METODE TERMICE APLICATE ÎN ANALIZA MEDICAMENTULUI Note de curs (14) Şef lucrări Lucia Maria Rus 1

Obiective Metode termice aplicate în analiza medicamentelor Principii Tehnici de analiză termică Aplicaţii 2

Metode termice aplicate în analiza medicamentelor Principii Tehnici de analiză termică

Definiţie 4 CIATC (Confederaţia Internaţională de Analiză Termică şi Calorimetrie) “grup de tehnici care măsoară o proprietate fizică a unei substanţe în funcţie de temperatură, când acea substanţă este supusă unui program controlat de temperatură" Atenolol: Masa moleculară: 266,34 Interval de topire: 152-156,5 Biodisponibilitate: 40-50% Legare de proteinele plasmatice: 6-16% Metoprolol: Masa moleculară: 684,81 Punct de topire: 120 Biodisponibilitate: 12% Legare de proteinele plasmatice:12%

Principii Programul de temperatură la care poate fi supusă proba: 5 Programul de temperatură la care poate fi supusă proba: Încălzire (sau răcire) constantă (ex. 10Kmin); Isotermic; Program complex de temperatură (ex. 10 min la 25C → încălzire la 200C cu 10Kmin → 30 min la 200 C → răcire la 50C cu 5Kmin ) Încălzirea poate fi controlată în funcţie de comportamentul probei Atenolol: Masa moleculară: 266,34 Interval de topire: 152-156,5 Biodisponibilitate: 40-50% Legare de proteinele plasmatice: 6-16% Metoprolol: Masa moleculară: 684,81 Punct de topire: 120 Biodisponibilitate: 12% Legare de proteinele plasmatice:12%

Principii Proprietăţi fizice măsurate: Proprietăţi termice: 6 Proprietăţi fizice măsurate: Capacitatea de încălzire specifică Schimbul de energie Schimbările de masă sau greutate Proprietăţi mecanice (dimensiunea, deformarea) Proprietăţi optice (reflectanţa, transmitanţa, luminescenţa) Natura gazului rezultat din analiză Proprietăţi termice: Încălzirea Topirea Oxidarea Descompunerea

Tehnici de analiză termică 7 Frecvent utilizate în analiza medicamentelor: Analiza Termică Optică (Termomicroscopia) (ATO) Analiza Termogravimetrică (TGA) Analiza Termică Diferenţială (TDA) Analiza Calorimetrică Diferenţială (DSC)

Tehnici de analiză termică 8 Moderne: Analiza Termică Mecanică (TMA) Analiza Mecanică Dinamică (MDA) Dilatometria Termoluminescenţa

Analiza Termică Optică (ATO) 9 Analiza Termică Optică (ATO) Principiu Aplicaţii în analiza medicamentului

Analiza Termică Optică (ATO) 10 Thermomicroscopy Permite observarea schimbărilor de fază ale unei substanţe (desolvatarea, topirea) care au loc sub acţiunea unei încălziri programate atunci când aceasta este aşezată între lama şi lamela unui microscop Termomicroscopul- placa încălzită după un regim programat de temperatură Analiza fenomenului de topire a substanţei

Analiza Termică Optică (ATO) - Aplicaţii 11 Observarea schimbărilor de fază Determinarea temperaturii de topire şi a domeniului de topire Determinarea purităţii Studiul interacţiunilor

Analiza Termică Optică (ATO) - Aplicaţii 12 Observarea schimbărilor de fază Modificări cristaline Topirea parţială a unei forme cristaline Sublimarea (s.m. organice) Polimorfismul (compuşi minerali şi organici) Aspectul cristalelor (sfere, prisme, tablete)- criteriu de identificare

Analiza Termică Optică (ATO) - Aplicaţii 13 Determinarea temperaturii de topire şi a intervalului de topire Punctul de topire al unei s.m. pure temperatura la care aceasta este în echilibru cu faza sa lichidă sub presiunea vaporilor săi saturaţi Intervalul de topire între temperatura la care apar primele picături de lichid şi cea la care au dispărut ultimele cristale Criteriu de identitate Criteriu de puritate- impurităţile scad punctul de topire şi lărgesc domeniul de topire

Analiza Termică Optică (ATO) - Aplicaţii 14 Determinarea purităţii Topirea prematură a unor cristale datorită prezenţei unei cantităţi mici de impuritate Topirea la temperatura eutectică şi la o temperatură diferită pentru o cantitate mai mare de impuritate Eutectic=

Analiza Termică Optică (ATO) - Aplicaţii 15 Studiul interacţiunilor Determinarea temperaturii eutectice a unui amestec A+B (A- principiul activ, B- substanţă de referinţă) Viteza de încălzire-3°C/min Temperatura de topire eutectică: Criteriu de identitate Diferenţierea a doi compuşi cu p.t. identice (ex. Aminofenazona p.t.=106,4°C, 4- aminofenazona p.t.=106,3°C) Aminofenazona + acetanilida = 1:1→ eutectic cu p.t.=61°C; 4- aminofenazona + acetanilida= 1:1→ eutectic cu p.t.=63°C;

Analiza Termică Optică (ATO) - Aplicaţii 16 Observarea schimbărilor de fază Determinarea temperaturii de topire şi a domeniului de topire Determinarea purităţii Studiul interacţiunilor

