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Chemistry

लिपिड-आधारित एक्सिपिएंट के ठोस-राज्य परिवर्तन की जांच के लिए स्थापित विश्लेषणात्मक उपकरणों का एक पैकेज

Published: August 9, 2022 doi: 10.3791/63993
Automatic Translation
1,2, 1, 1
1Research Center Pharmaceutical Engineering, GmbH, 2Institute of Pharmaceutical Sciences, Department of Pharmaceutical Technology and Biopharmacy, University of Graz

Summary

यह प्रकाशन लिपिड-आधारित एक्सिपिएंट (एलबीई) की ठोस स्थिति की जांच के लिए सोने के मानकों के रूप में एक्स-रे विवर्तन और अंतर स्कैनिंग कैलोरीमेट्री के आवेदन को दर्शाता है। एलबीई में ठोस-अवस्था परिवर्तन को समझना और उसके दवा उत्पादों के प्रदर्शन पर इसका प्रभाव मजबूत लिपिड-आधारित खुराक रूपों के निर्माण के लिए महत्वपूर्ण कारक है।

Abstract

लिपिड-आधारित एक्सिपिएंट (एलबीई) कम विषैले, जैव-संगत और प्राकृतिक-आधारित हैं, और उनका आवेदन दवा निर्माण की स्थिरता का समर्थन करता है। हालांकि, प्रमुख चुनौती उनकी अस्थिर ठोस-स्थिति है, जो दवा उत्पाद की स्थिरता को प्रभावित करती है। उनके प्रसंस्करण के लिए लिपिड के महत्वपूर्ण भौतिक गुण - जैसे पिघलने का तापमान और चिपचिपाहट, रियोलॉजी, आदि - उनकी आणविक संरचना और उनकी क्रिस्टलीयता से संबंधित हैं। एडिटिव्स, साथ ही विनिर्माण प्रक्रिया में शामिल थर्मल और यांत्रिक तनाव, लिपिड की ठोस स्थिति को प्रभावित करते हैं और इस प्रकार दवा उत्पादों के प्रदर्शन को प्रभावित करते हैं। इसलिए, ठोस-अवस्था में परिवर्तन को समझना महत्वपूर्ण है। इस काम में, पाउडर एक्स-रे विवर्तन और विभेदक स्कैनिंग कैलोरीमेट्री (डीएससी) के संयोजन को लिपिड की ठोस अवस्था के लक्षण वर्णन के लिए स्वर्ण मानक के रूप में पेश किया गया है। एक्स-रे विवर्तन बहुरूपता और क्रिस्टल विकास को स्क्रीन करने के लिए सबसे कुशल तरीका है। बहुरूपी व्यवस्था और लैमेला लंबाई क्रमशः एक्स-रे विवर्तन के व्यापक और छोटे कोण क्षेत्रों में विशेषता है। क्रिस्टल विकास की जांच के लिए छोटे कोण एक्स-रे प्रकीर्णन (एसएएक्सएस) क्षेत्र का उपयोग किया जा सकता है। चरण संक्रमण और पृथक्करण का संकेत दिया जा सकता है। डीएससी का उपयोग लिपिड के थर्मल व्यवहार को स्क्रीन करने, लिपिड मैट्रिक्स में एडिटिव्स और / या सक्रिय दवा सामग्री (एपीआई) की गलतता का अनुमान लगाने और चरण आरेख प्रदान करने के लिए किया जाता है। चार केस स्टडीज प्रस्तुत किए गए हैं जिनमें एलबीई का उपयोग या तो कोटिंग सामग्री के रूप में या एनकैप्सुलेशन मैट्रिक्स के रूप में क्रमशः लिपिड-लेपित मल्टीपार्टिकुलेट सिस्टम और लिपिड नैनोसस्पेंशन प्रदान करने के लिए किया जाता है। भंडारण के दौरान लिपिड ठोस-अवस्था और इसके संभावित परिवर्तन की जांच की जाती है और एपीआई रिलीज में परिवर्तन से संबंधित होती है। गुणात्मक सूक्ष्म तरीके जैसे ध्रुवीकृत प्रकाश माइक्रोस्कोपी और स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी सूक्ष्म-स्तरीय क्रिस्टलीकरण की जांच के लिए पूरक उपकरण हैं। चयनित विनिर्माण प्रक्रिया के आधार पर आगे विश्लेषणात्मक तरीकों को जोड़ा जाना चाहिए। मजबूत और स्थिर लिपिड-आधारित दवा उत्पादों को डिजाइन करने के लिए संरचना-कार्य-प्रक्रिया संबंध को सावधानीपूर्वक समझा जाना चाहिए।

Introduction

लिपिड सामग्री का एक वर्ग है जिसमें लंबी श्रृंखला वाले एलिफैटिक हाइड्रोकार्बन और उनके डेरिवेटिव होते हैं। वे फैटी एसिड, एसाइलग्लिसरॉल, स्टेरोल्स और स्टेरोल एस्टर, मोम, फॉस्फोलिपिड्स और स्फिंगोलिपिड्स1 सहित रासायनिक संरचनाओं की एक विस्तृत श्रृंखला को कवर करते हैं। निरंतर रिलीज फॉर्मूलेशन प्रदान करने के लिए मोम मैट्रिक्स में दवाओं को एम्बेड करने के लिए 1960 में फार्मास्युटिकल एक्सिपिएंट के रूप में लिपिड का उपयोग शुरूहुआ। तब से, लिपिड-आधारित एक्सिपिएंट (एलबीई) ने विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए व्यापक ध्यान आकर्षित किया है, जैसे कि संशोधित दवा रिलीज, स्वाद-मास्किंग, दवा एनकैप्सुलेशन, और बढ़ी हुई दवा जैव उपलब्धता। एलबीई को बहुमुखी विनिर्माण प्रक्रियाओं के माध्यम से दवा खुराक रूपों की एक विस्तृत श्रृंखला में लागू किया जा सकता है, अर्थात्, गर्म-पिघल कोटिंग, स्प्रे-सुखाने, ठोस लिपिड एक्सट्रूज़न, 3 डी प्रिंटिंग, टैबलेटिंग, और उच्च दबाव होमोजेनाइजेशन, दूसरों के बीच। खुराक के रूप जैसे टैबलेट, मौखिक रूप से विघटित फिल्में, मल्टीपार्टिकुलेट सिस्टम, नैनो और माइक्रोपार्टिकल्स, छर्रों और 3 डी-मुद्रित रूप परिणाम 2,3,4 हैं।

एलबीई के पास "सुरक्षित के रूप में मान्यता प्राप्त सामान्य" स्थिति, कम विषाक्तता, अच्छी जैव-अनुकूलता और बेहतर रोगी सहिष्णुता है। उनकी प्राकृतिक उत्पत्ति और व्यापक उपलब्धता उन्हें हरे और टिकाऊ दवा विनिर्माण को सशक्त बनाने की अनुमति देती है। फिर भी, एलबीई का उपयोग अस्थिर खुराक रूपों से जुड़ा हुआ है। भंडारण के बाद लिपिड-आधारित उत्पादों के गुणों में परिवर्तन व्यापक रूप से रिपोर्ट किए गए हैं। एलबीई की ठोस अवस्था और लिपिड बहुरूपता के अस्तित्व को लिपिड-आधारित खुराक फॉर्म 5,6,7,8 की अस्थिरता का मुख्य कारण माना जाता है।

लिपिड के यांत्रिक और भौतिक गुण उनके क्रिस्टलीकरण गुणों और उनके क्रिस्टल नेटवर्क की संरचना से निकटता से संबंधित हैं, जो संरचनात्मक संगठन के अलग-अलग पदानुक्रम दिखाता है। जब फार्मास्युटिकल उत्पादों के निर्माण में लिपिड का उपयोग किया जाता है, तो क्रिस्टल संरचना लागू प्रक्रिया मापदंडों से प्रभावित होती है, जैसे तापमान, कार्बनिक सॉल्वैंट्स, कतरनी और यांत्रिक बल, जो बदले में दवा उत्पाद 5,7,9,10,11,12 के प्रदर्शन को प्रभावित करता है। . इस संरचना-कार्य संबंध को समझने के लिए, लिपिड क्रिस्टलीकरण और क्रिस्टल संरचना और उन्हें स्क्रीन करने के लिए विश्लेषणात्मक तरीकों के फंडामेंट्स को जानना महत्वपूर्ण है।

