Gyógyszerhatóanyagok újfajta kristályosítása PAT technológia alkalmazásával

BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM VEGYÉSZMÉRNÖKI ÉS BIOMÉRNÖKI KAR OLÁH GYÖRGY DOKTORI ISKOLA

Gyógyszerhatóanyagok újfajta kristályosítása PAT technológia alkalmazásával

Doktori értekezés

Készítette: Pataki Hajnalka Témavezető: Dr. Marosi György Konzulens: Dr. Nagy Zsombor Kristóf 2013

Köszönetnyilvánítás Köszönettel tartozom témavezetőmnek, konzulensemnek, tanáraimnak, munkatársaimnak és hallgatóimnak a sok éven át tartó segítségükért, szakmai támogatásukért és az együtt eltöltött közös élményekért. Témavezetőmnek

Hallgatóimnak

Dr. Marosi György

Palásti Katalin Szigeti Szilvia

Konzulensemnek

Baranyi Bernadett

Dr. Nagy Zsombor Kristóf

Molnár Milán Bata Henrik

Tanszékvezetőmnek Dr. Keglevich György

Együttműködésért Dr. Markovits Imre (Egis Gyógyszergyár)

Munkatársaimnak

Dr. Billes Ferenc (Fizikai Kémia és Anyagtudomány Tsz.)

Dr. Csontos István

Dr. Demeter Ádám (Richter Gedeon Nyrt.)

Dr. Vajna Balázs

Dr. Németh Balázs (Richter Gedeon Nyrt.)

Dr. Bodzay Brigitta

Kazsu Zoltán (Richter Gedeon Nyrt.)

Dr. Anna Péter

Dr. Madarász János (Szervetlen és Analitikai Kémia Tsz.)

Dr. Fekete Pál

Holczbauer Tamás (MTA-Kémiai Kutatóközpont)

Dr. Zimonyi Emese

Dr. Czugler Mátyás (MTA-Kémiai Kutatóközpont)

Igricz Tamás

Dr. Katona László (Irányitástechnika és Informatika Tsz.)

Farkas Attila Bordácsné Bocz Katalin Szolnoki Beáta

A kutatásokat támogatta:

Sóti Péter

Sanofi Zrt.

Vigh Tamás

Richter Gedeon Nyrt.

Wagner István

OTKA (82426)

Balogh Attila

TÁMOP-4.2.2/B-10/1-2010-0009

1

Tartalomjegyzék

Tartalomjegyzék 1. BEVEZETÉS ...................................................................................................................... 5 2. SZAKIRODALMI ÁTTEKINTÉS ................................................................................... 6 2.1. KRISTÁLYOSÍTÁS A GYÓGYSZERIPARBAN .................................................................. 6 2.1.1. Kristályosítás művelete ........................................................................................... 6 2.1.2. Eljárások a hatóanyagmorfológia módosítására ................................................... 8 2.2. KRISTÁLYOSÍTÁS SEGÉDANYAGOK JELENLÉTÉBEN .................................................. 10 2.2.1. Segédanyagok hatása a gócképződésre ................................................................ 11 2.2.2. Segédanyagok hatása a kristálynövekedésben .................................................... 13 2.3. FOLYAMATFELÜGYELŐ, -ANALIZÁLÓ TECHNOLÓGIA (PAT) SZEREPE ..................... 16 2.3.1. PAT (Process Analytical Technology) definíciója ............................................... 16 2.3.2. PAT módszerek alkalmazása a kristályosításban ................................................. 18 2.3.2.1. Oldatfázis jellemzése a kristályosítás során PAT eszközökkel .................. 19 2.3.2.2. Szilárd fázis jellemzése a kristályosítás során PAT eszközökkel............... 20 2.3.3. Kristályosítások nyomon követése valós idejű Raman spektrometriával ............. 22 2.3.4. Modern szabályozási stratégiák a kristályosításban ............................................ 25 2.3.5. Valós idejű Raman spektrometria egyéb alkalmazásai ........................................ 27 2.4. SZAKIRODALOMBÓL LEVONT KÖVETKEZTETÉSEK ................................................... 28 3. KÍSÉRLETI ANYAGOK ÉS MÓDSZEREK ............................................................... 29 3.1. FELHASZNÁLT HATÓANYAGOK ................................................................................ 29 3.2. FELHASZNÁLT SEGÉDANYAGOK .............................................................................. 30 3.3. KÍSÉRLETI MÓDSZEREK ........................................................................................... 32 3.3.1. Gyógyszerhatóanyagok kristályosítása ................................................................ 32 3.3.1.1. Hűtéses kristályosítás .................................................................................... 34 3.3.1.2. Kicsapással kombinált hűtéses kristályosítás ................................................ 34 3.3.1.3. Oldószer közvetítéses polimorf átalakulások ................................................ 34 3.3.2. Extrúzió nyomon követése .................................................................................... 35 3.3.3. Elektrosztatikus szálképzés valós idejű vizsgálata ............................................... 35 3.4. VIZSGÁLATI MÓDSZEREK......................................................................................... 36 3.4.1. Raman spektrometria............................................................................................ 36 3.4.2. Röntgen por-diffrakció (XRPD) ........................................................................... 36 3.4.3. Polarizációs fénymikroszkópos vizsgálatok.......................................................... 36 3.4.4. Pásztázó elektronmikroszkópos (SEM) vizsgálatok.............................................. 37 3.4.5. Lézerdiffrakciós szemcseméret eloszlás vizsgálat ................................................ 37 3.4.6. Vékonyréteg kromatográfia .................................................................................. 37 3.4.7. 1H-NMR vizsgálatok ............................................................................................. 37 3.4.8. Kioldódás vizsgálat .............................................................................................. 38 3.4.9. Kifolyás vizsgálat.................................................................................................. 38 3.4.10. Tömörödés vizsgálat ........................................................................................... 39 3.4.11. Tablettázás .......................................................................................................... 39 4. KÍSÉRLETI EREDMÉNYEK ÉS ÉRTÉKELÉSÜK ................................................... 40 4.1. CARVEDILOL KRISTÁLYOSÍTÁSA SEGÉDANYAGOK JELENLÉTÉBEN .......................... 41 4.1.1. Valós idejű Raman spektrometriás detektálás kiértékelése .................................. 42 4.1.2. Morfológiai vizsgálatok eredményei .................................................................... 44 4.1.3. Termékek készítménytechnológiai jellemzése ....................................................... 49 2

Tartalomjegyzék 4.1.4. Segédanyagos kristályosítás konklúziói................................................................ 50 4.2. CARVEDILOL KICSAPÁSOS-HŰTÉSES KRISTÁLYOSÍTÁSA POLIVINIL-PIRROLIDONNAL...... 50 4.2.1. Valós idejű Raman spektrometriás detektálás eredményeinek kiértékelése ......... 51 4.2.2. Carvedilol polimorfok átalakulásának Raman spektrometriás nyomon követése 53 4.2.3. Morfológiai vizsgálatok eredményei .................................................................... 54 4.2.4. Termékek készítménytechnológiai jellemzése ....................................................... 58 4.2.5. Kicsapásos-hűtéses kristályosítás konklúziói ....................................................... 59 4.3. FAMOTIDIN, DONEPEZIL KRISTÁLYOSÍTÁSA POLIVINIL-PIRROLIDONNAL ................. 60 4.3.1. Donepezil kristályosításának valós idejű Raman spektrometriás detektálása ..... 60 4.3.2. Donepezil morfológiai vizsgálatának eredményei ................................................ 62 4.3.3. Famotidin kristályosításának valós idejű Raman spektrometriás detektálása..... 63 4.3.4. Famotidin morfológiai vizsgálatainak eredményei .............................................. 65 4.3.5. Famotidin termékek készítménytechnológiai jellemzése ...................................... 68 4.3.6. Famotidin, donepezil kristályosításának konklúziói............................................. 71 4.4. VISSZACSATOLÁSOS RAMAN SPEKTROMETRIÁS KRISTÁLYOSÍTÁS SZABÁLYOZÁS ... 71 4.4.1. Carvedilol oldószer közvetítéses polimorf átalakulása ........................................ 72 4.4.2. Carvedilol hűtéses kristályosítása ........................................................................ 76 4.4.3. Carvedilol szabályozott hűtéses kristályosítása ................................................... 79 4.4.4. Szabályozott kristályosítás konklúziói .................................................................. 84 4.5. FOLYTONOS KÉSZÍTMÉNYTECHNOLÓGIAI ELJÁRÁSOK RAMAN NYOMON KÖVETÉSE 85 4.5.1. Extrúzió Raman monitorozása.............................................................................. 85 4.5.2. Elektrosztatikus szálképzés Raman spektrometriás nyomon követés ................... 87 4.5.3. Folytonos eljárások konklúziói ............................................................................. 92 5. ÖSSZEFOGLALÁS ......................................................................................................... 93 6. ÚJ TUDOMÁNYOS EREDMÉNYEK ........................................................................... 96 7. IRODALOMJEGYZÉK .................................................................................................. 99

3

Rövidítések és jelölések jegyzéke

Rövidítések és jelölések jegyzéke Rövidítés AD AE AFM

Angol megfelelő

Jelentés

Ammonia diffusion (spherical crystallization) Acustic Emission Spectroscopy Atomic Force Microscopy

Ammónia diffúziós (szférikus kristályosítás) Akusztikus emissziós spektroszkópia Atomi erő mikroszkóp

Attenuated Total Reflectance Fourier Transformation Infrared Spectroscopy

Csillapított teljes reflexiós Fourier transzformációs infravörös spektroszkópia

ATR-UV/Vis

Attenuated Total Reflectance UV/Vis spectroscopy

Csillapított teljes reflexiós UV/Vis spektroszkópia

CFC CLS DNC DSC FBD FBRM 1 H-NMR HPC

Concentration Feedback Control Classical Least Squares Direct Nucleation Control Differential Scanning Calorimeter Function Block Diagram Focused Beam Reflectance Measurement Proton/Hydrogen-1 NMR Hydroxypropyl Cellulose

Koncentráció visszacsatolásos szabályozás Klasszikus legkisebb négyzetek módszere Direkt gócképződés szabályozás Differenciális pásztázó kaloriméter Funkció blokkdiagram (programozás) Fókuszált lézersugár reflexiós vizsgálat Proton/Hidrogén NMR Hidroxipropil-cellulóz

HPMC LMH NaCMC NIR MCC PAA

Hydroxypropylmethyl Cellulose Lactose monohydrate Sodium Carboxymethyl Cellulose Near Infrared Spectroscopy Microcrystalline Cellulose Alternating Least Squares-Multivariate Curve Resolution Polyacrylic acid

Hidroxipropil-metil-cellulóz Laktóz-monohidrát Karboximetil cellulóz Na-só Közeli infravörös spektroszkópia Mikrokristályos cellulóz Alternáló legkisebb négyzetek-többváltozós görbefelbontás (módszere) Poliakrilsav

PAT PBE PCA PEG PIM PLC PLS PP PVA PVP

Process Analytical Technology Population Balance Equation Principal Component Analysis Polyethylene-glycol Particle Image Measurement Programmable Logic Controller Partial Least Squares Polypropylene Polivinyl-alcohol Polivinyl-pyrrolidone

PVM

Particle Vision Measurement

QESD

Quasi Emulsion Solvent Diffusion

S SA

Superaturation Spherical agglomeration

Folyamatfelügyelő, -analizáló technológia Populációs mérlegegyenlet Főkomponens analízis Polietilén-glikol (Valós idejű) részecske képalkotó vizsgálat Programozható logikai szabályzó Parciális legkisebb négyzetek módszere Polipropilén Polivinil-alkohol Polivinil-pirrolidon (Valós idejű) mikroszkópos szemcse vizsgálat Emulzió oldószer diffúziós (szférikus kristályosítás) túltelítés Szférikus agglomeráció

SEM SFC SLS ssNMR SSC

Scanning Electron Microscopy Sequental Function Chart Sodium Lauryl Sulfate Solid State Nuclear Magnetic Resonance Supersaturation Feedback Control

Pásztázó elektronmikroszkóp Szekvenciális funkciódiagram (programozás) Nátrium-lauril-szulfát Szilárd fázisú mágneses magrezonancia Túltelítéses visszacsatolásos szabályozás

ST

Structured Text

Strukturált szöveg (programozás)

TG US XRPD

Termogravimeter Ultrasound Spectroscopy X-Ray Powder Diffraction

Termograviméter Ultrahang spektroszkópia Röntgen por-diffrakció

ATR-FTIR

MCR-ALS

4

1. Bevezetés

1. Bevezetés A kristályosítás a hatóanyaggyártás utolsó lépéseként és egyben tisztítási műveletként meghatározza a formulálásra szánt szilárd hatóanyag legfontosabb kémiai és fizikai tulajdonságait. A kereskedelmi forgalomban lévő gyógyszerek - tabletták, aeroszolok, kapszulák, szuszpenziók, kúpok- mintegy 90%-a tartalmaz kristályos hatóanyagot. Egy sarzs gyógyszerhatóanyag átlagos előállítási költsége 100 000 USD, de bonyolult vegyületek esetén elérheti az 1-2 M USD-t is [1]. Az esetlegesen bekövetkező hibák tehát jelentős anyagi vonzattal növelhetik a gyártási költségeket. Ilyen módon a kristályosításnak jelentős hatása van a teljes gyógyszergyártás hatékonyságára és egyben jövedelmezőségére. A kristályos anyag hatásosságában (biohasznosulás, tabletta stabilitás, esetleg toxicitás) vagy a termék hatékony feldolgozási lépéseiben (szűrés, szárítás), kritikus szerepe van a kémiai (polimorfia, tisztaság) és fizikai (szemcseméret, szemcseméret eloszlás, kristályalak) jellemzőknek. Ezen tulajdonságok tervszerű módosítása lehetővé teszi a hatóanyag egyszerűbb formulálását, oldhatóság javulását, maximalizálva a terápiás hatást és párhuzamosan minimálisra szorítva a készítmény mellékhatásait. Ugyanazon kémiai szerkezetű anyag különböző kristálymódosulatai önálló hatóanyagnak minősülhetnek, így egy originális gyógyszer esetében kiemelkedő fontosságú az összes hatékony polimorf módosulat feltárása és szabadalmi oltalma. A generikus gyógyszergyárak általi kiélezett versenyben a gyártási (s ezen belül a kristályosítási) technológia fejlesztése szintén kritikus tényezővé vált, hiszen a generikus készítmények

originális

megfelelőiknél

jóval

alacsonyabb

ára

költségkímélő

gyártástechnológiát igényel. A kristályosítási folyamatok szabályozásának fejlesztése tehát lehetőséget nyújt a kiváló termékminőség és a hatékony gyártás realizálására, a piacra kerülési idő és az elrontott sarzsok számának csökkentése mellett jelentős életminőség emelkedést biztosíthat az új gyógyszerek gyorsabb és olcsóbb piacra juttatásával. Mindezek fényében a doktori munka célkitűzése volt: − a szakirodalomban még kevésbé feltárt

területként

−

készítménytechnológiai

segédanyagokkal

történő

tervszerű

hatóanyagmorfológia módosítás; továbbá a legújabb gyógyszeripari tendenciákkal összhangban a kristályosítási folyamat mélyebb megértése és szabályozása valós idejű Raman spektrometriás detektálás segítségével.

5

2. Szakirodalmi áttekintés

2. Szakirodalmi áttekintés 2.1. Kristályosítás a gyógyszeriparban 2.1.1. Kristályosítás művelete Oldatból történő kristályosítás során a körülmények hatásának becsléséhez elengedhetetlen a kristályosítandó rendszer tulajdonságainak alapvető ismerete. A kristályosodás két kulcsfolyamata a gócképződés (azaz az egyensúlyi telítési pontot átlépve kritikus méretet elért szilárd szemcsék megjelenése) és a kristálynövekedés (a hatóanyag molekulák hozzákapcsolódása a meglévő kristályokhoz, azaz a kristályok növekedési fázisa). A gócképződés folyamata lehet elsődleges (homogén és heterogén), valamint másodlagos. A homogén elsődleges gócképződés feltétele a teljesen tiszta oldat, ipari szinten nehezen megvalósítható. A valóságban gyakorlatilag mindig valamilyen szennyező(k) jelenlétében bekövetkező heterogén elsődleges gócképződés valósul meg. Oltókristályok alkalmazása esetén – tervszerűen bevitt szilárd fázis jelenlétében – másodlagos gócképződésről beszélhetünk. A kristályosítás során fellépő további jelenségek az agglomeráció, aggregáció és a kristályok törése. Az előbbiek a szemcseméret növekedésével járnak, míg az utóbbi aprózódást okoz, a szemcsék ütközése következtében. Az agglomerátum és aggregátum kifejezés használatában nincs egyetértés a nemzetközi szakirodalomban [2,3] a legfőbb különbség a szemcsék közti kötőerők értelmezésében és annak nehéz deklarálhatóságában mutatkozik meg. Ennek figyelembe vételével a következő − leginkább használt − definíciókat alkalmazom a továbbiakban [4]. Agglomerátum: laza szemcsehalmaz, melynek fajlagos felülete közel azonos az egyedi szemcsék fajlagos felületének összegével; aggregátum: kötöttebb szemcsehalmaz, melynek fajlagos felülete jóval kisebb, mint az egyedi őt felépítő részecskék együttes fajlagos felülete. A gócképződés és kristálynövekedés sebessége több változó függvénye, melyek közül az egyik legfontosabb és egyben a kristályosítás kinetikai hajtóereje, a túltelítés mértéke (S). A rendszer túltelítése az aktuális és az adott hőmérséklethez tartozó egyensúlyi koncentráció különbsége, vagy aránya (relatív túltelítés). A túltelítési görbe jól szemléltethető a hatóanyag adott oldószerben megjelenített hőmérsékletfüggő oldhatósági diagramján. Ezen a különféle kristályosítási technikák metódusa is könnyen magyarázható. A szilárd fázis megjelenése minden esetben az egyensúlyi oldhatósági görbén (különféle hőmérsékleten telített oldatok ábrázolása) történő elmozdulással indukálható. Az elmozdulás iránya alapján (A pontból; 6

2. Szakirodalmi áttekintés 1. ábra) pedig beszélhetünk hűtéses, kicsapásos (precipitációs), kisózásos (reaktív), vagy bepárlásos

kristályosításról.

