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Analyse thermique des matériaux pharmaceutiques

Les techniques analytiques thermiques sont des méthodes inestimables pour caractériser les propriétés et la structure des matériaux pharmaceutiques. Ces techniques analysent le changement d'une propriété spécifique de l'analyte en fonction de la température. Ce genre d'analyse fournit des analyses précieuses dans la thermodynamique et la cinétique impliquées et ainsi les propriétés de l'analyte.

Les techniques principales d'analyse thermique utilisées dans le secteur pharmaceutique sont calorimétrie à balayage différentiel (DSC), analyse thermique différentielle (DTA), analyse thermogravimétrique (TGA), et analyse mécanique dynamique (DMA).

Différentes propriétés d'étude différente de techniques du matériau - DSC étudie l'enthalpie, pistes de DTA la différence dans la température de l'analyte contre une référence, mesures de TGA la masse du matériau, et l'accès direct à la mémoire analyse la déformation.

Calorimétrie à balayage différentiel

DSC est la technique la plus utilisée généralement d'analyse thermique en sciences pharmaceutiques. Il est employé pour déterminer la différence dans le régime de l'écoulement de la chaleur dans l'échantillon et un manuel de référence. Les instruments de DSC sont procurables dans une gamme des sensibilités pour des applications robustes d'examen critique et de contrôle qualité.

Au commencement, deux types d'instruments de DSC étaient procurables - le chaleur-flux DSC (à haute fréquence-DSC) et la compensation électrique DSC (PC-DSC). Cependant, les progrès récents dans DSC ont provoqué deux versions supplémentaires - Tzero DSC™ et DSC modulé (M-DSC®) - avec l'importante amélioration dans la sensibilité et la définition.

  • M-DSC® - Un M-DSC® diffère de DSC traditionnel dans le profil de température appliqué à l'échantillon et à la séparation du signe donnant droit d'écoulement de la chaleur. DSC traditionnel donne un signe unique pour tous les événements thermiques se produisant dans la plage de températures expérimentale, le rendant dur pour interpréter les caractéristiques. M-DSC® mesure la capacité de chaleur et les composantes cinétiques de la différence, de ce fait la rendant facile d'interpréter les résultats.
  • Tzero DSC™ - Importantes améliorations d'offres de technologie de Tzero DSC™ dans la définition de sensibilité et de température des passages dus à son modèle de cellules qui donne deux mesures différentielles et active l'étalonnage de la capacité de la chaleur et la résistance thermique des détecteurs en fonction de la température.

Les technologies avancées de DSC permettent la caractérisation précise d'un large éventail de matériaux pharmaceutiques amorphes et cristallins comprenant des tablettes, des protéines, et des solutions congelées.

Analyse thermogravimétrique

Les exploits de TGA changent dans la masse pour recenser et mesurer les procédés matériels et chimiques qui ont lieu sur l'application de la chaleur à l'échantillon. Cette technique est utile en analysant tous les procédés cinétiques qui concernent la perte de Massachusetts.

Elle est employée dans les sciences pharmaceutiques pour la caractérisation des hydrates et la détermination de la vaporisation, de la décomposition, ou des températures de sublimation. Les instruments qui permettent l'analyse de TGA et de DSC en même temps pour un échantillon unique sont disponibles dans le commerce et offrent des résultats exacts tout en épargnant le temps.

Applications

Des techniques d'analyse thermique sont employées dans la caractérisation semi-conductrice dans une gamme d'applications dans la recherche pharmaceutique. Celles-ci comprennent :

  • Étude des propriétés physico-chimiques des solides cristallins
  • Identification des formes polymorphes d'une substance
  • Étude de la cinétique semi-conductrice telle que la stabilité accélérée, la décomposition, et les effets du vieillissement sur différentes formulations pharmaceutiques
  • Formulations et cycles optimaux se développants pour la lyophilisation
  • Analyser les effets de la lyophilisation

Les polymorphes ont les propriétés physico-chimiques très différentes et l'identification de la formation des polymorphes est très essentielle pendant le développement de produits. DSC a été avec succès employé pour recenser des passages polymorphes dus à sa capacité d'analyser des échantillons sous un large éventail de températures qui sont nécessaires pour la formation polymorphe. DSC peut également être employé dans la surveillance du développement polymorphe pendant différentes conditions de stockage ou de fabrication comprenant le chauffage, meulant, et séchant.

DSC a été employé pour caractériser un système solide de dispersion de polyvinylpyrrolidone et de felodipine. DSC a indiqué la miscibilité partielle entre les composantes qui ont mené à l'importante amélioration dans la dissolution des felodipine et la cinétique de desserrage. DSC a été également combiné avec d'autres techniques pour analyser la dissolution des dispersions solides de l'ANCRAGE 15000 et du ketoprofen.

M-DSC a été très utilisé dans l'optimisation de la lyophilisation et l'étude des particules conçues amorphes de l'itraconazole avec du phtalate d'acétate de cellulose et le phtalate d'acétate polyvinylique. Plusieurs études publiées montrent l'utilisation de M-DSC de caractériser un large éventail de dispersions solides et de formulations basées sur polymère telles que les hydrogels médicament-chargés, les boulettes film-enduites, et les dispersions solides de l'itraconazole.

Références

  1. http://www.americanpharmaceuticalreview.com/Featured-Articles/36776-Thermal-Analysis-A-Review-of-Techniques-and-Applications-in-the-Pharmaceutical-Sciences/
  2. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12176296

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Last Updated: Feb 26, 2019

Susha Cheriyedath

Written by

Susha Cheriyedath

Susha has a Bachelor of Science (B.Sc.) degree in Chemistry and Master of Science (M.Sc) degree in Biochemistry from the University of Calicut, India. She always had a keen interest in medical and health science. As part of her masters degree, she specialized in Biochemistry, with an emphasis on Microbiology, Physiology, Biotechnology, and Nutrition. In her spare time, she loves to cook up a storm in the kitchen with her super-messy baking experiments.

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