Analiza Termogravimetrică (TGA) 17 Principiu Aplicaţii în analiza medicamentului

Analiza termogravimetrică (TGA) 18 Thermogravimetry (TGA) Înregistrarea variaţiei masei substanţelor în funcţie de temperatură în cursul încălzirii lor continue şi uniforme Măsurătorile se realizează într-o atmosferă bine definită (inertă sau reactivă) Evenimente termice însoţite de variaţia masei: desorbţia, absorbţia, sublimarea, evaporarea, oxidarea, reducerea, descompunerea; Evenimente termice care nu sunt însoţite de variaţia masei: topirea, cristalizarea

Analiza termogravimetrică (TGA) 19 Termograma TGA: m(mg) = f(T) Variaţia descreşterii masei în funcţie de temperatură: dmdt= f(T)

Analiza termogravimetrică (TGA) 20 Aparatura: Termobalanţa Microbalanţă electronică Cuptor Programator al temperaturii Calculator pentru înregistrarea datelor Creuzete alumină (Al2O3), platină, aluminiu, quartz, safir

Analiza termogravimetrică (TGA) 21 Forma curbelor TGA depinde de: cantitatea de probă mică, în limitele de rezoluţie ale microbalanţei mărimea particulelor probei cât mai mici, pentru ca echilibrul să se atingă pe o suprafaţă cât mai mare viteza de încălzire 10K/min până la 30K/min viteza de încălzire mare → rezoluţia temperaturii mică viteza de încălzire mică → cresc timpii de analiză şi scade pierderea de masă pe unitatea de timp Atenolol: Masa moleculară: 266,34 Interval de topire: 152-156,5 Biodisponibilitate: 40-50% Legare de proteinele plasmatice: 6-16% Metoprolol: Masa moleculară: 684,81 Punct de topire: 120 Biodisponibilitate: 12% Legare de proteinele plasmatice:12%

Analiza termogravimetrică (TGA) 22 Forma curbelor TGA depinde de: natura şi presiunea atmosferei în camera cu proba: Gaze folosite: aer, Ar, CO2, H2, N2, He, O2 Gaze reactive: O2 Gaze inerte: N2, He Debit: 15-50 mL/min Atenolol: Masa moleculară: 266,34 Interval de topire: 152-156,5 Biodisponibilitate: 40-50% Legare de proteinele plasmatice: 6-16% Metoprolol: Masa moleculară: 684,81 Punct de topire: 120 Biodisponibilitate: 12% Legare de proteinele plasmatice:12%

Analiza termogravimetrică (TGA) 23 Forma curbelor TGA depinde de: forma şi natura creuzetului: Compoziţia creuzetului Volum Reacţia cu proba P.t. Alumină (Al2O3) 70µL, 150µL 900µL, reutilizabile inertă > 1700°C Platină 30µL ,70µL, 150µL reutilizabile Poate acţiona ca şi catalizator 1770°C Aluminiu 40µL ,100µL 660°C Safir 70µL, reutilizabile Atenolol: Masa moleculară: 266,34 Interval de topire: 152-156,5 Biodisponibilitate: 40-50% Legare de proteinele plasmatice: 6-16% Metoprolol: Masa moleculară: 684,81 Punct de topire: 120 Biodisponibilitate: 12% Legare de proteinele plasmatice:12%

Analiza termogravimetrică (TGA). Aplicaţii 24 Determinarea temperaturii de descompunere Studiul cineticii proceselor de descompunere Atenolol: Masa moleculară: 266,34 Interval de topire: 152-156,5 Biodisponibilitate: 40-50% Legare de proteinele plasmatice: 6-16% Metoprolol: Masa moleculară: 684,81 Punct de topire: 120 Biodisponibilitate: 12% Legare de proteinele plasmatice:12% Termograma TGA a atenololului

Analiza termogravimetrică (TGA). Aplicaţii 25 Determinarea conţinutului (apă, substanţe volatile, cenuşă) Ex. Substanţe care conţin apă de cristalizare (betaciclodextrina-BCD) Metoda TGA: creuzete: alumină, 70µL; gaz de purjare: N2, 50mL/min interval de temperatură:25- 600 ºC; rata de încălzire:5ºC/min Atenolol: Masa moleculară: 266,34 Interval de topire: 152-156,5 Biodisponibilitate: 40-50% Legare de proteinele plasmatice: 6-16% Metoprolol: Masa moleculară: 684,81 Punct de topire: 120 Biodisponibilitate: 12% Legare de proteinele plasmatice:12%

Analiza termogravimetrică (TGA). Aplicaţii 26 Atenolol: Masa moleculară: 266,34 Interval de topire: 152-156,5 Biodisponibilitate: 40-50% Legare de proteinele plasmatice: 6-16% Metoprolol: Masa moleculară: 684,81 Punct de topire: 120 Biodisponibilitate: 12% Legare de proteinele plasmatice:12% Termograma TGA a BCD

Analiza termogravimetrică (TGA). Aplicaţii 27 Determinarea temperaturii de descompunere Studiul cineticii proceselor de descompunere Determinarea conţinutului (apă, substanţe volatile, cenuşă) Atenolol: Masa moleculară: 266,34 Interval de topire: 152-156,5 Biodisponibilitate: 40-50% Legare de proteinele plasmatice: 6-16% Metoprolol: Masa moleculară: 684,81 Punct de topire: 120 Biodisponibilitate: 12% Legare de proteinele plasmatice:12%

Analiza Termică Diferenţială (TDA) 28 Principiu Aplicaţii în analiza medicamentului

