Untersuchungen zur Viskoelastizität von Tabletten mittels dynamisch-mechanischer Analyse

Abstract

Die dynamisch-mechanische Analyse ist ein in der Kunststoffindustrie sehr weit verbreitetes Verfahren, das auch erste Anwendungen in der Pharmazie gefunden hat. Mit ihr lassen sich die viskoelastischen Eigenschaften von Substanzen und Stoffsystemen bzw. ihre Änderung in Abhängigkeit von der Frequenz der Belastung oder der Temperatur ermitteln. <br /> Führt man die dynamisch-mechanischen Messungen bei Raumtemperatur und mit geringen Kräften durch, bietet das Verfahren den Vorteil, dass es die Prüfmuster nur wenig oder gar nicht verändert. Zudem ist eine Messung relativ schnell in etwa zehn Minuten durchführbar. Für Freisetzungsuntersuchungen werden große Mengen Lösemittel und häufig weitere Chemikalien benötigt, nicht so jedoch bei der dynamisch-mechanischen Analyse. <br /> Die Arbeit ist in zwei Teile gegliedert. <br /> Im ersten Teil wurden zunächst die Bruchfestigkeit und die viskoelastischen Eigenschaften von Tabletten aus Füllstoffen mit unterschiedlichen Verformungsverhalten, hergestellt bei verschiedenen Presskräften, sowie deren Veränderung bei der Lagerung untersucht. Zudem wurde anhand von verschiedenen Mischungen aus Cellulose und mikrokristalliner Cellulose der Einfluss der Kristallinität auf die Ergebnisse der dynamisch-mechanischen Analyse ermittelt. <br /> Im zweiten Teil der Arbeit wurde an gelagerten Fertigarzneimitteln aus Bundeswehrbeständen versucht, Zusammenhänge zwischen den viskoelastischen Parametern, dem Freisetzungsverhalten und der Lagerungszeit nachzuweisen. <br /> In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass sich sowohl die Festigkeit als auch die Kristallinität der Proben in den viskoelastischen Parametern durch eine Änderung des Verlustfaktors wiederfinden. Zudem konnte teilweise zwischen den verschiedenen Füllstoffen mit unterschiedlichen Verformungsverhalten unterschieden werden. Da auch weitere Einflüsse wie die Feuchtigkeit und die Partikelgröße die normierte Bruchfestigkeit der Tabletten verändern und sich somit in den viskoelastischen Eigenschaften wiederfinden, dürfte es schwierig sein, diese Einflussgrößen aus den Ergebnissen der DMA herauszufiltern. Es lassen sich daher keine konkreten Aussagen über die eigentlichen Veränderungen in der Tablette, die letztendlich in einer Änderung der Viskoelastizität resultieren, machen. <br /> Der Zusammenhang zwischen Verlustfaktor und Tablettenhärte zeigt sich auch bei der Untersuchung der Tabletten über einen längeren Zeitraum. Die Lagerung von Stärke- und Lactose-Tabletten führt zu einer Erhöhung der Bruchfestigkeit und gleichzeitig zu einer Abnahme des Verlustfaktors. Dagegen erweichen Tabletten aus mikrokristalliner Cellulose und die viskoelastischen Eigenschaften ändern sich in umgekehrter Richtung. <br /> An Fertigarzneimitteln wurde ein Zusammenhang zwischen den viskoelastischen Eigenschaften und der Wirkstofffreisetzung überprüft. Generalisierbare Trends waren für die Erythrocin 500 Neo-Tabletten sowie für die Ambacamp 800-Tabletten nicht erkennbar, da sich die zur Verfügung stehenden Tabletten nicht sehr im Freisetzungsverhalten unterschieden. Jedoch zeigt bei den Gelonida-Tabletten eine Charge ein deutlich verändertes Freisetzungsverhalten, welches auch mit großen Veränderungen der viskoelastischen Parameter einhergeht. Das Ausmaß der chemischen Zersetzung eines der Wirkstoffe (Acetylsalicylsäure) war bei allen untersuchten Chargen vergleichbar. Auch aus der Bruchfestigkeit allein wäre diese Verlangsamung des Auflösungsverhaltens nicht erkennbar gewesen. Mögliche Ursachen für diese große Veränderung sind eine geänderte Zusammensetzung der Tablette oder das bei dieser Charge von den anderen Tabletten abweichende Packmaterial. In diesem Teil der Arbeit musste auf verfügbare Fertigarzneimittel und Chargen zurückgegriffen werden. Es wäre wünschenswert, weitere Untersuchungen mit lagerinstabilen Tabletten und einer großen Anzahl Chargen durchzuführen. <br /> Die dynamisch-mechanische Analyse ist demnach als zerstörungsfreies Analysenverfahren für Tabletten nur geeignet, wenn relativ starke Veränderungen zu großen Unterschieden zwischen den untersuchten Mustern führen. Angesichts des hohen apparativen Aufwands für die DMA und der begrenzten Aussagekraft der Ergebnisse scheint dieses Verfahren für den ursprünglich vorgesehenen Einsatzzweck weniger geeignet zu sein.