Anwendung der Perkolationstheorie in pharmazeutischen festen Darreichungsformen

Übersetzt aus dem Englischen von Zoe Braun - 2018

Eine Fallstudie über Verdichtung und Konsolidierung von pharmazeutischen Materialien

S. M. Mishra, B. D. Rohera.
St. John's Universität

Zweck

Nach dem QbD-Konzept, Identifizierung kritischer Qualitätsmerkmale des Produkts durch Risikobewertung und Versuchsplanung. Werkzeuge oder andere sind wissenschaftliche Ansätze entscheidende Schritte, um kritische Prozessparameter und Materialeigenschaften zu identifizieren, die die Qualität beeinflussen attribute des Produkts. Pharmazeutische feste Darreichungsformen sind jedoch komplexe, heterogene und ungeordnete Partikelsysteme, die oft nichtlineares und nicht monotones Verhalten zeigen. Um das Verhalten dieser ungeordneten Systeme vorherzusagen, die signifikante Unterschiede in ihren Eigenschaften, der Perkolationstheorie zeigen, wurden topologisch/statistische und wissenschaftlichen Werkzeuge angewandt.

Methoden

Die Perkolationstheorie beschäftigt sich mit der Bildung endlicher und unendlicher Cluster oder der Existenz von Perkolationsphänomenen an Standorten und Bindungen jenseits einer kritische Konzentration von Komponenten in einer Formulierung. Die Versickerung von Standorten beinhaltet eine zunehmende Besetzung von Gitterstandorten, und zwar ein für allemal. Diese Gitterplätze sind besetzt und es gibt wenig oder gar keine Möglichkeit der Partikelumlagerung, es findet eine Bindungsperkolation statt.

Die gegenwärtige Studie basiert auf der Annahme, dass Perkolationsphänomene an der Stelle und an der Bindung eine entscheidende Rolle bei der Kompression und der Verfestigung von Pulvermassen spielen. In der vorliegenden Studie wurde Carbamazepin, ein schlecht verdichtbares und sprödes Medikament mit zwei Klassen von Superdisintegrationsmittel (Kollidon® CL-SF und Ac-di-Sol®, die gut verdichtbare Materialien sind), untersucht.

Studien waren sowohl an Einzelkomponenten als auch an binären Mischungen von Carbamzepin mit jeweils unterschiedlichem Anteil an Zersetzungsmitteln durchgeführt. Heckel Parzellen, Tablettierbarkeitsprofil und Kompressibilitätsprofil von Superdisintegranten wurden erstellt; ebenso Zugfestigkeit und Zerfall. Zeit der Verdichtungen, die aus binären Mischungen von Carbamzepin mit jedem Zerfallsmittel in unterschiedlichen Anteilen bestehen, wurden bestimmt. Das Perkolationsmodell wurde verwendet, um die Daten in die Grundgesetz-Gleichung (X = S (ρ-ρc) zu integrieren
q), wobei X die Eigenschaft von verdichteten Tabletten, S ist der Skalierungsfaktor, ρc ist die Standortbesetzung oder die Wahrscheinlichkeit der Bildung von Bindungen. und q ist der kritische Exponent.

Ergebnisse

Das Leistungsgesetz beschreibt die Änderung der Tabletteneigenschaften mit der Änderung der relativen Dichte der verdichteten Masse. Die Heckel-Analyse, durchgeführt an Verdichtungen von Superdisintegranten, ergab zwei lineare Abschnitte mit steigender Druckbelastung, möglicherweise aufgrund der anfänglichen plastischen Verformung gefolgt von elastischer Rückstellung mit steigendem Verdichtungsdruck. Der Schnittpunkt der linearen Abschnitte der losen Teile von
Kompakte und dichte Kompakte im Heckel Plot wurde als Perkolationsschwelle von Superdisintegranten betrachtet.

Kompressibilitätsprofil (relative Dichte vs. Kompressionsdruck) von Superdisintegranten ergab eine kritische relative Dichte (ρr) von Kollidon® CL-SF (0,877) und Ac-Di-Sol® (0,868). Bei oder unter der kritischen relativen Dichte von Kollidon® CL-SF und Ac-Di-Sol® blieben die Tabletten gut verdichtbar mit einer Zugfestigkeit von 8,11 MPa bzw. 7,86 MPa. Das Ergebnis des Phasenübergangs des Einkomponentensystems von Superdisintegranten bei kritischer relativer Dichte (ρr) wurde weiter angewendet, um schnell zersetzende Tabletten von Carbamazepin zu formulieren.

Es wurde beobachtet, dass bei geringerer Konzentration von Superdisintegranten (10%) und höherer Konzentration von Medikamenten (90%), strukturelles Versagen von Tabletten aufgetreten sind. Aber mit zunehmender Konzentration von Superdisintegranten wurde der geometrische Phasenübergang des binären Systems beobachtet. mit Superdisintegranten, die das Gitter aus schlecht verdichtbarem Carbamazepin überspannen und dadurch gut verdichtbare Tabletten bilden mit akzeptable Zugfestigkeit von 2,61 MPa und 3,13 MPa mit Kollidon® CL-SF und Ac-Di-Sol®, jeweils bei 50% w/w Zusammensetzung.

Fazit

Aus den Ergebnissen der vorliegenden Untersuchungen kann geschlossen werden, dass die Perkolationstheorie ein leistungsfähiges Konzept ist und auf folgende Bereiche angewendet werden kann, um die Verdichtung und Verfestigung von pharmazeutischen Materialien zu verstehen.

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