Analiza Termică Diferenţială (TDA) 29 Înregistrarea variaţiilor de entalpie survenite în probă în cursul unei încălziri uniforme înregistrarea diferenţei de temperatură (dT) între substanţa de analizat şi o substanţa de referinţă (inertă din punct de vedere termic, nu prezintă schimbări de fază pe domeniul de temperatură al experimentului) Atenolol: Masa moleculară: 266,34 Interval de topire: 152-156,5 Biodisponibilitate: 40-50% Legare de proteinele plasmatice: 6-16% Metoprolol: Masa moleculară: 684,81 Punct de topire: 120 Biodisponibilitate: 12% Legare de proteinele plasmatice:12%

Analiza Termică Diferenţială (TDA) 30 Transformări fizice şi chimice cu sau fără modificarea masei: Tranziţii endoterme: deshidratare, topire, sublimare, transformări polimorfice Tranziţii exoterme: descompunere, recristalizare, degradare oxidativă Ex. Degradarea oxidativă a grupărilor alcoxil dintr-un gel de silice Atenolol: Masa moleculară: 266,34 Interval de topire: 152-156,5 Biodisponibilitate: 40-50% Legare de proteinele plasmatice: 6-16% Metoprolol: Masa moleculară: 684,81 Punct de topire: 120 Biodisponibilitate: 12% Legare de proteinele plasmatice:12% dT=0, în probă nu are loc nici o transformare

Analiza Termică Diferenţială (TDA). Aplicaţii 31 Determinarea identităţii Determinarea purităţii Determinarea cantitativă: T= G/K·dH/dT G = cantitatea de substanţă din probă K = conductibilitatea termică a probei; dH/dT = cantitatea de căldură consumată sau degajată pe unitatea de timp prin transformarea termică a unui gram de substanţă Atenolol: Masa moleculară: 266,34 Interval de topire: 152-156,5 Biodisponibilitate: 40-50% Legare de proteinele plasmatice: 6-16% Metoprolol: Masa moleculară: 684,81 Punct de topire: 120 Biodisponibilitate: 12% Legare de proteinele plasmatice:12%

Analiza Calorimetrică Diferenţială (DSC) 32 Principiu Aplicaţii în analiza medicamentului

Analiza Calorimetrică Diferenţială (DSC) Principiu 33 Differential Scaning Calorimetry (DSC) măsurarea energiei calorice care însoţeşte schimbările de fază ca urmare a unei variaţii de temperatură pentru o probă menţinută la acelaşi regim de temperatură cu o probă de referinţă Scanare- analizare Calorimetru- instrument pentru măsurarea căldurii sau a fluxului de căldură Diferenţială- se folosesc două calorimetre (probă, referinţă) cu acelaşi transfer de căldură Atenolol: Masa moleculară: 266,34 Interval de topire: 152-156,5 Biodisponibilitate: 40-50% Legare de proteinele plasmatice: 6-16% Metoprolol: Masa moleculară: 684,81 Punct de topire: 120 Biodisponibilitate: 12% Legare de proteinele plasmatice:12%

Analiza Calorimetrică Diferenţială (DSC) Principiu 34 Dacă apare o diferenţă de temperatură între probă şi referinţă, datorată unei schimbări de fază ce apare în probă, este înlocuită energia până când această diferenţă de temperatură este mai mică decât o valoare de bază (< 0,01K); Se obţin curbe: debitul de căldură (mW) = f (T) sau f (t) Atenolol: Masa moleculară: 266,34 Interval de topire: 152-156,5 Biodisponibilitate: 40-50% Legare de proteinele plasmatice: 6-16% Metoprolol: Masa moleculară: 684,81 Punct de topire: 120 Biodisponibilitate: 12% Legare de proteinele plasmatice:12%

Analiza Calorimetrică Diferenţială (DSC) Aparatura 35 Analizor calorimetric diferenţial Senzori pentru temperatură: FRS5 (Full Range Sensor)- 56 termocupluri Domeniul de temp.:-150-700C HSS7 (High Sensitive Sensor)- 120 termocupluri Domeniul de temp.:-150-500 Principiul de funcţionare al senzorilor: Legea lui Ohm: Φ=ΔT/R Φ = debitul de căldură ΔT = variaţia de temperatură (TP-TR) R = rezistenţa termică FRS5 Atenolol: Masa moleculară: 266,34 Interval de topire: 152-156,5 Biodisponibilitate: 40-50% Legare de proteinele plasmatice: 6-16% Metoprolol: Masa moleculară: 684,81 Punct de topire: 120 Biodisponibilitate: 12% Legare de proteinele plasmatice:12% HSS7

Analiza Calorimetrică Diferenţială (DSC) Aparatura 36 Sisteme de răcire: Aer: 25C Criostat: -40C Intracooler: -75C Azot lichid: -150C Comutator de gaze Creuzete Aluminiu (20μl, 40μl, 100μl, 160μl); cupru, alumină (Al2O3), platină, aur, sticlă, oţel cu sau fără capac Presă Calculator pentru programare şi pentru înregistrarea rezultatelor Atenolol: Masa moleculară: 266,34 Interval de topire: 152-156,5 Biodisponibilitate: 40-50% Legare de proteinele plasmatice: 6-16% Metoprolol: Masa moleculară: 684,81 Punct de topire: 120 Biodisponibilitate: 12% Legare de proteinele plasmatice:12%

