Термічний аналіз є незамінним інструментом для проведення досліджень у фармацевтичній галузі, оскільки дає можливість визначати стабільність, сумісність та термодинамічні характеристики активних речовин і допоміжних компонентів. Серед сучасних пристроїв для виконання термічного аналізу —прилади серії Hitachi NEXTASTA (синхронний термогравіметричний аналізатор) та NEXTA DSC (диференціальний скануючий калориметр), які допомагають детально досліджувати фармацевтичні зразки, сприяючи поліпшенню якості розроблення та контролю готової продукції.
Застосування DSC у фармацевтичній галузі
• Визначення температури плавлення активних фармацевтичних речовин для контролю їхньої чистоти.
• Дослідження поліморфних модифікацій лікарських засобів.
• Аналіз аморфних та кристалічних форм для оцінки розчинності та біодоступності. • Вимірювання температури склування допоміжних речовин у твердих дисперсіях.
Переваги використання Hitachi STA та DSC у фармацевтиці
1. Висока точність і чутливість дозволяють детально досліджувати навіть мінімальні зміни у фармацевтичних субстанціях. 2. Швидкість аналізу — можливість отримувати дані про стабільність, чистоту та термічні характеристики в короткі терміни.
3. Сумісність з GMP та GLP — відповідає міжнародним стандартам щодо фармацевтичних досліджень.
4. Автоматизація процесів — зменшує вплив людського фактора і підвищує відтворюваність результатів.
5. Відповідність вимогам 21 CFR Part 11.
1. Огляд приладів NEXTA STA та NEXTA DSC
NEXTA STA — синхронний термогравіметричний аналізатор
• Можливість проведення TGA- та DSC-аналізів в одному приладі. NEXTA STA інтегрує два методи дослідження, що дозволяє одночасно аналізувати масові втрати та теплові ефекти, отримуючи комплексну інформацію про властивості зразка.
• Температурний діапазон до 1500°C робить його універсальним інструментом для аналізу різноманітних матеріалів, включаючи термічностійкі фармацевтичні сполуки.
• Чутливість та точність. Базова лінія TG має похибку до
10 мкг, що забезпечує високуточність навіть за мінімальних змін маси зразка. Це важливо для дослідження зразків із низькою масою, наприклад рідкісних або дорогих активних речовин.
• Можливість автоматизації та використання різних інертних атмосфер. Дозволяє підключити прилад до чотирьох ліній з метою контролю потоку газу, що забезпечує широкий спектр можливостей для проведення аналізу в контрольованому середовищі, запобігаючи впливу зовнішніх факторів на його результати.
NEXTA DSC — диференціальний скануючий калориметр
• Точне вимірювання теплових змін. NEXTA DSC надає можливість проведення аналізу таких процесів, як скляний перехід (Tg), кристалізація (Tc) та плавлення (Tm), і отримати повну картину термічної поведінки фармацевтичних зразків.
• Висока чутливість — до 0,1 µW (у моделі DSC-600) є критичною для аналізу матеріалів із низькими тепловими змінами, таких як допоміжні компоненти фармацевтичних препаратів, які можуть мати мінімальні термічні ефекти.
• Режими охолодження: підтримується електричне, подвійне повітряне, а також охолодження рідким азотом. Це дає змогу здійснювати дослідження за низьких температур та забезпечує гнучкість під час виконання різних типів аналізу.
2. Технічні характеристики та функціональні можливості
- Точність температурного контролю
• Прилади NEXTA STA та DSC мають функцію автоматичного калібрування, дозволяючи зберігати точність температурних режимів навіть під час проведення тривалих аналізів. Температурна стабільність приладів становить ±0,2°C, що є важливим показником для контролю фазових переходів у фармацевтичних зразках.