आणविक स्तर पर, लिपिड क्रिस्टल की सबसे छोटी इकाई को "यूनिट सेल" कहा जाता है। इकाई कोशिकाओं की एक नियमित त्रि-आयामी पुनरावृत्ति क्रिस्टल लैटिस का निर्माण करती है, जिसमें अनुदैर्ध्य की तुलना में उनके पार्श्व दिशाओं के साथ मजबूत आणविक बातचीत होती है, जो लिपिड क्रिस्टल के स्तरित निर्माण की व्याख्या करती है। हाइड्रोकार्बन श्रृंखलाओं की बार-बार क्रॉस-सेक्शनल पैकिंग को उप-सेल1,12,13 (चित्रा 1) के रूप में जाना जाता है। लैमेला लिपिड अणुओं की पार्श्व पैकिंग है। क्रिस्टल पैकेज में, विभिन्न लैमेला के बीच इंटरफेस मिथाइल एंड समूहों से बने होते हैं, जबकि ध्रुवीय ग्लिसरॉल समूहों को लैमेला14 के आंतरिक भागों में रखा जाता है। लैमेला में प्रत्येक फैटी-एसिड श्रृंखला को अलग करने के लिए, पत्रक शब्द का उपयोग किया जाता है, जो एकल फैटी-एसिड श्रृंखलाओं से बने एक उपपरत का प्रतिनिधित्व करता है। एसाइलग्लिसरॉल्स को डबल (2 एल) या ट्रिपल (3 एल) पत्रक श्रृंखला लंबाई14 में व्यवस्थित किया जा सकता है। लैमेला की सतह ऊर्जा उन्हें नैनो-क्रिस्टलीय प्रदान करने के लिए एक-दूसरे को अक्षीय रूप से स्टैक करने के लिए प्रेरित करती है। शीतलन तापमान और दर जैसे विभिन्न प्रसंस्करण कारक स्टैक्ड लैमेला की संख्या को प्रभावित करते हैं और इस प्रकार, क्रिस्टलीय मोटाई (~ 10-100 एनएम)। क्रिस्टलीय के एकत्रीकरण से सूक्ष्म पैमाने पर स्फेरुलिटिस का निर्माण होता है, और स्फेरुलिटिस का एकत्रीकरण परिभाषित मैक्रोस्कोपिक व्यवहार13 के साथ एलबीई के क्रिस्टल नेटवर्क प्रदान करता है।

ठोस-अवस्था संक्रमण आणविक स्तर पर शुरू होते हैं। एक उप-कोशिका से दूसरे में ज्यामितीय संक्रमण को बहुरूपता कहा जाता है। α के तीन प्रमुख बहुरूपता-, β'-, और β-रूप आमतौर पर एसाइलग्लिसरॉल में पाए जाते हैं, जो बढ़ी हुई स्थिरता के अनुसार आदेश दिया जाता है। अंत-समूहों के संबंध में लैमेला का झुकाव बहुरूपी संक्रमण 1,13 के दौरान होता है। भंडारण और पिघल-मध्यस्थता पॉलीमॉर्फिक संक्रमण एलबीई द्वारा अनुभव किए जाते हैं। भंडारण संक्रमण तब होता है जब मेटास्टेबल फॉर्म को इसके पिघलने के तापमान से नीचे संग्रहीत किया जाता है, जबकि पिघल-मध्यस्थता संक्रमण तब होता है जब तापमान एक मेटास्टेबल फॉर्म के पिघलने बिंदु से ऊपर बढ़ जाता है जो पिघलने और अधिक स्थिर रूप के क्रमिक क्रिस्टलीकरण को उत्तेजित करता है।

इसके अलावा, चरण पृथक्करण और क्रिस्टल विकास भी हो सकता है। चरण पृथक्करण प्रारंभिक मल्टीफैसिक क्रिस्टलीकरण और एक चरण या अधिक के विकास से प्रेरित होता है। सिंटरिंग, आणविक इंटरैक्शन, माइक्रोस्ट्रक्चरल विशेषताओं और विदेशी घटकों सहित कण-कण इंटरैक्शन, क्रिस्टल विकास1,5 को भी ट्रिगर कर सकते हैं।

एलबीई के ठोस-राज्य संक्रमण की निगरानी और खुराक रूपों के प्रदर्शन पर उनके प्रभाव का महत्वपूर्ण महत्व है। दूसरों के अलावा, विभेदक स्कैनिंग कैलोरीमेट्री (डीएससी) और एक्स-रे विवर्तन, विशेष रूप से एक साथ छोटे और वाइड-एंगल एक्स-रे स्कैटरिंग (एसडब्ल्यूएएक्सएस), लिपिड ठोस-अवस्था का आकलन करने के लिए दो स्वर्ण मानक हैं।

डीएससी का उपयोग आमतौर पर समय और तापमान के कार्य के रूप में गर्मी प्रवाह से जुड़े रुचि की सामग्री के थैलेपी परिवर्तनों को मापने के लिए किया जाता है। इस विधि का व्यापक रूप से लिपिड के थर्मल व्यवहार की स्क्रीनिंग के लिए उपयोग किया जाता है, जैसे कि पिघलने और क्रिस्टलीकरण के संभावित मार्ग, संबंधित तापमान और विभिन्न बहुरूपी रूपों के थैलेपी, साथ ही लिपिड रचनाओं के मामूली और मुख्य अंश। इन आंकड़ों का उपयोग विषमता, कई चरणों और लिपिड बहुरूपता 5,7,13 को चित्रित करने के लिए किया जा सकता है।

एक्स-रे विवर्तन तकनीक ठोस अवस्था में संरचना निर्धारण के लिए सबसे शक्तिशाली तरीके हैं। बार-बार लैमेला के साथ आदेशित नैनोस्ट्रक्चर रखने से, लिपिड क्रिस्टल से एक्स-रे बीम के प्रतिबिंब की ब्रैग के नियम का उपयोग करके जांच की जा सकती है:

d = λ/2sin (समीकरण 1)

जहां 1.542 A का एक्स-रे तरंगदैर्ध्य है, ितरी हुई किरण का विवर्तन कोण है, और d बार-बार परतों का इंटरप्लानर स्पेसिंग है, जिसे लिपिड में लैमेला लंबाई के रूप में परिभाषित किया गया है। एक्स-रे के छोटे कोण क्षेत्र का उपयोग लंबे अंतराल पैटर्न का पता लगाने और लैमेला लंबाई (डी) की गणना करने के लिए पूरी तरह से किया जा सकता है। बार-बार की गई दूरी जितनी बड़ी होगी, प्रकीर्णन कोण (1-15°, छोटा कोण क्षेत्र) उतना ही छोटा होगा क्योंकि d, sin θ के व्युत्क्रमानुपाती है। लिपिड की उप-कोशिका व्यवस्था को एक्स-रे विवर्तन के व्यापक कोण क्षेत्र में लघु-रिक्ति पैटर्न के रूप में वर्णित किया जा सकता है। लिपिड (लैमेला लंबाई और उप-कोशिका व्यवस्था) के लंबे और छोटे-अंतराल पैटर्न दोनों का उपयोग मोनोट्रोपिक पॉलीमॉर्फिक परिवर्तन को इंगित करने के लिए किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, α-फॉर्म (हेक्सागोनल) को श्रृंखलाओं के झुकाव के कोण में परिवर्तन के कारण β (ट्राइक्लिनिक) में बदला जा सकता है, लैमेला लंबाई (लंबी-रिक्ति पैटर्न, छोटे-कोण क्षेत्र में, 1-15 डिग्री) और क्रॉस-सेक्शनल पैकिंग मोड (शॉर्ट-स्पेसिंग पैटर्न, वाइड-एंगल क्षेत्र में, 16-25 डिग्री) में परिवर्तन होता है (चित्रा 2)।

एसएएक्सएस क्षेत्र से प्राप्त जानकारी का उपयोग शेरर समीकरण15 के माध्यम से इसकी मोटाई (डी) को मापकर क्रिस्टल विकास की जांच करने के लिए किया जा सकता है:

D = Kλ/FWHMcoss (समीकरण 2)

जहां, एफडब्ल्यूएचएम विवर्तन के रेडियन में चौड़ाई है जो पृष्ठभूमि और शिखर के बीच आधे रास्ते की ऊंचाई पर मापा जाता है, जिसे आमतौर पर आधा-अधिकतम (एफडब्ल्यूएचएम) पर पूर्ण-चौड़ाई के रूप में जाना जाता है; विवर्तन कोण है; x x-ray तरंगदैर्ध्य (1.542A) है और K (शेरर स्थिरांक) एक आयामहीन संख्या है जो क्रिस्टल के आकार के बारे में जानकारी प्रदान करती है (विस्तृत आकार की जानकारी की अनुपस्थिति के मामले में K = 0.9 एक अच्छा सन्निकटन है)। कृपया ध्यान दें कि चेरर समीकरण का उपयोग लगभग 100 एनएम तक के औसत क्रिस्टल आकार का अनुमान लगाने के लिए किया जा सकता है क्योंकि शिखर विस्तार क्रिस्टलीय आकार के व्युत्क्रमानुपाती है। इसलिए, इसका आवेदन नैनोप्लेटलेट्स की मोटाई और अप्रत्यक्ष रूप से, एकत्रित लैमेला की संख्या निर्धारित करने के लिए उपयोगी है। फार्मास्युटिकल फॉर्मूलेशन विकास में लिपिड के क्रिस्टल गुणों की जांच के लिए इस प्रसिद्ध दृष्टिकोण का उपयोग करने और उत्पाद प्रदर्शन में इसी अस्थिरता के उदाहरण 5,12,16,17,18 में पाए जा सकते हैं।