Analiza Calorimetrică Diferenţială (DSC) Prepararea probelor 37 Probe curate, păstrate corespunzător; Probe solide, pulberi, dure, paste, lichide, fibre Instrumente de lucru curate; Viteza de încălzire: 0,1- 60K/min; Autosampler; Atmosfera din jurul probei: nu există schimb de gaze (creuzet închis ermetic); schimb liber de gaze (creuzet deschis); schimb redus de gaze (creuzet închis dar cu gaură în capac). Atenolol: Masa moleculară: 266,34 Interval de topire: 152-156,5 Biodisponibilitate: 40-50% Legare de proteinele plasmatice: 6-16% Metoprolol: Masa moleculară: 684,81 Punct de topire: 120 Biodisponibilitate: 12% Legare de proteinele plasmatice:12%

Analiza Calorimetrică Diferenţială (DSC) Prepararea probelor 38 Alegerea creuzetelor: Aluminiu standard 40μL cu capac găurit; Pentru o bună separare a picurilor: aluminiu 20μL, He, N2- gaz de purjare; Probe ce conţin umiditate sau solvent: Creuzet standard închis ermetic; Dacă interesează evaporarea: capac cu gaură şi gaz de purjare. Probe ce reacţ. cu Al: Creuzet de Au, sticlă, Pt, ceramică Atenolol: Masa moleculară: 266,34 Interval de topire: 152-156,5 Biodisponibilitate: 40-50% Legare de proteinele plasmatice: 6-16% Metoprolol: Masa moleculară: 684,81 Punct de topire: 120 Biodisponibilitate: 12% Legare de proteinele plasmatice:12%

Analiza Calorimetrică Diferenţială (DSC) Pregătirea analizei 39 Ce informaţii se aşteaptă? Proprietăţi fizice; Tranziţii de fază, polimorfism; Reacţii chimice, descompunere. Se realizează mai întâi o analiză TGA Programul de temperatură: Temperatura de început şi de sfârşit Organice: 25-350C; Anorganice: 25- 600C; Viteza de încălzire. Se alege tipul de creuzet: Al, Pt; Deschis, închis, capac cu gaură Atmosfera: Gaz de purjare (inert sau reactiv)- N2 Prepararea probei: Geometria probei; Cantitatea: Organice: 1-10mg; Anorganice: 10-30mg

Analiza Calorimetrică Diferenţială (DSC) Aplicaţii 40 Determinarea identităţii; Determinarea polimorfismului; Determinarea purităţii; Determinarea interacţiunilor medicamentelor în stare solidă. Atenolol: Masa moleculară: 266,34 Interval de topire: 152-156,5 Biodisponibilitate: 40-50% Legare de proteinele plasmatice: 6-16% Metoprolol: Masa moleculară: 684,81 Punct de topire: 120 Biodisponibilitate: 12% Legare de proteinele plasmatice:12%

Aplicaţii DSC. Determinarea identităţii 41 Picuri endo-, exoterme- schimbări de fază: modificări cristaline, topire, desolvatare Ex. Termograma DSC atenolol- topire (~150C) Atenolol: Masa moleculară: 266,34 Interval de topire: 152-156,5 Biodisponibilitate: 40-50% Legare de proteinele plasmatice: 6-16% Metoprolol: Masa moleculară: 684,81 Punct de topire: 120 Biodisponibilitate: 12% Legare de proteinele plasmatice:12%

Aplicaţii DSC. Determinarea identităţii 42 Termograma DSC betaciclodextrină: Deshidratare (~100C) Topire cu descompunere (~300C). Atenolol: Masa moleculară: 266,34 Interval de topire: 152-156,5 Biodisponibilitate: 40-50% Legare de proteinele plasmatice: 6-16% Metoprolol: Masa moleculară: 684,81 Punct de topire: 120 Biodisponibilitate: 12% Legare de proteinele plasmatice:12%

Aplicaţii DSC. Determinarea identităţii 43 Termograma TGA betaciclodextrină: Deshidratare (~100C) Topire cu descompunere (~300C). Atenolol: Masa moleculară: 266,34 Interval de topire: 152-156,5 Biodisponibilitate: 40-50% Legare de proteinele plasmatice: 6-16% Metoprolol: Masa moleculară: 684,81 Punct de topire: 120 Biodisponibilitate: 12% Legare de proteinele plasmatice:12%

Aplicaţii DSC. Determinarea identităţii 44 Termograma DSC, TG indapamid: Deshidratare (~100C) Topire (167,95C) Descompunere (peste 212 C) Atenolol: Masa moleculară: 266,34 Interval de topire: 152-156,5 Biodisponibilitate: 40-50% Legare de proteinele plasmatice: 6-16% Metoprolol: Masa moleculară: 684,81 Punct de topire: 120 Biodisponibilitate: 12% Legare de proteinele plasmatice:12%

Reprezentarea schematică a diverselor tipuri de forme solide Aplicaţii DSC. Determinarea polimorfismului 45 Polimorfii (ghid FDA-ANDAs: Pharmaceutical Solid Polymorphism. July 2007): Diverse forme cristaline, Diverse forme amorfe, Solvaţi ai diverselor forme cristaline ale unei substanţe medicamentoase Polimorfismul: Influenţează stabilitatea, solubilitatea, biodisponibilitatea unui medicament Afectează calitatea, siguranţa şi eficacitatea unui produs medicamentos Reprezentarea schematică a diverselor tipuri de forme solide Polimorfii: Forme cristaline ale unei substanţe medicamentoase având diverse aranjamente şi/sau conformaţii ale moleculelor în reţeaua cristalină Forme amorfe ale unei substanţe medicamentoase prezentând o aranjare dezordonată a moleculelor şi care nu posedă o structură cristalină evidentă Solvaţi ai diverselor forme cristaline ale unei substanţe medicamentoase conţinând cantităţi stoichiometrice sau non-stoichiometrice de solvent Polimorfismul: Important în cadrul procesului de formulare a unei forme farmaceutice Analiza termică (Analiza calorimetrică diferenţială (DSC), Analiza termogravimetrică (TG))- metode folosite în scopul caracterizării polimorfilor unei substanţe medicamentoase

