Результаты термогравиметрического анализа быстрой потери при сушке

Потери при высушивании - распространенный метод определения количества летучих веществ в химическом веществе, например, в лекарственном препарате. Для контроля качества рекомендуемые условия указаны в монографиях соответствующих фармакопей.

Описанный стандартный метод довольно трудоемкий и требует большой массы образца: 1-2 грамма исследуемого вещества помещают в колбу и ставят в сушильный шкаф при температуре и на время, указанное в монографии. Указание "высушить до постоянной массы" означает, что образец должен быть высушен до тех пор, пока два последовательных взвешивания (с интервалом в один час, взвешивание после охлаждения образца до комнатной температуры) не покажут разницу менее чем в 0,5 мг на грамм вещества [1].

Однако испытания могут быть проведены и гораздо быстрее - если применяется термогравиметрический анализ.

В негармонизированном тексте Японской фармакопеи (JP) указано, что термогравиметрия является альтернативным методом для экспериментов по определению потерь при высушивании. Более того, даже USP <731> (Физические испытания/потери при высушивании) указывает, что в некоторых отдельных монографиях для этой цели требуется ТГА.

Стеарат магния в качестве примера

Для стеарата магния, одного из наиболее широко используемых вспомогательных веществ для твердых лекарственных форм, сушка при 105°C до постоянного веса является обязательной [2].

Следующие измерения (представленные на рис. 1 и 2) были проведены с использованием коммерческого стеарата магния фармацевтического класса в качестве исходного материала. На рис. 1 показано моделирование стандартного метода потери массы при сушке путем нагревания образца до 105 °C со скоростью 20 К/мин и последующего поддержания постоянной температуры в течение определенного времени. Полная потеря массы составляет 4,09%. Этот результат был достигнут всего за 10 минут.

Рисунок 1: Моделирование испытания потери при сушке стеарата магния; показаны кривая потери массы (синяя сплошная линия) и кривая температуры (красная пунктирная линия) в зависимости от времени; масса образца: 6,7 мг, скорость нагрева: 20 К/мин, открытые Al тигли, динамическая атмосфера N2

Поскольку рис. 1 показывает, что большая часть потери массы происходит уже на участке нагрева, был проведен второй эксперимент, в котором сопоставимое количество материала образца было нагрето до 180°C со скоростью 20 К/мин на динамическом участке (рис. 2). Результат - потеря массы 4,04 %. Этот эксперимент был завершен всего за 8 минут.

Рисунок 2: Нагревание стеарата магния до 180 °C при 20 К/мин; показана кривая потери массы (зеленая сплошная линия) в зависимости от температуры; масса образца: 6,3 мг, скорость нагрева: 20 К/мин, открытые Al тигли, динамическая атмосфера N2

Оба результата хорошо согласуются со значением 4,02%, указанным в сертификате анализа коммерческого стеарата магния. Сами измерения, однако, могут быть завершены очень быстро. Фактор составляет около 6 по сравнению с обычными экспериментами по потере при сушке. Это делает термогравиметрический анализ чрезвычайно полезным инструментом для определения характеристик API (активных фармацевтических ингредиентов) и вспомогательных веществ.

Ссылка:

[1] USP 40, глава <731>

[2] Текст монографии о стеарате магния в USP, этап 6 гармонизации, официально 1 августа 2016 г.