Giriş
Polivinilpirolidon (PVP), benzersiz fizikokimyasal özelliklere sahip suda çözünebilen bir polimer malzemedir. Yirminci yüzyılın ortalarında keşfedilmesinden bu yana, mükemmel çözünürlüğü, film oluşumu, biyouyumluluğu ve stabilitesi sayesinde hızla farmasötik alanında üç önemli yeni yardımcı maddeden biri haline gelmiştir. Tabletlerde, granüllerde ve enjeksiyonlarda yardımcı çözücü olarak ve ayrıca kapsüllerde yardımcı akıcı ajan olarak kullanılabilir. Ek olarak, sıvı formülasyonlar ve renklendirici maddeler için bir dağıtıcı madde, enzimler ve ısıya duyarlı ilaçlar için bir stabilizatör ve az çözünen ilaçlar için bir yardımcı çökeltici olarak hizmet eder. Oftalmik ilaçlarda dekontaminant ve yağlayıcı olarak da kullanılır. Bir radikal polimerizasyon reaksiyonu yoluyla, N-vinil pirolidon (NVP) polivinilpirolidona (PVP) polimerize edilebilir. Bu nedenle, NVP'nin saflığı ve kalitesi PVP'nin performansını doğrudan etkiler (PVP ve NVP'nin yapısal formülleri için bkz. Şekil 1).
Ölçüm Parametreleri
Test numunesi beyaz bir PVP tozuydu. Test, bir Bruker INVENIO ile birleştirilmiş bir NETZSCH STA Jupiter® kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bu yöntemde, termogravmetrik analiz sırasında açığa çıkan ürünler, bir boşaltma gazı tarafından ısıtılmış bir transfer hattı boyunca taşınır. Bu, kızılötesi spektrometrenin (FT-IR) dedektörünü kullanarak gelişen maddelerin yapıları açısından doğrudan analiz edilmesine ve tanımlanmasına olanak tanır. Bir termobalans ve bir FT-IR bağlantısı sayesinde, artan sıcaklıkla birlikte numune kütlesindeki değişimin yanı sıra salınan gazların fonksiyonel grupları da eş zamanlı olarak ölçülür. Ölçüm parametreleri tablo1'de ayrıntılı olarak verilmiştir.
Tablo 1: TGA-FT-IR ölçüm koşulları
| Enstrüman | STA Jupiter® Bruker INVENIO |
| Örnek taşıyıcı | TGA tip S |
| Sıcaklık programı | RT - 675°C |
| Isıtma oranı | 10 K/dak |
| Pota | Al2O3, 300 μl, açık |
| Örnek kütle | 39.77 mg |
| Gaz atmosferi | Azot |
| Gaz akış hızı | 70 ml/dak |
FT-IR Ölçüm Parametreleri | |
| Spektral aralık | 4000 - 650 cm-1 |
| Çözünürlük | 4 cm-1 |
| Tarama modu | Spektrum başına ortalama 16 tarama |
| Dedektör | TE-DLaTGS |
Şekil 2'de TGA-FT-IR ölçümleri gösterilmektedir. TGA eğrisi, PVP numunesi için üç kütle kaybı adımı olduğunu göstermektedir. İlk kütle kaybı aralığı RT ile 136°C arasında olup kütle değişimi %0,99; ikinci kütle kaybı aralığı 136°C ile 252°C arasında olup kütle değişimi %1,06; üçüncü kütle kaybı aralığı ise 252°C ile 675°C arasında olup kütle değişimi %93,38'dir. Kalan kütle %4,55 olarak gerçekleşmiştir. DTG eğrisi, numunenin kütle kaybı oranını yansıtan TGA eğrisinin birinci dereceden türevidir. DTG eğrisindeki tepe noktaları 73.7°C, 211.1°C ve 428.5°C'de bulunmuştur. Toplam IR yoğunluklarını gösteren Gram Schmidt eğrisi DTG eğrisi ile iyi bir uyum içindedir.
Şekil 3, PVP için FT-IR verilerinin tamamını sıcaklık ve dalga sayısına bağlı bir 3D grafiğinde göstermektedir. TGA eğrisi arkada kırmızı renkte çizilmiştir ve kütle kaybının IR yoğunluğundaki artışla korelasyonunu göstermektedir.