Obţinerea şi analiza diverselor forme solide ale indapamidului 46 Indapamidul (IDP): 4-Cloro-N-[(2-metil-2,3-dihidro-1H-indol-1-il]-3-sulfamoilbenzamida Diuretic din clasa diureticelor înrudite cu tiazidele Tratamentul hipertensiunii arteriale esenţiale

Obţinerea şi analiza diverselor forme solide ale indapamidului 47 Obiective: Obţinerea de forme polimorfice ale indapamidului (IDP) prin recristalizarea acestuia din diverşi solvenţi/amestecuri de solvenţi Evidenţierea obţinerii acestor noi forme polimorfice ale IDP şi caracterizarea lor folosind analiza termică: Analiza calorimetrică diferenţială (DSC), Analiza termogravimetrică (TG)

Obţinerea şi analiza diverselor forme solide ale indapamidului 48 Substanţă de referinţă/solvenţi pentru recristalizare: Indapamid (IDP) (Pharmazell, Germania) Metanol, Tetraclorură de carbon, Acetat de etil, Acid acetic glacial, Acetonitril (Merck) Diclormetan, Dietileter (Sigma Aldrich) Prepararea formelor solide ale IDP prin recristalizare din: Metanol Acetat de etil Acetonitril Metanol+tetraclorură de carbon Acetonitril+diclormetan Acetonitril+dietileter

Obţinerea şi analiza diverselor forme solide ale indapamidului 49 Echipamente şi metode de analiză: Metoda DSC Echipament Mettler Toledo DSC 822 creuzete: aluminiu, 40µL gaz de purjare: N2, 50mL/min interval de temperatură: 25- 400ºC viteză de încălzire: 10ºC/min Metoda TG Echipament Mettler Toledo TGA/SDTA 851e creuzete: alumină, 70µL interval de temperatură: 25- 600ºC

Termogramele DSC şi TG ale IDP Rezultate DSC, TG 50 In termograma DSC a IDP se obs aparitia picului de topire caracteristic IDP la aprox. 160°C In termograma DSC a lact. monohidrat se obs apariţia picului In termograma amestecului acestora se obs ca nu apare nici o modificare fata de cele ale compusilor initiali Termogramele DSC şi TG ale IDP 50

Termogramele DSC şi TG ale IDP recristalizat din CH3CN Rezultate DSC, TG 51 In termograma DSC a IDP se obs aparitia picului de topire caracteristic IDP la aprox. 160°C In termograma DSC a lact. monohidrat se obs apariţia picului In termograma amestecului acestora se obs ca nu apare nici o modificare fata de cele ale compusilor initiali Termogramele DSC şi TG ale IDP recristalizat din CH3CN 51

Termogramele DSC şi TG ale IDP recristalizat din CH3CN Rezultate DSC, TG 52 In termograma DSC a IDP se obs aparitia picului de topire caracteristic IDP la aprox. 160°C In termograma DSC a lact. monohidrat se obs apariţia picului In termograma amestecului acestora se obs ca nu apare nici o modificare fata de cele ale compusilor initiali Termogramele DSC şi TG ale IDP recristalizat din CH3CN 52

Termogramele DSC şi TG ale IDP recristalizat din CH3CN+C2H5OC2H5 Rezultate DSC, TG 53 In termograma DSC a IDP se obs aparitia picului de topire caracteristic IDP la aprox. 160°C In termograma DSC a lact. monohidrat se obs apariţia picului In termograma amestecului acestora se obs ca nu apare nici o modificare fata de cele ale compusilor initiali Termogramele DSC şi TG ale IDP recristalizat din CH3CN+C2H5OC2H5 53

IDP rc acetonitril+diclormetan IDP rc acetonitril+dietileter Rezultate DSC, TG 54 Datele termoanalitice ale IDP şi ale IDP recristalizat din acetonitril, acetonitril+diclormetan, acetonitril+dietileter Forme solide ale IDP Parametri analizaţi IDP IDP rc acetonitril IDP rc acetonitril+diclormetan IDP rc acetonitril+dietileter DSC Domeniul de topire (°C) 160,90- 173,73 157,64- 174.02 159,73-169,31 155,76-172,43 Ttopire (°C) 167,95 167,55 165,02 164,41 ΔHtopire (mJ/g) 159,35 128,09 102,15 49,02 TG Pierderea de masă (%) 0,4625 1,3350 1,2767 0,7527 Pierderea de masă (%) la descompunere 59,2006; 35,0444 42,2741; 13,7966 71,0445 70,2264

Concluzii 55 Analiza DSC evidenţiază obţinerea unei noi forme solide a IDP în urma recristalizării din acetonitril+eter etilic şi de asemenea evidenţiază mici modificări şi în cazul IDP recristalizat din acetonitril În cazul recristalizării IDP din acetonitril+diclormetan, metanol, metanol+tetraclorură de carbon, acetat de etil, acid acetic glacial+tetraclorură de carbon, tehnica DSC nu a evidenţiat modificări faţă de compusul iniţial