Hűtéses

kristályosítás

során

az

oldat

túltelítettségét

a hőmérséklet csökkentésével érik el. Bepárlásos kristályosításnál az oldószer eltávolításával egyidejűleg növekszik az oldat koncentráció, amivel a rendszer túltelített állapotba jut. Kicsapásos és kisózásos kristályosításnál minden esetben az oldott anyag oldhatóságát csökkentik le, tehát az oldhatósági görbe eltolásával indul el a szilárd fázis kiválás.

1. ábra a) Oldhatósági görbe a hőmérséklet függvényében, b) metastabil zóna ábrázolása az oldhatósági diagramon Az oldhatósági görbe és a túltelítési görbe közti tartomány a metastabil zóna, melyben a kristályosodás csak oltás vagy egyéb technikák pl. ultrahang hatására következhet be. Minden más esetben a kristályosodás a metastabil zóna szélét jelentő túltelítési görbén indul el (1. ábra B pont) majd a szilárd fázis kiválásával párhuzamosan az oldat koncentráció egészen addig csökken, amíg el nem éri az egyensúlyi oldhatósági értéket (1. ábra C pont). Az oldat koncentráció változása ezt követően nyomon követhető az egyensúlyi oldhatósági görbén haladva. A metastabil zóna szélessége a folyamat körülményeitől függően változik [5]. A végtermék tulajdonságait, így a metastabil zóna szélességét a túltelítési görbe lefutása határozza meg. A kristályos anyag morfológiája - adott oldószer és hatóanyag esetében befolyásolható a kristályosítási folyamat paramétereivel (hűtési sebesség; oltókristály minősége, mennyisége; antiszolvens vagy kisózószer minősége, mennyisége, adagolási sebessége, hőmérséklete, stb.), továbbá a berendezés jellemzőivel (keverő karakterisztika, keverő hatás intenzitás, stb.). A túltelítés mértéke a gócképződés és kristálynövekedési sebesség arányának módosításán keresztül közvetlen hatással van a hatóanyag morfológiára (polimorfia, szemcseméret, szemcseméret eloszlás). A kristályosítás paramétereinek 7

2. Szakirodalmi áttekintés végtermék morfológiájára kifejtett általános hatásaival, nagyszámú nemzetközi és hazai közlemény foglalkozik [6,7]. Az idegen anyagok jelenlétében elvégzett speciális kristályosítások részletes ismertetésére a későbbi 2.2-es fejezetben kerül sor. 2.1.2. Eljárások a hatóanyagmorfológia módosítására Előfordulhat, hogy hagyományos kristályosítási technikákkal nem sikerül a gyógyszertechnológiai elvárásoknak megfelelő fizikai tulajdonságú − habitusú, szemcseméretű, szűk szemcseméret eloszlású − kristályhalmazt előállítani. Ilyen esetekben vagy speciális kristályosítási eljárások, vagy utólagos feldolgozási lépések alkalmazhatóak. A hatóanyagmorfológia módosítható szférikus-, szono- és nanokristályosítással, szuperkritikus CO2-os antiszolvens kristályosítással, illetve a már előállt termék aprításával. A továbbiakban ezen eljárások rövid ismertetése következik. A szférikus kristályosítás széles körben alkalmazható ígéretes gyógyszeripari eljárás a kristályos termék folyási jellemzőinek javítására, melyet először a tűs habitusú acetilszalicilsav esetén alkalmaztak [8,9]. Az eljárás nagy előnye, hogy közvetlenül a kristályosítás végtermékeként direkt préselhető hatóanyag képződik, s javulhat a termék nedvesíthetősége, vagy oldhatósága is egyes esetekben. Hátránya, hogy nehéz megtalálni a megfelelő oldószert és a folyamat egyéb körülményeit. Két alapvető módozata a szférikus agglomerációs (SA spherical agglomeration) és emulziós oldószer diffúziós (QESD quasi emulsion solvent diffusion) míg speciális változatai a krisztallo-ko-agglomerációs (crystalloco-agglomeration) és az ammónia diffúziós (AD ammonia diffusion) eljárások [10,11,12,13]. Szférikus agglomeráció esetén három folyadék fázist alkalmaznak (oldószer, kicsapószer, hídképző folyadék). A folyadékokkal szemben támasztott követelmények, hogy a hatóanyag oldószere és kicsapószere korlátlanul oldódjon egymásban, a hídképzőként alkalmazott folyadék viszont ne elegyedjen a kicsapószerrel. Az oldószer és a kicsapószer között erősebb kölcsönhatásnak kell fennállnia, mint a hatóanyag és oldószere közt, ezzel biztosítható a hatóanyag azonnali kicsapódása. Az antiszolvens-adagolás hatására a hatóanyag telített oldatából kicsapódott kristályok az őket nedvesíteni képes hídképző folyadék segítségével kapcsolódnak össze. A kivált kisméretű kristályok a hídképző folyadék-cseppek belsejébe jutva a határfelületi feszültség és kapilláris erők hatására összekapcsolódnak és a cseppeket kitöltve szferolitokká alakulnak. Kritikus paraméterek lehetnek a keverési fordulatszám és a hídképző folyadék minősége és mennyisége [14]. A krisztallo-ko-agglomerációs eljárás a szférikus agglomeráció azon speciális változata ahol 8

2. Szakirodalmi áttekintés az oldószereknek hasonló elvárásoknak kell megfelelnie, s amelyben a hatóanyagot egy segédanyag vagy valamilyen másik hatóanyag jelenlétében kristályosítják annak végtermékbe történő beépülésével vagy anélkül [15]. Mivel a hatóanyagok nagy része hidrofób, míg a segédanyagok többsége (dezintegránsok, glidánsok) hidrofil karakterűek az oldószer, kicsapószer és a hídképző folyadék kiválasztása sokszor bonyolult feladat [13]. Az emulziós oldószer diffúziós eljárás alkalmával a hatóanyag és az oldószere között már erősebb kapcsolatnak kell fennállnia, mint az oldószer és a kicsapószer közt. Az oldószer és a kicsapószer akár korlátlanul elegyedhet egymással, viszont a kölcsönhatások jellege miatt a hatóanyag telített oldatát a kicsapószerhez adagolva emulzió képződik. Az emulzióban az oldott hatóanyag cseppek a kicsapószerben diszpergálva jelennek meg. A hatóanyag kristályosodása ezen oldott hatóanyagos cseppekben indul az oldószer és a kicsapószer ellentétes irányú diffúziójának következtében. A kicsapószer emulzió cseppekbe jutásával lecsökken a hatóanyag oldhatósága, így az kristályos formában kiválik, miközben az oldószer a cseppekből a külső fázisba diffundál. Az eljárásban kritikus tényező a hatóanyagos cseppek stabilizálásának biztosítása a kristályosodás végéig. Erre a célra bizonyos esetekben alkalmazhatnak valamilyen emulgeálószert [14]. Carvedilol esetében megvalósított emulzió oldószer diffúziós eljárásaiban pl. polivinil-pirrolidont [16], nem ionos polimer alapú felületaktív anyagot (Inutec SP1) [17] és polioxietilén-polioxipropilén blokk kopolimert (Poloxamer F68, Poloxamer F127) is alkalmaztak [18]. A szonokristályosítás alkalmazása gyógyszeripari kristályosításban kevéssé terjedt el, bár a technika nem új [19,20] és kémiai reakciók megvalósításában már régóta használják [21]. A szonokristályosításban meghatározott frekvencián (20-200 kHz) működő ultrahang kibocsátására alkalmas szonotródokat helyeznek az oldatba. A kavitáció [22] és az akusztikus hullámok terjedésével elsősorban a gócképződés folyamata módosulhat, illetve a csökkenhet az agglomeráció mértéke [23]. A módszer az elsődleges gócképződést indukálja így segítségével alacsonyabb túltelítési szinten indulhat el a kristálykiválás. A keletkezett kristályok szemcsemérete, szemcseméret eloszlása és habitusa elsősorban az ultrahangos kezelés frekvenciájának, intenzitásának, időtartamának és a szonotród geometriájának a függvénye [24]. A könnyen reprodukálható ultrahangos kristályosítással csökkentett és homogén eloszlású szemcsemérettel javul az oldhatóság [25,26], s akár inhalációs porok (d≤5μm) előállítása is lehetséges [27]. A nanokristályosítás az utóbbi években kapott nagy hangsúlyt, elsősorban a rossz vízoldhatóságú hatóanyagok biohasznosulásának javítására [28]. A nanorészecskék 9

2. Szakirodalmi áttekintés (20
2.2. Kristályosítás segédanyagok jelenlétében Az idegen anyagok (pl. szennyezők) alapvetően befolyásolhatják a kristályos anyagok mechanikai, elektromos, termikus és optikai tulajdonságait. A kristályosítás alkalmával jelen lévő idegen anyagok hatással lehetnek a kristálygóc képződés és kristálynövekedés

1

Hatóanyag oldatát szuperkritikus körülmények között szűk nyíláson alacsony hőmérsékletű és nyomású térrészbe expandálják 2 Hatóanyag oldatához vagy olvadékához szuperkritikus CO2 adagolnak, nyomás alatt szűk nyíláson alacsony hőmérsékletű és nyomású térrészbe expandálva kicsapódik az oldott anyag 3 Hatóanyag oldatához porlasztott szuperkritikus CO2 hatására csapódik ki az oldott anyag 4 A hatóanyagos oldatának szuperkritikus CO2-ba történő injektálása nyomás alatt

10

2. Szakirodalmi áttekintés folyamatára egyaránt. Jellemző példa a természetből az önmagában merev, törékeny, kristályos Ca/MgCO3 amely legtöbb tengeri állat vázának fő építőanyaga. E vázak rugalmasságát, ütésállóságát a kristályokat összekapcsoló kis mennyiségű idegen anyag (szerves makromolekula) jelenléte biztosítja [36]. Bármely

kristályosításban

alkalmazott

segédanyagot,

amely

a

kristályosítandó

komponenstől különbözik, tekinthetünk szennyező anyagnak. Ez esetben azonban a telített oldat előállítására használt oldószert is szennyezőként nevezhetnénk, ezért az egyértelműség kedvéért dolgozatomban a következő fogalmakat alkalmazom: Koncentrációtól függetlenül segédanyagnak

tekinthető

minden

anyag,

ami

a

kristályosítandó

rendszerbe

(kristályosítandó anyag telített oldata) szándékosan kerül bele, és általa valamilyen változást akarunk előidézni a kristályosodás folyamatában, vagy a végtermék tulajdonságaiban. Azon segédanyagokat, melyek a kristályosodás folyamatát lassítják inhibitoroknak, míg a folyamatot gyorsító idegen komponenseket promotereknek nevezzük. A kristályosításban alkalmazható segédanyagok két nagyobb csoportra oszthatóak, vízben oldható és oldhatatlan vegyületekre [37]. A gyógyszerhatóanyagok kristályosításánál leggyakrabban alkalmazott segédanyagok a kristályosítandó anyaggal hasonló szerkezetű anyagok (tailor made additives) [38,39,40,41,42], különböző polimerek (polivinil-pirrolidon [43,44,45], hidroxipropil-metil-cellulóz [46], hidroxipropil-cellulóz [47], metil-cellulóz, polietilén-glikol [48,49], polipropilén-glikol [50], polietilén-polipropilén-glikol [51], polimetakrilsav származék [52,53]), felületaktív anyagok (Tween 80:poliszorbát) [54,55] kis molekulatömegű szerves és szervetlen komponensek. A felhasználható segédanyagok köre igen széles, dolgozatomban elsősorban a polimerekkel végzett kristályosításokra fókuszálok. 2.2.1. Segédanyagok hatása a gócképződésre A segédanyagokkal végzett kristályosítások pontos mechanizmusa sok esetben máig vitatott. Alapvetően a kristályosítás három főbb lépése során fejthetik ki a hatásukat: 1) túltelített oldat elkészítése, kialakulása; 2) stabil kristálygócok megjelenése; 3) kristálynövekedés. A túltelített kristályosítandó oldatban a molekulák diffundálnak és ütközéseik során összekapcsolódnak, majd kristálygócként külön fázist alkotva kiválnak az oldatból, és ezt követően veszi kezdetét a növekedési fázis. A kristálygócképződés sebességét leíró ún. háromdimenziós gócképképződési modell szerint nagysága függ többek között a túltelítés mértékétől, illetve a határfelületi feszültség értékétől [56]. 11

2. Szakirodalmi áttekintés  − ∆G3 D *    J = AS exp  k T B   3 2   16πγ eff ν J = A exp  −  3 3  3k B T (ln S ) 2 

(1) (2)

A: kinetikai paraméter, γeff: effektív határfelületi feszültség, υ: molekula térfogat kB: Boltzmann állandó, T: hőmérséklet, S:túltelítés, ΔG3D*: szabadenergia változás 3D kristálygóc növekedés esetén. A gócképződés sebességét az (1) egyenlet alapján növeli a hőmérséklet, és a túltelítés mértékének emelkedése, illetve a határfelületi feszültség csökkenése. A különféle segédanyagok gócképződésben mutatott hatásának kulcstényezője elsősorban az oldott anyaggal kialakított kötés erőssége. A segédanyagok az oldatban rendeződő hatóanyag molekula-asszociátumokat elválaszthatják egymástól (illetve azok létrejöttét késleltethetik) sztérikus, entrópikus vagy elektromos hatások révén. Mindez függ a segédanyagok határfelületi tulajdonságai által maghatározott (oldószerrel és önmagukkal történő) asszociációs kapcsolódásaitól is [57]. Amennyiben a segédanyag erősebb kötést képes kialakítani az oldószerrel vagy önmagával, mint a kristályosítandó molekulákkal a gócképződésben betöltött szerepe minimális lesz. Ellenkező esetben a gócképződésben mutatott hatása nagymértékben függ a segédanyag szerkezetétől és molekulatömegétől. A kristályosítandó anyagtól eltérő szerkezetű, nagy molekulatömegű polimerek a molekulaasszociátumok felületén adszorbeálódva teljes mértékben gátolhatják a gócképződést. A kristályosítandó molekulákkal hasonló szerkezetű és méretű segédanyagok − a felületi kölcsönhatás mellett − a kristályosítandó molekula asszociátumok, klaszterek belsejébe kerülve is akadályozhatják a kristálysíkok kiépülését, ilyen módon a stabil kristálygócok megjelenlését [58]. A polimerek az indukciós idő (detektálható méretű kristálygóc kialakulásához szükséges idő) növelésével késleltethetik a kristálykiválást, s így megváltoztathatják a kristály morfológiát. A folyamat időbeli eltolódásának magyarázata a polimer oldat túltelítettségét csökkentő hatása [59]. A segédanyagokkal végzett kristályosítás során lejátszódó mechanizmusok egyik lehetséges magyarázata tehát a kristályosítandó anyag oldhatóságának növelése [60,61]. Ennek elsődleges következménye (az egyensúlyi oldhatósági görbe eltolásával) az alacsonyabb hőmérsékleten bekövetkező késleltetett kristálykiválás [62,63]. Az indukciós idő, illetve a túltelítés mértékének kísérleti meghatározásával a segédanyagok gócképződésben betöltött szerepe vizsgálható, s így hatásmechanizmusuk becsülhető [64]. 12

2. Szakirodalmi áttekintés A polimerek által indukált oldhatóság növekedést és az ezzel összefüggő késleltetett kristálykiválást számos esetben alkalmazzák a kristályosítás folyamatán kívül is. A gyógyszeripari kutatás utóbbi évtizedekre jellemző egyik fő vonulata a hatóanyagok kristályosodásnak

gátlása,

azaz

stabil túltelített

rendszerek

létrehozása különféle

polimerekkel a hatékony dózis biohasznosulásának biztosítása érdekében [65,66,67,68,69]. 2.2.2. Segédanyagok hatása a kristálynövekedésben A kristálynövekedést számos fizikai paraméter befolyásolja, többek között a túltelítés mértéke (S), hőmérséklet (T), nyomás (p), felületi feszültség az oldatban (γ) stb. Segédanyagok jelenlétében ezeken túlmenően számolni kell azok adszorpciójával a hatóanyag kristályfelületén. A segédanyagok kristálynövekedésben mutatott hatásának leírására szolgáló két legfontosabb matematikai modell a Kubota-Mullin [70] illetve a Cabrera–Vermilyea [70] modell. A kettő közti alapvető különbség a segédanyagok adszorpciós mechanizmusában rejlik. Az első modell feltételezi az idegen molekulák nagymértékű mobilitását (ugyanazon molekula egymást követő dinamikus adszorpcióját a felületen), míg a második modell az adalékanyag molekulák immobilitását, azaz a felületen végbemenő adszorpciót, mint irreverzibilis folyamatot írja le. A kristálynövekedési sebesség kísérleti meghatározása az aktuális koncentrációk, illetve szemcseméret változásának időbeli nyomon követésével valósítható meg, míg elméleti leírása a populációs mérlegegyenlet felhasználásával (PBE) lehetséges [71]. A részecske populáció eloszlásának matematikai felírására szolgáló populációs mérlegegyenlettel és alkalmazási lehetőségeivel számos közlemény foglalkozik [72,73]. A

segédanyagok

kristálynövekedésben

betöltött

szerepe

igen

sokféle

lehet

[74,75,76,77,78] így beszélhetünk kinetikai effektusról (kristálytani oldalról tekintve az idegen molekulák adszorpciója a felületen), valamint termodinamikai hatásról (oldatfázis megközelítésben: a telített oldat tulajdonságainak megváltozása alapján). A legtöbb publikáció az idegen anyagok adszorpcióján keresztül kinetikai oldalról közelíti meg a kérdést és csupán kevés irodalom található a termodinamikai effektus bizonyítására. A polimerek jelenlétében végzett kristályosításnál fellépő gyakori jelenség − a gócképződés gátlása mellett − a kristályalak, és méret valamint ezzel összefüggésben az oldódási sebesség megváltozása [79]. Felületaktív anyagok alkalmazása az aggregáció gátlás mellett, a termék oldhatóságának javítása érdekében történik [80]. A szakirodalomban számos magyarázatot találhatunk a segédanyagok, különösképpen a polimerek kristálynövekedésben mutatott kinetikai hatásmechanizmusának leírására. 13