IR verilerinin ayrıntılı değerlendirilmesi için farklı sıcaklıklarda ayrı ayrı spektrumlar alınmış ve gaz fazı kütüphanesiyle karşılaştırılmıştır. 72°C, 171°C, 231°C, 282°C ve 431°C'de alınan kızılötesi spektrumlar Şekil 4'te görülebilir.
Su, 270°C'ye kadar olan sıcaklık aralığında ilk iki kütle kaybı adımı sırasında salınmıştır; şekil 5'teki referans spektruma bakınız. 171°C, 213°C ve 282°C'de çıkarılan spektrumlardaCO2 salınımı tespit edilmiştir. 171°C ve 282°C'deki spektrumlar da 2-pirolidinon ile bir miktar benzerlik göstermiştir. NVP'nin referans gaz fazı spektrumu mevcut değildir.
Şekil 6, ana Ayrışma reaksiyonuBir ayrışma reaksiyonu, katı ve/veya gaz ürünler oluşturan kimyasal bir bileşiğin termal olarak indüklenen reaksiyonudur. ayrışma adımı sırasındaki FT-IR spektrumunu göstermektedir. NVP ve PVP'nin kızılötesi optik absorpsiyon spektrumları, moleküler yapı ve polimerizasyon etkilerindeki farklılıklar nedeniyle farklılık göstermektedir. Tablo 2, PVP ve NVP'nin kızılötesi absorpsiyon spektrumlarındaki karakteristik piklerin karşılaştırmasını göstermektedir. NVP'nin C=O absorpsiyon piki daha yüksek bir konumdayken (1748 cm-1), PVP'ninki genellikle 1650-1680 cm-1 aralığındadır; ve NVP molekülünde bir vinil grubu (C=C) bulunurken, PVP'de böyle bir çift bağ yoktur.
Yukarıdaki analizden ve 428°C'de tespit edilen ilgili spektrumdan, monomer NVP'nin tespit edilmiş olması muhtemeldir. Sonuç olarak, PVP numunesinin 350°C'nin üzerinde ayrıştığı sonucuna varılabilir. Buna ek olarak, diğer PirolizPiroliz, organik bileşiklerin inert bir atmosferde termal olarak ayrışmasıdır.piroliz ürünlerinin bir karışımı da muhtemelen eş zamanlı olarak açığa çıkmıştır. Bu bulgu literatürde açıklanan PirolizPiroliz, organik bileşiklerin inert bir atmosferde termal olarak ayrışmasıdır.piroliz süreci ile tutarlıdır [1].
Tablo 2: NVP (monomer) ve PVP (polimer) karakteristik kızılötesi spektral piklerinin karşılaştırılması
| Dalga Sayısı Aralığı | NVP (Monomer) | PVP (Polimer) |
| 3400-3500 cm-1 | O-H germe titreşimi | |
| 2900-3000 cm-1 | C-H germe titreşimi | |
| 1748-1650 cm-1 | Karbonil (C=O) gerilme titreşimi | |
| 1630 cm-1'de | C=C çift bağ gerilme titreşimi | Belirgin (C=C) gerilme titreşimi yok |
| 1420 cm-1'de | Metilen bükme titreşimi | |
| 1330 cm-1'de | C-N-germe titreşimi | |
Sonuç
Kişiselleştirilmiş tıp ve karmaşık formülasyonlara olan talep artmaya devam ettikçe, PVP, 3D baskılı ilaç taşıyıcıları ve hedefe yönelik ilaç dağıtım sistemleri gibi farmasötik bir yardımcı madde olarak giderek daha yenilikçi uygulamalarda kullanılmaktadır. Bu gelişme, PVP'nin rolünü genişletmekte ve ilaç endüstrisindeki önemini pekiştirmektedir. Termoanalitik birleştirme teknikleri kullanılarak, PVP'nin termal ayrışması sırasında açığa çıkan gazların bileşimi analiz edilebilir ve daha ileri ürün araştırmaları için değerli bilgiler sağlanabilir. Ayrıca, PVP'nin PirolizPiroliz, organik bileşiklerin inert bir atmosferde termal olarak ayrışmasıdır.piroliz ürünlerinin anlaşılması, ilaç stabilitesini ve hasta sağlığını etkileyebilecek potansiyel toksik yan ürünlere Identify yardımcı olduğundan, daha yüksek sıcaklıklarda ilaç güvenliğinin sağlanması için çok önemlidir.