CONTROL DE CALIDAD DE FARMACOS POR MEDIDAS DECALORIMETRÍA DIFERENCIAL DE BARRIDO (DSC)

Introducción:Un material que experimenta un cambio de estado físico o químico, por ejemplo una

fusión o una transición de una forma cristalina a otra, o bien cuando reacciona

químicamente, absorbe o desprende calor. Muchos de estos procesos pueden ocurrir

simplemente aumentando la temperatura del material.

Los modernos calorímetros diferenciales de barrido están diseñados para determinar

la entalpía de estos procesos, midiendo el flujo calórico diferencial requerido para mantener

a la misma temperatura una muestra de material y un material de referencia inerte. Esta

medida normalmente se programa para hacer un barrido de temperaturas crecientes dentro

de un rango preestablecido.

TECNICAS DE ANALISIS TERMICO

Los métodos de análisis térmico son aquellos en los cuales se determina una

propiedad química o física como función de un cambio de temperatura, controlado

externamente, cuando se calienta una muestra de una sustancia. Entre éstas están la

Calorimetría diferencial de barrido (DSC), el Análisis térmico diferencial (DTA), el Análisis

térmico gravimétrico (TGA), el Análisis mecánico- térmico (TMA) y otras.

La calorimetría diferencial de barrido es similar al DTA y permite obtener el mismo tipo

de información acerca de los fenómenos térmicos. Sin embargo, el uso de DSC es más fácil

de usar como rutina cuantitativa y por esta razón se ha convertido en el método de análisis

térmico más ampliamente aceptado en la industria farmacéutica. Asimismo, es citada como

una herramienta relevante por los investigadores del área de Farmacia.

CALORIMETRIA DIFERENCIAL DE BARRIDO (DSC)

Es una técnica de análisis térmico en la cual se mide la cantidad de energía absorbida

(endotérmica) o liberada (exotérmica) por un material.

La diferencia fundamental entre los sistemas DTA y DSC radica en que en esta última

técnica el calentamiento de la muestra y de la referencia se realiza mediante elementos

calefactores individuales. Esto hace posible el empleo del principio de "balance nulo" de

temperatura, referente al control de temperatura de la muestra y de la referencia (una

cápsula similar sin sustancia), el cual permite mantener iguales las temperaturas de los

soportes de ambas cápsulas mediante un ajuste continuo y automático de la potencia

calefactora. La señal producida, proporcional a la diferencia de calor de entrada a la muestra

y a la referencia, dH/dT, se envía a la computadora para obtener la gráfica en función del

tiempo (en minutos) o de la temperatura (en grados centígrados). Esta representación

gráfica (figura Nº ) de dH/dT de T o del tiempo se denomina "termograma".

Existen calorímetros diferenciales que funcionan por "flujo térmico" y otros por

compensación de energía, el que utilizará en este trabajo práctico es del primer tipo; es un

equipo Perkin Elmer DSC6, el cual trabaja con un líquido de enfriamiento (para lograr las

condiciones de medida), y un gas de purga (a fin de tener una atmósfera libre de oxígeno y

evitar la oxidación de la muestra) (ver figura).

HORNO DSC 6

El calorímetro diferencial de barrido puede ser utilizado también para obtener otras

propiedades como las siguientes:

Temperatura de transición vítrea (Tg) Curado de polímeros

Temperaturas ONSET Calores específicos

Puntos de fusión (Tf) Estabilidad oxidativa

Cristalinidad Capacidad calorífica

Calores de fusión Cristalización

Pureza de sustancias Velocidades de reacción

PROCEDIMIENTO DE OPERACION

Antes de realizar una medida debe realizarse la calibración del equipo con un material

específico de referencia, cuya temperatura de transición de fases y los calores de fusión

sean conocidos, para tal fin se utiliza una muestra de indio metálico o de cinc metálico.

Existen listados de estándares proporcionados por el National Technical Information Service

(EE.UU.).

TECNICAS DE MUESTREO

Las técnicas de preparación de muestras deben observar algunos aspectos

importantes para obtener una medida confiable.

La forma más empleada es la que utiliza un crisol de aluminio donde se coloca la

muestra con una tapa lisa que se ubica sobre la misma y que se sella luego a la cápsula

mediante una prensa.

Para obtener un termograma con picos agudos y con una máxima resolución debe

lograrse un buen contacto de la muestra con el crisol, para lo cual se utilizan muestras en

forma de discos, una película o pulverizada en grano fino.

A fin lograr un sellado completo de las cápsulas se emplean prensas provistas por los

fabricantes; para muestras sólidas o líquidas de elevada presión de vapor deben utilizarse

prensas especiales para sellar completamente el crisol permitiendo soportar presiones del

orden de 2 a 3 atm.

Por otra parte, la medida debe diseñarse a fin de obtener la información requerida en

forma óptima; en este sentido, es necesario seleccionar las temperaturas inicial y final del

barrido; la velocidad de barrido (dT/dt) dada en grados centígrados de aumento de la

temperatura por minuto. Asimismo para obtener el calor de fusión (Hfus) es necesario

colocar una cantidad conocida de muestra del orden de los miligramos, pesada con una

exactitud de 0,1 miligramos (empleando una microbalanza).

El equipo cuenta con una computadora provista del "software" requerido, el cual

permite seleccionar las condiciones experimentales de la medida (escalones de

calentamiento, límites de temperatura de barrido, velocidad de calentamiento, etc).

Asimismo, el programa permite hacer el seguimiento de la experiencia durante el transcurso

de la misma, obtener los parámetros y realizar los cálculos de temperaturas y calores de

fusión, así como también el termograma obtenido, el cual se registra con una impresora.

APLICACIONES EN EL AREA DE FARMACIA

Estudios de liofilización y secado por enfriamiento

Análisis de pureza

Caracterización de lípidos

Tiempos de vida de shelf

Medidas de contenido de humedad

Estabilidad termo-oxidativa

Interacción de componentes activos

Propiedades de tiempos de liberación de las coberturas de tabletas

Apariencia de larga duración de tabletas

Bibliografia

1-Thermal Methods. Analytical Chemistry by Open Learning. James W. Dodd,Kenneth H. Tonge Published by John Wiley & Sons, 1987.

2-Curso Teórico-Práctico de CALORIMETRÍA DIFERENCIAL DE BARRIDO,organizado por el Instituto de Química Física de la Facultad de Bioquímica, Químicay Farmacia, U.N.T. Expositor: Lic. Horacio R. Alzabet, Perkin Elmer Instruments.

3-Manual del calorímetro diferencial de barrido Pyris DSC 6, marca Perkin Elmer.

4-Calorimetria Diferencial de Barrido. J.L. McNaught y C.T. Mortimer. Reimpreso deIRS, Physical Chemistry, Series 2,1975, Volumen 10, con permiso del editorButterworths, Londres.

5-Differential Scanning Calorimetry of Bilayer Membrane Phase TransitionsS. M. Ohline, M. L. Campbell, M. T. Turnbull, and S. J. KohlerEd., Worth, New York, NY, 2000. pp 369-71, 391-395.

6- Polimorphism in Pharmaceutical Solids. Drugs and the Pharmaceutical Sciences( Ed. By Harry G. Brittain) Vol. 95. (1999).