2. Szakirodalmi áttekintés A legtöbb megközelítés alapja, hogy a polimer kristályfelszínen történő adszorpciójával mechanikai gátként akadályozza a további gyógyszermolekulák beépülését a kristályrácsba, s ezáltal befolyásolja a végső habitus kifejlődését [81]. A polimer adszorpciója során a kristályok felszínén a keverés intenzitásától függő vastagságú hidrodinamikai határfelületi réteg alakul ki. Ezt a határfelületi réteget a kristályfelület és polimer molekulák közötti másodrendű kötőerők stabilizálják [82,83]. Következésképpen a polimerek kristálynövekedést gátló hatása elsősorban annak koncentrációjától és minőségétől függ. A polimer és a hatóanyag között leggyakrabban előforduló van der Waals kölcsönhatás gyengébb interakciót jelent így a kristálynövekedésre kismértékű hatást fejt ki. Ezzel szemben egy segédanyag H-kötéssel történő adszorpciója a kristályfelszínen jelentősen befolyásolhatja növekedést [84]. Az ionos kölcsönhatások elsősorban ionos vegyületek vizes oldatban történő kristályosításakor fordulnak elő felületaktív anyagok, illetve „tailor-made” adalékanyagok jelenlétében [85,86]. A kialakult kötések számának és minőségének függvényében

a

hidrodinamikai

határréteg

lehet

részleges

−

bizonyos

irányú

kristálynövekedést gátló − vagy teljes felületet beborító − a kristálynövekedést minden irányban gátolni képes − jelenség. Amennyiben a polimer a kristálygócok teljes felületét hálószerűen bevonja, a lehetséges növekedési irányok korlátozottságától függő egyenetlen felszín kialakulása figyelhető meg. Ez esetben elképzelhető, hogy a „polimerhálóval” körbevett, eredetileg tűs habitusú kristályok csillagszerű képződményeket hoznak létre [87]. A kristálygócot részlegesen bevonó polimer határréteggel kevésbé szabályos aggregátumok kialakulása lehetséges. A segédanyagok kristályhabitusra gyakorolt hatása a kölcsönhatásokon alapuló molekulamodellezéssel számolható, ám a jelenleg rendelkezésre álló szoftverek még nem alkalmasak általánosan és reprodukálhatóan előre jelezni az esetleges morfológia változásokat [88]. Segédanyagok jelenlétében a változatos kristályhabitus mellett, bizonyos esetekben a kristályszerkezet változásról, pl. új polimorf forma megjelenéséről számolnak be. A mebendazol féregellenes hatóanyag polimeres (PVP) kristályosítása során a végtermékről készült porröntgen diffraktogrammokban csúcseltolódásokat figyeltek meg, melyet az eredeti kristályszerkezet torzulásával magyaráztak [89]. A celecoxib nevű nem szteroid alapú gyulladáscsökkentő esetében egy felületaktív anyag (Tween 80), és egy polimer (hidroxipropil-metil-cellulóz) addig még ismeretlen polimorf módosulat (Form IV) kialakulását eredményezte. Az új polimorf oldódási sebessége a termodinamikailag stabil 14

2. Szakirodalmi áttekintés kristálymódosulathoz (Form III) képest 2-szer nagyobbnak adódott, s az előzetes stabilitás vizsgálatok alapján kémiai degradáció nem következett be. Az új polimorf képződése a kristályosításban alkalmazott segédanyagok arányától függően változott [90]. A kristályosítás során együttesen felhasznált segédanyagok hatása nem triviális, így ritkán jósolható meg előre. Egy polimer és felületaktív anyag egyidejű alkalmazásakor akár szinergizmus vagy ennek ellenkezője is megtörténhet [91]. Az 1. táblázatban néhány további közlemény fontosabb eredményei láthatóak a közelmúlt szakirodalomból. 1. Táblázat További példák polimer segédanyagok jelenlétében végzett kristályosításokra Gyógyszerhatóanyag Dipiridamol (trombózis gátló hatóanyag)

Ibuprofen (nem szteroid gyulladásgátló)

Felhasznált

Tapasztalatok

segédanyag PVP-K30, Tween 80, PEG 4000 Metakrilsav kopolimer (Eudragit) Hidrofil segédanyag HPC, trihalóz, PVA, PVP, dextran, hidroxietil keményítő

hivatkozás

Kismértékű habitus és szemcseméret változás, oldhatóság javulás

92

Nincs hatása a kristály morfológiára

93

Javuló folyási tulajdonságok, az oldhatóság növekedése, egyedi vagy rózsaszerű kristályaggregátumok kialakulása

Felületaktív anyagok PEG lánccal

Lapos, széles kristályok szemcseaggregáció kialakulása

Felületaktív anyagok PEG lánc nélkül

Lapos, széles kristályok jellegzetes háromszög alakú kristályvégek, egyedi vagy rózsaszerű kristályaggregátumok kialakulása

Polioxietilénpolioxipropilén blokk kopolimer (Pluronic F127)

Irodalmi

94

A segédanyag adszorpciója miatt a kristálynövekedés lelassul

95

PEG 4000

A gyógyszer-polimer aránytól és az oldószertől függően változó polimorfia (szilárd diszperzió előállítás olvadék oldószeres eljárással)

96

Tween 80

Kisméretű kristályok előállítása

97

Salbutamol (β2adrenerg receptor stimuláló, asztma ellenes hatóanyag)

PVP K25, lecitin, HPMC, Span 85

PVP a leghatásosabb kristályosítás inhibitor, jelenlétében a tűszerű kristályhabitus megváltozott, zömökebb tömbszerű kristályok keletkeztek 10μm alatti átlagos szemcsemérettel (kicsapásos kristályosítás

98

Aszpirin (nem szteroid gyulladásgátló)

Tween 80, SLS, cetrimide

Kismértékű kristályhabitus változás és oldhatóság javulás (bepárlásos kristályosítás)

99

PVP-K30 PEG 4000 Tween 80

Oldhatóság javulás

100

Diflunisal (nem szteroid gyulladáscsökkentő) β-szitoszterin (koleszterin szint csökentő)

Famotidin

15

2. Szakirodalmi áttekintés

2.3. Folyamatfelügyelő, -analizáló technológia (PAT) szerepe 2.3.1. PAT (Process Analytical Technology) definíciója A gyógyszerhatóanyagok kristályosítása a hagyományos szemlélet szerint olyan szakaszos vegyipari művelet, amely során a minősítés csupán a végtermék analitikai vizsgálatára szorítkozik. Ezzel függ össze, hogy a több polimorf módosulattal rendelkező gyógyszerhatóanyagok kristályosítása máig is az egyik legkevésbé értett (és bonyolultsága révén a legkritikusabb) gyártási folyamat. Alapvető tapasztalat, hogy a szükséges ismeretek hiánya − az egyes befolyásoló tényezők nem megfelelő megválasztása miatt (pl. helytelen keverő használat, oltási procedúra nem megfelelő kivitelezése, stb.) – a termelékenység csökkenését, a gyártási idő és a költségek növekedését okozza. Mindemellett az ilyen kristályosítási folyamatok méretnövelése speciális folyamatmérnöki ismereteket és a kristályosítás elméleti tudását egyszerre igénylő jelentős kihívás. Ezért különösen fontos a

kristályosítás

folyamatának

jobb

megértése,

a

terméktulajdonságok

folyamat-

paraméterektől függő alakulásának tanulmányozása az optimális termékminőség és termelékenység elérése érdekében. A gyártási és folyamatirányítási technológiák fejlődése, továbbá a megfelelően érzékeny analitikai módszerek kifejlesztése napjainkban már lehetővé teszik e folyamatok kontrollálhatóbb, kiszámíthatóbb megvalósítását. A számos iparágban (pl. kőolajiparban, élelmiszeriparban) alkalmazott fejlett folyamatirányítási módszerek (Advanced Process Control [101,102]) és a folytonos technológiák átvitele a gyógyszeriparba a folyamatok precízebb kézben tartását, gyorsabb, rugalmasabb gyártást, és ezzel párhuzamosan a költségek csökkentését teszi lehetővé. Ezen megfontolások alapján utóbbi évtized egyik legjelentősebb törekvése a gyógyszeriparban az ún. folyamatfelügyelő, -analizáló technológiák (Process Analytical Technology PAT) megvalósításának szorgalmazása. Az innovatív PAT technológiák a tervezést, analízist és szabályozást egyszerre lehetővé tevő gyártási folyamatokat jelentik. Céljuk a kiváló termékminőség mindenkori biztosítása, a kritikus folyamat paraméterek kézben tartása és a különböző gyártási körülmények (hőmérséklet, levegő páratartalom, stb.) kompenzálása a kiindulási anyagok minőségének diverzitása mellett. A folyamatfelügyelő, -analizáló technológiák megvalósításának alappillérei pedig a következők: - tudományos alapú folyamattervezés és optimalizálás a folyamat paramétereinek szabályozásához, - megfelelően érzékeny analitikai szenzorok a folyamatok monitorozásához, 16

2. Szakirodalmi áttekintés - statisztikai

(kemometria)

és

információs

eszközök

az

analitikai

információk

feldolgozásához, tárolásához, valamint a folyamatok modellezéséhez, - a szenzorból érkező analitikai információ szerinti visszacsatolásos szabályozási stratégiák a folyamatok tervezett irányú megvalósításához. A gyógyszeripari folyamatok nyomon követése többféle kísérleti elrendezésben valósítható meg. Ezek a rendszert zavaró hatás mértékétől függően off-line, at-line, on-line, in-line invazív és in-line nem-invazív eljárások közé sorolhatók. A hagyományos értelemben vett folyamat minősítés időben és térben teljesen elkülönülve a termékek off-line analitikai vizsgálatán alapul. Ha a végtermék analízise térben csupán kis mértékben különül el a folyamattól, s a visszacsatolás viszonylag gyorsan megvalósítható akkor at-line méréstechnikáról beszélhetünk. Azonban az egyik említett eset sem teszi lehetővé az azonnali beavatkozást a rendszerbe. A valós idejű ellenőrzés (monitorozás) a vizsgálati módszer elvétől függően kétféle méréstechnikai elrendezésben valósítható meg. Az on-line eljárás alkalmával a rendszer vizsgálata egy a közegből elvezetett és cirkuláltatott (by pass) mintakörön történik. Ezzel szemben az in-line eljárásokban (nincs minta cirkuláltatás) az analitikai szondát a vizsgálandó elegybe helyezve (invazív in-line, minimális rendszer zavarás), vagy a vizsgálandó eleggyel nem érintkezve (nem invazív in-line) válik lehetővé a folyamatok monitorozása [103]. A PAT elvek kifejlesztésének nagy lendületet adott az 1984-ben alapított CPAC (Center of Process Analysis and Control) akadémiai szövetség munkája, melynek vezetésével 2006-ig majdnem 400 publikáció jelent meg a témában [104]. A szövetség aktuális kutatási témai között szerepelnek a bio-folyamatok monitorozása (pl. valós idejű Raman spektrometriás vizsgálatok a fermentáció detektálására), újfajta mintavételezési és szenzor fejlesztési megoldások kutatása, s kemometriai kiértékelések on-line vizsgálatokban történő alkalmazása [105]. Egy 2005-2010 közötti tanulmány szerint a folyamatfelügyelő, -analizáló technológiák megvalósításában a spektroszkópiai módszerek állnak az első helyen 38%-kal, ezt követik az elektrokémiai eljárások 28%-kal, míg a kristályosításban is gyakran alkalmazott szemcseméretet meghatározó technikák 6%-ot tesznek ki [106]. A spektroszkópiai módszerek

előnye

a

gyors,

roncsolásmentes

detektálás

illetve

a

nem

invazív

alkalmazhatóságuk. Az adatgyűjtő, modellező és szabályozó szoftverek alkalmazása (12%) egyelőre jócskán elmarad a különböző analitikai technológiák fejlődéséhez viszonyítva, és az informatikusok sok esetben csak egyedi igényre szabott felhasználói megrendeléseket elégítenek ki [107]. A vibrációs spektroszkópia valós idejű alkalmazhatóságának és 17

2. Szakirodalmi áttekintés az információk kemometriai feldolgozhatóságának lehetőségeit a PAT módszer szerinti gyógyszergyártáson belül a közelmúltban egy könyvben is összefoglalták [108]. 2.3.2. PAT módszerek alkalmazása a kristályosításban A gyógyszeriparban számos analitikai eszköz áll rendelkezésre az egyes hatóanyagok morfológiai jellemzésére, ám ezek nagy része nem alkalmas a folyamatok valós idejű elemzésére [109,110]. Az iparban polimorfok azonosíthatására használatos off-line analitikai eljárások [111] − röntgen diffrakció (XRD, [112,113]) szilárd fázisú mágneses magrezonancia (ssNMR,[114,115]), termikus analízis (DSC, TG [116,117]), szemcseméretet meghatározó lézer diffrakció és dinamikus fényszóródás vizsgálatok [118,119,120], mikroszkópos technikák [121] (polarizációs fénymikroszkóp, AFM, SEM) − hátránya az in-situ alkalmazhatóság hiánya és a sok esetében szükséges minta előkészítés. Ilyenkor előfordulhat, hogy az oldószer elpárolgása mellett az eredeti kristályos forma is átalakul; ill. maga a mintavétel is megzavarhatja a rendszert. Emellett nem tudhatjuk, hogy az egészből kiragadott kis részlet milyen mértékben reprezentatív a teljes rendszerre [122]. A folyamatfelügyelő, -analizáló technológiák (PAT) alkalmazásával azonban mintavétel nélkül, valós idejű információ kapható a rendszer állapotáról annak zavarása nélkül. Lehetővé válik a kristályosítási folyamatok mélyebb megértése, optimalizálása illetve szabályozása a valós idejű analitikai információ révén [123,124]. A kristályosításban alkalmazott szenzorok a rendszer detektált tulajdonságának függvényében két csoportra oszthatóak. Az egyik csoportban szerepelnek az kristályosítás során az oldat tulajdonságait vizsgáló analitikai módszerek, azaz a csillapított teljes reflexiós Fourier transzformációs infravörös spektrometria (ATR-FTIR); csillapított teljes reflexiós ultraibolya/látható spektrofotometria (ATR-UV/Vis), közeli infravörös spektrometria (NIR), refraktometria, melyekkel főként az oldatösszetételről kapunk mennyiségi információt. A szenzorok másik csoportja pedig a szilárd fázis jellemzésére alkalmas, úgymint a Raman spektrometria, on-line röntgen por-diffrakció (Bede monitor), turbidimetria, fókuszált lézersugár reflexiós vizsgálat (FBRM) akusztikus emissziós méréstechnika (AE) ultrahangos spektroszkópia, (US), optikai mikroszkópos technika (PVM), illetve egyéb képalkotó mikroszkópos eszközök.

18

2. Szakirodalmi áttekintés

Oldat tulajdonságok ATR-FTIR(b) ATR-UV/Vis(b)

Szilárd fázis tulajdonságok (b,c)

Raman

Refraktometria(b)

XRPD (Bede monitor) (a)

FBRM(b) PVM(b) US(b) turbidimetria(b,c) (c) AE Képalkotó eszközök (PIM) (a,b,c)

NIR(b,c)

2. ábra Folyamatfelügyelő analitikai technológiák csoportosítása alkalmazás és méréstechnikai szempontok szerint; a on-line, b in-line invazív, c in-line nem invazív detektálás A felsorolt módszerek méréstechnikai szempontból tovább csoportosíthatóak on-line, illetve in-line invazív és in-line nem-invazív technikákra (2 ábra). 2.3.2.1.

Oldatfázis jellemzése a kristályosítás során PAT eszközökkel

Az ATR-FTIR [125] és ATR-UV/Vis szondák esetében a detektálás az ATR fejjel közvetlenül érintkező néhány μm-es anyagrétegben történik [126]. A vizsgált közeg elnyeli a rá jellemző hullámhosszúságú sugarakat, az így kapott kémiai információ tehát csupán in-line invazív méréstechnikai elrendezésben képzelhető el. Mindkét módszer alkalmas a kristályosítandó közeg koncentrációjának meghatározására, ilyen módon a kristályosítást döntően befolyásoló túltelítés mértékének meghatározására akár szilárd fázis jelenlétében is [127,128]. A két technikát összehasonlítva az ATR-UV/Vis robusztusabb, a kis térfogatban felvett, hőmérséklettel korrigált kalibráció méretnövelés után is kiválóan alkalmazható [129]. A koncentráció egyszerűen számolható, felhasználhatóságát azonban korlátozza annak szükségessége, hogy a hatóanyag az UV/Vis tartományban mutasson fényelnyelést. Bizonyos esetekben azonban az UV tartományban kevésbé aktív molekulák esetén is lehetséges − egy megfelelően szűk elnyelési tartomány kiválasztása mellett − pontos koncentráció meghatározás [130]. Az ATR/FTIR szondák esetén a kalibráció elkészítésénél gondot jelenthet a hőmérséklettel változó alapvonal. A kalibráció emiatt csak megfelelő alapvonal korrekció és többváltozós modellek segítségével képzelhető el [131], s bár kiválóan használható kémiai reakciók nyomon követésére, intermedierek azonosítására [132,133], további hátrányként adódik, hogy vizes szuszpenziók vizsgálata FTIR-el nehézkes [134]. 19

2. Szakirodalmi áttekintés Az on-line elrendezésű, törésmutató mérésen alapuló refraktometriát főként cukrok kristályosításában alkalmazzák oldat koncentráció meghatározására [135,136]. 2.3.2.2.

Szilárd fázis jellemzése a kristályosítás során PAT eszközökkel

A kristályosítandó oldatban a szilárd fázis megjelenése in-line elrendezésben alkalmazott turbiditás vizsgálattal jelezhető, mely során a rendszeren áthaladó fényforrás jelintenzitás változását detektálják [137]. A módszer előnye, hogy rendkívül érzékeny, könnyen értelmezhető eredményt ad, valamint nagy sűrűségű szuszpenzióban is alkalmazható [138] és a kapott jelekből akár szemcseméret eloszlás is számolható [139,140,141]. Ultrahang spektrometriával vizsgált kristályosítások esetén a kristályosítandó közegben bekövetkezett változások – gócképződés, kristálynövekedés, polimorf átalakulás - az in-line invazív szondával bevezetett ultrahang terjedési sebességének változásával detektálható [142]. Az akusztikus emissziós méréstechnika alapja, hogy a kristályosodással felszabaduló energia akusztikus rugalmas hullámokat generál, amely folyamatosan változik a megjelenő szilárd

részecskék

hatására.