Aplicaţii DSC. Determinarea polimorfismului 56 Principiile active- supuse la cicluri de încălzire- răcire; După răcire apar picuri endoterme la temp. diferite faţă de cele ale prod. iniţial- topirea polimorfului apărut în cursul recristalizării Ex. Sulfapiridina Metoda DSC: creuzete: aluminiu, 40µL gaz de purjare: N2, 50mL/min interval de temperatură: 40- 200ºC (mai întâi răcire bruscă) rata de încălzire: 5ºC/min Atenolol: Masa moleculară: 266,34 Interval de topire: 152-156,5 Biodisponibilitate: 40-50% Legare de proteinele plasmatice: 6-16% Metoprolol: Masa moleculară: 684,81 Punct de topire: 120 Biodisponibilitate: 12% Legare de proteinele plasmatice:12%

Aplicaţii DSC. Determinarea polimorfismului 57 Atenolol: Masa moleculară: 266,34 Interval de topire: 152-156,5 Biodisponibilitate: 40-50% Legare de proteinele plasmatice: 6-16% Metoprolol: Masa moleculară: 684,81 Punct de topire: 120 Biodisponibilitate: 12% Legare de proteinele plasmatice:12% Termograma DSC a sulfapiridinei

Aplicaţii DSC. Determinarea purităţii 58 Impurităţile: Scad p.t. al produsului iniţial; Modifică aspectul curbei de topire sau recristalizare; Determinarea catitativă a impurităţilor- ecuaţia Van‘t Hoff: ΔT = RT02X2  Hf ΔT = T0-Tm; R = const. gazelor perfecte; T0 = temp. de topire a subst. pure; Tm = temp de topire a probei analizate; X2 = fracţia molară de impuritate; Hf = entalpia de topire a probei (Kcal/mol). Atenolol: Masa moleculară: 266,34 Interval de topire: 152-156,5 Biodisponibilitate: 40-50% Legare de proteinele plasmatice: 6-16% Metoprolol: Masa moleculară: 684,81 Punct de topire: 120 Biodisponibilitate: 12% Legare de proteinele plasmatice:12%

Aplicaţii DSC. Determinarea interacţiunilor medicamentelor în stare solidă 59 Studierea interacţiunilor medicamentelor cu excipienţii Studierea interacţiunilor medicamentelor cu ciclodextrine Dovezi ale apariţiei interacţiunilor: Apariţia de picuri suplimentare Dispariţia unor picuri faţă de substanţele pure Modificarea temperaturilor la care apar anumite picuri faţă de cele ale subst. pure Atenolol: Masa moleculară: 266,34 Interval de topire: 152-156,5 Biodisponibilitate: 40-50% Legare de proteinele plasmatice: 6-16% Metoprolol: Masa moleculară: 684,81 Punct de topire: 120 Biodisponibilitate: 12% Legare de proteinele plasmatice:12%

Aplicaţii DSC. Studierea interacţiunilor medicamentelor cu excipienţii 60 O formulare farmaceutică este considerată corespunzătoare în lipsa interacţiunilor substanţă medicamentoasă-excipient sau excipient-excipient Existenţa unor posibile incompatibilităţi între substanţa medicamentoasă şi excipienţi este o problemă studiată în cadrul etapei de preformulare a unei forme farmaceutice Formularea cu succes a unei forme farmaceutice stabile şi eficiente depinde de selectarea corectă a excipienţilor Analiza calorimetrică diferenţială DSC- metodă folosită în scopul evidenţierii prezenţei sau absenţei incompatibilităţilor substanţă medicamentoasă-excipient

Studii de compatibilitate indapamid/excipienţi în etapa de preformulare a comprimatelor IR 2,5mg/cp 61 Obiective Caracterizarea indapamidului şi a excipienţilor Evidenţierea compatibilităţii între indapamid şi excipienţi în etapa de preformulare a comprimatelor cu cedare imediată (2,5 mg/cp) Folosind: Analiza calorimetrică diferenţială (DSC) Analiza termogravimetrică (TG)

Studii de compatibilitate indapamid/excipienţi în etapa de preformulare a comprimatelor IR 2,5mg/cp 62 Substanţă de referinţă/Excipienţi: Indapamid (Pharmazell, Germania) Excipienţi: lactoza monohidrat (Meggle, Germania) celuloza microcristalină (JRS Pharma, Germania) amidonglicolat de sodiu (JRS Pharma, Germania) polivinilpirolidona (BASF, Germania) aerosil (Degusa, Germania) stearatul de magneziu (Union Derivan, Spania) Amestecurile binare IDP ale cu fiecare excipient în parte, obţinute prin omogenizare în mojar de agat

Studii de compatibilitate indapamid/excipienţi în etapa de preformulare a comprimatelor IR 2,5mg/cp 63 Echipamente şi metode Metoda DSC Echipament Mettler Toledo DSC 822 creuzete: aluminiu, 40µL gaz de purjare: N2, 50mL/min interval de temperatură: 25- 400ºC rata de încălzire: 10ºC/min Metoda TG Echipament Mettler Toledo TGA/SDTA 851e creuzete: alumină, 70µL interval de temperatură: 25- 800ºC

