| Published: 

Влияние условий хранения на коэффициент теплопроводности моногидрата лактозы

Введение

Моногидрат лактозы является одной из наиболее широко используемых вспомогательных веществ в фармацевтической промышленности. Благодаря хорошей доступности, благоприятным технологическим свойствам, прессованности и сыпучести он широко применяется в качестве наполнителя или разбавителя в таблетках и капсулах. Для обеспечения стабильного качества продукции крайне важно надежно выявлять любые возможные изменения материала в процессе хранения и переработки.

Хранение, поглощение влаги или структурные изменения могут влиять на физические свойства порошкообразного фармацевтического сырья. В дополнение к устоявшимся методам термической характеристики метод светового импульсного анализа (LFA; схема представлена на рисунке 1) представляет собой быструю, бесконтактную и неразрушающую технологию определения теплопроводности материалов. При этом методе передняя поверхность плоскопараллельного образца нагревается коротким энергетическим импульсом; возникающее в результате повышение температуры на задней поверхности регистрируется инфракрасным детектором и используется для определения теплопроводности.

1) Принцип измерения LFA

Визуализация эффектов хранения: свежая лактоза и лактоза с истекшим сроком годности

Были исследованы два образца порошка лактозы моногидрата: свежий образец и образец с истекшим сроком годности. Оба порошка были спрессованы в гранулы в одинаковых условиях (при усилии 20 кН в течение 20 минут) с целью обеспечения сопоставимой геометрии образцов и условий контакта. Целью исследования было выявление возможных различий в теплопроводности этих двух материалов в низкотемпературном диапазоне от комнатной температуры до 80 °C.

Точные измерения LFA с помощью LFA 717 HyperFlash®

Измерения проводились с использованием прибора LFA 717 HyperFlash®. Данный прибор предназначен для высокоточного и быстрого измерения теплопроводности широкого спектра материалов и позволяет проводить анализы в заданных атмосферах. В данной серии измерений анализ проводился в атмосфере аргона на цилиндрических прессах диаметром 12,6 мм и высотой 3 мм.

Надежное выявление явных различий

На рисунке 2 показана теплопроводность обоих гранулятов моногидрата лактозы в зависимости от температуры в диапазоне от 25 °C до 80 °C. Для обоих образцов наблюдается снижение тепловой диффузионной способности с ростом температуры. Такая зависимость соответствует типичной тенденции, характерной для многих материалов, при которой усиление фонон-фононных взаимодействий при более высоких температурах влияет на перенос тепла.

Свежий образец лактозы демонстрирует более низкие значения, чем просроченный образец, во всём исследуемом диапазоне температур. Разница составляет до примерно 16 %. Данное отличие можно объяснить более высокой долей аморфных компонентов в свежем образце. Аморфные области могут затруднять перенос тепла внутри гранулы в большей степени, чем кристаллические структуры, что приводит к снижению тепловой диффузионной способности.

2) Теплопроводность двух гранул моногидрата лактозы, измеренная в диапазоне температур от 25 °C до 80 °C в атмосфере аргона. Свежий образец демонстрирует более низкие значения по сравнению с просроченным образцом.

Метод LFA как ценный инструмент для оценки качества фармацевтической продукции

Исследование демонстрирует, что метод анализа с помощью световой вспышки LFA 717 HyperFlash® позволяет с высокой чувствительностью выявлять связанные с особенностями материала различия между образцами моногидрата лактозы. Даже в умеренном температурном диапазоне от 25 °C до 80 °C удалось обнаружить явные различия в теплопроводности между свежей и просроченной лактозой. Таким образом, метод анализа с использованием световых импульсов представляет собой ценный способ определения характеристик фармацевтических вспомогательных веществ и оценки изменений, связанных с хранением.

Краткий обзор данных измерений

ПараметрНастройка
ОбразецМоногидрат лактозы, свежий и с истекшим сроком годности
ПриборLFA 717 HyperFlash®
ДетекторMCT
Держатель образцаØ 12,7 мм, стандартный
АтмосфераАргон
Скорость нагрева10 К/мин
Диапазон температурот 25 °C до 80 °C
Размеры образцаØ 12,6 мм, высота 3 мм
Модель для оценкиСтандартная
Подготовка образцаПрессование при усилии 20 кН в течение 20 минут

Заключение

Теплопроводность определяет скорость распространения тепла внутри порошка лактозы. Она косвенно влияет на стабильность лактозы, поскольку определяет температурный профиль и, следовательно, тепловую нагрузку на порошок. Высокая теплопроводность приводит к более быстрому и равномерному нагреванию или охлаждению, тогда как низкая теплопроводность может вызывать температурные градиенты, в результате чего различные участки порошка подвергаются тепловой нагрузке в течение различного времени.

Помимо тепловой диффузии, решающими факторами, влияющими на стабильность, являются также температура, время воздействия и содержание влаги. При повышенных температурах и влажности могут происходить реакции Майяра*, изменение цвета, а также изменения кристаллической структуры лактозы или содержания кристаллической воды.

*Реакция Майяра представляет собой химическую реакцию между восстанавливающими сахарами и аминогруппами белков или аминокислот. Её протекание ускоряется, прежде всего, под воздействием высоких температур, а зачастую — и влаги. Типичными последствиями являются образование коричневых и желтоватых пигментов, а также других возможных продуктов реакции, которые могут изменить свойства продукта.

AI Overview
An error occurred. Please try again.