अच्छी तरह से स्थापित विश्लेषणात्मक तकनीकों के माध्यम से प्रत्येक विकास चरण के भीतर एलबीई की ठोस स्थिति की निगरानी उच्च प्रदर्शन विनिर्माण प्रक्रियाओं और स्थिर लिपिड-आधारित दवा उत्पादों को डिजाइन करने के लिए एक प्रभावी रणनीति प्रदान करती है।

यह प्रकाशन ठोस-अवस्था में परिवर्तन की निगरानी के लिए एलबीई के व्यापक ठोस-राज्य विश्लेषण के महत्वपूर्ण अनुप्रयोग को प्रस्तुत करता है और दवा खुराक फॉर्म से सक्रिय दवा घटक (एपीआई) की रिलीज प्रोफाइल में परिवर्तन के लिए इसका सहसंबंध है। गर्म-पिघल कोटिंग के माध्यम से लिपिड-लेपित एपीआई क्रिस्टल पर आधारित मल्टीपार्टिकुलेट सिस्टम, और उच्च दबाव होमोजेनाइजेशन के माध्यम से उत्पादित नैनो-लिपिड निलंबन को केस स्टडी के रूप में लिया जाता है। इस प्रकाशन का फोकस विश्लेषणात्मक उपकरणों के रूप में पाउडर एक्स-रे विवर्तन और डीएससी का अनुप्रयोग है। पहले दो उदाहरण लेपित नमूनों से एपीआई रिलीज में परिवर्तन पर क्रमशः पॉलीमॉर्फिक परिवर्तन और क्रिस्टल विकास के प्रभाव को दिखाते हैं। अंतिम उदाहरण लिपिड की स्थिर ठोस-अवस्था और लिपिड-लेपित मल्टीपार्टिकुलेट सिस्टम और नैनो-लिपिड निलंबन में दवा उत्पाद के स्थिर प्रदर्शन के बीच सहसंबंध का खुलासा करता है।

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Protocol

1. विभेदक स्कैनिंग कैलोरीमेट्री (डीएससी)

  1. उपकरण तैयार करना
    1. एक इंट्राकूलर, एक ऑटोसैंपलर और उपकरण नियंत्रण और डेटा विश्लेषण के लिए सॉफ्टवेयर से लैस एक अंतर स्कैनिंग कैलोरीमीटर का उपयोग करें।
    2. नाइट्रोजन गैस की आपूर्ति पर स्विच करें और 0.2-0.5 बार के बीच दबाव सेट करें और डीएससी उपकरण और स्वचालित नमूना परिवर्तक को शक्ति दें।
    3. सॉफ़्टवेयर खोलें और हाँ बटन पर क्लिक करके स्टैंडबाय मोड सक्रिय करें। कम से कम एक घंटे के लिए डिवाइस के संतुलन की अनुमति दें
    4. भट्ठी को नाइट्रोजन से शुद्ध करें, नई विधि आइकन पर क्लिक करें और विधि परिभाषा पर जाएं। अवलोकन विंडो में तापमान मॉड्यूलेशन विकल्प सक्रिय करें।  हेडर टैब पर जाएं और "नमूना" पर क्लिक करके विधि का चयन करें।
    5. टैब तापमान कार्यक्रम पर जाएं, पर्ज 2 एमएफसी और सुरक्षात्मक एमएफसी पर, दोनों 50 एमएल / मिनट पर चुनें।
    6. निम्नलिखित माप विधि सम्मिलित करें: 20 डिग्री सेल्सियस पर स्टैंडबाय, लिपिड के पिघलने के तापमान से ऊपर 20 डिग्री सेल्सियस से ऊपर 5 K /मिनट पर हीटिंग चक्र, 5 मिनट के लिए इस तापमान पर आइसोथर्मल पकड़ना, 5 K /min से -20 °C पर शीतलन चक्र, कार्यक्रम के उच्चतम तापमान से 10 डिग्री सेल्सियस ऊपर तापमान पर अंतिम आपातकालीन रीसेट तापमान, और 20 डिग्री सेल्सियस पर अंतिम स्टैंडबाय तापमान।
    7. अंशांकन टैब पर जाएं और उपयुक्त तापमान और संवेदनशीलता फ़ाइल का चयन करें। विधि सहेजें
  2. नमूना तैयारी और माप
    1. एल्यूमीनियम क्रूसिबल में प्रत्येक नमूने के 3-4 मिलीग्राम का वजन करें। प्रत्येक क्रूसिबल में लोड किए गए सटीक वजन को रिकॉर्ड करें और एल्यूमीनियम क्रूसिबल को एक छेदे हुए ढक्कन के साथ सील करें।
    2. क्रूसिबल को ऑटोसैंपलर ट्रे में रखें और प्रत्येक नमूने के लिए सॉफ्टवेयर और लोड संबंधित विधि में ऑटोसैंपलर मोड को सक्रिय करें।
    3. नमूना ट्रे व्यू विंडो में नमूना स्थिति, नमूना नाम और वजन, और संदर्भ क्रूसिबल की स्थिति भरें और माप शुरू करें।
  3. डेटा विश्लेषण
    1. डेटा विश्लेषण के लिए सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके कच्चे डेटा को खोलें और "एक्स-टाइम / एक्स-तापमान" बटन पर क्लिक करके तापमान बनाम गर्मी प्रवाह को प्लॉट करें
    2. पॉप आउट विंडो पर, "इज़ोटेर्मल सेगमेंट छिपाएं" पर क्लिक करें। स्क्रीन के बाईं ओर, केवल उन वक्रों का चयन करें जिनका विश्लेषण किया जाना है (उदाहरण के लिए "अतिरिक्त" डेटा को अनक्लिक करें)।
    3. तापमान के कार्य के रूप में, क्रमशः गर्मी के रूप में अवशोषित या जारी ऊर्जा के एंडोथर्मिक और एक्सोथर्मिक घटनाओं के रूप में लिपिड के थर्मल व्यवहार की जांच करें।
    4. एंडोथर्म के वक्र के तहत क्षेत्र के रूप में संलयन की थैलेपी की गणना करने के लिए वक्र पर क्लिक करें, इसके बाद मूल्यांकन और क्षेत्र।
    5. शिखर की शुरुआत और समापन बिंदु से पहले और बाद में ऊर्ध्वाधर रेखाओं को 2 से 3 डिग्री सेल्सियस के आसपास घुमाकर एकीकरण सीमाओं का चयन करें।
    6. पीक एकीकरण के लिए एक रैखिक आधार रेखा का चयन करें। वक्र और आधार रेखा के बीच का क्षेत्र थैलेपी में परिवर्तन के समानुपाती है। गणना पूरी करने के लिए आवेदन करें पर क्लिक करें। इसी तरह, क्रिस्टलीकरण की थैलेपी की गणना एक्सोथर्म के वक्र के तहत क्षेत्र के रूप में करें
    7. विश्लेषण किए जाने वाले वक्र पर क्लिक करके और फिर मूल्यांकन और शुरुआत पर पिघलने के तापमान (टीओ) की शुरुआत निर्धारित करें।
    8. वक्र के सबसे सीधे खंड में ऊर्ध्वाधर रेखाओं को ले जाकर परिमाणीकरण सीमाओं का चयन करें। यह आमतौर पर शिखर से पहले और बाद में लगभग 5-10 डिग्री सेल्सियस होता है। फिर, विश्लेषण किए जाने वाले वक्र पर क्लिक करके पिघलने का तापमान निर्धारित करें, इसके बाद मूल्यांकन और पीक। प्राप्त मान अधिकतम शिखर है।

2. छोटे और चौड़े कोण एक्स-रे प्रकीर्णन (SWAXS)