Rezultate DSC, TG 64 Au fost înregistrate termogramele DSC ale IDP, ale fiecărui excipient în parte precum şi ale ale amestecurilor binare IDP/excipient

Termogramele DSC şi TG ale IDP Rezultate DSC, TG 65 Termogramele DSC şi TG ale IDP

Termogramele DSC şi TG ale lactozei monohidrat Rezultate DSC, TG 66 Termogramele DSC şi TG ale lactozei monohidrat

Termogramele DSC şi TG ale celulozei microcristaline Rezultate DSC, TG 67 Termogramele DSC şi TG ale celulozei microcristaline

Termogramele DSC şi TG ale amidonglicolatului de sodiu Rezultate DSC, TG 68 Termogramele DSC şi TG ale amidonglicolatului de sodiu

Termogramele DSC şi TG ale PVP Rezultate DSC, TG 69 Termogramele DSC şi TG ale PVP

Termogramele DSC şi TG ale dioxidului de siliciu coloidal Rezultate DSC, TG 70 Termogramele DSC şi TG ale dioxidului de siliciu coloidal

Termogramele DSC şi TG ale stearatului de magneziu Rezultate DSC, TG 71 Termogramele DSC şi TG ale stearatului de magneziu

Termogramele DSC şi TG ale filmului cosmetic Opadry II Rezultate DSC, TG 72 Termogramele DSC şi TG ale filmului cosmetic Opadry II

Termogramele DSC şi TG ale amestecului binar IDP/lactoză monohidrat Rezultate DSC, TG 73 Termogramele DSC şi TG ale amestecului binar IDP/lactoză monohidrat

Rezultate DSC, TG 74 Termogramele DSC şi TG ale amestecului binar IDP/celuloză microcristalină

Rezultate DSC, TG 75 Termogramele DSC şi TG ale amestecului binar IDP/amidonglicolat de sodiu

Termogramele DSC şi TG ale amestecului binar IDP/PVP Rezultate DSC, TG 76 Termogramele DSC şi TG ale amestecului binar IDP/PVP

Rezultate DSC, TG 77 Termogramele DSC şi TG ale amestecului binar IDP/dioxid de siliciu coloidal

Termogramele DSC şi TG ale amestecului binar IDP/stearat de magneziu Rezultate DSC, TG 78 Termogramele DSC şi TG ale amestecului binar IDP/stearat de magneziu

Termogramele DSC ale IDP şi ale amestecurilor binare Rezultate DSC, TG 79 Termogramele DSC ale IDP şi ale amestecurilor binare IDP/ lactoză monohidrat, celuloză microcristalină, amidonglicolat de sodiu

Rezultate DSC, TG 80 Termogramele DSC ale IDP şi ale amestecurilor binare IDP/PVP, stearat de magneziu, aerosil

Domeniul de topire (°C) Entalpia de topire (mJ/g) Rezultate DSC, TG 81 Datele termoanalitice ale IDP şi ale IDP în amestecurile fizice binare IDP/excipient Substanţa Domeniul de topire (°C) Ttopire (°C) Entalpia de topire (mJ/g) Indapamid (IDP) 160,90-173,73 167,95 159,35 Lactoza monohidrat 160,30-172,53 167,45 66,87 Celuloza microcristalină 158,47-173,17 167,27 15,47 Amidonglicolat de sodiu 159,75-174,03 168,00 38,47 Polivinilpirolidona (PVP) 154,81-171,30 164,76 39,29 Stearat de magneziu 159,53-173,16 167,34 107,06 Dioxid de siliciu coloidal (aerosil) 158,78-173,22 167,72 77,58 Hidroxipropilmetil celuloza (HPMC) 154,80-172,60 167,10 4,26

Concluzii 82 În termogramele DSC ale amestecurilor binare IDP/excipient nu apar modificări faţă de termogramele componentelor individuale - lipsa interacţiunilor IDP/ excipienţi

Structura chimică şi forma toroidală a moleculelor de ciclodextrină Aplicaţii DSC. Studierea interacţiunilor medicamentelor cu ciclodextrine 83 Ciclodextrinele: oligozaharide ciclice obţinute prin degradarea enzimatică a amidonului parte exterioară hidrofilă - solubilitate în apă cavitatea internă hidrofobă – gazde pentru molecule lipofile Complecşi de incluziune: modificări favorabile ale proprietăţilor fizico-chimice (solubilitate), stabilitate, caracteristici organoleptice şi biofarmaceutice (biodisponibilitate) ale substanţelor incluse Structura chimică şi forma toroidală a moleculelor de ciclodextrină Atenolol: Masa moleculară: 266,34 Interval de topire: 152-156,5 Biodisponibilitate: 40-50% Legare de proteinele plasmatice: 6-16% Metoprolol: Masa moleculară: 684,81 Punct de topire: 120 Biodisponibilitate: 12% Legare de proteinele plasmatice:12% Obiectiv: Obţinerea şi analiza unor compuşi de incluziune ai metoprololului în β ciclodextrină (BCD)

Obţinerea şi analiza unor compuşi de incluziune ai metoprololului în β ciclodextrină (BCD) 84 Metode de preparare ale amestecurilor binare IDP/BCD (1:1, m/m): Amestecare fizică Frământare Coprecipitare Liofilizare Metoda de analiză (DSC): creuzete: aluminiu, 40µL; gaz de purjare: N2, 50mL/min interval de temperatură: 50- 400 ºC; rata de încălzire: 10ºC/min Atenolol: Masa moleculară: 266,34 Interval de topire: 152-156,5 Biodisponibilitate: 40-50% Legare de proteinele plasmatice: 6-16% Metoprolol: Masa moleculară: 684,81 Punct de topire: 120 Biodisponibilitate: 12% Legare de proteinele plasmatice:12%

