Ein Paket etablierter Analysewerkzeuge zur Untersuchung der Festkörperveränderung lipidbasierter Hilfsstoffe

Die Kombination aus dynamischer Differenzkalorimetrie und Röntgenbeugung ist ein Goldstandard für untersuchte Festkörperveränderungen lipidbasierter pharmazeutischer Produkte. Die kombinierte Methodik ist ein starkes Werkzeug für das Screening des Polymorphismus, des Kristallwachstums und des Gesichtsübergangs von Lipiden in Kombination mit dem Screening, dem terminalen Verhalten und der Sichtbarkeit des Arzneimittels mit Lipidmatrix. Diese Methodik kann verwendet werden, um die Wechselwirkung zwischen dem festen Zustand des Lipids und der Leistung seines pharmazeutischen Produkts zu verstehen.

Solche Produkte können von Nanolipidformulierungen bis hin zu Matrixtabletten reichen. Das Verfahren wird von Gerfried Luschin-Ebengreuth durchgeführt. Gerfried ist Wissenschaftler aus unserem Labor.

Um zu beginnen, schalten Sie die Stickstoffgaszufuhr ein und stellen Sie den Druck zwischen 0,2 und 0,5 bar ein. Schalten Sie die dynamische Differenzkalorimetrie oder das DSC-Gerät und den automatischen Probenwechsler ein. Öffnen Sie die Software und klicken Sie auf die Schaltfläche Ja, um den Standby-Modus zu aktivieren, und klicken Sie dann auf Signale anzeigen.

Lassen Sie eine Kalibrierung des Geräts für mindestens eine Stunde zu. Spülen Sie den Ofen mit Stickstoff. Klicken Sie auf das neue Methodensymbol und gehen Sie zur Methodendefinition.

Wenn sich das Übersichtsfenster öffnet, aktivieren Sie die Option Temperaturmodulation. Gehen Sie zur Registerkarte Kopfzeile und wählen Sie die Methode aus, indem Sie auf Beispiel klicken. Gehen Sie zur Registerkarte Temperaturprogramm.

Wählen Sie zwei MFC und Schutz-MFC bei jeweils 50 Milliliter pro Minute. Stellen Sie den Standby-Modus auf 20 Grad Celsius und heizen Sie den Heizzyklus bei fünf Kelvin pro Minute von 20 Grad Celsius auf über die Schmelztemperatur des isothermen Lipids, der fünf Minuten lang bei dieser Temperatur gehalten wird. Kühlzyklus auf null Grad Celsius bei fünf Kelvin pro Minute.

Stellen Sie die endgültige Not-Reset-Temperatur auf eine Temperatur von 10 Grad Celsius über der höchsten Temperatur des Programms und die endgültige Standby-Temperatur auf 20 Grad Celsius ein. Gehen Sie zur Registerkarte Kalibrierung und wählen Sie die entsprechende Temperatur- und Empfindlichkeitsdatei aus. Speichern Sie die Methode.

Wiegen Sie drei bis vier Milligramm jeder Probe in Aluminiumtiegel und notieren Sie das genaue Gewicht, das in jeden Tiegel geladen wird. Verschließen Sie den Aluminiumtiegel mit einem durchbohrten Deckel. Legen Sie die Tiegel in die automatische Probenschale und aktivieren Sie den automatischen Probennehmermodus in der Software und ladebezogenen Methode für jede Probe.

Geben Sie die Probenposition, den Probennamen und das Gewicht jeder Probe sowie die Position des Referenztiegels im Ansichtsfenster des Probenfachs aus. Starten Sie die Messung. Öffnen Sie die Rohdaten mit der Software zur Datenanalyse und pflanzen Sie die Temperatur im Vergleich zum Wärmestrom, indem Sie auf den Button X Zeit, X Temperatur klicken.

Klicken Sie im Popup-Fenster auf isotherme Segmente ausblenden. Wählen Sie auf der linken Seite des Bildschirms nur die Kurven aus, die analysiert werden sollen. Überprüfen Sie das thermische Verhalten von Lipiden als endotherme und exotherme Ereignisse absorbierter oder freigesetzter Energie in Form von Wärme bzw. in Abhängigkeit von der Temperatur.

Klicken Sie auf die Kurve, gefolgt von Auswertung und Fläche. Berechnung der Fusionsenthalpie als Fläche unter der Kurve der Endothermen. Wählen Sie die Integrationsgrenzen aus, indem Sie die vertikalen Linien vor und nach Beginn und Endpunkt des Peaks um zwei bis drei Grad Celsius verschieben.

