İlaç Alanından Uygulama
Termogravimetri (TG) veya termogravimetrik analiz (TGA), bileşim analizi için, örneğin hidratların su içeriğini tespit etmek için kullanılan yerleşik bir yöntemdir [1]. Bir TGA deneyi sırasında artık kütlenin ölçümü, örneğin polimer bileşiklerinin veya kompozitlerin dolgu maddesi içeriğinin hesaplanmasına hizmet edebilir [2, 3]. Daha zor bir uygulama ise aseton, etanol veya su gibi sıvı, buharlaşan çözücülerde bulunan buharlaşmayan safsızlıkların small miktarlarının belirlenmesidir. Kalıntı kütlenin damıtma kalıntısı olarak görülebildiği bu teknik, J. Wiss ve arkadaşları tarafından ilaç üretim tesislerindeki ekipmanların temizliğini doğrulamak amacıyla NETZSCH STA 449 F1 Jupiter® (bkz. Şekil 1) kullanılarak uygulanmıştır [4]. Yazarlar, yaklaşık 5 ila 50 ppm aralığında çeşitli konsantrasyonlara sahip safsızlıkların güvenilir bir şekilde tespit edilebileceğini göstermiştir [4].
Örneğin 5 ppm'lik bir safsızlık kütlesi konsantrasyonu small 5 g'lık bir kütleye sahip çözücünün buharlaştırılmasından sonra 25 μg kadar bir artık kütlenin tespit edilmesini gerektirmektedir ki bu da STA 449 F1 Jupiter® cihazının maksimum yük kapasitesi ve aynı zamanda maksimum dinamik tartım aralığıdır. Bu cihaz bir TGA numune taşıyıcısı ve şekil 2'de gösterildiği gibi 5 cm3 hacminde bir beher kroze ile donatılabildiğinden, bu tür large numunelerin ölçümleri mümkündür. Bununla birlikte, yalnızca 5 ppm'lik bir kütle konsantrasyonu çok small bir miktardır. Bu durum, 2000 kg kütleye sahip genç bir filin sırtında oturan 10 g kütleli küçük bir kuş ile örneklendirilebilir.
Minik Kuşu Tartalım
Genel olarak, CFR21 Bölüm 11 uyumlu Proteus® Protect yazılımı çerçevesinde de çalışan NETZSCH tarafından geliştirilen Proteus® analiz yazılımı, bir TG eğrisinden artık kütlenin hesaplanması için iki olanak sunmaktadır (bkz. Şekil 3). Bunlardan ilki, aşağıdaki şekilde hesaplanan standart "Artık Kütle" işlevidir:
burada m0 ilk numune kütlesi ve Δm TGA deneyi sırasında ölçülen tüm kütle kaybıdır. Artık Kütle fonksiyonu yüzde aralığındaki tipik değerler için iyi çalışır. Ancak çok smaller artık kütleler için m0 ve Δm neredeyse aynıdır ve ayrıca her iki değerin de nispeten large olması gerekir (birkaç gram aralığında, yukarıya bakın). Özellikle sıvı ve çok uçucu numuneler için, termogravimetri yoluyla hem m0 hem de Δm'nin belirlenmesi, birkaç mikrogram aralığında güvenilir bir (m0 - Δm) hesaplaması için yeterince doğru değildir. Yukarıdaki örneğimize geri dönecek olursak, filin kütlesini küçük kuşla birlikte ölçmek ve küçük kuşun kütlesini elde etmek için filin kütlesini tek başına çıkarmak mantıklı değildir. Daha iyi bir yaklaşım, küçük kuşun kütlesini ayrı olarak ölçmektir. İkinci işlevsellik olan "Artık Değer" sayesinde, TGA deneyinin sonunda tam olarak küçük kuşun kütlesine karşılık gelen mutlak kütle sinyali mr'ı tespit edebiliyoruz:
Son derece hassas Kalıntı Değerinin değerlendirilmesi için ön koşul, ölçümün numunenin yerleştirildiği İlk Bekleme ile başlaması ve Kalıntı Değerinin belirlendiği Son Bekleme ile sona ermesidir. Her iki Bekleme aşamasında da (İzotermalKontrollü ve sabit sıcaklıkta yapılan testlere izotermal denir.izotermal) sıcaklıklar ve gaz akış koşulları aynı olmalıdır. Daha fazla ayrıntı Proteus® yazılımının yardım sisteminde bulunabilir. Doğru ve tekrarlanabilir sonuçlar için bir başka ön koşul da elbette kullanılan termobalansın düşük sapmasıdır: NETZSCH STA 449 F1 Jupiter® , saatte 1 μg'dan daha az bir uzun süreli terazi sapmasına sahiptir.
Deneysel Sonuçlar
Şekil 4'te piyasada bulunan aseton çözücüsü için elde edilen örnek ölçüm sonuçları gösterilmektedir. Bu testler için bir TGA numune taşıyıcısı ve Al2O3 beher kroze ile donatılmış NETZSCH STA 449 F1 Jupiter® termal analizörü kullanılmış; temizleme gazı olarak 70 ml/dak akış hızında helyum kullanılmıştır. Şekil 4'te gösterilen fırın sıcaklık programı J. Wiss ve arkadaşları [4] tarafından kullanılanla tamamen aynıdır: 50°C'ye ısıtıldıktan sonra ve 50°C'deki İzotermalKontrollü ve sabit sıcaklıkta yapılan testlere izotermal denir.izotermal segment sırasında, aseton çözücüsü tamamen buharlaştı, bu da her ölçüm için gözlemlenen yaklaşık 1900 mg'lık kütle kaybından görülebilir. Bundan sonra, fırın 105°C'ye ısıtılmış ve son olarak başlangıç sıcaklığı olan 30°C'ye geri soğutulmuştur. 30°C'deki İzotermalKontrollü ve sabit sıcaklıkta yapılan testlere izotermal denir.izotermal fazın sonunda otomatik olarak ölçülen 95 μg ve 92 μg Kalıntı Değerlerinden ve ölçümlerin başlangıcında otomatik olarak belirlenen 1848 mg ve 1913 mg başlangıç numune kütlelerinden, buharlaşmayan safsızlıkların 51 ppm ve 48 ppm kütle konsantrasyonları Proteus® analiz yazılımı tarafından hesaplanmıştır.
Özet
Bu sonuçlar, NETZSCH STA 449 F1 Jupiter® cihazının akıllı Proteus® yazılımı ile birlikte ppm seviyesine kadar çözücülerdeki safsızlıkların doğru bir şekilde belirlenmesi için kullanıldığını göstermektedir. Bu uygulama, farmasötik üretim tesislerinin ekipmanlarının temizliğinin doğrulanması için kapsamlı bir şekilde araştırılmıştır [4].