• Можливість програмування температурного режиму до 100°C/хв забезпечує швидкі нагрівання та охолодження, які є критичними для аналізу зразків, що потребують швидкого термічного профілю. - Система RealView® для візуалізації зразка
• Камера високої роздільної здатності дає можливість спостерігати зміни в зразку в режимі реального часу, що дуже важливо під час фармацевтичного аналізу. Наприклад, зміни кольору або текстури, які зазвичай не видимі за стандартних умов, можуть бути зафіксовані та використані для подальшого аналізу.
• Ця система є надзвичайно корисною для визначення точок плавлення, розпаду та інших фізичних змін у фармацевтичних зразках, таких як Тс або фазові переходи. - Автоматизація та програмне забезпечення NEXTA TA
• Guidance Mode дозволяє автоматично налаштовувати параметри для користувачів, допомагаючи швидко та інтуїтивно освоїти прилад, особливо новачкам. Окрім того, наявність автосамплера дає змогу аналізувати до
50 зразків, що суттєво підвищує продуктивність роботи лабораторії.
• Програмне забезпечення NEXTA TA також підтримує інтеграцію даних і переведення у формат CSV, дозволяючи ефективно працювати з результатами та знижуючи потребу в ручному введенні даних.
3. Приклади використання у фармацевтичній галузі
- Визначення термостабільності фармацевт ичних зразків
• Прилади NEXTA STA дозволяють визначити температури розпаду активних компонентів за допомогою TGA, що є критичним для оцінки стабільності. Наприклад, активні інгредієнти, що зазнають термічного розпаду за температури 200°C, можуть потребувати спеціальних умов зберігання або виробництва для дотримання своєї стабільності. - Аналіз фазових переходів у фармацевтичних продуктах
• Використання DSC дозволяє детально вивчити фазові переходи, зокрема Tg,TmтаTc.Наприклад,визначен-нятемпературиплавленняполімернихоболонокдаєможливістьстворитиста-більнуформутаблеток, оптимізуючибіодоступністьактивнихречовин. - Дослідження поліморфізму активних речовин
• Поліморфізм є важливим аспектом, який може впливати на біодоступність і стабільність активних речовин. За допомогою DSC можна виявити різні поліморфні форми активних компонентів, наприклад антибіотиків, що мають різні температури плавлення. Це допомагає визначити найбільш стабільну форму для подальшого використання в лікарських засобах. - Аналіз сумісності допоміжних компонентів
• DSC дозволяє оцінити взаємодію активних речовин та допоміжних компонентів. Наприклад, якщо під час змішування спостерігається новий тепловий пік, це може вказувати на хімічну реакцію між компонентами, що допомагає визначити оптимальні допоміжні речовини для забезпечення стабільності препарату. - Оцінка розчинності активної речовини у допоміжних матеріалах
• DSC дає можливість оцінити розчинення активної речовини вимірюванням теплових ефектів у процесі змішування з допоміжними компонентами. Це дозволяє створити препарати з однорідною біодоступністю у травному тракті, оптимізуючи склад капсул або таблеток.
ПРИКЛАД 1: дослідження поліморфізму активної речовини
Ситуація
Розробляючи антибіотик, необхідно визначити, як у форму активної речовини краще використовувати для досягнення його оптимальної біодоступності.
Використання DSC
DSC допомагає ідентифікувати поліморфні форми активної речовини за допомогою вимірювання Тm та інших фазових переходів. Наприклад, два різні поліморфи можуть показувати різні Тm (скажімо, 85°C та 105°C). Це дозволяє визначити, яка з форм є більш стабільною або біодоступною для використання у лікарському засобі. У підсумку можна вибрати ту форму, яка демонструє оптимальні властивості для розроблення препарату.
ПРИКЛАД 2: аналіз сумісності допоміжних компонентів препарату
Ситуація
У процесі створення нового препарату необхідно перевірити, чи сумісні активна та допоміжні речовини між собою, оскільки вони можуть взаємодіяти під час нагрівання або в процесі зберігання.