A

kristályosodás

folyamán

bekövetkező

változások

– gócképződés, kristálynövekedés − hatására elektromos jel detektálható a reaktor falára rögzített piezoelektromos érzékelőben, majd a jelet felerősítik, szűrik és feldolgozzák. Az ilyen módon kialakuló akusztikus emisszió mértékét meghatározza a szuszpenzió kristályainak ütközése egymással, vagy súrlódásuk a reaktor falával, így a kristályok fizikai tulajdonságai úgymint szemcseméret, habitus közvetett hatással vannak a detektált jelerősségre. Bár a technika nem új, kristályosítás nyomon követésére kevés közlemény található a szakirodalomban [143,144]. Mindemellett ígéretes PAT technológiaként tartják számon az elsődleges gócképződés, a szilárd és oldatkoncentráció meghatározásában, valamint a kristályosítás során bekövetkező szemcseméret változás becslésében [145]. A szemcseméret eloszlást megadó FBRM szonda működésének alapja egy meghatározott sebességgel (4500 rpm) forgó lézernyaláb, melynek forgási sebességéből illetve a szilárd részecskéken történő reflektálódás idejéből számolható az ún. húrhossz sűrűség (chord length density) [146,147,148]. A húrhossz eloszlás arányos a szemcseméret eloszlással, így a kristályosítás során megjelenő d>1μm szemcsék már igen érzékenyen detektálhatóak [149]. Az FBRM szonda a szemcseméret eloszlás in situ meghatározásával, alkalmazható a kristályosítás metastabil zónájának vizsgálatára [150], oldószer közvetítéses polimorf átalakulás kinetikájának nyomon követésére [151] vagy a kristályosodás részfolyamatainak sebesség meghatározására [152]. 20

2. Szakirodalmi áttekintés A különféle mikroszkópos technikák közül a PVM nagyfelbontású video mikroszkóppal [117] illetve az egyéb képalkotó eszközökkel [153,154,155] a kristályosodás folyamata vizuálisan is nyomon követhető a másodpercenkénti akár 30 felvétel készítésével. Segítségükkel minőségileg a teljes kristályosodás folyamata kiértékelhető, ám a szilárd fázis megjelenését jellemző mennyiségi információk csupán fejlett képanalizáló szoftverekkel képzelhetőek el [156]. A felvételek minősége kvantitatív kiértékelésre sokszor nem megfelelő [157], ezért legtöbbször a különféle szemcseméretet meghatározó PAT technológiákkal kiegészítve használják [158,159]. Alkalmazhatóságukat ezen kívül sok esetben a vizsgált szuszpenzió sűrűsége is korlátozza. Az off-line módszerként elterjedt röntgen por-diffrakció valós idejű ellenőrzésre alkalmas változatával (Bede Monitor) meghatározható egy temperált mintavevő cellán átvezetett szilárd anyag kristályszerkezete [160,161,162,163]. A technikával a kristályosítás során a híg 1%-os szuszpenziótól egészen a tömény rendszerekig azonosítható a termék polimorf összetétele [164]. A közeli infravörös spektrometria a vibrációs rezgési módszerek csoportjába tartozó azon analitikai eljárás, amely az elektromágneses spektrum közeli infravörös tartományát (800– 2500 nm) használja és amellyel a molekula dipólusmomentumának változásával járó rezgések detektálhatóak. A mintákat jellemző spektrumokban megjelenő sávok szélesek és átlapolhatnak, így a kívánt kémiai információ megszerzéséhez a referenciaspektrumok mellett többváltozós kemometriai módszerek szükségesek (pl. főkomponens analízis: PCA, parciális legkisebb négyzetek módszere: PLS, stb.) [165]. A módszer a Raman spektrometriához hasonlóan alkalmas a folyadék és szilárd fázis összetételének jellemzésére egyaránt, továbbá polimorfok kvantifikálására [166,167,168,169,170,171]. A pontos és robusztus kalibráció elvégzése a NIR spektrumok összetettsége, a transzmittancia értékének habitus- és szemcseméretfüggése miatt azonban nem minden esetben megoldott [172]. A

gyógyszerkristályosítás

nyomon

követésére

alkalmazható

legfontosabb

folyamatfelügyelő, -analizáló technológiák rövid ismertetését követően, a kísérleti munkámhoz szorosan illeszkedve a valós idejű Raman spektrometriás detektálás, illetve az analitikai információn alapuló modern visszacsatolásos szabályozási stratégiák részletes kifejtését a következő fejezetek mutatják be.

21

2. Szakirodalmi áttekintés 2.3.3. Kristályosítások nyomon követése valós idejű Raman spektrometriával A Raman spektrometria kiválóan alkalmazható a különféle polimorf módosulatok, vagy tiszta oldat esetén oldatkoncentráció gyors és roncsolásmentes meghatározására. A vizsgálat alapja megegyezik az off-line analitikai eszközként már régóta alkalmazott Raman spektrometriával [173]. A vizsgálat során egy monokromatikus fénynyalábot (υ0) bocsátanak a mintára, ahol fényforrásként általában lézert alkalmaznak. A fény nagy része reflektálódik, míg egy kis része rugalmatlanul szóródik. A szóródott fényt egy spektrométerbe vezetve, nagy intenzitású, ún. Rayleigh vonal (rugalmasan visszaszórt foton) észlelhető a beeső fény frekvenciájának megfelelő frekvenciánál, de emellett frekvencia eltolódás is megfigyelhető, ezek a Raman sávok (rugalmatlanul visszaszórt foton) [174]. A Raman sávok nagyon kis intenzitásúak, (általában mintegy 10-6-10-7%-a a fényforráshoz képest) ezért észlelésük, kimutatásuk nehéz. A Rayleigh frekvenciánál kisebb frekvenciájúak az ún. Stokes vonalak, míg a magasabb frekvenciájú vonalak az anti-Stokes vonalak (3. ábra).

3. ábra A Raman szórás elve és sematikus ábrázolása A technika nagy előnye, hogy nem igényel mintaelőkészítést [175], nem invazív [176] és kiválóan alkalmazható vizes közegben is [177]. A többféle márkajelzésű, optikai szálas, valós idejű detektálásra alkalmas szondák [178,179,180,181] segítségével különféle gyógyszeripari eljárások követhetők nyomon [182]. A valós idejű detektálásra alkalmas Raman szondák elméleti felépítése és az optikai útvonal a 4. ábrán látható. A Raman spektrométerekhez optikai szállal csatolt szondák alkalmazásának elsődleges követelménye a nagy teljesítményű lézerforrás használata, hiszen az amúgy is kis intenzitású Raman szórt fotonok detektálást nehezíti a dinamikus rendszerekben fellépő fizikai fényszóródás jelensége.

22

2. Szakirodalmi áttekintés

4. ábra Optikai szállal csatolt Raman szonda felépítése (kép átszerkesztve, forrás: www.kaiser.com) A Raman spektrometria in-line alkalmazására a kristályosítás területén ez idáig kevés szakirodalmi példa áll rendelkezésre így a módszer előnyei mellett számos kérdés maradt megválaszolatlanul. A egyik legfontosabb a vizsgálatok pontos mennyiségi kiértékeléséhez szükséges kalibráció elvégzése, melyhez a Raman intenzitást befolyásoló paramétereket (vizsgált rendszer szilárd fázis koncentrációja, szemcseméret eloszlása [183,184], hőmérséklete, keverési fordulatszám stb.) egyszerre kellene figyelembe venni [185]. A problémára egyszerűbb esetekben (izoterm átkristályosítás) előzetesen adatkezelés után egyszerűbb kalibrációs modelleket alkalmaznak, melyekben a fent említett legtöbb paraméter hatását nem veszik figyelembe [186]. Bonyolultabb eljárások esetén (hűtéses kristályosítás) minden tényezőt egyszerre kellene számításba venni, így a rendszer specifikus kalibrációt nagyszámú kísérletsorozat és többváltozós modell felépítése előzheti meg [187]. Megfelelő kemometriai módszerrel azonban ilyen esetekben kalibrációs modellek nélkül is meghatározhatóak az egyes komponensek relatív koncentráció értékei, melyek a valós koncentrációkkal arányosan jól mutatják a folyamat során bekövetkező trendeket [188]. Ezenkívül, ha a kristályosítás során az egyes komponensek (oldószer, oldott hatóanyag, szilárd fázis) jól definiálható és elkülöníthető karakterisztikus csúcsokkal jellemezhetőek, a megfelelő Raman jelintenzitás változások számszerűsítésével a teljes kristályosítás folyamatának mennyiségi kiértékelése elvégezhető előzetes kalibráció nélkül [189]. Az in-line Raman spektrometria egyik korai alkalmazása a lizozim koncentrációjának valós idejű meghatározása függő cseppes kristályosítás folyamatában [190]. A későbbiekben további függő cseppes kristályosítások valós idejű megfigyelése történt aprotinin protein 23

2. Szakirodalmi áttekintés esetében ammónium-szulfát só jelenlétében [191,192]. Oldószerben végbemenő polimorf átalakulások detektálását és kvantifikálását már több ízben elvégezték Raman spektrometriás monitorozás mellett [193,194,195,196]. Kortizon-acetát és progeszteron kicsapásos kristályosítása során főkomponens analízis segítségével tudták meghatározni az oldószer, az oldott hatóanyag és az antiszolvens relatív koncentrációját [197,198], míg flufenaminsav hűtéses

kristályosításában

dekonvolúciós

eljárással

szétválasztva

a

spektrumokat

azonosították a szilárd fázis, míg a második derivált spektrummal az oldat fázis mennyiségét [199]. In situ Raman spektrumokból meghatározott koncentráció értékekkel lehetséges a túltelítés mértékének nyomon követése, valamint a szilárd fázis koncentrációjából a növekedési sebesség számítása [200]. Segédanyag jelenlétében végzett kristályosítás esetében valós idejű analízisére példa a kálcium-karbonát kristályosítása. A folyamatot polimer segédanyagok (polikarboxisavak) jelenlétében elvégezve a keletkező polimorfok minőségileg és mennyiségileg is jól azonosíthatóak voltak. Az egyes részfolyamatok termékeinek valós idejű Raman spektrumokból elvégzett kvantitatív kiértékelése a röntgen por-diffraktogramokból kapott (off-line) eredményekkel jó egyezést mutatott [201]. Olyan kísérleteket is publikáltak melyekben a segédanyagok módosító hatását tanulmányozták gyógyszerhatóanyagok (karbamazepin, koffein, szulfaguanidin) anhidrát→hidrát átalakulására[202]. A jelenség különösen fontos azokban az esetekben, amikor vizes közegű feldolgozást (pl. nedves granulálás) alkalmaznak, így számolni kell a hidrát formába történő átalakulással. A vizsgálatok során a valós idejű Raman spektrumok alapján az átalakulás kinetikai hátterét tárták fel. A kísérleteket vizes közegben különböző segédanyagokkal (HPMC, HPC, NaCMC, PAA, PVP-K30, PVA, PEG) elvégezve megállapították, hogy a polimorf átalakulás polimerek alkalmazásával lassítható, ez esetben legjobb segédanyagnak a PVP adódott. Az átalakulás késleltetésében pedig a HPMC, PAA és a PVP bizonyult leghatékonyabbnak. [203]. A szakirodalmi példák alapján a kristályosítások Raman spektrometriás ellenőrzése segít a folyamatok kinetikájának mélyebb megértésében, illetve közvetlenül azonosítható a szilárd fázisra jellemző polimorfia. Mivel csupán csekély számú közlemény ismerteti e technika alkalmazhatóságát gyógyszerhatóanyagok kristályosításában, a kihívások felderítéséhez, s a felmerülő nehézségek megoldásához további intenzív kutatások szükségesek. Ez irányulhat más hatóanyagok kristályosításának feltérképezésére, vagy akár a valós idejű információk alapján történő folyamat szabályozására. 24

2. Szakirodalmi áttekintés 2.3.4. Modern szabályozási stratégiák a kristályosításban A kristályosítási folyamatok kontrollálása nehéz feladat, hiszen ezeknél az eljárásoknál a beavatkozási lehetőségek szabadsági foka igen csekély. A legalapvetőbb szabályozhatósági paraméterek a kristályosításban alkalmazott hűtési sebesség profil, az antiszolvens adagolási sebessége és hőmérséklete, az elegy keverésének intenzitása, vagy az oltókristályok minősége, mennyisége. Optimális hőmérséklet szabályozás révén kontrollálható pl. az oldat túltelítettsége, ezáltal befolyásolható a végső szemcseméret eloszlás. A kristályosítási eljárások korai szabályozási stratégiáinak kutatása során általában az optimális hőmérséklet profil megtalálását, ill. az optimális oltókristály karakterisztikát (mennyiség, méret) tűzték ki célul [204,205,206]. A folyamatok szabályozásának két lehetősége a modell alapú és egyéb nem modellbázisú szabályozási stratégiák. A modellbázisú algoritmusok a folyamat matematikai modelljét használják a paraméterek várható alakulásának előrejelzésére. Megvalósításukhoz elengedhetetlen a kristályosítás kulcsfontosságú alaptételeinek ismerete. Matematikai szempontból a kristályosítás nemlineáris rendszer, hiszen a körülmények hatása komplex, továbbá azok kis változása is jelentős módosulást idézhet elő a folyamatban. A modell alapú szabályozások egyik nagy hibája, hogy a folyamatok optimalizálása során a bizonytalanságokat és zavaró hatásokat figyelmen kívül hagyják [207]. Összegezve, teljes folyamatot leíró matematikai modell jelenleg nem létezik, ám az egyes kristálytulajdonságok időbeli változása – a számolást leegyszerűsítő megkötések mellett − modellezhető. Ilyen pl. a populáció mérleg egyenlet (PBE) alkalmazása a szilárd fázis szemcseméret eloszlásának meghatározására az idő függvényében [208,209,210]. A nem modellbázisú szabályozás esetén valamely in situ meghatározott információ alapján történik a kristályosítás kontrollálása. Az érzékeny analitikai szenzorok adatai alapján a folyamat körülményeinek módosítása tehát visszacsatolásos szabályozással (FC feedback control) valósul meg. A vizsgált paraméter szerint beszélhetünk [211]: - koncentráció-visszacsatolásos szabályozásról (CFC concentation feedback control), vagy gyakran alkalmazzák ugyanerre a túltelítés szabályozás (SSC supersaturation control) elnevezést; - közvetlen gócképződés szabályozás (direct nucleation control DNC); - a kettő kombinációjaként túltelítés és közvetlen gócképződés szabályozás (SSC és DNC) 25

2. Szakirodalmi áttekintés A túltelítés szabályozás alapját a rendszer in situ vizsgált koncentrációja és az ebből származtatott túltelítés mértéke szolgáltatja. A szabályozás célja a túltelítés mértékét a metastabil zónán belüli szűkebb határok között tartani, hogy a gócképződés és a kristálynövekedés sebességének befolyásolásával elérjék a kívánt termékminőséget. A koncentráció valós idejű meghatározását végezhetik ATR-UV/Vis, vagy ATR-FTIR készülékkel, míg a szabályozás a kristályosítás módjától függően hőmérséklet változtatással vagy antiszolvens adagolással valósítható meg [212,213,214,215]. A Raman spektrometriát kristályosítás valós idejű szabályozásában még soha sem alkalmazták, a Raman jel visszacsatolását pedig csak egy közelmúltban megjelent szabadalomban írták le. A módszert részletesen

nem

tárgyaló leírás 2-

szerint

a

Raman

jelintenzitásból

meghatározott

-

karbonát/bikarbonát (CO3 /HCO3 ) koncentráció arányának kontrollálását végezték. A módszert a CO2 adszorpciós és a karbonát/bikarbonát regenerációs műveletében alkalmazták [216]. A közvetlen gócképződés szabályozás lényege a detektált szilárd fázis tulajdonságainak alapján visszacsatolással módosítani a folyamatparamétereket a kívánt kristályméret és szemcseméret eloszlás biztosítására. Ez például hűtéses kristályosítás során ciklikus hőmérséklet változtatással, folyamatos FBRM szondás nyomon követés mellett lehetséges. A szabályozás során a kristályok mennyiségének periodikus csökkentésével szűk mérettartományba eső, nagy kristályok állíthatóak elő [217]. A módszer előnye a kívánt kristálytulajdonságok biztosítása mellett az, hogy alkalmazásával az oldószer beépülése elkerülhető [218], kedvezőbb polimorf tisztaság [219] és javuló kristály felületi tulajdonságok érhetők el [220]. Ez utóbbi szabályozás erőssége, hogy a szabályozó algoritmus a rendszer ismerete nélkül, az FBRM-ből érkező információ által vezérli a folyamatot. A két módszer kombinációjában Nagy Zoltán és munkatársai − főként oltás nélküli kristályosításban − a közvetlen gócképződés szabályozást az elsődleges nukleációnál alkalmazták, majd átváltottak túltelítés kontrollra [221]. A megfelelő szenzorok (ATRUV/Vis, ATR-FTIR, FBRM) és a folyamatirányított reaktor rendszer közötti kommunikáció interface-ek segítségével zajlott, a kapcsolatot biztosító és megfelelő szabályzó algoritmusokat tartalmazó szoftvercsomaguk már kereskedelmi forgalomban is kapható [222]. A fent említett szabályozási stratégiákkal a polimorfia közvetetten, míg a termék fizikai tulajdonságai közvetlenül kontrollálhatóak. Olyan visszacsatolásos szabályozás azonban, melyben a szabályzó algoritmus a valós idejű detektálásból közvetlenül meghatározott 26

2. Szakirodalmi áttekintés polimorfia alapján módosítaná a folyamat paramétereket, ill. amely szabályozás a kristályosítás során bekövetkező polimorf átalakulást is egyszerűen kezelni tudná ez idáig nem létezett. 2.3.5. Valós idejű Raman spektrometria egyéb alkalmazásai Az utóbbi években megnövekedett közlemények száma jól tükrözi a valós idejű Raman spektometria széles körű alkalmazási lehetőségeit a gyógyszeriparban [223,224]. A technika eredményesen használható különféle kémiai reakciók nyomon követésében, a reakció sebesség és a degradáció meghatározásában [225,226,227,228]. A készítménytechnológiai folyamatok közül sikeresen vették igénybe már őrlés [229], keverés és homogenizálás [230,231,232], granulálás [233,234,235], szárítás [236,237], filmbevonás [238,239,240] műveletének ellenőrzésére. A folytonos technológiák közül az ömledék extrúzió in-line Raman spektrometriás nyomon követésével [241,242,243,244] az extrudátum valós idejű minősítését, illetve a folyamat során fellépő kölcsönhatások feltárását valósították meg. A detektálás in-line invazív illetve nem invazív elrendezésben is megoldható. Klotrimazol és ketoprofen olvadék extrúziója során képzett filmréteget hengerek közé vezetve in-line nem invazív elrendezésben követték nyomon a folyamatot, az eredmények pontosságát off-line mérésekkel is alátámasztották [245]. A metoprolol-tartarátot Eudragit RL PO segédanyaggal extrudálva a folyamatot in-line invazív módon – a szonda készülékbe vezetésével − detektálták Raman spektrometriával. A vibrációs spektroszkópia eredményeit off-line DSC mérésekkel igazolták. A spektrumokat PLS (azaz parciális legkisebb négyzetek) módszerrel elemezve megállapították, hogy az eljárás alkalmas a hatóanyag amorf és kristályos formáinak elkülönítésére, továbbá hatékony eszköz lehet egy valódi PAT technológia kidolgozásában [246]. A rossz vízoldhatóságú hatóanyagok formulálására a közelmúltban kifejlesztett innovatív folytonos technológia az elektrosztatikus szálképzés [247]. E technológia alkalmazása során kialakuló

hatóanyagmorfológia

analitikai

információn

megvalósításához a valós idejű detektálás nélkülözhetetlen.