  1. उपकरण तैयार करना
    1. एक्स-रे स्कैटरिंग सिस्टम का उपयोग करें, एक सील-ट्यूब एक्स-रे जनरेटर के लिए तय किए गए पॉइंट-फोकसिंग कैमरा की रचना करें और एक नियंत्रण इकाई और संबंधित सॉफ़्टवेयर से लैस हों।
    2. एक्स-रे स्रोत के रूप में 50 केवी और 1 एमए पर कूपर (1.54 ए) का उपयोग करें और छोटे और चौड़े कोण एक्स-रे प्रकीर्णन क्षेत्रों दोनों को कवर करने के लिए दो रैखिक रूप से तैनात संवेदनशील डिटेक्टरों का उपयोग करें।
    3. एक्स-रे एक्सपोजर से बचाने के लिए सुरक्षा आवश्यकताओं को सुनिश्चित करें।
    4. नियंत्रण इकाई, वैक्यूम पंप, गैस वाल्व और बिजली और सुरक्षा नियंत्रण प्रणाली पर शीतलन जल प्रणाली पर स्विच करें।
    5. 10-20 एमएल / मिनट के बीच गैस प्रवाह पर डिटेक्टरों के लिए वोल्टेज नियंत्रण और शुद्ध वाल्व चालू करें।
    6. एक्स-रे ट्यूब और स्टैंडबाय विकल्प पर स्विच करें और लगभग 10 मिनट प्रतीक्षा करें। स्टैंडबाय मोड को बंद करें और एक्स-रे ट्यूब को पूर्ण शक्ति (>50 केवी) तक पावर दें और कम से कम 30 मिनट प्रतीक्षा करें।
    7. नियंत्रण सॉफ़्टवेयर प्रारंभ करें और RESET TPF पर क्लिक करें। टग्स्टन फ़िल्टर चुनें और स्थिति सेट करें। टंगस्टन फ़िल्टर की स्थिति को ठीक करने के लिए स्थिति पर जाएं
  2. नमूना तैयारी और माप
    1. सुनिश्चित करें कि नमूने ठीक पाउडर के रूप में उपलब्ध हैं। यदि आवश्यक हो, तो एक महीन पाउडर प्रदान करने के लिए नमूनों को कम तापमान पर धीरे से पीस लें।
    2. केशिकाओं में किसी भी वायु फंसाने से बचने के लिए नमूनों को लगभग 2 मिमी के बाहरी व्यास के साथ विशेष ग्लास केशिकाओं में भरें। मोम के साथ ग्लास केशिका को सील करें और इसे केशिका धारक में सावधानीपूर्वक रखें।
    3. नमूना रोटेशन के लिए मोटर चालू करें और वैक्यूम वाल्व को बंद करें जब तक कि दबाव 5 मीटर से नीचे न हो।
    4. सॉफ्टवेयर में, 1024 के स्थिति संकल्प का चयन करके माप सेटिंग को ठीक करें। एक्सपोजर समय को 1200 सेकंड तक ठीक करें।
    5. टैप टूल पर क्लिक करके ऊर्जा सीमाएं सेटअप करें, फिर ऊर्जा और रिज़ॉल्यूशन पर क्लिक करें, और पुनरारंभ पर क्लिक करें। ऊर्जा सीमाओं को 400-900 के बीच एक उपयुक्त सीमा तक सेट करें।
    6. सुरक्षा शटर खोलें और माप शुरू करें। सुनिश्चित करें कि माप विंडो प्रति सेकंड अधिकतम 80 गिनती दिखाती है। यदि यह नहीं दिया गया है, तो फ़िल्टर स्थिति को अनुकूलित करें।
  3. डेटा विश्लेषण
    1. डेटा को p00 फ़ाइलों के रूप में निर्यात करें। डेटा में चैनल संख्या और विवर्तन कोण के खिलाफ संचरण और अवशोषण की तीव्रता होती है।
    2. मूल्यांकन के लिए डेटा को एक सांख्यिकीय सॉफ्टवेयर में स्थानांतरित करें और टंगस्टन फिल्टर के साथ मापा गया प्रकीर्णन द्रव्यमान का उपयोग करके तीव्रता को सामान्य करके डेटा को सही करें।
    3. विवर्तन कोण [(2ए) 2xtheta] के दो गुना बनाम सामान्यीकृत तीव्रता का एक प्लॉट बनाएं।
    4. SAXS और WAXS क्षेत्रों में विवर्तन चोटियों को खोजने के लिए "स्क्रीन रीडर" के कार्य का उपयोग करें।
    5. ब्रैग के समीकरण को क्रमशः वैक्स और एसएएक्सएस क्षेत्रों के लिए छोटे और लंबे डी-स्पेसिंग में अधिकतम तीव्रता के साथ विवर्तन चोटियों की गणना करने के लिए लागू करें।
    6. लिपिड (जैसे, लैमेलर, हेक्सागोनल, क्यूबिक) की क्रिस्टल समरूपता का पता लगाने के लिए एसएएक्सएस क्षेत्र की चरम स्थिति के अनुपात की गणना करें।
    7. क्रिस्टलीय मोटाई (डी) को निर्धारित करने के लिए एसएएक्सएस क्षेत्र के मुख्य विवर्तन शिखर का उपयोग करें। शास्त्रीय कम से कम वर्गों के माध्यम से गॉसियन फ़ंक्शन में शिखर फिट करें और विश्लेषण, चोटियों और बेसलाइन, पीक विश्लेषक, खुले संवाद पर क्लिक करके एफडब्ल्यूएचएम प्राप्त करें।
    8. पॉप आउट विंडो पर, "फिट पीक्स प्रो" विकल्प का चयन करें। y = 0 के साथ एक निरंतर आधार रेखा का चयन करें, और SAXS क्षेत्र के मुख्य विवर्तन शिखर का चयन करें और पीक फिट पैरामीटर का चयन करने के लिए "फिट कंट्रोल" पर क्लिक करें।
    9. गॉसएम्प फ़ंक्शन चुनें। पैरामीटर y_0, xc_1 और A_1 को निर्धारित करें और फिट से एफडब्ल्यूएचएम प्राप्त करें। क्रिस्टलीय मोटाई की गणना करने के लिए शेरर समीकरण का उपयोग करें।

3. विघटन परीक्षण

  1. लेपित बहु-भागीय प्रणालियों से एपीआई रिलीज
    1. विघटन अध्ययन के लिए यूएसपी उपकरण 2 (पैडल) का उपयोग करें।
    2. विघटन परीक्षण वाहिकाओं को फॉस्फेट बफर पीएच 6.8 के साथ भरें, और 37 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करें।
    3. एपीआई की एक खुराक के बराबर लेपित कणों के नमूनों की तीन प्रतियों का वजन करें, और नमूनों को विघटन परीक्षण वाहिकाओं में रखें।
    4. पैडल को 100 आरपीएम की गति से शुरू करें।
    5. निम्नलिखित नमूना बिंदुओं पर 1 एमएल के नमूने लेने के लिए ऑटो-सैंपलर सेट करें: 30 मिनट, 60 मिनट, 90 मिनट, 2 घंटे, 4 घंटे, 6 घंटे, 8 घंटे, 10 घंटे, 12 घंटे, 18 घंटे और 24 घंटे।
    6. एक उपयुक्त एचपीएलसी विधि 5,7,17 के माध्यम से नमूने का विश्लेषण करें।
    7. संचयी एपीआई रिलीज बनाम समय प्लॉट करके डेटा का विश्लेषण करें।
    8. लंबी अवधि (25 डिग्री सेल्सियस, 60% सापेक्ष आर्द्रता) और त्वरित (40 डिग्री सेल्सियस और 70% सापेक्ष आर्द्रता) के तहत संग्रहीत नमूनों के लिए प्रयोग करें।
  2. ठोस लिपिड-नैनोकणों (एसएलएन) से एपीआई रिलीज
    1. निम्नलिखित संरचना के साथ, डुलबेको के फॉस्फेट बफर खारा (डी-पीबीएस) में डिपाल्मिटोयलफॉस्फेटिडिलकोलाइन के 0.02% (डब्ल्यू / डब्ल्यू) को मिलाकर नकली फेफड़ों का तरल पदार्थ (एसएलएफ) तैयार करें: केसीएल (2.683 एमएम), केएच2पीओ4 (1.47 एमएम), एनएसीएल (136.893 एमएम), एनए2एचपीओ4 · 2H2O (8.058 mM), CaCl2 · 2H2O (0.884 mM), और MgCl2 · 6H2O (0.492 mM)। इसे 37 डिग्री सेल्सियस पर प्री-हीट करें।
    2. प्रत्येक नमूने के लिए तीन प्रतियों में 7,000 डीए के नियंत्रित कट-ऑफ के सेल्यूलोज झिल्ली बैग के साथ डायलिसिस कैसेट का उपयोग करें।
    3. प्रत्येक नमूना समय के लिए एक डायलिसिस कैसेट असाइन करें: 0.5 घंटे, 1.5 घंटे, 3 घंटे, 5 घंटे, 7 घंटे और 24 घंटे। डायलिसिस कैसेट को एसएलएफ में डुबोकर 2 मिनट के लिए हाइड्रेट करें। फिर, नरम पेपर तौलिए के साथ उनकी सतह को सावधानीपूर्वक सुखाएं।
    4. प्रत्येक कैसेट में 3 एमएल नमूना (लिपिड-नैनोसस्पेंशन) इंजेक्ट करें, जो डेक्सामेथासोन के 600 μg के बराबर है।
    5. प्रत्येक कैसेट को 200 एमएल एसएलएफ में 37 डिग्री सेल्सियस (सिंक की स्थिति) पर डुबोएं और सिस्टम को 125 आरपीएम पर उत्तेजित करें।
    6. प्रत्येक निर्धारित नमूना समय पर सिरिंज का उपयोग करके कैसेट के अंदर से 200 मिलीग्राम के नमूने लें।
    7. विकसित एचपीएलसी-एमएस विधि18 का उपयोग करके एपीआई सामग्री निर्धारित करें।
    8. एसएलएन से जारी एपीआई की गणना द्रव्यमान संतुलन द्वारा करें,18 के अनुसार, संक्षेप में एसएलएन में एपीआई की कुल मात्रा और नमूनाकरण के बाद एपीआई की शेष राशि के बीच अंतर के रूप में।
    9. संग्रहीत नमूने के लिए प्रक्रिया दोहराएँ।