Wählen Sie eine lineare Baseline für die Spitzenintegration aus. Die Fläche zwischen der Kurve und der Basislinie ist proportional zur Änderung der Enthalpie. Klicken Sie auf Anwenden, um die Berechnung abzuschließen.

In ähnlicher Weise wird die Kristallisationsenthalpie als Fläche unter der Kurve der Exothermen berechnet. Bestimmen Sie den Beginn der Schmelztemperatur oder T-Beginn, indem Sie auf die zu analysierende Kurve klicken. Und dann auf Auswertung und Beginn.

Wählen Sie die Quantifizierungsgrenzen aus, indem Sie die vertikalen Linien auf den geradesten Abschnitt der Kurve verschieben. Diese liegt in der Regel bei etwa fünf bis 10 Grad Celsius vor und nach dem Peak. Bestimmen Sie dann die Schmelztemperatur oder TM, indem Sie auf die zu analysierende Kurve klicken.

Gefolgt von Auswertung und Peak ist der erhaltene Wert das Peakmaximum. Verwenden Sie ein Röntgenstreusystem, das aus einer Punktfokussierkamera besteht, die an einem Röntgengenerator mit versiegelter Röhre befestigt und mit einer Steuereinheit und der zugehörigen Software ausgestattet ist. Verwenden Sie zwei linear positionierte empfindliche Detektoren, um sowohl kleine als auch weitwinklige Röntgenstreubereiche abzudecken.

Schalten Sie das Kühlwassersystem an der Steuereinheit, der Vakuumpumpe, den Gasventilen und der Leistungs- und Sicherheitssteuerung ein. Schalten Sie dann die Spannungsregelung und die Spülventile für die Melder bei einem Gasfluss zwischen 10 und 20 Milliliter pro Minute ein. Schalten Sie die Röntgenröhre und die Standby-Option ein und warten Sie ca. 10 Minuten.

Schalten Sie den Standby-Modus aus und schalten Sie die Röntgenröhre auf volle Leistung ein, die größer als 50 Kilovolt ist. Warten Sie mindestens 30 Minuten. Starten Sie die Steuerungssoftware und klicken Sie auf TPF zurücksetzen.

Wählen Sie dann Wolframfilter und stellen Sie die Position ein. Gehen Sie zur Position, um die Position des Wolframfilters zu fixieren. Füllen Sie die Proben in spezielle Glaskapillaren mit einem Außendurchmesser von etwa zwei Millimetern, um Lufteinschlüsse in den Kapillaren zu vermeiden.

Verschließen Sie die Glaskapillare mit Wachs und legen Sie sie vorsichtig in den Kapillarhalter. Schalten Sie den Motor für die Probenrotation ein, schließen Sie das Vakuumventil und warten Sie, bis der Druck unter fünf Millibar liegt. Wählen Sie in der Software für beide Detektoren eine Positionsauflösung von 1024 und stellen Sie die Belichtungszeit auf 1.200 Sekunden ein.

Klicken Sie auf die Tap-Tools, um die Energiegrenzen einzurichten, klicken Sie dann auf Energiegrenzen und Auflösungen festlegen und neu starten. Stellen Sie die Energiegrenzen auf einen geeigneten Bereich zwischen 400 und 900 ein. Öffnen Sie den Sicherheitsverschluss und starten Sie die Messung.

Stellen Sie sicher, dass das Messfenster maximal 80 Zählungen pro Sekunde anzeigt. Wenn dies nicht gegeben ist, passen Sie die Filterposition an. Exportieren Sie die Daten als P00-Dateien.

Die Daten bestehen aus der Intensität der Übertragung und Absorption im Vergleich zur Kanalnummer. Übertragen Sie die Daten zur Auswertung in eine statistische Software und korrigieren Sie die Daten, indem Sie die Intensitäten anhand der mit dem Wolframfilter gemessenen Streumasse normalisieren. Erstellen Sie ein Diagramm mit normalisierter Intensität im Vergleich zum Zweifachen des Beugungswinkels.

Verwenden Sie die Funktion des Bildschirmlesers, um Beugungsspitzen sowohl in Röntgenstreuung mit kleinem Winkel oder SAXS als auch in Röntgenstreuung mit großem Bereich oder WAXS-Bereichen zu finden. Wenden Sie die Prahlergleichung an, um die Beugungsspitzen zu berechnen, für die die maximale Intensität erreicht wurde, in Wechselwirkungen oder Abständen. Berechnen Sie die Verhältnisse der Peakposition der SAXS-Region, um die Kristallsymmetrie der Lipide herauszufinden, und verwenden Sie den Hauptbeugungspeak der SAXS-Region, um die Kristallitdicke zu quantifizieren.