27

alapuló

szabályozásának

2. Szakirodalmi áttekintés

2.4. Szakirodalomból levont következtetések A gyógyszergyártás hagyományos lépései (szintézis → kristályosítás → szűrés → szárítás → granulálás → szárítás → homogenizálás → tablettázás) idő- és energiaigényes folyamatok. Fontos cél ezért e folyamat leegyszerűsítésével a formulálási lépést megkönnyítő (pl. direkt préselhető) hatóanyagformát közvetlenül kristályosítani. Utóbbi esetben a granulálás és az azt követő szárítás folyamata elhagyható, csökkentve a gyártási időt és költségeket, valamint helyigényt. Ez különösen fontos szempont a generikus gyógyszergyártás által kiélezett versenyben, ami költségkímélő gyártástechnológiák fejlesztését kívánja meg. A hagyományosan alkalmazott kristályosítások a kívánt morfológiájú hatóanyag előállítására nem alkalmasak, és emiatt utólagos feldolgozási lépések (pl. aprítás) beiktatása szükséges, ami viszont kémiai változásokat is előidézhet a kristályos hatóanyagban. A

szakirodalomban

az

utóbbi

időben

hatékony

alternatívaként

jelent

meg

a készítménytechnológiai segédanyagok tervszerű alkalmazása a kristályosítási lépésben. A formulálási segédanyagok hagyományos kristályosításokban betöltött pontos szerepére és hatásuk mechanizmusára vonatkozó magyarázatok ma még vitatottak. A területen elért ígéretes eredmények azonban további kutatómunka elvégzésére ösztönöznek, annak érdekében, hogy már a kristályosítás során kiváló folyási tulajdonságú és egyszerűen feldolgozható hatóanyagot lehessen kinyerni. A végtermék tulajdonságainak tervezéséhez − a legújabb gyógyszeripari törekvésekkel összhangban – elengedhetetlen a folyamatfelügyelő és analizáló technológiák alkalmazása, mellyel a kristályosítás mélyebb megértése és így hatékonyabb szabályozása is lehetővé válik. Emellett a valós idejű analitikai nyomon követés segíthet a segédanyagok hatásának tisztázásában is. Az érzékeny analitikai szenzorok közül a Raman spektrometriát a kristályosításban eddig csupán ellenőrzésre alkalmazták, közvetlen polimorfia szabályozásra, s annak gyártásban történő használatára vonatkozó tudományos közlemény nem ismert. A valós idejű Raman spektrometria már különféle mutatkozott,

készítménytechnológiai ahol

a

hatóanyag

folyamatok kémiai

tanulmányozásában

szerkezetében

is

bekövetkező

hasznosnak változások

kvalifikálásában kiváló eszköznek bizonyult. A gyógyszergyártás területén a gyógyszerhatóságok által is szorgalmazott folytonos technológiák – pl. az extrúzió, az elektrosztatikus szálképzés − szabályozására pedig különösen indokolt lehet a hatékony valós idejű Raman spektrometriás detektálás megvalósítása.

28

3. Kísérleti anyagok és módszerek

3. Kísérleti anyagok és módszerek 3.1. Felhasznált hatóanyagok Carvedilol A carvedilol nem-szelektív béta-blokkoló enyhe vagy súlyos pangásos szívelégtelenség kezelésére szolgáló racém hatóanyag (5. ábra), melynek elsődleges hatása a szívritmus szabályozása, pumpáló erejének csökkentése, másodlagos hatása pedig ennek megfelelően a vérnyomáscsökkentés. A carvedilol különböző körülmények között történő kristályosítását számos szabadalomban leírják [248]. Ezek alapján a carvedilolnak 5 polimorf (Form I, II, IV, VII, IX), és három szolvát (Form V, Form VI, Form III-hemihidrát) módosulata ismert. Összegképlet: C24H26N2O4 IUPAC név: (±)-[3-(9H-karbazol-4-iloxi)-2hidroxipropil][2-(2-metoxifenoxi)etil]amin Molekulatömeg: 406.474 g/mol Megjelenés: fehér, jellegzetes szagú por 5. ábra Carvedilol legfontosabb jellemzői, molekulaképlete Famotidin A famotidin H2-hisztamin-receptorokat gátoló, peptikus fekély betegség és a gastrooesophagealis refluxbetegség kezelésére szolgáló hatóanyag (6. ábra). Két monotróp polimorfja, a metastabil Form B és a termodinamikailag stabil Form A módosulata ismert melyek előállítása különféle kristályosítási eljárásokban lehetséges [249,250,251]. Összegképlet: C8H15N7O2S3 IUPAC név: 3-([2-(diaminometilénamino)tiazol- 4-il]metiltio)- N'-szulfamoilpropanimidamid Molekulatömeg: 337.449 g/mol Megjelenés: fehér por 6. ábra Famotidin legfontosabb jellemzői, molekulaképlete 29

3. Kísérleti anyagok és módszerek Donepezil HCl Az Alzheimer kór gyógyításában alkalmazott, acetilkolin-észteráz (AcE) inhibitor donepezil HCl sójának (7. ábra) három polimorf (Form II, III, V), két hidrát (Form I, IV) és amorf módosulata ismert [252,253,254]. Az egyes formák előállítása számos úton lehetséges, melyet főként szabadalmakban írnak le [255,256]. Összegképlet: C24H29NO3 IUPAC név: (±)-2-[(1-benzil-4piperidil)metil]- 5,6-dimetoxi-2,3dihidroinden-1-on hidroklorid Molekulatömeg: 379.492 g/mol Megjelenés: fehér por 7. ábra Famotidin legfontosabb jellemzői, molekulaképlete

3.2. Felhasznált segédanyagok Polivinil-pirrolidon (Plasdone®, PVP) Gyártó: International Specialty Products, Köln, Németország Molekulatömeg: PVP-K12→2,5 kDa; PVP-K30→45 kDa; PVP-K90→1250 kDa Megjelenés: fehér por Polietilén-glikol (PEG) Gyártó: Sigma Aldrich Molekulatömeg: PEG-400→ 380-420 g/mol PEG-600→ 570-630 g/mol Megjelenés: viszkózus, áttetsző folyadék Hidroxipropil-cellulóz (alacsony szubsztituációs fokú, L-HPC) Gyártó: Sigma Aldrich Molekulatömeg≈ 80000 g/mol Megjelenés: fehér por 30

3. Kísérleti anyagok és módszerek Hidroxipropil-metil-cellulóz (HPMC) Gyártó: Sigma Aldrich Molekulatömeg≈ 10000 g/mol Megjelenés: fehér por Mikrokristályos cellulóz (MCC, Vivapur 102) Gyártó: JRS Pharma GMBH, Rosenberg, Németország Molekulatömeg≈ 24-57 kDa Megjelenés: fehér por Nátrium-lauril-szulfát (SLS) Gyártó: Azúr Vegyszerbolt Molekulatömeg: 288,4 g/mol Megjelenés: fehér, jellegzetes szagú szilárd anyag Mannit (cukoralkohol) Gyártó: Sigma Aldrich Molekulatömeg: 182,172 g/mol Megjelenés: fehér por Szorbit (cukoralkohol) Gyártó: Sigma Aldrich Molekulatömeg: 182,17 g/mol Megjelenés: fehér por Laktóz-monohidrát (LMH) Gyártó: Budai Szent Gellért Gyógyszertár Molekulatömeg: 360,31 g/mol Megjelenés: fehér por Polivinil-alkohol (PVA) Gyártó: Sigma Aldrich Molekulatömeg≈ 31-130 kDa Megjelenés: fehér por

31

3. Kísérleti anyagok és módszerek Polivinil-alkohol (75%)/polietilén-glikol kopolimer (25%) (Kollicoat IR, PVA-PEG) Gyártó: BASF Molekulatömeg: 45 kDa Megjelenés: fehér por

3.3. Kísérleti módszerek 3.3.1. Gyógyszerhatóanyagok kristályosítása A különféle gyógyszerhatóanyagok kristályosítását egy 150 ml-es, in-line nem-invazív és egy 1000 ml-es in-line invazív valós idejű Raman spektrometriás vizsgálatra alkalmas, duplafalú üvegreaktorban végeztük. Az általunk kiépített és fejlesztett laborreaktor rendszer folyamatirányítása a Yokogawa cég által gyártott Stardom nevű szoftver segítségével történt. A hőmérséklet, adagolási sebesség és keverési fordulatszám pontos szabályozása ezen PLC segítségével valósult meg. Az aktuális hőmérsékletet a reaktor belsejében, a köpeny be-, és kivezető csonkjánál elhelyezett Pt-100 ellenállás hőmérőkkel méri a rendszer, a PLC ezen adatok alapján szabályozza az aktuális programnak megfelelő hőfokot. A megfelelő hűtésprofil beállítása egy szelep precíz szabályázásán keresztül történik, hőcserélővel összekapcsolt hűtött etilén-glikol és a reaktor köpenyterében áramló szilikonolaj segítségével.

8. ábra 150 ml-es folyamatirányított labor reaktor rendszer sematikus ábrája 32

3. Kísérleti anyagok és módszerek A hőmérséklet növelése a szilikonolaj tároló monofluidos termosztát, illetve a köpeny bevezető ágában rögzített elektromos fűtőegység közvetlen melegítésével zajlik. Az adagolás Kern KB 600-2 táramérlegen elhelyezett adagolótartályból, adott idő alatti pontos tömegváltozás alapján ProMinet gamma/L szivattyúval valósítható meg. A rendszer járulékos részei még a programozható IKA típusú keverőmotor, propeller és anker keverők. A kísérleti berendezés képe és sematikus rajza a 8. ábrán látható. A PLC szoftver moduljai strukturált szöveg (ST), funkció blokkdiagram (FBD) és szekvenciális funkciódiagram (SFC) programnyelvek szerint alakítható, melyek pontos meghatározását az IEC 61131-3 standard tartalmazza. A robusztus hőmérséklet szabályozást egy kaszkád szabályozási körrel valósítottuk meg, melyben az elsődleges szabályzó kör a kristályosítandó elegy, míg a másodlagos kör a köpeny hőmérsékletének szabályozását végzi. A szabályzó körökben egy fejlesztett PID algoritmus segítségével az alapjel gyors változtatása jelentős kilengés nélkül hajtható végre. Az in-line nem invazív Raman vizsgálatokat egy Labram típusú, diszperziós Raman spektrométerhez (gyártó: Horiba Jobin Yvon, Franciaország) optikai szállal csatolt Raman szondával végeztük. A valós idejű detektáláshoz a 300 mW-os dióda (785 nm, Process Instrument Ltd, USA) lézert maximális teljesítmény mellett alkalmaztuk. Donepezil HCl hűtéses kristályosításában 100 mW–os frekvenciakettőzött Nd-YAG lézert alkalmaztuk. A spektrumfelvételi idő (30-90 sec) és az akkumulációk száma (2-4) a mérési körülmények függvényében változott. A kristályosítási folyamat során a valós idejű spektrumokat időbélyeggel ellátott formában NGSIndSpec 5.46.06 programmal rögzítettük. Kiértékelésük LabSpec 5.42.18 programban, CLS (legkisebb négyzetek módszere) segítségével történt. A CLS módszer alapját képző bilineáris modellel feltételezzük, hogy a valós időben felvett „keverék” spektrum előállítható a referencia spektrumok lineáris kombinációjaként [257]. Az egyes referencia komponensek lineáris kombinációban megjelenő súlyaránya pedig az adott komponens becsült koncentrációval arányos. A CLS módszer alapját képző bilineáris modell: X = CST + E

(3)

T

Ahol S (k × λ) tartalmazza a referencia (tiszta komponens) spektrumokat, melyben egy spektrum egy adott sornak fel meg, tehát a mátrix az összes referencia spektrum λ intenzitás értékeit foglalja magába. X (p×λ) mátrix tartalmazza a valós idejű Raman spektrumokat és C (p×k) pedig a spektrális koncentrációk vektorait (a C mátrix sorai a k komponens koncentrációit jelölik). A maradék zaj az E mátrixszal kerül kifejezésre. A spektrális koncentrációk (a komponensek aránya) a (4)-es egyenlettel becsülhetőek: 33

3. Kísérleti anyagok és módszerek C = XS(STS)−1

(4)

A spektrumokat manuálisan megválasztott alapvonal pontok segítségével, lineáris alapvonal korrekcióval módosítottuk, majd térfogategységre normalizáltuk a folyamat közbeni teljes spektrum intenzitás eltérések korrigálására. (A teljes spektrum összintenzitás értékei a kristályosítás során több paraméter függvényében változhatnak pl. beoldódás, kristályosodás, szemcseméret változás, új polimorf megjelenés, stb.) 3.3.1.1. Hűtéses kristályosítás A gyógyszerhatóanyagok (carvedilol, donepezil HCl, famotidin) hűtéses kristályosítása során

adott

mennyiségű

hatóanyagot,

segédanyagot

és

oldószert

a

reaktorba

szobahőmérsékleten összemértük, majd folyamatos keverés mellett az előzetesen rögzített hőmérsékletprofil szerint kristályosítottuk. A szuszpenziót 5 perces izoterm szakaszt követően maximális sebességgel a kívánt hőmérsékletre melegítettük. A teljes beoldódást a rendszer telítési pontja fölé történő melegítéssel továbbá 10 perces izoterm szakasz alkalmazásával biztosítottuk. Ezt követően a programban előzetesen rögzített sebességgel lineárisan hűtöttük le a rendszert. A termékeket szűrést követően szobahőmérsékleten szárítottuk. 3.3.1.2. Kicsapással kombinált hűtéses kristályosítás A kicsapással kombinált hűtéses kristályosításokban a hatóanyag (carvedilol) és a megfelelő mennyiségű segédanyag keverékét 50°C-ra melegített absz. etanolban feloldottuk, majd különböző adagolási sebességek mellett 100 ml desztillált vízzel kicsaptuk a hatóanyagot. A rendszert ezt követően maximális sebességgel 0°C-ra hűtöttük, majd ezen a hőmérsékleten a kristályosodás végpontjáig kevertettük. A termékeket szűrést követően szobahőmérsékleten szárítottuk. 3.3.1.3. Oldószer közvetítéses polimorf átalakulások Az oldószer közvetítéses polimorf átalakulások vizsgálatában adott hatóanyag (carvedilol) két polimorfjának 1:1, vagy 100:1 arányú keverékét szuszpendáltuk különböző hőmérsékleten állandó keverés mellett. A kísérleteket valós idejű Raman spektrometriával nyomon követve vizsgáltuk az átalakulást a stabilabb kristály módosulatba, s ezáltal határoztuk meg a két polimorf termodinamikai viszonyát a körülmények függvényében.

34

3. Kísérleti anyagok és módszerek 3.3.2. Extrúzió nyomon követése Az extrúziós kísérleteket HAAKE Minilab kétcsigás extrúderben (Thermo Fisher Scientific)

végeztük

különböző

összetételek

és

extrudálási

paraméterek

mellett.

A segédanyagként választott kopolimert kevés vízzel összekeverve készítettük el a hatóanyag nélküli extrudátumot, a többi esetben elsőként a donepezil HCl sót oldottuk fel vízben, majd a kopolimer hozzáadása és dörzsmozsárban történő homogenizálása után extrudáltunk. Az anyagot bypass üzemmód nélkül, közvetlen extrúzióval állítottuk elő. A valós idejű Raman detektálást a Raman szonda fix pozíciója mellett, a futószalagon elvezetett extrudátumtól kb. 1,5 cm-es távolságban, felülről hajtottuk végre. 3.3.3. Elektrosztatikus szálképzés valós idejű vizsgálata Az elektrosztatikus szálképzést egy szórófejes, illetve a méretnövelt kísérleteket pedig ún. „nanospider” technológiával végeztük [246]. A szórófejes elektrosztatikus szálképzés során 33% donepezil HCl polivinil-alkoholos oldatából (0,5 g donepezil HCl; 1 g PVA; 4 ml víz) szálakat képeztünk egy SEP-10S típusú infúziós pumpa és NT-35 típusú nagyfeszültségű tápegység segítségével. Az adagolási sebesség 0,8 ml/h, kondenzátor szórófej távolság 15 cm, az alkalmazott feszültség 25-35 kV, az áramerősség 100 μA volt. Az alumínium fóliával borított gyűjtőre került nanoszálas réteget Raman szondával vizsgáltuk a szálképzés 2, 15, 30, 45. perceiben. A szórófejes kísérletekben a földelt kollektor egy henger palástja volt, a detektálást a forgó palást ellentétes oldaláról végeztük (9. ábra). A méretnövelt kísérletekben használt „nanospider” technológia során az immáron polimeres oldatba merülő henger segítségével történik a szálképzés [258]. Az elektrosztatikus szálhúzást polipropilén (PP) hordozó szövetre végeztük különböző hordozó haladási sebességek (4-212 mm/perc) mellett. A kísérletekhez mátrixként 21 g PVP-K30-at 80 ml absz. etanolban oldottunk fel, a hatóanyagos kísérletekben carvedilolt alkalmaztunk. Az elektrosztatikus szálképzés során alkalmazott beállítások: henger és a kondenzátor távolság 12 cm, U=55-60 kV, I=0,02-0,08 mA. A detektálás minden esetben a Raman szonda fókuszpontjának megfelelően kb. 1,5 cm-es távolságban mintaoldalról történt, a spektrumfelvételi idő és akkumulációk száma a vizsgálat körülményei függvényében változtak.