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Representative Results

लिपिड-लेपित एपीआई क्रिस्टल में लिपिड और एपीआई रिलीज के पॉलीमॉर्फिक संक्रमण के बीच सहसंबंध:
ग्लिसरॉल मोनोस्टीरेट के साथ लेपित एपीआई क्रिस्टल को डीएससी और एक्स-रे के माध्यम से सीधे कोटिंग के बाद और त्वरित परिस्थितियों (40 डिग्री सेल्सियस, 75% सापेक्ष आर्द्रता) के तहत भंडारण के 3 महीने बाद मापा जाता है। ग्लिसरीन मोनोस्टीरेट एक मल्टीफैसिक सिस्टम है जिसमें 40% -55% मोनोग्लिसराइड्स, 30% -45% डाइग्लिसराइड्स और 5% -15% ग्लिसराइड्स होते हैं, मुख्य रूप से ट्राइस्टेरिन19। मोनोस्टीरिन20 के लिए उप-α, α, β-प्राइम और β के बहुरूपी रूपों की सूचना दी गई है। ट्राइस्तेरिन और 1, 2-डिस्टेरिन α, β-प्राइम और β पॉलीमॉर्फिकरूपों को दिखाते हैं।

त्वरित परिस्थितियों में संग्रहीत टी 0 नमूनों और नमूनों के डीएससी डेटा को चित्रा 3 ए में दिखाया गया है। टी 0 नमूने पर हीटिंग चक्र ने 10 डिग्री सेल्सियस तक एक विस्तृत एंडोथर्म घटना दिखाई, जिसे 1-मोनोस्टेरिन और 1-मोनोपैल्मिटिन21 के लिए वर्णित प्रतिवर्ती उप-α / α संक्रमण से सहसंबद्ध किया जा सकता है। To = 54.0 °C और 46.7 पर दो एंडोथर्मिक घटनाएं β-फॉर्म और कम पिघलने बिंदु के सह-अस्तित्व चरण से संबंधित हैं। एक्स-रे डेटा में एक सह-मौजूदा चरण को पॉलीमॉर्फिक α-फॉर्म के अनुरूप 4.16 ए के लघु डी-स्पेसिंग के रूप में देखा जा सकता है, जो 57.3 ए के लैमेलर चरण में आयोजित होता है और मिश्रण के विभिन्न घटकों के अनुरूप होता है। टी0 नमूने की लिपिड कोटिंग की लैमेलर व्यवस्था 18.7 ° पर उपलब्ध हार्मोनिक शिखर के कारण दी गई है जो एसएएक्सएस डिफ्रेक्टोमीटोग्राम7 (चित्रा 3 बी) में तीसरे क्रम प्रतिबिंब के अनुरूप है।

त्वरित परिस्थितियों में भंडारण के 3 महीने बाद नमूनों के डीएससी डेटा में टीओ = 55.7 डिग्री सेल्सियस पर एक एंडोथर्म दिखाई देता है, शेष α-फॉर्म के लिए टीएम = 60.2 डिग्री सेल्सियस पर दो अतिव्यापी घटनाएं और β-फॉर्म के पिघलने के लिए मुख्य घटना के रूप में टीएम = 63.8 डिग्री सेल्सियस पर दो अतिव्यापी घटनाएं होती हैं। बहुरूपी संक्रमण की पुष्टि एक्स-रे डेटा के साथ 4.66 ए, 4.58 ए, 4.37 ए, 3.92 ए, और 3.83 ए के छोटे डी-स्पेसिंग का पता लगाकर की जाती है, जो β-फॉर्म के लिए विशिष्ट है, जो आणविक झुकाव7 के कारण लैमेला मोटाई में 57.3 से 50.4 ए तक की कमी के साथ संयुक्त है।

टी0 पर कोटिंग से एपीआई की रिलीज प्रोफाइल की तुलना और त्वरित परिस्थितियों में भंडारण के 3 महीने बाद (चित्रा 3 सी) रिलीज प्रोफाइल में महत्वपूर्ण परिवर्तन दिखाता है, जिसे सघन उप-कोशिका व्यवस्था के साथ α-फॉर्म के β-फॉर्म में स्पष्ट बहुरूपी परिवर्तन द्वारा समझाया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप पानी विकर्षक सतह 7,21 हो सकती है।

लिपिड कोटिंग के क्रिस्टल विकास, संभावित चरण पृथक्करण और लिपिड-लेपित एपीआई क्रिस्टल में रिलीज परिवर्तन के बीच सहसंबंध: एपीआई क्रिस्टल को 90: 10% डब्ल्यू / डब्ल्यू अनुपात में ट्राइपलमिटिन और पॉलीसोरबेट 65 के मिश्रण के साथ लेपित किया जाता है। ट्रिपाल्मिटिन 99% 5 की शुद्धता के साथ एक ट्राइग्लिसराइड है। ट्राइग्लिसराइड्स आमतौर पर α, β-प्राइम और β पॉलीमॉर्फिक रूपों को दिखाते हैं, जो क्रिस्टल पैक के बढ़े हुए घनत्व और बढ़ी हुई स्थिरता द्वारा आदेशित होते हैं।

पॉलीसोर्बेट 65 एक पायसीकारक है जिसमें 10.5 के हाइड्रोफिलिक-लिपोफिलिक संतुलन (एचएलबी) मान और 32 डिग्री सेल्सियस का पिघलने का तापमान होता है। ट्राइग्लिसराइड्स आमतौर पर पिघल से उनके α-बहुरूपता में क्रिस्टलीकृत होते हैं। कुछ एडिटिव्स टीएजी के β में α के परिवर्तन को प्रेरित करते हैं, उनमें से पॉलीसोर्बेट 65। इसके अलावा, पॉलीसोर्बेट 65 सिस्टम में अशुद्धता के रूप में कार्य करता है, जिससे कम ड्राइविंग बलों पर ट्रिपाल्मिटिन का विषम क्रिस्टलीकरण होता है और क्रिस्टल विकास को ट्रिगर करता है।

त्वरित परिस्थितियों में संग्रहीत टी 0 नमूनों और नमूनों के डीएससी और एक्स-रे डेटा को चित्रा 4 ए, बी में दिखाया गया है। टी 0 नमूने पर डीएससी माप का हीटिंग चक्र 64.8 डिग्री सेल्सियस पर शिखर के साथ एक तेज एंडोथर्मिक घटना दिखाता है, जो ट्राइपल्मिन5 के पॉलीमोफिक β-रूप के अनुरूप है। यह वैक्स क्षेत्र में भी पता लगाने योग्य है, जो 4.6 A पर शॉर्ट-स्पेसिंग दिखाता है, जो β-फॉर्म (चित्रा 4 ए, बी) के उप-सेल की विशेषता है। डेटा स्पष्ट रूप से, टी 0 नमूनों में पॉलीसोरबेट 65 की उपस्थिति में ट्राइपलमिटिन के प्रेरित पॉलीमॉर्फिक β-रूप को दिखाता है और निश्चित रूप से, संग्रहीत नमूनों में। संबंधित लैमेलर मोटाई की गणना ब्रैग के समीकरण का उपयोग करके की जाती है क्योंकि d = 2 : / q001 = 42 A5।

टी 0 नमूनों और संग्रहीत नमूनों की क्रिस्टल मोटाई (डी) को ऊपर वर्णित शेरर समीकरण का उपयोग करके मापा जा सकता है। गणना टी 0 नमूनों में 24 एनएम की क्रिस्टल मोटाई और संग्रहीत नमूनों में 37 एनएम की बढ़ी हुई मोटाई दिखाती है, जो क्रमशः 5.7 और 8.8 लैमेला के अनुरूप है।

टी 0 पर कोटिंग से एपीआई की रिलीज प्रोफाइल की तुलना करना और त्वरित परिस्थितियों में भंडारण के 3 महीने बाद फिर से भंडारण के बाद रिलीज प्रोफाइल में महत्वपूर्ण परिवर्तन दिखाता है (चित्रा 4 सी)।