Використання DSC
За допомогою DSC можна досліджувати теплові ефекти взаємодій між компонентами. Якщо в аналізі зразка помітно ендотермічну або екзотермічну реакцію в наслідок змішування компонентів, це може вказувати на хімічну реакцію або несумісність. Наприклад, при нагріванні до 150°C виникає новий тепловий пік, якого не було в контрольних зразках окремих компонентів. Це свідчить про те, що між компонентами відбувається реакція, тому можуть знадобитися інші допоміжні речовини.
ПРИКЛАД 3: оцінка розчинності активної речовини у допоміжних матеріалах
Ситуація
Для створення препарату необхідно визначити, наскільки добре активна речовина розчиняється у певних допоміжних матеріалах, які використовують для формування таблеток або капсул.
Використання DSC
DSC дозволяє оцінити процес розчинення активної речовини вимірюванням теплових ефектів під час змішування з допоміжними речовинами. Наприклад, у процесі дослідження активна речовина проявляє екзотермічну реакцію розчинення за температури 65°C, що свідчить про її повне розчинення у допоміжному матеріалі. Це сприяє оптимізуванню складу препарату та забезпечує однорідність його розчинення в травному тракті.
ПРИКЛАД 4: визначення термостабільності фармацевтичних зразків
Ситуація
У процесі розроблення нового препарату необхідно оцінити термостабільність активної речовини, щоб зрозуміти, чи витримає вона процес виробництва та умови зберігання.
Використання STA
STA поєднує TGA та DSC, що дозволяє одночасно вимірювати масові втрати та теплові ефекти під час нагрівання зразка. Завдяки цьому визначають температуру розпаду, за якої активна речовина починає втрачати масу, що підтверджує її термічну стабільність. Наприклад, якщо розпад починається за температури 200°C, це обумовлює необхідність її контролю в процесі виробництва та зберігання.
4. Додаткові опції
1. Охолодження
Термічні аналізатори Hitachi забезпечують кілька режимів охолодження, що дає можливість працювати в широкому температурному діапазоні:
• механічне охолодження (рідкий азот) дозволяє швидко досягти низьких температур (до –150°C), що потрібно для дослідження фазових переходів за низьких температур;
• теплообмінник забезпечує плавний контроль температури для стабільного температурного профілю під час повернення до кімнатної температури;
• контрольоване охолодження повітрям доцільно використовувати для проведення стандартних термічних аналізів, де не потрібні екстремальні температури.
2. Автоматичний пробовідбірник
Автосамплер дозволяє здійснювати серійні дослідження, зменшуючи вплив людського фактора та підвищуючи ефективність:
• можливість одночасного завантаження до 50 зразків на одну платформу;
• завдяки програмованим циклам аналізу можна задавати індивідуальні температурні режими для кожного зразка.
3. Система RealView® для візуалізації процесу
Система RealView® дозволяє відстежувати фізичні зміни зразка під час термічного аналізу, надаючи можливість:
• отримати відеозапис усього процесу, що допомагає фіксувати фізичні перетворення, наприклад розпад чи зміну кольору;
• документувати ці зміни для подальшого використання в наукових дослідженнях і звітах.
Завдяки інтеграції високоякісних функцій Hitachi NEXTA STA та DSC фармацевтична галузь отримала надійний інструмент для проведення досліджень, що дозволяє досягти високої точності та гарантувати якість продукції на кожному етапі розроблення і виробництва.
Висновки
Термічні аналізатори Hitachi STA та DSC є потужними інструментами для проведення фармацевтичних досліджень, результати яких дозволяють оцінювати стабільність, поліморфізм та чистоту лікарських речовин. Використання цих аналізаторів сприяє створенню безпечних та ефективних лікарських засобів, що відповідають сучасним вимогам фармацевтичної галузі.
ТОВ «АЛТ Україна», офіційний дистриб’ютор рішень бренду Thermo Fisher Scientific в Україні
Тел.:+38(044) 492-72-70
chromatography@alt.ua, www.alt.ua
