Snabb förlust vid torkningsresultat genom termogravimetrisk analys

Torkförlust är en vanlig metod för att bestämma mängden flyktiga ämnen i en kemisk substans, t.ex. ett läkemedel. För kvalitetskontroll anges de rekommenderade förhållandena i motsvarande monografier i respektive farmakopé.

Den beskrivna standardmetoden är ganska tidskrävande och kräver en stor provmassa: 1 till 2 gram av testmaterialet läggs i en kolv och placeras i en torkkammare vid den temperatur och under den tidsperiod som anges i monografin. Instruktionen "torka till konstant vikt" innebär att provet ska torkas tills två på varandra följande vägningar (med en timmes mellanrum, vägning efter att provet har svalnat till rumstemperatur) visar en skillnad på mindre än 0,5 mg per gram substans [1].

Testningen kan emellertid också gå mycket snabbare - om termogravimetrisk analys används.

I den icke-harmoniserade texten i den japanska farmakopén (JP) anges att termogravimetri är en alternativ metod för förlust vid torkningsexperiment. Dessutom påpekar även USP <731> (Physical Tests/Loss on Drying) att i vissa enskilda monografier krävs TGA för detta ändamål.

Magnesiumstearat som ett exempel

För magnesiumstearat, ett av de mest använda hjälpämnena för fasta doseringsformer, är torkning vid 105°C till konstant vikt obligatorisk [2].

Följande mätningar (visas i Fig. 1 och 2) utfördes med en kommersiell magnesiumstearattyp av farmaceutisk kvalitet som den mottogs. Fig. 1 visar en simulering av standardmetoden för torkning genom att provet värms upp till 105 °C med 20 K/min och sedan hålls konstant under en viss tid. Den totala massförlusten är 4,09%. Detta resultat kunde uppnås på endast cirka 10 minuter.

DSC-kurvan visar HDPE:s termiska egenskaper, med en topp vid 132,0°C och en komplex topparea på 43,87 J/g. — Figur 1: Simulering av ett torkningsförlusttest på magnesiumstearat; massförlustkurvan (blå heldragen linje) och temperaturkurvan (röd streckad linje) visas mot tiden; provmassa: 6,7 mg, uppvärmningshastighet: 20 K/min, öppna Al-deglar, dynamisk N2-atmosfär

Eftersom fig. 1 visar att den största delen av massförlusten sker redan i uppvärmningsdelen, utfördes ett andra experiment där en jämförbar mängd provmaterial upphettades till 180°C vid 20 K/min i ett dynamiskt segment (fig. 2). Ett resultat på 4,04 % massförlust kan observeras. Detta experiment avslutades på endast ca 8 minuter.

Massförlustkurva för magnesiumstearat upphettad till 180 °C vid 20 K/min, vilket visar en viktminskning på 4,04%. — Figur 2: Uppvärmning av magnesiumstearat till 180 °C vid 20 K/min; massförlustkurvan (grön heldragen linje) visas mot temperaturen; provmassa: 6,3 mg, uppvärmningshastighet: 20 K/min, öppna Al-deglar, dynamisk N2-atmosfär

Båda resultaten stämmer väl överens med det värde på 4,02% som anges i analyscertifikatet för det kommersiella magnesiumstearatet. Själva mätningarna kunde dock slutföras mycket snabbt. Faktorn är ca. 6 jämfört med konventionell förlust vid torkningsexperiment. Detta gör termogravimetrisk analys till ett mycket användbart verktyg för karakterisering av API:er (aktiva farmaceutiska ingredienser) och hjälpämnen.

Referens:

[1] USP 40, kapitel <731>.

[2] Monografitext om magnesiumstearat i USP, steg 6-harmonisering, officiell 1 augusti 2016