इस तथ्य के कारण कि ट्राइपलमिटिन और पॉलीसोरबेट 65 का मिश्रण एक दो-फासिक प्रणाली है, ट्राइपाल्मिटिन की क्रिस्टलीय वृद्धि पॉलीसोरबेट चरण के अस्तित्व से शुरू होती है, विशेष रूप से त्वरित स्थिति (40 डिग्री सेल्सियस, 75% सापेक्ष आर्द्रता) के तहत जहां पॉलीसोरबेट 65 अपने तरल पिघले हुए रूप में होता है। त्वरित स्थिति के तहत चरण संक्रमण और पॉलीसोरबेट चरण की वृद्धि संभवतः केशिका और गुरुत्वाकर्षणबलों 5,22 के कारण तरल सामग्री की गति के कारण होती है। परिणाम कोटिंग5 से एपीआई रिलीज में परिवर्तन है।

लिपिड की स्थिर ठोस-अवस्था और लिपिड-आधारित दवा उत्पादों के स्थिर प्रदर्शन के बीच सहसंबंध: दो अलग-अलग लिपिड-आधारित दवा उत्पादों का मूल्यांकन किया जाता है: (ए) लिपिड-आधारित एक्सिपिएंट17 के साथ लेपित एपीआई क्रिस्टल से बना एक ठोस खुराक रूप और (बी) एपीआई18 से भरे निलंबित ठोस-लिपिड नैनोकणों से बना एक तरल खुराक रूप . दोनों उत्पादों के लिए नियोजित एलबीई फैटी एसिड (पीजीएफए) के पॉलीग्लिसरॉल एस्टर हैं, लिपिड अणुओं का एक समूह जिसमें ग्लिसरॉल के ऑलिगोमेरिक हाइड्रॉक्सीथर शामिल हैं जो फैटी एसिड के साथ पूरी तरह से या आंशिक रूप से एस्टरिफाइड हैं। पीजीएफए को α-फॉर्म में मोनोफैसिक क्रिस्टलीकरण, बहुरूपी संक्रमण की अनुपस्थिति और उनके आणविक, नैनो और माइक्रोस्ट्रक्चर23 की समग्र स्थिरता की विशेषता है।

पहले उत्पाद में, एपीआई क्रिस्टल को पीजी 3-सी 16 / सी 18 पी के साथ लेपित किया गया था, एक पीजीएफए जो 3 ग्लिसरॉल इकाइयों से बना है जो आंशिक रूप से पामिटिक और स्टीयरिक एसिड के साथ एस्टरिफाइड है। त्वरित परिस्थितियों में टी0 और 3 महीने के संग्रहीत नमूनों के डीएससी और एक्स-रे डेटा को चित्रा 5 में दिखाया गया है। डीएससी विश्लेषण (चित्रा 5 ए) पहले हीटिंग चक्र में एक एकल पिघलने वाली चोटी दिखाता है जो पीजी 3-सी 16/सी 18 पी के केवल एक बहुरूपी रूप के अस्तित्व के अनुरूप है। शीतलन चक्र टीसी = 45.4 डिग्री सेल्सियस के साथ एक एकल शिखर के अस्तित्व के माध्यम से लिपिड के मोनोफैसिक क्रिस्टलीकरण को प्रकट करता है। संग्रहीत नमूने अपरिवर्तित थर्मोग्राम भी प्रकट करते हैं, जो कोई बहुरूपता और कोई चरण पृथक्करण नहीं दर्शाते हैं। पीजी 3-सी 16 / सी 18 पी की स्थिर ठोस-अवस्था की पुष्टि एसडब्ल्यूएएक्सएस पैटर्न (चित्रा 5 बी) द्वारा की जाती है। वैक्स क्षेत्र टी 0 में डी = 4.15 ए के लघु-अंतराल के अनुरूप एक शिखर दिखाता है और नमूने17 संग्रहीत करता है। इस तरह की छोटी डी-स्पेसिंग टीएजी1,13 के α-फॉर्म से जुड़ी हुई है। भंडारण के बाद अपरिवर्तित वैक्स सिग्नल पीजी 3-सी 16/सी 18 पी की बहुरूपता की अनुपस्थिति की पुष्टि करता है। एसएएक्सएस क्षेत्र डी = 63.7 ए के लंबे डी-स्पेसिंग पर एक मुख्य शिखर का पता लगाता है, जो 2 एल-कॉन्फ़िगरेशन के साथ लैमेलर संरचना के अनुरूप है। चेरर विश्लेषण के माध्यम से प्राप्त टी 0 नमूनों का क्रिस्टलीय आकार (डी) 23 एनएम को दर्शाता है, जो चार स्टैक्ड लैमेला के अनुरूप है। भंडारण के बाद लैमेला मोटाई (63.5 ए) या क्रिस्टल विकास (चार लैमेला) का कोई परिवर्तन नहीं दिखाया गया है। टी 0-नमूने और भंडारण के बाद रिलीज प्रोफाइल की तुलना (चित्रा 5 सी) विकसित उत्पाद की उत्कृष्ट स्थिरता को दर्शाता है। पीजी 3-सी 16 / सी 18 पी द्वारा प्रदान किए गए लिपिड मैट्रिक्स की स्थिर ठोस-स्थिति के परिणामस्वरूप उत्पाद17 के रिलीज प्रोफाइल का स्थिर प्रदर्शन होता है।

दूसरे उत्पाद के लिए, जलीय नैनोसस्पेंशन के रूप में एपीआई-लोडेड ठोस लिपिड-नैनोकणों (एसएलएन) को लिपिड मैट्रिक्स के रूप में पीजी 2-सी 18 एफ और पायसीकारक 18 के रूप में पोलोक्सामर 188 का उपयोग करके तैयारकिया गया था। पीजी 2-सी 18 एफ एक पीजीएफए अणु है जो 2 ग्लिसरॉल इकाइयों से बना है जो स्टीयरिक एसिड के साथ पूरी तरह से एस्टरिफाइड है। पोलोक्सामर 188 एक गैर-आयनिक ब्लॉक बहुलक है जिसमें 29 का उच्च एचएलबी है। रासायनिक संरचना पॉलीऑक्सीप्रोपाइलीन और पॉलीऑक्सीथिलीन भागों से बनी होती है। एपीआई को लिपिड मैट्रिक्स में समझाया गया है। इस उत्पाद के भीतर, लिपिड की ठोस-अवस्था को न केवल प्रसंस्करण स्थितियों से बल्कि पानी-नैनोपार्टिकल इंटरैक्शन और इमल्सीफायर-लिपिड इंटरैक्शन द्वारा भी प्रभावित किया जा सकता है। टी0 पर और त्वरित परिस्थितियों में भंडारण के 3 महीने बाद नैनोसस्पेंशन के डीएससी और एक्स-रे डेटा को चित्र 6 में दिखाया गया है। डीएससी विश्लेषण से पता चलता है कि To = 55.3 °C पर एक एंडोथर्मिक घटना होती है, जिसके बाद 100 °C तक एक विस्तृत एंडोथर्म होता है। पीजी 2-सी 18 एफ के एसएलएन के पिघलने और व्यापक एंडोथर्म के लिए जिम्मेदार पहली घटना पानी के वाष्पीकरण के कारण है। चूंकि पोलोक्सामेर 188 पानी के चरण में घुल जाता है, इसलिए पहले चक्र में कोई एंडोथर्म चित्रित नहीं किया गया है। स्थिर थर्मल व्यवहार को संग्रहीत नमूनों के डीएससी विश्लेषण में दर्शाया गया है, जो कोई परिवर्तन नहीं दिखाते हैं। यद्यपि लिपिड बहुरूपता आमतौर पर नैनोसाइज्ड सिस्टम में त्वरित होती है, एसडब्ल्यूएएक्सएस विश्लेषण लिपिड मैट्रिक्स के स्थिर व्यवहार की पुष्टि करता है। ताजा निर्मित एसएलएन में क्रिस्टलीकरण के बाद और त्वरित स्थिति (6 मीटर / एसी) के तहत नमूनों के 6 महीने के भंडारण के बाद पीजी 2-सी 18 एफ के लिए 4.15 ए की मापा गया शॉर्ट डी-स्पेसिंग स्थिर-फॉर्म की उपस्थिति को इंगित करता है। टी 0 (56.5 ए) पर एसएलएन के भीतर पीजी 2-सी 18 एफ की लैमेला मोटाई और भंडारण के बाद (56.3 ए) कोई बदलाव नहीं दिखाती है। लिपिड की लैमेलर संरचना 18.7 A पर एक हार्मोनिक संकेत द्वारा प्रमाणित होती है। शेरर विश्लेषण द्वारा पीजी 2-सी 18 एफ का क्रिस्टलीय आकार (डी) 10.8 एनएम (दो लैमेला) पाया गया है, जो नैनोसस्पेंशन (11.7 एनएम, दो लैमेला) 18 के भंडारण के बाद कोई क्रिस्टल वृद्धि नहीं दिखाता है। भंडारण के बाद अच्छी तरह से रिपोर्ट किए गए स्थिरता के मुद्दों के कारण दवा उद्योग में एसएलएन का उपयोग बाधित हुआ है, जैसे कण समूह और गेलेशन, एनकैप्सुलेशन का नुकसान (एपीआई निष्कासन), और अस्थिर रिलीज प्रोफाइल। इसके बजाय, एक स्थिर लिपिड मैट्रिक्स, पीजी 2-सी 18 एफ का आवेदन, जैसा कि यहां दिखाया गया है, चित्रा 7 में प्रस्तुत उत्पाद प्रदर्शन में परिणाम देता है। कोई कण समूह, स्थिर रिलीज प्रोफ़ाइल, और स्थिर एनकैप्सुलेशन दक्षता को चित्रित नहीं किया गया है। एसएलएन की सामान्य अस्थिरता को लिपिड बहुरूपता और अन्य ठोस-राज्य संक्रमणके लिए जिम्मेदार ठहराया गया है। पॉलीमॉर्फिक लिपिड भंडारण के दौरान कम घने क्रिस्टल रूपों (α-रूप) से अधिक घने (β-प्राइम और β) में संक्रमण का सामना करते हैं। यह बहुरूपी संक्रमण निर्मित नैनोकणों के सतह क्षेत्र को प्रभावित कर सकता है, खासकर, अगर सतह क्षेत्र को पायसीकारक द्वारा पर्याप्त रूप से स्थिर नहीं किया जाता है। परिणामस्वरूप समूह या गेलेशन जैसे अस्थिरता हो सकती है। इसके अलावा, α से β तक क्रिस्टल घनत्व में परिवर्तन लिपिड मैट्रिक्स के भीतर एपीआई के लिए पर्याप्त स्थान के नुकसान का कारण बनता है, जिससे एपीआई निष्कासन, एनकैप्सुलेशन दक्षता में परिवर्तन और रिलीज प्रोफाइल होता है। एसएलएन के छोटे आकार को ध्यान में रखते हुए (इस अध्ययन में x50 = 234.3 nm), उत्पाद प्रदर्शन पर क्रिस्टल विकास के प्रभाव भी महत्वपूर्ण हो जाते हैं। स्थिर ठोस-अवस्था के साथ लिपिड मैट्रिक्स के उपयोग के परिणामस्वरूप स्थिर उत्पाद प्रदर्शन18 हुआ।

