Введение
Было обнаружено, что температура плавления различных твердых веществ, таких как некоторые полимеры, жирные кислоты, жидкости Ionic и фармацевтические соединения, значительно снижается в присутствии сверхкритического диоксида углерода (scCO2) из-за растворимостиCO2 в расплаве. Этот эффект может быть полезен при обработке или кристаллизации материалов из их расплавов, особенно если они термочувствительны. Чувствительность материала к понижению температуры плавления в присутствии scCO2 можно изучить с помощью ДСК высокого давления (ДСК ВД) для измерения температуры плавления материала при повышенном давленииCO2, даже не достигая сверхкритических условий. В данном исследовании изучалось влияние высокого давления углекислого газа на температуру плавления фармацевтического соединения пироксикама, нестероидного противовоспалительного препарата (НПВП). Сообщалось о четырех безводных кристаллических формах (полиморфах) этого соединения [1]. Коммерчески доступная форма I, с температурой плавления около 201°C, является наиболее стабильной кристаллической формой. Было показано, что температура плавления формы I значительно снижается в присутствии scCO2 [1]. Поскольку пироксикам разлагается при плавлении, понижение температуры плавления соединения может быть полезным для выращивания из расплава других кристаллических форм (например, формы III), которые трудно получить путем кристаллизации из растворов в органических растворителях.
Экспериментальные детали
Пироксикам (TCI America) использовали в том виде, в котором он был получен. Измерения ДСК проводили на приборе NETZSCH DSC 204 HP Phoenix® на образцах массой 4-6 мг в открытых алюминиевых тиглях объемом 25 мкл. Образцы нагревали со скоростью 10 К/мин под потоком N2 илиCO2 с давлением от 1 до 40 бар при скорости потока 100 мл/мин или под статической атмосферойCO2 для достижения давления >55 бар.libraДля проверки температурного режима прибора использовался индиевый стандарт, который не изменялся при различных атмосферах и давлениях.
Результаты
На рисунке 1 показаны переходы плавления на кривых ДСК пироксикама формы I при давленииCO2 в окружающей среде и при давленияхCO2 40 бар и 63 бар. Если измерения при давлении окружающей среды и 40 бар проводились при динамическом потокеCO2, то измерения при 63 бар проводились при статической атмосфереCO2 в закрытой системе. Максимальное давление 55 бар из баллона сCO2 подавалось в HP-DSC при температуре окружающей среды, и система закрывалась таким образом, чтобы давление увеличивалось по мере нагрева и достигало 63 бар в начале плавления образца. Экстраполированная температура начала плавления пироксикама, равная 201,3°C при давлении окружающей среды, соответствует литературному значению1. Под давлением 40 барCO2 температура начала плавления понизилась примерно на 5,5 К до 196°C. Она снизилась еще на 2,5 К при давленииCO2 63 бар.
Чтобы убедиться в том, что эффект понижения температуры плавления пироксикама при повышении давленияCO2 был характерен только дляCO2, было изучено влияние повышения давления N2 на плавление соединения. На рисунке 2 показаны пики плавления пироксикама под N2 при давлении окружающей среды, 10 бар и 40 бар. В отличие от эффекта понижения температуры плавления при повышении давленияCO2, повышение давления N2 вызвало небольшое повышение температуры плавления пироксикама, что соответствует поведению большинства материалов, которые подвергаются расширению при переходе из твердого состояния в жидкое.
Резюме
Измерения методом HP-DSC показали, что пироксикам подвергается понижению температуры плавления примерно на 8 К в присутствии атмосферыCO2 под давлением 63 бар по сравнению с ситуацией при атмосферном давлении. Это исследование продемонстрировало полезность измерений HP-DSC для скрининга твердых веществ на предмет потенциального понижения температуры плавления в scCO2, даже если давление ниже того, которое необходимо для достижения сверхкритической фазы.