă albastră) și curba temperaturii (linia punctată roșie) în funcție de timp; masa probei: 6,7 mg, viteza de încălzire: 20 K/min, creuzete Al deschise, atmosferă dinamică de N2

Deoarece Fig. 1 arată că cea mai mare parte a pierderii de masă are loc deja în secțiunea de încălzire, a fost efectuat un al doilea experiment în care o cantitate comparabilă de material de probă a fost încălzită la 180°C la 20 K/min într-un segment dinamic (Fig. 2). Se poate observa un rezultat de 4,04 % pierdere de masă. Acest experiment a fost finalizat în doar aproximativ 8 minute.

Curba pierderii de masă a stearatului de magneziu încălzit la 180 °C la 20 K/min, care ilustrează o reducere a greutății de 4,04%. — Figura 2: Încălzirea stearatului de magneziu la 180 °C la 20 K/min; este afișată curba pierderii de masă (linie continuă verde) în funcție de temperatură; masa probei: 6,3 mg, viteza de încălzire: 20 K/min, creuzete de Al deschise, atmosferă dinamică de N2

Ambele rezultate se potrivesc bine cu valoarea de 4,02% indicată pe certificatul de analiză al stearatului de magneziu comercial. Cu toate acestea, măsurătorile în sine au putut fi finalizate foarte rapid. Factorul este de aproximativ 6 în comparație cu experimentele convenționale privind pierderea prin uscare. Acest lucru face din analiza termogravimetrică un instrument extrem de util pentru caracterizarea API-urilor (ingrediente farmaceutice active) și a excipienților.

Referință:

[1] USP 40, capitolul <731>

[2] Textul monografiei despre stearatul de magneziu în USP, etapa 6 de armonizare, oficial 1 august 2016