Figure 1
चित्र 1: एक टीएजी अणु, उप-कोशिका, लैमेला और क्रिस्टलीय प्लेटलेट के ट्यून फोर्क और कुर्सी विन्यास। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 2
चित्र 2: एक्स-रे डिफ्रेक्टोमीटोग्राम के चौड़े कोण और छोटे कोण क्षेत्रों में ट्रिपाल्मिटिन के लघु अंतराल (बाएं हाथ) और लंबे अंतराल (दाएं हाथ) पैटर्न। (A) अल्फा-फॉर्म, और (B) बीटा-फॉर्म। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 3
चित्रा 3: ग्लिसरॉल मोनोस्टीरेट के साथ लेपित एपीआई क्रिस्टल: कोटिंग सामग्री के रूप में लिपिड का ठोस राज्य विश्लेषण और ताजा तैयार नमूनों (टी 0) के एपीआई रिलीज प्रोफाइल और त्वरित परिस्थितियों (एसी) के तहत 3 महीने के भंडारण के बाद। इस आंकड़े को7 से संशोधित किया गया है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 4
चित्रा 4: ट्रिपाल्मिटिन और पॉलीसोरबेट 65 (90: 10% डब्ल्यू / डब्ल्यू) के साथ लेपित एपीआई क्रिस्टल: कोटिंग सामग्री का ठोस राज्य विश्लेषण और ताजा तैयार नमूने (टी 0) के एपीआई रिलीज और त्वरित परिस्थितियों (एसी) के तहत 3 महीने के भंडारण के बाद। इस आंकड़े को5 से संशोधित किया गया है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 5
चित्रा 5: पीजी 3-सी 16/सी 18 पी के साथ लेपित एपीआई क्रिस्टल: कोटिंग सामग्री के रूप में पीजी 3-सी 16/सी 18 पी का ठोस राज्य विश्लेषण और ताजा तैयार नमूनों (टी 0) के एपीआई रिलीज प्रोफाइल और त्वरित परिस्थितियों (एसी) के तहत 3 महीने के भंडारण के बाद। इस आंकड़े को17 से संशोधित किया गया है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 6
चित्रा 6: त्वरित परिस्थितियों (एसी) के तहत 3 महीने के भंडारण के बाद ताजा तैयार एसएलएन नमूनों (टी 0) का ठोस अवस्था विश्लेषण, और कच्चे लिपिड उत्सर्जन। इस आंकड़े को18 से संशोधित किया गया है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 7
चित्रा 7: ताजा तैयार एसएलएन (टी0) का उत्पाद प्रदर्शन और त्वरित परिस्थितियों (3 मीटर / एसी, 6 मीटर / एसी) के तहत 3 और 6 महीने के भंडारण के बाद। इस आंकड़े को18 से संशोधित किया गया है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

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Discussion

पाउडर एक्स-रे विवर्तन और डीएससी को इस पांडुलिपि में एलबीई के ठोस-राज्य विश्लेषण के लिए सोने के मानकों के रूप में वर्णित किया गया था। पाउडर एक्स-रे विवर्तन में माप के दौरान नमूनों के न्यूनतम ठोस-राज्य हेरफेर के साथ, सीटू में माप को संसाधित करने का उत्कृष्ट लाभ है। इसके अलावा, भंडारण के दौरान ठोस-अवस्था परिवर्तन की जांच करने के लिए प्रारंभिक माप के बाद समान-भरी केशिकाओं को विभिन्न परिस्थितियों में संग्रहीत किया जा सकता है। इस काम में, हमने एक्स-रे के व्यापक और छोटे कोण क्षेत्रों पर ध्यान केंद्रित किया, जिससे हमें लगभग 100 एनएम तक आयामों के संरचनात्मक डेटा देने में सक्षम बनाया गया।

अल्ट्रा एसएएक्सएस (यूएसएएक्सएस) का उपयोग बड़े आयामों में क्रिस्टलीय नैनोप्लेटलेट्स (सीएनपी) एकत्रीकरण और क्रिस्टलीय विकास को ट्रैक करने के लिए किया जा सकता है। विधि को लगभग 100 से 1,000 एनएम 15,26,27 के क्षेत्र में सीएनपी आकारों का विश्लेषण करने के लिए विशेषप्रणालियों में सफलतापूर्वक लागू किया गया है। तरल प्रणालियों में लिपिड क्रिस्टल के लक्षण वर्णन के लिए उच्च संकल्प की आवश्यकता होती है। सिंक्रोट्रॉन विकिरण और उच्च तीव्रता के साथ एक्स-रे फ्लक्स प्रदान करना आमतौर पर इस तरह के लक्षण वर्णन के लिए उपयोग कियाजाता है। सिंक्रोट्रॉन एक्स-रे विवर्तन और छोटे कोण न्यूट्रॉन प्रकीर्णन (एसएएनएस) तरल क्रिस्टल और बहुस्तरीय स्व-इमल्सीफाइंग सिस्टम जैसे लिपोसोम के लक्षण वर्णन के लिए शक्तिशाली उपकरण हैं, जो इस लेख 25,28,29 के दायरे में नहीं हैं। तरल प्रणालियों को लंबी अवधि के लिए विकिरण समय को समायोजित करके प्रोटोकॉल में वर्णित एक्स-रे सेट-अप का उपयोग करके भी विशेषता दी जा सकती है।

लिपिड की ठोस स्थिति और उनकी रचनाओं की जांच के लिए एक्स-रे को लागू करने के लिए निम्नलिखित बिंदुओं पर ध्यान दिया जाना चाहिए: (i) आम तौर पर, नमूने और उपकरण सेटिंग्स की प्रकृति के आधार पर विकिरण समय को व्यक्तिगत रूप से चुना जाना चाहिए। (ii) संकेतों की तीव्रता एक मिश्रण में भौतिक एकाग्रता के सीधे आनुपातिक होती है। इसलिए, सबसे पहले, एक मल्टीफैसिक संरचना के भौतिक मिश्रण को स्क्रीन करना महत्वपूर्ण है। यह अनाकार ठोस फैलाव (एएसडी) में डेटा की गलत व्याख्या से बच जाएगा, अगर एलबीई के साथ इसकी संसाधित संरचना में अनाकार एपीआई के पुन: क्रिस्टलीकरण की जांच की जाती है। ऐसी रचनाओं में क्रिस्टल के छोटे अंशों का पता लगाने के लिए, उन क्षेत्रों पर ज़ूम इन करना महत्वपूर्ण है जिनमें संकेत अपेक्षित हैं। (iii) बाहरी गर्मी और तनाव से बचने के लिए केशिकाओं को भरने के लिए महीन पाउडर प्रदान करने के लिए नमूनों को पीसकर कम तापमान पर किया जाना चाहिए। इससे नमूने में लिपिड की ठोस अवस्था में परिवर्तन हो सकता है। कणों के बीच हवा के फंसने से बचने और कणों द्वारा एक्स-रे के बेदाग प्रकीर्णन को सुनिश्चित करने के लिए केशिकाओं का घना भरना महत्वपूर्ण है।

