超高速示差走査熱量計による難しいサンプルのガラス転移温度の測定

多くの場合、結晶性医薬品物質は融解の直前または融解中に分解します。ガラス転移温度を決定するには、物質を溶融してからできるだけ急速に冷却して、分解や結晶化が発生しないようにする必要があります。多くの場合、従来のDSCの昇温速度と冷却速度はこの目的には十分ではありません。しかし、メトラー・トレドの超高速示差走査熱量計 Flash DSCは新しい可能性を提供します。これは、例としてプレドニゾロンを使用してこの記事で説明されています。

イントロダクション

最高のバイオアベイラビリティ医薬品水平調整を得るためには、非晶質の有効成分(API)が好まれることがよくあります。非晶質APIは、ガラス転移温度(Tg)未満のガラス状態でのみ安定です。Tgを超えると、結晶化する可能性があります。これはバイオアベイラビリティに大きな影響を与える可能性があります。

APIは、最も純粋な形式を得るために標準液から結晶化されることがよくあります。非晶質状態への変換は、結晶を粉砕することによって達成することができ、それによって粉砕される材料の温度は粉砕中にTgを超えて上昇してはならない[1、2]。したがって、非晶質APIのガラス転移温度の知識は、保管の観点からも、プロセス工学からも重要です。

(結晶性)出発原料のガラス転移温度を決定するには、材料を融解してからできるだけ急速に冷却し、分解や結晶化が発生しないようにする必要があります。多くの場合、従来のDSCの昇温速度と冷却速度はこの目的には不十分です。

Flash DSCは、最大40,000 K/sec(加熱)および4,000 K/sec(冷却)の加熱および冷却速度で新しい可能性を提供します。これにより物質を数百度まで加熱し、数ミリ秒以内で冷却することが可能です[3, 4]。この短い時間間隔では、実質的に分解は発生しません。これにより、従来のDSCでは比較的低速の融解プロセスの間に分解されるであろう結晶性物質のガラス転移温度を測定することができます[5]。

この記事では、例としてプレドニゾロンを使用した手順を説明します。

プレドニゾロンは、炎症の治療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つの安定な多形体の無水物として、またセスキ水和物として入手できます[6]。2つの無水物間の予想される固体-固体遷移は、120〜130 °Cで発生するはずです。 ただし、これはこれまで観察されていません[6]。

室温で安定した形態(形態I)は、236.5〜239°Cで融解します[6]。高温形態(形態II)は224〜228 °Cで融解します[6]。

融解物は熱的に不安定で分解します[7]。ただし、形態Iは室温で安定し、市販されています。

結論

通常温度スキャン測定を周波数スキャン測定や変位振幅を変化させる測定で補完すると、DMA測定から得られる情報量が大幅に増えます。

Flash DSC 1で達成できる高い昇温速度のおかげで、分解が融解と同時に、または融解の直前に始まる物質の融解と分解を分離することが可能です。このような物質のガラス転移温度は、非汚染融解物の急速な冷却後に測定できます。

プレドニゾロンの場合、100K/sの昇温速度で118°Cのガラス転移温度を測定した。したがってプレドニゾロンは室温で粉砕することによって簡単に非晶質にすることができます。ただし、粉砕中のプレドニゾロンの温度は112°C(Tgの開始)を超えてはなりません。室温で安定なプレドニゾロン(Form I)の形態の融点も決定された(257.2°C)。これは文献で公開されている236.5〜239°Cの温度よりもかなり高いです[6])。

_{Determination of the glass transition temperature of difficult samples by Flash DSC | Thermal Analysis Application No. UC 453 | Application published in METTLER TOLEDO Thermal Analysis UserCom 45}