熱分析アプリケーションマガジン UserCom 45　(日本語版)

DMA 1の「流体浴」オプションにより、0°C～200°Cの温度範囲での動的/機械的特性への膨張の影響を直接把握できます。これにより、媒体に直接接触する構成部品（エンジンオイルに継続的に接触する歯車付ベルトや制御ベルトなど）の実際の変形条件を調整できます。

はじめに

最近数年間で高温耐性や媒体耐性などの主要な特性が最適化されたことにより、技術ゴム製品の用途範囲は明らかに拡大しています。ここでは、エンジンの歯車付ベルトの例に注目します。数年前まで、歯車付ベルトは温度が明らかに100°C以下で、エンジンオイルと接触しない場合にのみ使用できました。このため、重要な箇所には、歯車付ベルトではなく、金属チェーンが取り付けられていました。

今日では、高温のオイルに継続的に接触する歯車付ベルトの耐久期間はエンジンの耐久期間よりも明らかに長いという技術レベルに達しています。この高温耐性、媒体耐性のある商品を開発する際に、高温時にオイルおよび燃料と直接接触する場合の動的/機械的特性を分析することが重要になります。

以下では、液状の媒体と接触しているサンプルの動的/機械的データを-20°C～200°Cの温度範囲で直接検出する方法を紹介します。

これには、膨張に関する情報や膨張中の動的/機械的特性の変化に関する情報も含まれます。

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結晶医薬作用物質は、融解の直前または融解中に分解することがよくあります。このような物質でガラス転移温度を求める場合、物質を分解も目立った結晶化も起きないほどに非常に急速に融解させてから冷却する必要があります。多くの場合、このためには、従来のDSCで利用できる加熱/冷却速度では十分ではありません。Flash DSCはこの点に関して、新たな可能性を開きます。この論文では、プレドニゾロンの例でこのことを説明します。

はじめに

医薬作用物質のできるだけ高いバイオアベイラビリティ（API、activepharmaceutical ingredient （医薬品有効成分））を達成するために、非晶形のAPIが好んで使用される場合がよくあります。しかし、非晶質のAPIはガラス状態、つまりガラス転移温度（Tg）下で安定します。Tgを超えると、非晶質のAPIは結晶化し、これによりバイオアベイラビリティが変わる可能性があります。

できるだけ純粋なAPIを作成するために、APIを溶液から結晶化することがよくあります。続いて、例えば、結晶の粉砕などによって、作用物質の非晶質化が行われ、その際、粉砕中に粉砕物質の温度がTgを超えて上昇してはなりません[1, 2]。このため、非晶質APIのガラス転移温度 は保存の観点からの処理技術の観点からも重要です。

（結晶化する）出発物質のガラス転移温度を求めるには、物質を分解も目立った結晶化も起きないほどに非常に急速に融解させて、次に冷却する必要があります。多くの場合、このためには、従来のDSCで利用できる加熱/冷却速度では十分ではありません。

メトラー・トレドのFlash DSCがこの点に関して新たな可能性を開きます。最大40,000 K/s（ 加熱）または 4,000 K/s（冷却）の加熱/冷却速度で、物質をほんの数ミリ秒内に何百万度までも加熱して、再び冷却することができます[3,4]。この短い時間間隔では、事実上分解は起きません。このため、従来のDSCでは比較的ゆっくりとした融解中にとっくに分解していた結晶物質のガラス転移温度を求めることができます[5]。

この論文では、プレドニゾロンの例でこのプロセスを説明します。

プレドニゾロンは、特に引火の防止に使用される合成コルチコイドです。プレドニゾロンは、2つの安定した多形体で無水として、およびセスキ水和物として現れます[6]。予測される2つの安定した無水物間の固体–固体転移は約120°Cと130°Cの間で発生しますが、これまでのところまだ観察されていません[6]。

室温で安定したフォームI は236.5°C～239°Cの間で融解します[6]。高温フォーム（フォームII）は、224～228°Cの間で融解します[6]。融解は熱的に安定せず、分解します[7]。商業的に、室温で安定したフォームIが獲得されます。