डीएससी लिपिड के थर्मल व्यवहार की जांच करने, लिपिड मैट्रिक्स में एडिटिव्स और / या एपीआई की गलतता का अनुमान लगाने और चरण आरेख प्रदान करने के लिए एक शक्तिशाली उपकरण है। थर्मोडायनामिक घटना, जिसमें पिघलने और क्रिस्टलीकरण की शुरुआत और चोटियों के साथ-साथ प्रत्येक घटना की थैलेपी शामिल है, उपलब्ध बहुरूपी रूपों, संभावित बहुरूपी संक्रमण और विभिन्न चरण संक्रमणों पर उपयोगी जानकारी प्रदान करती है। हालांकि, एक्स-रे विवर्तन के विपरीत, डीएससी माप में लागू गर्मी लिपिड के ठोस-राज्य व्यवहार में हेरफेर कर सकती है और माप के दौरान बहुरूपी और चरण संक्रमण का कारण बन सकती है। इसलिए, लिपिड ठोस-राज्य विश्लेषण के लिए इस तकनीक के एकमात्र उपयोग से बचने की दृढ़ता से सिफारिश की जाती है। इस विधि का उपयोग एक्स-रे विवर्तन के लिए पूरक तकनीक के रूप में किया जाना चाहिए। युग्मित डीएससी और एक्स-रे विवर्तन का उपयोग मोटे तौर पर लिपिड ठोस-अवस्था विश्लेषण30,31,32,33,34 के लिए खाद्य उद्योग में किया गया है। दवा उद्योग में इसका आवेदन एपीआई35,36,37 में बहुरूपी परिवर्तनों का पता लगाने तक सीमित है। डीएससी के एकमात्र उपयोग का दूसरा नुकसान मल्टीफैसिक लिपिड सिस्टम का लक्षण वर्णन है, क्योंकि थर्मल घटनाओं की तीव्रता एकाग्रता-निर्भर है। इसके अलावा, अतिव्यापी थर्मल घटनाएं हो सकती हैं। तापमान-मॉड्यूलेटेड-डीएससी का उपयोग मल्टीफैसिक सिस्टम के लक्षण वर्णन के लिए किया जा सकता है, जो गतिज घटनाओं और अतिव्यापी संक्रमण38,39 के पृथक्करण को सक्षम बनाता है।

प्रोटोकॉल में वर्णित डीएससी परीक्षणों को लागू करने के लिए निम्नलिखित बिंदुओं पर ध्यान दिया जाना चाहिए: (i) प्रयोगों के आधार पर, यदि आवश्यक हो तो एक दूसरा हीटिंग चक्र लागू किया जा सकता है। (ii) विश्लेषण के दौरान लिपिड की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता (सीपी) के निरंतर व्यवहार के कारण, एक रैखिक आधार रेखा का चयन विनियोजित किया जाता है। (iii) पिघलने की शुरुआत (टीओ) प्राप्त करने के लिए, गणना की सीमाओं को परिभाषित किया जाना चाहिए। न्यूनतम और अधिकतम सीमाओं में व्युत्पन्न वक्र का चरम बिंदु और आधार रेखा की सबसे रैखिक सीमा शामिल होनी चाहिए। विभक्ति स्पर्शरेखा और आधार रेखा के बीच प्रतिच्छेदन बिंदु को टो के रूप में निर्धारित किया जाता है।

अच्छी तरह से अलग चोटियों वाले थर्मोग्राम के मामले में, वक्र के नीचे के क्षेत्र की गणना करके प्रत्येक घटना की थैलेपी पर विचार करने की सिफारिश की जाती है। एक्स-रे विवर्तन डेटा के साथ संयोजन में सिस्टम में पॉलीमॉर्फिक या चरण संक्रमण की डिग्री की व्याख्या करने के लिए डेटा उपयोगी हैं।

यह पांडुलिपि एलबीई और उनके दवा उत्पादों के विश्लेषण के लिए सोने के मानकों से संबंधित है। अन्य विश्लेषणात्मक तरीकों को पूरक विधियों के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। उदाहरण गुणात्मक सूक्ष्म तरीके हैं जैसे कि ध्रुवीकृत प्रकाश माइक्रोस्कोपी और स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी, क्रिस्टलीकरण दर पर प्रक्रिया तनाव के प्रभाव की जांच करने के लिए और परिणामस्वरूप क्रिस्टल के आकार और आकृति विज्ञान। लिपिड-आधारित दवा उत्पाद विकास का दृष्टिकोण भौतिक रासायनिक एलबीई के लक्षण वर्णन पर आधारित होना चाहिए, चयनित विनिर्माण प्रक्रियाओं के लिए प्रासंगिक उनकी महत्वपूर्ण विशेषताओं को परिभाषित करने और उनकी प्रक्रिया की भविष्यवाणी करने के लिए। प्रत्येक व्यक्तिगत एपीआई40 के लिए एक्सिपिएंट-एपीआई इंटरैक्शन को भी सावधानीपूर्वक जांचा जाना चाहिए। चयनित विनिर्माण प्रक्रिया के आधार पर आगे विश्लेषणात्मक तरीकों को जोड़ा जाना चाहिए। मजबूत और स्थिर लिपिड-आधारित दवा उत्पादों को डिजाइन करने के लिए संरचना-कार्य-प्रक्रिया संबंध को सावधानीपूर्वक समझा जाना चाहिए।

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Disclosures

लेखक किसी भी और सभी हितों के टकराव का खुलासा करते हैं।

Acknowledgments

रिसर्च सेंटर फार्मास्युटिकल इंजीनियरिंग (आरसीपीई) को कॉमेट के ढांचे के भीतर वित्त पोषित किया जाता है - बीएमके, बीएमडीडब्ल्यू, लैंड स्टीयरमार्क और एसएफजी द्वारा उत्कृष्ट प्रौद्योगिकियों के लिए क्षमता केंद्र। कॉमेट कार्यक्रम एफएफजी द्वारा प्रबंधित किया जाता है।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
CaCl2·2H2O Sigma-Aldrich 223506
Cassettes with a cellulose membrane bag with a cut-off of 7000 Da, Thermo Scientific Slide-A-Lyzer 7K Fisher Scientific Inco, USA
Control software of x-ray system HECUS dedicated house equipment
Control unit of x-ray system HECUS dedicated house equipment
Differential scanning calorimeter (DSC) aluminum crucibles and lids Netzsch, Germany
Differential scanning calorimeter DSC 204 F1 Phoenix (NETZSCH, Germany). Netzsch, Germany
Dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) Sigma-Aldrich 850355P
Dissolution paddle apparatus II, Erweka DT 828 LH Erweka GmbH, Langen, Germany
Dynasan 116 IOI OLEO Tripalmitin
Geleol Gattefosse Glyceryl monosterarate 
KCl  Sigma-Aldrich 529552
KH2PO4 Sigma-Aldrich P0662
Kolliphor P 188 BASF Chem Trade Poloxamer 188 
MgCl2·6H2O Sigma-Aldrich M2670
Na2HPO4·2H2O Sigma-Aldrich S9763
NaCl Sigma-Aldrich S9888
Netzsch DSC 204F1 Software Version 8.0.1 Netzsch, Germany 6.239.2-64.51.00
Origin Pro (OriginLab, Northampton, MA) (statistical software OriginLab, Northampton, MA
Proteous Analysis Software Netzsch, Germany
Tween 65 Polysorbate 65
Witepsol PMF 1683 IOI OLEO Triglycerol ester of stearatic/palmitic acid (partially esterified)
Witepsol PMF 282 IOI OLEO Diglycerol ester of stearic acid 
X-ray HECUS system composed of a point-focusing camera and two linearly positioned sensitive detectors HECUS dedicated house equipment

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रसायन विज्ञान अंक 186
लिपिड-आधारित एक्सिपिएंट के ठोस-राज्य परिवर्तन की जांच के लिए स्थापित विश्लेषणात्मक उपकरणों का एक पैकेज
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Salar-Behzadi, S., Corzo, C.,… More

Salar-Behzadi, S., Corzo, C., Laggner, P. A Package of Established Analytical Tools to Investigate the Solid-State Alteration of Lipid-Based Excipients. J. Vis. Exp. (186), e63993, doi:10.3791/63993 (2022).

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