35

3. Kísérleti anyagok és módszerek

9. ábra Elektrosztatikus szálképzéshez alkalmazott berendezés

3.4. Vizsgálati módszerek 3.4.1. Raman spektrometria Az off-line Raman vizsgálatokat Labram típusú diszperziós Raman spektrométerrel (Horiba Jobin Yvon, Franciaország) végeztük. A készülék fontosabb részei a három különböző hullámhosszúságú lézer (532 nm frekvenciakettőzött Nd-YAG, 633 nm He-Ne, 785 nm dióda), a különböző objektívek (10x, 50x, 100x) és a léghűtéses CCD (charged coupled device) detektor. A végtermékek kristályszerkezetének vizsgálatában a nagyobb mintatérfogat azonosítására 10x objektívet alkalmaztunk. A mintákat dióda lézerrel, 1000 μm-es konfokális lyuk átmérő és 950 cm-1-es optikai rácspozíció mellett analizáltuk. A spektrumfelvételi idő (expozíciós) és az átlagolások száma (akkumuláció) a vizsgálati körülmények függvényében változott. A spektrumok rögzítését LabSpec 5.42.18. programmal hajtottuk végre. 3.4.2. Röntgen por-diffrakció (XRPD) A röntgen por-diffrakciós vizsgálatokat egy X’Pert Pro MDP típusú (PANanlytical, Hollandia) diffraktométer segítségével végeztük el az alábbi vizsgálati paraméterek mellett: U= 30 kV; I= 15 mA; Sugárzás: Cu Kα λ=1,5406 Å; detektor: X’Celerator; mérési tartomány 2θ= 2°- 44°, lépésköz=0,0167 mm. 3.4.3. Polarizációs fénymikroszkópos vizsgálatok A termékek morfológiájának vizsgálatához Carl Zeiss Jena AMPLIVAL típusú polarizációs mikroszkópot használtunk (Németország). A mikroszkóphoz tarozó lencsékkel (4x, 6x, 36

3. Kísérleti anyagok és módszerek 12,5x, 50x, 63x) különböző nagyítással készítettünk optikai képeket. A felvételeket OLYMPUS C4040 Z típusú kamerával rögzítettük és DP-Soft nevű program segítségével értékeltük ki. A vizsgálatok során a kiszűrt termék kis részletét szükség esetén szilikon olajban üveglemezen diszpergáltuk, vagy a közvetlenül a kristályosító lombikból vett nedves mintákat analizáltuk. 3.4.4. Pásztázó elektronmikroszkópos (SEM) vizsgálatok A SEM vizsgálatokat JEOL JSM-5500 LV típusú elektronmikroszkóppal (JEOL Ltd., Tokyo, Japán) végeztük 5-20 kV gyorsító feszültség, 10 mm-es mintatartó távolság mellett. A mintákról 30 sec-os vákuumgőzöléssel kialakított vékony arany réteg létrehozását követően nagyvákuumban készítettünk felvételeket. 3.4.5. Lézerdiffrakciós szemcseméret eloszlás vizsgálat A termékek egy részénél a szemcseméret eloszlásokat egy HELOS KR típusú, nedves és száraz diszperziós vizsgálatra egyaránt alkalmas készülékkel határoztuk meg (Sympatec GmbH., Clausthal-Zellerfeld, Németország). A vizsgálatokat az agglomeráció megszűntetése céljából változó nyomás értékeket beállítva hajtottuk végre. 3.4.6. Vékonyréteg kromatográfia A polivinil-pirrolidon jelenlétében végrehajtott kristályosítások termékeinek polimer tartalmát vékonyréteg kromatográfiásan azonosítottuk. Referenciaként a hatóanyag etanolos, és a polimer vizes oldatát használva, valamint a végtermékek etanolos oldatából készített mintákat 10:1 kloroform:metanol elegyben futattuk, majd a VRK lapot jód gőzzel telített térbe helyeztük. A jód polivinil-pirrolidonnal alkotott színes komplexével igen érzékenyen és már kis mennyiségben is detektálható a termékben jelen lévő polivinil-pirrolidon. 3.4.7. 1H-NMR vizsgálatok A termékek polivinil-pirrolidon tartalmának mennyiségi meghatározását

1

H-NMR

spektrometriás vizsgálatokkal végeztük. Az NMR spektrumokat Bruker Avance-500 típusú spektrométerrel (Bruker Corporation, Billerica, Massachusetts, USA), methanol-d4 oldószerben 25°C-on rögzítettük. A kalibrációhoz 0,5; 1; 2; 3; 4% PVP-t tartalmazó fizikai keverékeket alkalmaztunk, melyeket nagyobb mennyiségben bemérve, majd bepárolva biztosítottuk a megfelelő minta homogenitást. A vizsgálatok során a 10 mg-os mintákat 37

3. Kísérleti anyagok és módszerek 0,75 ml deuterált oldószerben feloldva 3 sec relaxációs idő és 64 scan beállítások mellett vizsgáltunk. A spektrumok polimer tartalmát a kalibráció alapján a hatóanyagra jellemző csúcsok normálásával és a polimerre jellemző szélesebb csúcsok integrál értékének meghatározásával tömeg%-ban határoztuk meg. 3.4.8. Kioldódás vizsgálat A kristályosított termék kioldódási görbéjének meghatározását ERWEKA DT6 típusú kioldó készülékben (ERWEKA GmbH, Heusenstamm, Németország) végeztük. A vizsgálatok során a különböző időpontokban (1; 2; 3; 5; 10; 15; 20; 30; 45; 60; 90 perc) kivett 1 ml mintákat szükség esetén 0,2 μm-es szűrőn szűrtük, majd hígítottuk. A pontos oldatkoncentrációt egy Hewlett-Packard HP 8452A típusú, diódasoros detektorral felszerelt UV/Vis spektrofotométerrel (Hewlett-Packard Scientific Equipment Source, Oshawa, Canada), illetve előzetesen készített kalibrációs görbével, kvarc küvettában azonosítottuk. A kioldó közeg minden esetben 900 ml, 37°C-on termosztát rendszer volt, a vizsgálatokat 50 rpm-es lapátos keverés mellett valósítottuk meg. Az egyes hatóanyagok kioldódás vizsgálatának eltérő körülményei: -carvedilol: 6,8 pH-jú foszfát puffer; 12,5 mg vizsgált dózis; -famotidin: 4,5 pH-jú acetát puffer; 20,0 mg vizsgált dózis. 3.4.9. Kifolyás vizsgálat A kis mintatérfogat miatt a vizsgálatokhoz kisméretű üvegtölcsért alkalmaztunk, melynek alsó nyílása minden esetben 7 cm magasan volt a rögzített asztaltól, s a kísérletek során 1 g anyag kifolyását 3 párhuzamos vizsgálattal jellemeztük. A kifolyt halmaz lejtőszögét mindkét oldali szöget felhasználva az elkészített fényképek alapján Adobe Photoshop CS6 program segítségével határoztuk meg. Az anyagok gördülékenységének minősítése a 2. Táblázatban olvasható gyógyszerkönyvi szabvány szerint történik. 2. Táblázat Lejtőszög szerinti gördülékenység osztályozás Lejtőszögek [°] 25-30 31-35 36-40 41-45 46-55 56-65 >65

Gördülékenység kiváló jó megfelelő elfogadható gyenge nagyon gyenge rossz 38

3. Kísérleti anyagok és módszerek 3.4.10. Tömörödés vizsgálat A tömörödés vizsgálatokat Erweka SVM 12 (Heusenstamm, Németország) készülékkel, 10 ml-es mérőhengerben végeztük. A 25 sec alatti 100-as leütés szám mellett leolvastuk a töltött és a tömörödött oszlopok magasságát, majd a pontos tömegek ismeretében átszámoltuk sűrűség értékekké. A minták gördülékenységét a Carr index és a Hausner arány segítségével jellemeztük, melyek becsléséhez az alábbi (5), (6) képleteket alkalmaztuk.

ρT − ρ t * 100 ρT ρ Hausner arány = T ρt

Carr index (%)=

(5)

(6)

ρT : tömörített oszlopsűrűség, ρ t : töltött oszlopsűrűség A Carr indexek és Hausner arányok alapján történő gördülékenység minősítés a 3. Táblázatban feltüntetett gyógyszerkönyvi határértékekkel történik. 3. Táblázat Carr index és Hausner arány szerinti gördülékenység osztályozás Carr index [%] 5-12 12-16 18-21 23-35 33-38 ≥40

Gördülékenység kiváló jó megfelelő rossz nagyon rossz nem folyik

Hausner arány [-]

Gördülékenység

<1,25

jó

1,25
segédanyagokkal javítható

>1,5

rossz

3.4.11. Tablettázás A tablettázás során carvedilol hatóanyagot mikrokristályos cellulózzal (Vivapur 102) és magnézium-sztearáttal történő homogenizálást követően, 12,5 mg hatóanyagtartalmú, 200 mg tömegű tablettákat préseltünk. A direkt préselést Dott Bonapace CPR-6 típusú excentrikus tablettázó géppel (Dott. Bonapace & C., Limbiate, Olaszország) 700-1000 kg présnyomással hajtottuk végre. A tablettákat egyedi tömegméréssel és törési szilárdság vizsgálattal minősítettük. A törési szilárdságot egy Schleuniger-4M típusú tabletta szilárdságmérő berendezéssel (Dr. Schleuniger Pharmatron AG., Solothurn, Svájc) állapítottuk meg. 39

4. Kísérleti eredmények és értékelésük

4. Kísérleti eredmények és értékelésük A szakirodalom gyógyszeripari kristályosításra vonatkozó célirányos tanulmányozása alapján a kísérleti munka főbb célkitűzései három pontban foglalhatóak össze. -

Modern

folyamatirányított

labor

reaktor

rendszer

kiépítése

különféle

gyógyszerhatóanyagok kristályosítási folyamatainak kivitelezéséhez. -

Készítménytechnológiai segédanyagok tervszerű alkalmazása gyógyszerhatóanyagok kristályosításában, feltérképezve azok folyamat-, és termékmorfológia-módosító hatásait, általános tendenciák megállapítása.

-

A

kristályosítási,

és

egyéb

készítménytechnológiai

folyamatok

(extrúzió,

elektrosztatikus szálképzés) in-line nem invazív Raman spektrometriás nyomon követése, valamint az analitikai információkon alapuló valós idejű szabályozása. A kristályosítási körülmények precíz szabályozása mellett, a Raman detektáláson alapuló folyamatfelügyelő, -analizáló (PAT) technológia kialakításához nélkülözhetetlen volt a szabályozott labor reaktor rendszer felépítésének és fejlesztési lehetőségeinek pontos ismerete. Ennek megfelelően a folyamatirányított rendszer ezen felhasználói igényeket szem előtt tartva került kiépítésre, lehetőséget nyújtva további újításoknak és optimalizálásnak. A kísérleti munka kezdeti szakaszában egy gördülékenységű hatóanyag, carvedilol hűtéses kristályosításában a különböző készítménytechnológiai segédanyagok morfológiát módosító hatásait kívántuk feltárni, oly módon, hogy egy „screening” segítségével feltérképezzük az egyes segédanyagok hatásának jellegét és erősségét. A segédanyagszűréssel kiválasztott leghatékonyabb adalékkomponens esetében, carvedilol hatóanyag jelenlétében, eltérő kinetikai lefutású kristályosítási rendszerekkel (kicsapással kombinált hűtéses kristályosítás) kíséreltük meg feltárni a megfigyelhető hatások magyarázatát. A vizsgált hatóanyagok körét kibővítve famotidin és donepezil hűtéses kristályosításában a segédanyag koncentrációjának és molekulatömegének hatását is tisztázni kívántuk. Carvedilol

hűtéses

kristályosításának

valamint

oldószer

közvetítéses

polimorf

átalakulásának valós idejű Raman spektrometriás detektálásával feltérképezve a különféle polimorfok termodinamikai kapcsolatát, megcéloztuk egy olyan modell rendszer kidolgozását, amely valós idejű Raman spektrometriás visszacsatolás útján teszi lehetővé carvedilol egy célzott polimorfjának előállítását. 40

4. Kísérleti eredmények és értékelésük A kristályosítások tapasztalatait megkíséreltük kiterjeszteni új, folytonos gyógyszertechnológiai eljárások − extrúzió, elektrosztatikus szálképzés − valós idejű Raman spektrometriás ellenőrzésére az egyenletes termékminőség biztosítása érdekében. Az eredmények ismertetése e célkitűzéseknek megfelelő sorrendben történik.

4.1. Carvedilol kristályosítása segédanyagok jelenlétében A kristályosítási kísérletek tervezéséhez szükség volt a modellhatóanyag adott oldószerben felvett, hőmérsékletfüggő oldhatóságának meghatározására. A kalibrációt a carvedilol UV spektrumában a hatóanyagra jellemző 332 nm-es csúcs abszorbancia értékei alapján végeztük. Mivel a carvedilol oldhatósága etanolban jelentős hőmérsékletfüggést mutatott, így alkalmasnak bizonyult hűtéses kristályosítások megvalósítására (10. ábra).

Oldhatóság (g/100ml EtOH)

Form II polim orf oldhatósága EtOH-ban 10 8 6 4 2 0 0

20

40 60 Hőmé rsé kle t (°C)

80

10. ábra Carvedilol Form II polimorfjának oldhatósága abszolút etanolban 4. Táblázat Carvedilol hűtéses kristályosításának körülményei segédanyagok jelenlétében carvedilol: Hűtési Keverési Alkalmazott carvedilol Absz. EtOH segédanyag sebesség fordulatszám segédanyag [g] [ml] tömegarány [°C/perc] [rpm] PVP-K12 PVP-K30 PVP-K90 PEG 600 SLS LMH HPMC HPC Mannit Szorbit

6,51

100:0

6,51

10:1

6,51 6,51 6,51 6,51 6,51 6,51 6,51

10:1 10:1 10:1 100:5 100:1 100:1 100:1

70

41

0,292

200

4. Kísérleti eredmények és értékelésük Az abszolút etanolban végzett hűtéses kristályosításokat valós idejű Raman spektrometriás ellenőrzéssel, a 3.3.1. fejezetben ismertetett módon végeztük el. A kísérletek pontos körülményeit, és a vizsgált segédanyagokat a 4. Táblázat foglalja össze. 4.1.1. Valós idejű Raman spektrometriás detektálás kiértékelése A valós idejű Raman spektrumok kiértékeléséhez első lépésként kiemelten fontos a folyamatban jelen lévő referencia spektrumok azonosítása, s a kiértékelés hitelességének vizuális megfigyeléssel történő megerősítése. Ennek megfelelően azonosítottuk a carvedilol etanolos hűtéses kristályosításában a Form II polimorf szuszpenzió illetve az oldatfázisú hatóanyag Raman spektrumai között eltéréseket (11. ábra). A referencia spektrumokat összehasonlítva megállapítottuk, hogy a szilárd hatóanyag és oldott állapotú formája között kisebb mértékű csúcseltolódások és intenzitáskülönbségek figyelhetőek meg. Szignifikáns eltérés többek között a Form II polimorfra jellemző 727 cm-1-es csúcsnál tapasztalható, amely oldatfázisban 3 cm-1-rel eltolódva, 724 cm-1-nél azonosítható. A valós idejű detektálás során felvett spektrumok elemzésével meghatározható a szilárd anyag beoldódásának és kiválásának kezdeti ideje és hőmérséklete.

11. ábra Carvedilol valós időben detektált spektrumai oldatfázisban és Form II polimorf szuszpenziójában Az in-line nem invazív módon felvett Raman spektrumok alapján, a segédanyag nélküli kísérletben a hatóanyag beoldódása 26,5°C-n kezdődött és 60°C-n vált teljessé. A hűtés során a kristálykiválás 43°C kezdődött, és a 36°C fejeződött be, amikor is a szilárd fázis spektrális koncentrációja elérte a 100%-ot. A spektrumok segítségével különböző időpontokban számolt spektrális koncentráció értékekkel, elkészíthető a kristályosítás 42

4. Kísérleti eredmények és értékelésük mennyiségi diagramja, melyen az egyes fázisok arányának alakulása a folyamat során jól követhető. A segédanyag nélküli és polivinil-pirrolidon jelenlétében végzett kísérletek valós idejű Raman spektrumokból kiértékelt mennyiségi diagramja a 12. ábrán látható. A szilárd fázis megjelenése polimer jelenlétében alacsonyabb hőmérsékleten, késleltetve következett be. A

segédanyag

nélküli

43°C-hoz

képest

a

kristályosodás

kezdete

mindhárom

molekulatömegű polimer (PVP-K12, PVP-K30, PVP-K90) esetén 37-36°C-on, 2,5 óra elteltével figyelhető meg. A végtermékről szuszpenzióban felvett valós idejű Raman spektrumok ugyanakkor nem mutattak változást, azaz minden esetben a hatóanyag Form II polimorfját azonosítottuk. A kristályosodás folyamatát leíró spektrális koncentráció görbe, polimer mellett is hasonló meredekségű volt. A kristálynövekedés sebessége kis mértékben lelassult, mely a későbbiekben bemutatásra kerülő hatóanyag morfológiára is hatással volt. A további segédanyagok − Raman nyomon követéssel megállapított − kristályosodási kinetikát módosító hatása az 5. Táblázatban összefoglalva tekinthető meg. 100 70 60 50 60 40 40

30

PVP-K12 PVP-K30

20

PVP-K90

20

Segédanyag nélkül Hőmérséklet

0

Hőmérséklet [°C]

Spektrális koncentráció [%]

80

10 0

0

1

2

3

4

5

6

Idő [h]

12. ábra Polivinil-pirrolidonnal végzett carvedilol hűtéses kristályosítások mennyiségi diagramja A polietilén-glikol 600 a szilárd anyag beoldódását illetve a kristályok kiválását kis mértékben késleltette, míg a nátrium-lauril-szulfátnak nem volt hatása a kristályosodás kezdetére, ugyanakkor elnyújtotta a kristálynövekedés folyamatát. A laktóz-monohidrát kis mértékben gátolta a kristálynövekedés beindulását, továbbá Form I és Form II polimorf keverékének kialakulását eredményezte. A végtermék szuszpenziójának spektrumaiban a 43

4. Kísérleti eredmények és értékelésük néhány százalékban jelen lévő Form I polimorf jól azonosítható volt. A hatóanyag hidroxipropil-cellulózos kristályosítása hosszabb ideig játszódott le, mint segédanyag nélküli esetben (44 perc), egyéb eltérés azonban nem volt megfigyelhető. A cukoralkoholok − mannit, szorbit − időben eltolták a szilárd fázis megjelenését. Közülük a mannit hatása jelentősebbnek bizonyult, hiszen ebben az esetben − a vizuális megfigyeléssel összhangban levő valós idejű Raman spektrumok szerint − csupán 28°C-on indult el a szemcsék növekedése. A hidroxipropil-metil-cellulóz alkalmazása késleltetett kristálykiválást és a hidroxipropil-cellulózhoz hasonló lassú kristálynövekedést eredményezett. 5. Táblázat Különböző segédanyagok szerepe carvedilol hűtéses kristályosításában, valós idejű Raman spektrumokból kiértékelve Kristálykiválás