Metoprolol/BCD. Rezultate 85 Atenolol: Masa moleculară: 266,34 Interval de topire: 152-156,5 Biodisponibilitate: 40-50% Legare de proteinele plasmatice: 6-16% Metoprolol: Masa moleculară: 684,81 Punct de topire: 120 Biodisponibilitate: 12% Legare de proteinele plasmatice:12% Termograma DSC a metoprololului Termograma DSC a BCD

Metoprolol/BCD. Rezultate 86 Atenolol: Masa moleculară: 266,34 Interval de topire: 152-156,5 Biodisponibilitate: 40-50% Legare de proteinele plasmatice: 6-16% Metoprolol: Masa moleculară: 684,81 Punct de topire: 120 Biodisponibilitate: 12% Legare de proteinele plasmatice:12% Fig.3 Termograma DSC a metoprololului tartrat+BCD_amestec fizic, coprecipitare

Metoprolol/BCD. Rezultate 87 Atenolol: Masa moleculară: 266,34 Interval de topire: 152-156,5 Biodisponibilitate: 40-50% Legare de proteinele plasmatice: 6-16% Metoprolol: Masa moleculară: 684,81 Punct de topire: 120 Biodisponibilitate: 12% Legare de proteinele plasmatice:12% Fig.4 Termograma DSC a metoprololului tartrat+BCD_frământare, liofilizare

Tehnici de analiză termică cuplate 88 Analiza produşilor rezultaţi în urma analizei termice: Spectrometrie de masă (SM); Spectroscopie IR cu transformantă Fourier (FT-IR); Gaz cromatografie (GC). Atenolol: Masa moleculară: 266,34 Interval de topire: 152-156,5 Biodisponibilitate: 40-50% Legare de proteinele plasmatice: 6-16% Metoprolol: Masa moleculară: 684,81 Punct de topire: 120 Biodisponibilitate: 12% Legare de proteinele plasmatice:12%

Tehnici de analiză termică 89 Tehnica Abreviere Proprietatea înregistrată Fenomene analizate Analiza termică optică (Termomicroscopia) ATO Proprietăţi optice Topirea Desolvatarea Analiza termogravimetrică TGA Variaţia de masă Descompunere Oxidare, deshidratare Analiza termică diferenţială TDA Variaţia de entalpie Schimbări de fază Reacţii chimice Analiza calorimetrică diferenţială DSC Debitul de căldură Capacitatea calorică Atenolol: Masa moleculară: 266,34 Interval de topire: 152-156,5 Biodisponibilitate: 40-50% Legare de proteinele plasmatice: 6-16% Metoprolol: Masa moleculară: 684,81 Punct de topire: 120 Biodisponibilitate: 12% Legare de proteinele plasmatice:12%

Bibliografie 90 Thermal analysis of Pharmaceuticals, Edited by Duncan Q. M. Craig, Mike Reading, CRC Press Taylor & Francis group, 2007; Michael E. Brown. Introduction to Thermal Analysis. Techniques and Applications. Second Edition. Kluwer Academic Publisher, 2004. T. Hatakeyama, F.X.Quinn, Thermal Analysis, Fundamentals and Applications to Polymer Science, John Wiley&Sons, 1994; Encyclopedia of Analytical Science, second edition, vol.9,Elsevier Academic Press, 2005; M. Bojiţă, L. Roman, R. Săndulescu, R. Oprean, Analiza şi controlul Medicamentelor, Vol. 2. Metode instrumentale în analiza şi controlul medicamentelor, Ed. Intelcredo, Deva, 2003; Atenolol: Masa moleculară: 266,34 Interval de topire: 152-156,5 Biodisponibilitate: 40-50% Legare de proteinele plasmatice: 6-16% Metoprolol: Masa moleculară: 684,81 Punct de topire: 120 Biodisponibilitate: 12% Legare de proteinele plasmatice:12%

Bibliografie 91 C. Baloescu, Elena Curea, Controlul Medicamentelor, Ed. Didactică şi Pedagogică, Bucureşti; ***Europoean Pharmacopoeia, 6.1,2008; ***Farmacopeea Română Ed. a X-a, Ed. Medicală, Bucureşti, 2005 ***www.mt.com; U.S. Department of Health and Human Services, Food and Drug Administration, Center for Drug Evaluation and Research (CDER). Guidance for industry, ANDAs: Pharmaceutical Solid Polymorphism. Chemistry, Manufacturing, and Controls Information, July 2007. Atenolol: Masa moleculară: 266,34 Interval de topire: 152-156,5 Biodisponibilitate: 40-50% Legare de proteinele plasmatice: 6-16% Metoprolol: Masa moleculară: 684,81 Punct de topire: 120 Biodisponibilitate: 12% Legare de proteinele plasmatice:12%

Bibliografie 92 Harry G. Brittain ed., Polymorphism in Pharmaceutical Solids, Second edition, Drugs and the Pharmaceutical Sciences, 2009;192. Ghugare P., Dongre V., Karmuse P., Rana R., Singh D., Kumar A., Filmwala Z., Solid state investigation and characterisation of the polymorphic and pseudopolymorphic forms of indapamide, Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 2010;51(3):532-40.