Passen Sie den Peak über klassische geleaste Quadrate in eine Gaußfunktion ein und erhalten Sie die volle Breite bei halbem Maximum, indem Sie auf Analysespitzen und Baselines, Peakanalysator, Dialog öffnen klicken. Wählen Sie im Popup-Fenster die Option Fit Peaks Pro. Wählen Sie eine konstante Basislinie mit Y gleich Null.

Wählen Sie den Hauptbeugungspeak der SAXS-Region aus. Klicken Sie auf Fit-Steuerelement, um die Peak-Fit-Parameter auszuwählen. Wählen Sie die Funktion Gaußverstärker.

Stellen Sie die Parameter Y Null XC1 und A1 als fest ein und passen Sie die Daten an. Erhalten Sie die volle Breite bei halbem Maximum aus der Passform. Verwenden Sie schließlich die sicherere Gleichung, um die kristalline Dicke zu berechnen.

Die Stimmgabel- und Stuhlkonfigurationen eines Triacylglycerinmoleküls, der Unterzelle, der Lamelle und des kristallinen Plättchens sind hier dargestellt. Das repräsentative Bild zeigt die kurzen und langen Abstandsmuster der Alpha-Form von Tripalmitin und WAXS- und SAXS-Regionen. Das gleiche gilt für das Beta-Formular in diesem Bild.

Der Wirkstoff oder API-Kristalle, die mit Glycerinmonostearat kodiert sind, werden mittels DSC und Röntgenstrahlen direkt nach der Beschichtung und nach dreimonatiger Lagerung unter beschleunigten Bedingungen gemessen. DSC-Daten von Proben nach dreimonatiger Lagerung unter beschleunigter Lagerung zeigen, dass eine Endotherme bei T-Beginn 55,7 Grad Celsius beträgt, wobei zwei überlappende Ereignisse bei 60,2 Grad Celsius für das Schmelzen der verbleibenden Alphaform und bei TM 63,8 Grad Celsius als Hauptereignis für das Schmelzen der Betaform entsprechen. Der polymorphe Übergang wird mit den Röntgendaten bestätigt, indem die für die Betaform typischen kurzen D-Abstände in Kombination mit der Verringerung der Lamellendicke durch die molekulare Neigung detektiert werden.

Es wurde auch eine signifikante Veränderung der Freisetzungsprofile beobachtet, die durch die offensichtliche polymorphe Transformation der Alpha-Form in die Beta-Form mit einer dichteren Subzellanordnung erklärt werden kann, die zu einer wasserabweisenden Oberfläche führt. DSC-Daten, Röntgendaten und ein API-Release-Profil von API-Kristallen, die direkt nach der Kodierung und nach dreimonatiger Lagerung unter beschleunigten Bedingungen teilweise mit PG13C16C18 kodiert sind. Die DSC-Analyse der gelagerten Proben ergab unveränderte Thermogramme, die keinen Polymorphismus und keine Phasentrennung darstellen.

Der stabile Festkörper von PG3C16C18 partial wurde durch die Röntgenmuster bestätigt. Die WAXS-Region zeigt einen Peak, der einem kurzen Abstand von D entspricht, der 4,15 Angström und T0 in gelagerten Proben entspricht, die der Alpha-Form zugeordnet sind. Die SAXS-Region zeigte einen unveränderten Hauptpeak bei einem langen D-Abstand von D entspricht 63,7 Angström, was einer Lamellenstruktur mit zwei L-Konfigurationen entspricht.

Der stabile Festkörper der Lipidmatrix führt zu einem stabilen Freisetzungsprofil von API aus der Kodierung. Um qualitativ hochwertige Röntgendaten zu liefern, ist es wichtig, beim Füllen der Kapillaren ein Einschließen zwischen Partikeln zu vermeiden. Auch um eine Belichtungszeit auszuwählen, die auf der Art der Probe und der verfügbaren Ausrüstung basiert.

Bei der Entwicklung neuartiger pharmazeutischer Produkte wird das Screening des Festkörpers von Lipiden und deren Interaktion mit dem Wirkstoff verwendet, um den geeigneten Herstellungsprozess auszuwählen und die Produktstabilität vorherzusagen.