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参考資料

[1] Wildfong, P. L. D. Effects of Pharmaceutical Processing on the Solid Form of Drug and Excipient Materials. In Polymorphism in pharmaceutical solids; Brittain, H. G., Ed.; Informa Healthcare: New York, 2009, pp 510-559.
[2] Descamps, M.; Willart, J. F.; Dudognon, E.; Caron, V. Transformation of pharmaceutical compounds upon milling and comilling: the role of Tg. J. Pharm. Sci. 2007, 96, 1398-1407.
[3] Mathot, V.; Pyda, M.; Pijpers, T.; Vanden Poel, G.; van de Kerkhof, E.; van Herwaarden, S.; van Herwaarden, F.; Leenaers, A. The flash DSC 1, a power compensation twin-type, chip-based fast scanning calorimeter (FSC): First findings on polymers. Thermochim. Acta. 2011, 522, 36-45.
[4] Poel, G.; Istrate, D.; Magon A.; Mathot, V. Performance and calibration of the flash DSC 1, a new, MEMS-based fast scanning calorimeter. J. Therm. Anal. Calorim. 2012, 110, 1533-1546.
[5] Corvis, Y.; Wurm, A.; Schick, C.; M.; Espeau, P. Vitreous state characterization of pharmaceutical compounds degrading upon melting by using fast scanning calorimetry. J. Phys. Chem. B 2015, 119, 6848-6851.
[6] Suitchmezian, V.; Jess, I.; Sehnert, J.; Seyfarth, L.; Senker, J.; Näther, C. Structural, Thermodynamic, and Kinetic Aspects of the Polymorphism and Pseudopolymorphism of Prednisolone (11,17,21-Trihydroxy- 1,4-pregnadien-3,20-dion). Cryst. Growth Des. 2008, 8, 98-107.
[7] Veiga, M. D.; Cadorniga, R. Thermal study of prednisolone polymorphs, Thermochim. Acta. 2005, 96, 111-115.

複数の熱的現象が同時に発生する場合、TA測定曲線の解釈と評価が難しくなります。重なり合う熱的現象を互いに分離し、個別に評価する方法は多数あります。この論文では、DSC曲線に対応する方法を例にして説明します。次号のUserComで公開される第2部では、TGAアプリケーションを示します。

はじめに

複数の熱的現象が同時に発生する場合、TA測定曲線の解釈と評価が難しくなります。DSC測定では、基本的に4つの方法で重なり合う効果を互いに分離することができます。

a) 温度プログラムのバリエーション。これには、さまざまな加熱/冷却速度の使用および加熱–冷却–加熱サイクルが含まれます。

b)サンプルの「環境」の変更。これには、サンプルの環境の目的に合わせた変更が含まれます:雰囲気ガス種、多様なサンプルパン（高圧パン、プラチナ製サンプルパンなど）および使用するサンプルパンのさまざまな密閉方法が含まれます（密封、50μmの穴付きの蓋の使用、開放型サンプルパンなど）。

c) モジュール化された技術の使用。可逆（ガラス転移など）と非可逆現象（蒸発、結晶化など）が重なり合う場合、これらを温度制御したDSC測定（IsoStep、ADSC、TOPEM）で分離できます。

d) 組み合わせた技術の使用。DSC信号だけでは効果がない場合、DSC顕微鏡法やDSC化学発光法などの補完技術が役に立つかもしれません。

以下では、これらの方法を説明し、例示します。

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例えば、食料品分野の梱包製品の耐久性は、製品梱包の特性に決定的な影響を受けることがよくあります。ここでは製品梱包の水蒸気に対する透過性を重要な要因として挙げています。ProUmidのSPSおよびVsorp吸収検査システムを特別なサンプルホルダーと組み合わせることにより、梱包による水蒸気の透過率および梱包された製品による吸収率を実験により求めることができます。

はじめに

例えば、粉末、顆粒、フレーク、成形品または錠剤の形の物質による水分の吸収または水分の放出を調べるには、自動化された吸収検査装置による動的な水分吸収が理想的な測定方法として実証されています。

動的な水分吸収の方法は、定められた温度と湿度での新製品の安定性テストにもよく使われます。このような長時間テストは何週間、何か月も必要な場合がよくあり、温度や相対湿度の製品の耐久性への温度や相対湿度の影響についての貴重な結果を提供します。さらに、梱包された製品では、製品を特定の気候条件で、製品の耐久期間を明らかに縮める、または製品固有の特性の喪失につながる深刻な水分含有量に達するまでにどれくらい長く保管できるかが問題になります。

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