Segédanyag nélkül PVP-K12 PVP-K30 PVP-K90 PEG 600 SLS

kezdete idő hőmérséklet [perc] [°C]

vége idő hőmérséklet [perc] [°C]

időtartama [perc]

Termék (szuszpen -zióban)

135

43

159

36

24

Form II

158 155 155 153 138

36 37 37 38 42

193 185 177 177 205

27 29 31 31 24

35 30 22 24 37

LMH

150

39

196

26

46

HPMC HPC mannit szorbit

173 137 190 155

32 42 28 37

215 181 212 194

21 30 22 27

42 44 22 39

Form II Form II Form II Form II Form II Form II +Form I Form II Form II Form II Form II

4.1.2. Morfológiai vizsgálatok eredményei A röntgen por-diffrakciós vizsgálatokkal a termékek kristályszerkezetét kívántuk igazolni, ennek eredményeit a 13. ábrán mutatjuk be. A szuszpenzióban felvett valós idejű Raman spektrumok és a segédanyagos kristályosítások végtermékeiről készült diffraktogramok is, a laktóz-monohidrátos kísérlet kivételével tiszta Form II polimorf jelenlétét mutatták. Mindezt a Form II polimorfot egyértelműen igazoló 6,5°-os 2Theta értéknél megjelenő diffrakciós csúcs igazolja. A segédanyagok tehát a legtöbb esetben nem módosították segédanyag nélküli kísérletben előállított Form II módosulat kristályszerkezetét. A kiszűrést 44

4. Kísérleti eredmények és értékelésük és szárítást követően pedig egyik esetben sem történt kémiai degradáció, avagy polimorf átalakulás. A laktóz-monohidrát jelenlétében keletkező termék diffraktogramja a referencia Form II módosulathoz képest eltérő. Ennek oka a termékben detektálható kis mennyiségű Form I polimorf módosulat, melyet a szilárd minta különböző pontjaiban felvett off-line Raman spektrometriás vizsgálatok eredményei is alátámasztottak (13. ábra). A termék néhány pontjában 100x-as objektívvel készített Raman spektrumokban Form I polimorf detektálható. Tehát a kristályosítás során, a szuszpenzióban 752 cm-1-en detektálható kis intenzitású karakterisztikus sáv kis mennyiségű Form I módosulat jelenlétét mutatta, melyet az off-line XRPD és Raman vizsgálatok is megerősítettek. A segédanyag nélküli kristályosítások során a reaktor tisztítása mellett 95-96%-os termelés érhető el. A polimeres kristályosításokban azonban termelés értékek helyett a hatóanyag oldhatóságának növekedését UV spektrofotometriás úton vizsgáltuk a szűrletben. A polimer okozta oldhatóság növekedés, legrosszabb esetben is csupán 5%-os termelés csökkenést okozott.

13. ábra Különböző segédanyagok jelenlétében kristályosított carvedilol röntgen pordiffraktogramjai és LMH jelenlétében kristályosított carvedilol Raman spektrum részletei (1) Form I; (2) Form II; (3) szuszpenzióban felvett; (4), (5) termékről 100x objektívvel készített Raman spektrumok A segédanyagok

kristályhabitusra és

szemcseméretre kifejtett

hatását

pásztázó

elektronmikroszkópos vizsgálatokkal tanulmányoztuk. A referenciaként szolgáló segédanyag

45

4. Kísérleti eredmények és értékelésük nélküli kísérletben a carvedilol kristályok hosszúkás oszlopos, néhol tűs alakúak, méretük 50-200 μm körüli (14. ábra). Polivinil-pirrolidon

jelenlétében

gömbszerű

aggregátumok

képződtek,

melyek

hasonlítanak az ásványtanból ismeretes, illetve a kristályos polimerek esetében is leírt szupermolekuláris szerkezethez, a szferolitokhoz. Ezek gömbszerű képződmények, amelyeket egységes gócpontból sugárirányban kiinduló kristályos fibrillák építenek fel [259]. A carvedilol

kristályokból

PVP

alkalmazásakor megjelenő

aggregátumok

képződésével kapcsolatban felmerül a kérdés, hogy kialakulásuk során milyen szerepe lehet a PVP-nek, hiszen segédanyag nélkül csupán a tűs habitusú kristályhalmaz válik ki etanolból. A mechanizmus magyarázatához fontos annak tisztázása, hogy az aggregátumok tartalmaznak-e PVP-t. Mivel a polimer jelenlétét a végtermékekben sem Raman spektrometriás sem röntgen por-diffrakciós vizsgálattal nem sikerült azonosítani, így érzékenyebb módszert alkalmaztunk annak kvantifikálására. A végtermék PVP tartalmát a 3.4. fejezetben leírt vékonyréteg kromatográfiás majd 1H-NMR módszerrel határoztuk meg, mely során a 6. Táblázatban összesített eredményeket kaptuk. 6. Táblázat Polivinil-pirrolidonnal kristályosított carvedilol 1H-NMR spektrométerrel meghatározott polimer tartalma Alkalmazott polimer

PVP-K12

PVP-K30

PVP-K90

Polimer tartalom [%] 0,83±0,36 2,62±0,32

1,92±0,63

A legkisebb molekulatömegű PVP-K12 esetén tartalmazták a minták a legkevesebb polimert, míg a nagyobb polimerizációs fokú PVP-K30 és PVP-K90 esetén a segédanyag mennyisége 1-3% között ingadozott. A polimer kis mennyisége, valamint a szabályos szerkezetű aggregátumok kialakulásából is következik, hogy a segédanyag szerepe valószínűleg nem a kiváló kristályok random módon történő „összeragasztása” hanem a kristályok növekedésének orientálása. A polimer láncok az oldatfázisban mintegy hálóként viselkedve egyrészt gátolják a hatóanyag molekula asszociátumok növekedését − így a gócképződést −, másrészt a hatóanyag molekulákkal kialakított másodlagos kötések útján orientálják kristálynövekedést. A polimer molekulatömegének növelésével egyben nő a polimerlánc statisztikus hálópontjainak száma is, így térben még inkább gátolttá válik a növekedés, hiszen a vinil-pirrolidon láncok sztérikusan gátolják a hatóanyag molekulák szabad mozgását. Az így létrejövő aggregátumok átmérője szükségszerűen csökken, 46

4. Kísérleti eredmények és értékelésük szerkezetük egységesebbé válik, és az oszlopos alakú egyedi kristályokat felváltják a csupán egyik kristálysíkban megnyúlt lemezes kristályok. A PEG 600 jelenlétében keletkezett végtermék SEM vizsgálata alapján megállapítható, hogy a segédanyag nélküli carvedilol hosszúkás, oszlopos habitusa kicsit mérséklődött, ám jelentősebb habitusmódosító hatás nem tapasztalható. A nátrium-lauril-szulfát (SLS) bár a kristálynövekedés folyamatát időben elnyújtotta a kristályok fizikai tulajdonságaira nem volt hatással, habitus és szemcseméret változást nem okozott. Laktóz-monohidrát jelenlétében nagyobb oszlopos kristályok és agglomerátumok keletkeztek. Hidroxipropilmetil-cellulóz alkalmazásával a termék szemcsemérete csökkent, mely a késleltetett, nagyobb túltelítés mellett bekövetkező kristálykiválásnak köszönhető. A megnövekedett kristályosodási idő a termék habitusának változására utal, így azt zömökebb, néhol aggregálódott szabálytalan alakú szemcsék jellemezték. Az egyedi kristályok átlagos mérete 25-150 μm között ingadozott. A hidroxipropil-cellulóz mellett kristályosított carvedilol szemcsék habitusa és szemcsemérete nem változott, melyek ez esetben is oszlopos, néhol tűs habitussal jellemezhetőek. Mannit jelenlétében a kristályosodás rendkívül alacsony hőmérsékleten indult el, a kristálynövekedés pedig gyorsan lejátszódott. Mindez a nagy túltelítés melletti kristályosodás folyamatára utal, s a várhatóan kis szemcseméretű termék kialakulását a SEM vizsgálatok is alátámasztották. Mannit esetén a jellemző kristályméret 50-150 μm, a termék habitusa a segédanyag nélküli kísérlethez viszonyítva nem változott. Szorbit esetében a keletkező termék morfológiája a referencia kristályosítás eredményéhez képest változást nem mutatott. A különböző segédanyagok jelenlétében kristályosított carvedilol pásztázó elektronmikroszkópos felvételeit a 14. ábra mutatja.

47

4. Kísérleti eredmények és értékelésük

48

4. Kísérleti eredmények és értékelésük

14. ábra Segédanyagok jelenlétében kristályosított carvedilol SEM felvételei a) segédanyag nélkül; b) PVP-K12; c) PVP-K30; d) PVP-K90; e) PEG 600; f) SLS; g) LMH; h) HPMC; i) HPC; j) mannit; k) szorbit jelenlétében

4.1.3. Termékek készítménytechnológiai jellemzése Mivel a különböző segédanyagokkal végzett kristályosítások során a polivinil-pirrolidon esetében tapasztaltunk kedvező kristály habitus változást, így a folyási tulajdonságok vizsgálati eredményeit csak ezen termékek esetében ismertetjük. A gördülékenység jellemzésére a 3.4-es fejezetben leírt kifolyás és tömöríthetőség vizsgálatokat végeztünk, melyek eredményei a 7. Táblázatban találhatóak. Ezek alapján megállapítható, hogy a polivinil-pirrolidonnal kristályosított termékek folyási tulajdonságai minden esetben jobbnak bizonyultak, mint a segédanyag nélkül kristályosított tűs habitusú carvedilol esetében. A gyógyszerkönyvi minősítés alapján a polimer jelenlétében kristályosított termékek a jó illetve a megfelelő gördülékenységű porok osztályába sorolhatóak. 7. Táblázat Polivinil-pirrolidonnal hűtéses kristályosításban előállított carvedilol folyási tulajdonságainak jellemzése Alkalmazott segédanyag PVP-K12 PVP-K30 PVP-K90

Lejtőszög [°] 54,97±2,92 49,37±3,82 39,37±2,69 42,27±4,01

Carr index [%] 29,40±3,06 16,52±1,13 19,28±2,93 19,26±0,74

49

Hausner arány [-] 1,42±0,06 1,20±0,02 1,24±0,04 1,24±0,01

4. Kísérleti eredmények és értékelésük 4.1.4. Segédanyagos kristályosítás konklúziói Carvedilol különböző segédanyagok jelenlétében elvégzett hűtéses kristályosításában a valós idejű Raman spektrometriás detektálás eredményesen alkalmazható a hatóanyag kristályszerkezetének

illetve

a

kristályosodás

folyamatának

nyomon

követésére,

a kristálykiválás kezdetének és szilárd fázis mennyiségi változásának detektálására. A segédanyagok általában nem okoztak kristályszerkezeti (polimorf) változást, a laktózmonohidrát kivételével minden esetben carvedilol Form II polimorf keletkezett. Az LMH Form I polimorfot kis mennyiségben tartalmazó keverék (Form I, Form II) képződését eredményezte, amelyet a szuszpenzióban felvett valós idejű Raman spektrumok is érzékenyen jeleztek. Az alkalmazott segédanyagok közül késleltetett kristálykiválást a polivinil-pirrolidon (PVP-K12, PVP-K30, PVP-K90), hidroxipropil-metil-cellulóz és a mannit eredményezett. A kristályosodás folyamatát időben leginkább a hidroxipropilmetil-cellulóz és a nátrium-lauril-szulfát lassítottam, ám a kettő közül csak a HPMC esetén történt jelentősebb egyedi szemcsehabitus változás. A termékek folyási jellemzőiben a legkedvezőbb változást a polivinil-pirrolidon idézte elő a különböző átmérővel jellemezhető, megfelelően gördülő, gömbszerű szemcse aggregátumok kialakításával.

4.2. Carvedilol

kicsapásos-hűtéses

kristályosítása

polivinil-

pirrolidonnal Carvedilol segédanyagos kristályosítással történő feldolgozhatóságának javításával foglalkozó olyan közlemény, amely a hatóanyag valós idejű analitikai módszerekkel detektált kristályosítását írná le nem található a szakirodalomban. A polivinil-pirrolidon előző fejezetben bemutatott kristálynövekedést orientáló kedvező hatását egy másik kristályosítási eljárásban is bizonyítani kívántuk. Ehhez polimer jelenlétében carvedilol vízzel történő kicsapását valósítottuk meg, majd a rendszert lehűtve valós

idejű

Raman

spektrometriával

monitoroztuk

a

kristályosodás

folyamatát.

A kísérletekben detektált két polimorf (Form II, Form III) − a kristályosítás körülményei között fennálló − termodinamikai viszonyát, oldószer közvetítéses polimorf átalakulásban tanulmányoztuk. A kicsapással kombinált hűtéses kristályosításokat és az oldószer közvetítéses polimorf átalakulásokat a 3.3. fejezetben ismertetett módon minden esetben 2,3 g carvedilollal végeztük, a folyamatok pontos körülményeit a 8. Táblázat tartalmazza.

50

4. Kísérleti eredmények és értékelésük 8. Táblázat Carvedilol polivinil-pirrolidon jelenlétében végzett kicsapással kombinált hűtéses kristályosításának és oldószeres polimorf átalakulásainak vizsgálati körülményei

Alkalmazott segédanyag -

Kicsapással kombinált hűtéses kristályosítás carvedilol: Kicsapószer Keverési segédanyag adagolási fordulatszám tömegarány sebesség [l/h] [rpm] 0,07 1,03 100:0 300 6,70 8,67

Hűtési sebesség [°C/perc] 2

PVP-K12 PVP-K30

10:1

6,70

300

2

PVP-K90 Form II [g] 1,15

Oldószeres polimorf átalakulások Keverési Form III Oldószer fordulatszám [g] [rpm] 1,15 50 ml EtOH 300 100 ml víz

Hőmérséklet [°C] 0 50

4.2.1. Valós idejű Raman spektrometriás detektálás eredményeinek kiértékelése Carvedilol telített etanolos oldatának vizes kicsapásával az antiszolvens adagolási sebességétől függetlenül emulzió képződött. Az emulzió stabilitása azonban a vízadagolási, illetve a hűtési sebességének függvényében változott. Lassú antiszolvens adagolási sebességek mellett az emulzióképződést követően szinte azonnal megjelent a kristályos fázis a rendszerben, míg 6,7 l/h-s vízadagolással és 2 °C/perces hűtéssel a szilárd fázis kialakulása csupán az emulzió 0°C-ra hűtését követően következett be. Lassabb hűtési periódus beiktatásával hasonló változást tapasztaltunk, így a kristályosodás folyamata ez esetben is 0°C előtt vette kezdetét. A polimer kristálynövekedést orientáló hatásának vizsgálatához a segédanyagos kísérleteket ezért minden esetben 6,7 l/h-s antiszolvens adagolás és 2 °C/perces lehűtés mellett valósítottuk meg, a következőkben ezen eredmények bemutatására kerül sor. A folyamatok valós idejű Raman spektrometriás detektálása alapján polimer jelenlétében a kristályosodás folyamata időben késleltetve közvetkezett be. Polimer nélkül 3 óra, PVP-K12 esetén a kristályosodás a lehűtést követő 20 óra, PVP-K30 és PVP-K90 esetén pedig 25 óra és 27 óra elteltével vált teljessé. Mindemellett a teljes folyamat polimer nélkül 45 perc, 51

4. Kísérleti eredmények és értékelésük PVP-K12, PVP-K30 és PVP-K90 esetén rendre 336, 460 illetve 590 perc alatt zajlott le. A kristályosodás kezdete és időtartama tehát a polimer molekulatömegének növelésével eltolódott, illetve emelkedett. A polimerenként elvégzett három párhuzamos kísérlet általános tendenciáit a 15. ábrán látható mennyiségi görbék szemléltetik, melyek ábrázolása minden esetben a 0°C-ra történő lehűtés kezdeti pillanatától kezdődik.

15. ábra Carvedilol polivinil-pirrolidonnal megvalósított kicsapással kombinált hűtéses kristályosításainak mennyiségi diagramja A kristályosodás során megjelenő szilárd fázis kristályszerkezete is azonosítható volt a valós idejű Raman spektrumok segítségével. Így polimer nélkül Form II míg polimer jelenlétében minden esetben a hatóanyag hemihidrát módosulatát detektáltuk. A polimer ezen hatásának magyarázata a két polimorf termodinamikai viszonyának tisztázásával lehetséges, mely eredmények bemutatására a 4.2.2-es fejezetben kerül sor. A folyamatok kinetikai lefutásának nyomon követése mellett a Raman monitorozás segítségével a folyamatok végpontjelzése (a spektrumok állandóságának beállásakor) is megvalósítható. A PVP-K12 segédanyaggal elvégzett folyamat vizuális nyomon követését, a kísérlet során vett minták polarizációs mikroszkópos felvételeivel valósítottuk meg. Ezek alapján a hűtést követő 136. percben nem tapasztalható jelentősebb változás a 0°C-ra történő lehűtés kezdeti pillanatához képest, az emulzió cseppek felületén néhány kristály látható. A 375. percben sem detektálható jelentősebb mennyiségű kristályos fázis, míg a kristályosodást 1260. percében, azaz mintegy 21 óra elteltével 25-30 µm átlagos átmérőjű szférikus aggregátumok azonosíthatóak (16. ábra). 52

4. Kísérleti eredmények és értékelésük

16. ábra PVP-K12 jelenlétében végrehajtott, carvedilol kicsapással kombinált hűtéses kristályosításának nyomon követése polarizációs mikroszkóppal vizsgált mintákon keresztül a) lehűtés után azonnal 0°C-on; b) 136. percben; c) 375. percben; d) 1260. percben 4.2.2. Carvedilol polimorfok átalakulásának Raman spektrometriás nyomon követése Oldószer közvetítéses polimorf átalakulást végeztünk a hatóanyag Form II és Form III módosulatával, hogy felderítsük a kísérlet körülményei között termodinamikailag stabil szerkezetet. Az eredmények ismeretében pedig a polimer kicsapással kombinált hűtéses kristályosodásban betöltött szerepének megértése is könnyebbé válhat. A két polimorf 1:1 arányú összetételét izoterm körülmények között kevertetve, az átalakulásokat in-line nem invazív Raman spektrometriás vizsgálattal analizáltuk. A valós idejű Raman spektrumokban az átalakulás nyomon követhető a Form II módosulatot jellemző 727 cm-1-es csúcs eltűnésével, s a hemihidrát szerkezetet karakterizáló 704 és 725 cm-1-es csúcsok megjelenésével (17. ábra a). A folyamatok során mindkét hőmérsékleten (0°C, 50°C), a szilárd fázis teljes mennyisége a hatóanyag Fom III hemihidrát formájába kristályosodott át. Az átalakulás magas hőmérsékleten 30 perc elteltével indult és 5,2 órát követően teljesen lejátszódott, míg 0°C-on megközelítőleg 5 nap után kezdődött el és 140 óra után, azaz megközelítőleg 6 nap elteltével fejeződött be (17. ábra b). Tehát alacsonyabb hőmérsékleten a hatóanyag csekély oldhatósága miatt az átalakulás sebessége is jóval kisebbnek bizonyult. A vizsgálati körülmények között (etanol-víz oldószer, 0-50°C) a Form II és Form III polimorf monotróp kapcsolatban áll egymással, melyben Form II a kinetikailag kedvezményezett és Form III pedig a termodinamikailag stabil kristályszerkezet. 53

4. Kísérleti eredmények és értékelésük Az eredmények ismeretében megállapítható, hogy segédanyag nélkül a kinetikailag preferált Form II polimorf kristályosodik, míg a polimer a kristályosodás folyamatát lelassítva és az emulziót stabilizálva elősegíti a termodinamikailag stabil Form III módosulat kialakulását.

