Kristalline, pharmazeutische Wirkstoffe zersetzen sich häufig unmittelbar vor oder während des Schmelzens. Soll für derartige Substanzen die Glasumwandlungstem-peratur bestimmt werden, muss das Material möglichst rasch geschmolzen und wieder gekühlt werde. In vielen Fällen reichen die Heiz- und Kühlraten von konventionellen dynamischen Differenzkalorimetern dafür nicht aus. Ein Flash-DSC bietet die notwendige Schnelligkeit, wie das Beispiel von Prednisolon illustriert.
Um eine möglichst hohe Bioverfügbarkeit zu erreichen, werden pharmazeutische Wirkstoffe (APIs) häufig in amorphem
Zustand bevorzugt. Amorphe APIs sind aber nur im Glaszustand, d. h. unterhalb der Glasumwandlungstemperatur (Tg) stabil. Oberhalb Tg können sie kristallisieren, was die Bioverfügbarkeit beträchtlich verändern kann.
APIs werden oft aus Lösungen kristallisiert, um eine möglichst hohe Reinheit sicherzustellen. Die Amorphisierung des Wirkstoffs erfolgt anschließend beispielsweise durch Mahlen der Kristalle, wobei die Temperatur des Mahlguts während des Mahlens Tg nicht übersteigen darf. Die Kenntnis der Glasübergangstemperatur von amorphen APIs ist deshalb sowohl aus Sicht der Lagerung wie der Verfahrenstechnik bedeutsam.
Vorteile der Flash-DSC
Um die Glasumwandlungstemperatur eines (kristallinen) Ausgangsmaterials zu bestimmen, muss das Material so rasch geschmolzen und anschließend wieder gekühlt werden, dass keine Zersetzung und auch keine nennenswerte Kristallisation stattfindet. In vielen Fällen reichen die Heiz- und Kühlraten konventioneller DSCs nicht aus. In diesen Fällen empfiehlt sich das Flash-DSC von Mettler Toledo (Bild 1). Mit Heiz- und Kühlraten von maximal 40 000 K/s (Heizen) bzw. 4000 K/s (Kühlen) kann eine Substanz innerhalb von wenigen Millisekunden um mehrere hundert Grad aufgeheizt und wieder abgekühlt werden.
In diesen kurzen Zeitintervallen kann praktisch keine Zersetzung stattfinden. Somit ist es möglich, die Glasübergangstemperatur für kristalline Substanzen zu bestimmen, die sich in einem konventionellen DSC während des vergleichsweise langsamen Aufschmelzens längst zersetzt hätten.
Einsatzbeispiel Prednisolon
Prednisolon ist ein synthetisches Kortikoid, das unter anderem zur Bekämpfung von Entzündungen verwendet wird. Das Glucocorticoid kommt als Anhydrat in zwei stabilen polymorphen Formen und als Sesqui-hydrat vor. Die erwartete fest-fest-Umwandlung zwischen den beiden stabilen Anhydraten sollte zwischen etwa 120 und 130 °C auftreten, wurde aber bisher nicht beobachtet. Die bei Raumtemperatur stabile Form I schmilzt zwischen 236,5 und 239 °C. Die Hochtemperaturform (Form II) schmilzt zwischen 224 und 228 °C. Die Schmelze ist thermisch nicht stabil und zersetzt sich.
