Termisk karakterisering av testosteron med TGA-DSC-MS: Implikationer för torkning, smältning och bearbetning

Inledning

Testosteron är en steroidaktiv substans vars termiska egenskaper är av stor betydelse för torkning, lagring, formulering och termisk bearbetning. Även small mängder av restfuktighet eller restlösningsmedel kan påverka kristalliniteten, smältbeteendet, pulverhanteringen och den termiska stabiliteten. Därför är en kombinerad TGA-DSC-mätning med samtidig masspektrometrisk analys av de gaser som frigörs särskilt lämplig för en omfattande karakterisering. Denna metod gör det möjligt att skilja mellan avdunstning, Smälttemperaturer och entalpierEtt ämnes smältningsenthalpi, även kallad latent värme, är ett mått på den energitillförsel, vanligtvis värme, som krävs för att omvandla ett ämne från fast till flytande tillstånd. Ett ämnes smältpunkt är den temperatur vid vilken det ändrar tillstånd från fast (kristallin) till flytande (isotropisk smälta).smältning och kemisk nedbrytning och ger därmed värdefull information för processoptimering och kvalitetskontroll.

Mätförhållanden

Mätförhållandena beskrivs i detalj i tabell 1.

Tabell 1: Mätförhållanden för STA

Resultat och diskussion

Figur 1 visar TGA-, DTG- och DSC-kurvorna för testosteron.

I det låga temperaturområdet mellan rumstemperatur och cirka 130 °C observeras en small massförlust på 2,3 % med en DTG-topp vid 127 °C. Detta beteende kan tillskrivas avgivning av kvarvarande fukt och svagt bundna flyktiga ämnen. DSC-signalen uppvisar samtidigt en EndotermEn provövergång eller en reaktion är endoterm om det behövs värme för omvandlingen.endoterm effekt med en topptemperatur på 127 °C. Dessa händelser indikerar desorptions- eller dehydratiseringsrelaterade processer före den huvudsakliga fasövergången. Sådan information är viktig eftersom även small mängder av restfuktighet kan påverka lagringsstabiliteten, pulverflödet och reproducerbarheten i efterföljande bearbetningssteg.

En uttalad EndotermEn provövergång eller en reaktion är endoterm om det behövs värme för omvandlingen.endoterm DSC-topp uppträder med en extrapolerad starttemperatur på 155 °C, vilket stämmer väl överens med den Smälttemperaturer och entalpierEtt ämnes smältningsenthalpi, även kallad latent värme, är ett mått på den energitillförsel, vanligtvis värme, som krävs för att omvandla ett ämne från fast till flytande tillstånd. Ett ämnes smältpunkt är den temperatur vid vilken det ändrar tillstånd från fast (kristallin) till flytande (isotropisk smälta).smältpunkt som rapporterats i litteraturen. Smältentalpin uppgick till 58 J/g. Denna signal tillskrivs smältningen av testosteron och representerar ämnets huvudsakliga fysikaliska FasövergångarBegreppet fasövergång (eller fasförändring) används oftast för att beskriva övergångar mellan fast, flytande och gasformigt tillstånd.fasövergång. Den väldefinierade toppformen indikerar en tydlig smältprocess. Kunskap om smälttemperaturen är avgörande för utformningen av termiska bearbetningssteg. Termisk nedbrytning inleddes vid temperaturer över 250 °C och var fullbordad vid cirka 450 °C. DTG-toppen uppmättes vid 392 °C.

Analysen av den avgivna gasen, som visas i figur 2, ger viktig ytterligare information om karaktären hos massförlusthändelserna. Jonspåret för m/z 18 visar en tydlig signal med ett maximum vid cirka 137 °C, vilket tillskrivs frisättningen av vatten. Detta bekräftar att den massförlust vid låg temperatur som observeras i TGA-kurvan åtminstone delvis orsakas av kvarvarande fukt. Dessutom uppvisar jonkurvorna för m/z 43 och m/z 58 ett tydligt maximum vid cirka 171 °C, vilket indikerar utsläpp av spår av aceton så snart provet smälter. Detta tyder på förekomsten av kvarvarande lösningsmedel, som sannolikt härrör från syntes, rening eller KristalliseringKristallisation är den fysiska processen av härdning under bildandet och tillväxten av kristaller. Under denna process frigörs kristallisationsvärme.kristallisering.

Det uppmätta MS-spektrumet vid 374 °C visas i figur 3 och uppvisar vissa likheter med referensspektrumet för testosteron. Detta tyder på att testosteronet delvis har sönderdelats och delvis avdunstat under värmebehandlingen. Vid pyrolysen frigörs troligen flera olika sönderdelningsprodukter samtidigt i form av en blandning.

Slutsats

Mätningen visar att en kombinerad TGA-DSC-metod, helst kompletterad med analys av avgiven gas, är avgörande för en tillförlitlig bedömning av materialets termiska beteende. Endast denna kombination möjliggör en tydlig åtskillnad mellan fysikaliska övergångar, såsom torkning och Smälttemperaturer och entalpierEtt ämnes smältningsenthalpi, även kallad latent värme, är ett mått på den energitillförsel, vanligtvis värme, som krävs för att omvandla ett ämne från fast till flytande tillstånd. Ett ämnes smältpunkt är den temperatur vid vilken det ändrar tillstånd från fast (kristallin) till flytande (isotropisk smälta).smältning, och kemiska nedbrytningsprocesser. Utan koppling till MS skulle dessa händelser med låg massförlust kunna detekteras med TGA, men deras kemiska ursprung skulle inte kunna identifieras med samma säkerhet. Dessa resultat utgör en viktig grund för optimering av torknings-, lagrings- och termiska bearbetningsförhållanden för testosteron.

Denna termiska karakterisering av testosterons smältbeteende ger värdefull information för bedömning av dess fysiska stabilitet i transdermala doseringsformer. De erhållna uppgifterna stödjer utvecklingen av robusta formuleringar och möjliggör utvärdering av potentiella omkristalliseringsprocesser som kan försämra läkemedelsfrisättningen och därmed produktens effekt. Att förhindra kristallisation är avgörande för att säkerställa både biotillgängligheten hos den aktiva farmaceutiska ingrediensen och den långsiktiga vidhäftningsförmågan hos transdermala plåster under lagring och användning.