17. ábra Carvedilol Form II és Form III oldószer közvetítéses polimorf átalakulása 0°C-on, a) valós idejű Raman spektrumok időbeli változása; b) folyamat mennyiségi függvénye 4.2.3. Morfológiai vizsgálatok eredményei A termékekről készített röntgen por-diffrakciós és off-line Raman spektrometriás vizsgálatok megerősítették, hogy segédanyag nélküli esetben carvedilol Form II, míg polimer jelenlétében minden esetben a hatóanyag tiszta Form III hemihidrát módosulata vált ki. A röntgen por-diffrakció eredményeit a 18. ábra mutatja.

18. ábra Polivinil-pirrolidon jelenlétében kicsapással kombinált hűtéses kristályosításban előállított carvedilol röntgen por-diffraktogramjai 54

4. Kísérleti eredmények és értékelésük Az

előállított

carvedilol

polivinil-pirrolidon

tartalmát

1

H-NMR

vizsgálatokkal

kvantifikáltuk. A legkevesebb maradék polimert a PVP-K12-vel kristályosított termékben azonosítottuk, mintegy 1% alatti értékkel. A PVP-K30 és PVP-K90 jelenlétében keletkezett termékekben visszamaradó segédanyag mennyisége 2-4% volt, mely a kristályok felületén vékony rétegben adszorbeálódva található meg (9. Táblázat). 9. Táblázat Polivinil-pirrolidonnal kristályosított carvedilol 1H-NMR spektrométerrel meghatározott polimer tartalma Alkalmazott polimer

PVP-K12

PVP-K30

PVP-K90

Polimer tartalom [%] 0,71±0,22 2,09±0,77

3,39±0,85

A termékek habitusát és szemcseméretét bemutató pásztázó elektronmikroszkópos felvételeken látható, hogy a polimer minden esetben jelentős mértékben befolyásolta a kristálynövekedés folyamatát.

19. ábra Carvedilol kicsapással kombinált hűtéses kristályosítása során keletkezett termékek SEM felvételei a) kiindulási carvedilol; b) segédanyag nélkül; c),d) PVP-K12 jelenlétében Segédanyag nélkül a keletkezett Form II polimorf szabálytalan oszlopos, néhol tűs habitussal jellemezhető, melyben az egyedi kristályok átlagos mérete 1-8 µm. A kiindulási Form II hatóanyaghoz képest a termék szemcsemérete a magas túltelítés mellett bekövetkező 55

4. Kísérleti eredmények és értékelésük spontán kristályosodás miatt jelentősen lecsökkent, a kisméretű kristályok nagy fajlagos felületük miatt agglomerátumokat alkotnak (19. ábra a-b). Bár a folyamatban tapasztalt szemcseméret csökkenés kedvező hatással lehet a kioldódás sebességére, ám a szabálytalan agglomerátumok és tűs kristályok készítménytechnológiai feldolgozhatósága nehézkes. A polimer jelenlétében végzett kristályosítások változatos kristályhabitust eredményeztek. PVP-K12 alkalmazásával belül üreges gömböcskék képződtek, melyeket nagyobb nagyításban

vizsgálva

5

μm

nagyságú

kristályokból

felépülő

aggregátumokként

definiálhatóak (19. ábra c-d). A 20. ábra a PVP-K12-vel végzett kristályosítások feltételezett mechanizmusát mutatja, melynek lépései a következőek: - vizes kicsapás hatására történő emulzióképződés, melyben a carvedilol etanolos cseppjei a polimeres vizes fázisban diszpergálódnak; - kisebb emulzió cseppek összeolvadása nagyobb cseppekké; - a lehűtés hatására megemelkedett túltelítés miatt megindul a kristálykiválás az emulgeálódott cseppek határfelületén→kristályhéj szerkezet kialakulása - a polimer makromolekulái a cseppek felületén adszorbeálódva lassítják és egyben orientálják a kristálynövekedés folyamatát; - a folyamat kinetikai hajtóereje az etanol és a víz ellentétes irányú diffúziója a cseppek belseje és a vizes fázis között; - a folyamat végén a hatóanyagban elszegényedett oldószeres fázis kifolyik a megszilárdult, héj szerkezetű kristályaggregátumból.

20. ábra PVP-K12-vel kristályosított carvedilol folyamatának mechanizmusa

56

4. Kísérleti eredmények és értékelésük PVP-K30 jelenlétében egymásra rétegződött formában, korongszerű, lekerekített szélű kristály aggregátumok alakultak ki (21. ábra). A PVP-K12 esetében tapasztalt szabályos szférikus aggregátumok nem jelentek meg, viszont a rétegzett szerkezetek mellett szabálytalanabb alakú aggregátumok is megfigyelhetőek. A szabálytalanabb aggregátumok kialakulása feltehetőleg a részben kristályos, emulzió cseppek összekapcsolódásával függ össze,

melyet

a

rendszer

viszkozitásának

növekedése

idézett

elő.

A

nagyobb

molekulatömegű PVP-K30 az emulzió cseppek stabilizálása mellett a szilárd fázis növekedését a kristálysík kitűntetett irányaiban segíti elő. A réteges lekerekített kristályokból álló aggregátum növekedése tehát a hosszabb polimer láncok térbeli gátlásának következménye. PVP-K90 segítségével a kezdetben megjelenő szférikus hemihidrát képződmények összetapadásával szőlőfürtszerű aggregátumok alakultak ki (21. ábra). Az aggregátumok felületén jól elkülönülő, körülbelül 100 nm vastagságú lemezes kristályok figyelhetőek meg. A molekulatömeg növelésével a kristálynövekedés folyamata lelassult, a folyamat polimer okozta orientációs hatás jelentősebbé vált. Kettős hatás mutatkozik meg, melyből az egyik a kristálynövekedés térbeli inhibíciója a hosszabb polimer láncok következtében. A másik effektus pedig az oldat viszkozitásának megnövekedése miatt fellépő aggregáció növekedés.

21. ábra Carvedilol kicsapással kombinált hűtéses kristályosítása során keletkezett termékek SEM felvételei a),b) PVP-K30; c),d) PVP-K90 jelenlétében 57

4. Kísérleti eredmények és értékelésük A polimerek habitusmódosító hatásának alapja a hatóanyag molekulákkal kialakított másodlagos kötések létrejötte, mely a carvedilol karbazol gyűrűjében található NH és a polimer karbonil csoportja között lehetséges. 4.2.4. Termékek készítménytechnológiai jellemzése A módosított morfológiájú carvedilol folyási tulajdonságainak jellemzésére kifolyás és tömöríthetőség vizsgálatokat végeztünk. Az eredményekből számított Carr index és Hausner arány megadásával számszerűsíthető az anyag gördülékenysége. A polimer nélkül előállított termék − Carr indexe és Hausner aránya szerint − a rossz folyási tulajdonságú anyaghalmaz csoportjába sorolható. A 10. Táblázatban összefoglalt értékek alapján PVP-K12 és PVP-K90 alkalmazásával a keletkezett hatóanyag kiváló gördülékenységű, míg PVP-K30 használatával is a megfelelő kategóriába sorolható. A segédanyaggal kristályosított termékek alkalmasak direkt préselésre (DC direct compressing), így mikrokristályos cellulóz (Vivapur 102) és súrlódást csökkentő Mg-sztearáttal DC granulátumot készítettünk. A granulátum folyási tulajdonságai ezt követően is a jó és megfelelő kategóriába sorolhatóak, szemben a segédanyag nélkül kristályosított hatóanyag granulátum rossz gördülékenységével. A DC granulátum tablettázását a 3.4-es fejezetben ismertetett módon végeztük, mely során 200 mg tömegű, átlagosan 50-60 N törési szilárdságú tablettákat préseltünk. 10. Táblázat PVP-vel előállított carvedilol és direkt préselhető granulátumának Carr index és Hausner arány értékei PVP-vel kristályosított carvedilol Carr index [%]

Hausner arány [-]

DC granulátum Carr index [%]

Hausner arány [-]

referencia 27,92±8,32 1,41±0,18 25,86±1,65 1,35±0,03 carvedilol PVP-K12 9,86±2,55 1,11±0,03 17,24±1,30 1,21±0,02 PVP-K30 17,97±1,45 1,22±0,02 21,87±0,74 1,28±0,01 PVP-K90 7,23±1,40 1,08±0,02 17,97±0,51 1,22±0,01

Tabletta Tabletta tömeg [mg]

Tabletta szilárdság [N]

196,4±2,4

61±2

196,1±1,6 197,8±2,9 206,7±3,9

54±4 50±5 54±3

A módosított morfológiájú termékek kioldódás vizsgálatát a 6,8 pH-jú foszfát pufferben elvégezve nem tapasztaltunk jelentős változást a segédanyag nélkül kristályosított hatóanyaghoz képest (azaz a módosítatlan változat generikusának tekinthető). A kioldódás görbe alapján a carvedilol 60%-a minden esetben 300 perc elteltével oldódott ki (22. ábra). 58

4. Kísérleti eredmények és értékelésük

100

PVP-K12 PVP-K90 PVP-K30

Oldott hatóanyag [%]

80

segédanyag nélküli carvedilol

60 40 20 0 0

50

100

150

200

250

300

Idő [perc]

22. ábra PVP-vel kristályosított carvedilol kioldódás görbéi

4.2.5. Kicsapásos-hűtéses kristályosítás konklúziói Az elvégzett kísérletek és vizsgálatok alapján megállapítható, hogy kis mennyiségű polivinil-pirrolidon használata elősegíti a carvedilol − vizes etanol oldószerben − termodinamikailag stabil Form III hemihidrát módosulatának kristályosodását. A folyamatok lefutásának feltérképezésében és egyben végpontjelzésében is kiválóan alkalmazható a valós idejű Raman spektrometria. A polimer molekulatömegének függvényében a kristályosítás – a makromolekulák lelassító és egyben orientáló hatása következtében – változatos kristályhabitust eredményezett. A PVP-K12 és PVP-K90 jelenlétében keletkezett kiváló gördülékenységű carvedilolból direkt préseléssel lehetséges generikus tabletták előállítása. Összegzésképpen elmondható, hogy a hatóanyag kioldódási profiljának megtartása mellett sikerült kis mennyiségű polimer jelenlétében a − készítménytechnológiai feldolgozást leegyszerűsítve − kiváló folyási tulajdonságú, direkt préselhető carvedilolt előállítani.

59

4. Kísérleti eredmények és értékelésük

4.3. Famotidin, donepezil kristályosítása polivinil-pirrolidonnal

Famotidin és donepezil HCl kristályosítását PVP jelenlétében és az esetlegesen bekövetkező szerkezeti változások nyomon követését valós idejű érzékeny analitikai szondákkal, a szakterületen megjelent publikációk ez idáig nem tárgyalták. A vizsgált hatóanyagok körét kibővítve célunk volt a segédanyag koncentráció függvényében a polivinil-pirrolidon általános hatásainak megállapítása. Az elvégzett kísérletek pontos körülményei a 11. Táblázatban tekinthetőek meg.

11. Táblázat Donepezil HCl és famotidin hűtéses kristályosításának körülményei polivinilpirrolidon jelenlétében donepezil famotidin: segédanyag HCl segédanyag [g] [g] arány 6,5 100:0 0,065 100:1 PVP-K30 6,5 0,650 10:1 6,5 1:1 famotidin: Alkalmazott famotidin segédanyag segédanyag segédanyag [g] [g] arány 3,1 100:0 0,031 100:1 PVP-K12 3,1 0,155 100:5 0,310 10:1 0,031 100:1 PVP-K30 3,1 0,155 100:5 0,310 10:1 0,031 100:1 PVP-K90 3,1 0,155 100:5 0,310 10:1 Alkalmazott segédanyag

Víz [ml]

Hűtés profil

Keverés [rpm]

20

természetes hűtés (50°C→29°C)

200

Víz [ml]

70

Hűtési sebesség Keverés [°C/perc] [rpm]

0,27 (90°C→25°C)

300

4.3.1. Donepezil kristályosításának valós idejű Raman spektrometriás detektálása A tervezett vizsgálat alapvető feltétele a hatóanyag oldatának Raman aktivitástól függő detektálhatósága. A donepezilt vízben feloldva és Nd-YAG lézerrel vizsgálva, jól azonosítható Raman spektrumokat kaptunk, s a vízben oldott hatóanyag az amorf forma Raman spektrumával mutatott legnagyobb hasonlóságot. A 23. ábrán feltüntetett spektrumok a hatóanyag amorf és vízben oldott állapotára vonatkoznak. Jelentős eltérés az 163160

4. Kísérleti eredmények és értékelésük 1701 cm-1 hullámszám tartományban tapasztalható, ami a donepezil molekulában megtalálható karbonil (C=O) vegyértékrezgésének sávja. A csúcs maximuma a hatóanyag vizes oldatában alacsonyabb hullámszámon jelentkezik, ennek oka a donepezil és vízmolekulák közötti H-kötés kialakulása, amely másodlagos kötésként − a kölcsönhatás intra-, vagy intermolekuláris jellegétől függetlenül −, Raman spektrumbeli hullámszám csökkenést okoz.

23. ábra Donepezil HCl különböző formáiban felvett Raman spektrumai A segédanyagként felhasznált polivinil-pirrolidon a kristályosodást időben késleltette és a folyamat időtartamát is jelentős mértékben megnövelte (12. Táblázat). A kristályosodás minden esetben a szuszpenzió lehűtését követően indult el, a polimer arányának növelésével a szilárd fázis megjelenése időben egyre inkább eltolódott, 1:1 tömegarány esetén a kristályosodás közel 7 óra elteltével indult el a lehűtést követően. 12. Táblázat Polivinil-pirrolidon szerepe donepezil hűtéses kristályosításában, valós idejű Raman spektrumokból kiértékelve tlehűlésKristályosodási Termék Donepezil:PVP hőmérséklet időtartam tkiválás (szuszpenzióban) tömegarány [óra] [°C] [óra] 100:0 29 4 1,6 Form IV 100:1 29 4,1 3,2 Form IV 10:1 29 5,6 3,6 Form IV 1:1 29 12,6 6,8 Form IV

61

4. Kísérleti eredmények és értékelésük 4.3.2. Donepezil morfológiai vizsgálatának eredményei A termékekről készített off-line Raman spektrometriás vizsgálatok minden esetben donepezil HCl Form IV hidrát módosulatát igazolták (24. ábra). A polimer a végtermékben Raman vizsgálatok alapján egyik esetben sem volt kimutatható.

24. ábra Polivinil-pirrolidon jelenlétében kristályosított donepezil HCl off-line Raman spektrumai

25. ábra Donepezil HCl hűtéses kristályosítása során keletkezett termékek poarizációs fénymikroszkópos felvételei a) segédanyag nélkül, b) 100:1 PVP-K30; c) 10:1 PVP-K30; d) 1:1 PVP-K30 62

4. Kísérleti eredmények és értékelésük A PVP-K30-al végzett kristályosítások során a hatóanyag Form IV hidrát módosulata alakult

ki,

jellemzően

hosszúkás

oszlopos

kristályok

formájában.

A

polimer

molekulatömegének növekedésével a termék szemcsemérete csökken, emellett a segédanyagot a hatóanyaggal 1:1 arányban alkalmazva viszkózus rendszer jön létre, melyben a részecskék

agglomerálódása

a

szűrés

és

szárítás

folyamán

jelentősebbé

válik.

A termékekről készített polarizációs fénymikroszkópos felvételek a 25. ábrán láthatóak. 4.3.3. Famotidin kristályosításának valós idejű Raman spektrometriás detektálása A hatóanyag két polimorfjának (Form A, Form B) szilárd fázisban felvett Raman spektrumai alapján azonosíthatóak a folyamat közben változó Raman sávok, melyek ujjlenyomatszerűen jellemzik a kristályosítás során végbemenő átalakulásokat. A 26. ábrán a famotidin két polimorfjának szilárd és vizes szuszpenzióban felvett karakterisztikus Raman csúcsai figyelhetőek meg, továbbá a telített oldatáról készített Raman spektrum. Megállapítható, hogy a hatóanyag jellemző Raman sávjai jól azonosíthatóak vizes fázisban is, jelentősebb csúcseltolódás nem tapasztalható. A hatóanyag 80°C-on telített vizes oldatában az oldott hatóanyag azonosítását a szilárd fázisú Raman sávok jelentős eltolódása teszi lehetővé. Ennek megfelelően a vízben oldott famotidin egyértelmű meghatározása a 1530, 1460, 1136, 862, 555 cm-1-es karakterisztikus csúcsok segítségével lehetséges. A valós idejű Raman detektálás során a szilárd és oldatfázis mennyiségi meghatározásában a 26. ábrán feltüntetett spektrumokat referenciaként alkalmaztuk.

26. ábra Famotidin polimorfjainak szilárd és vizes szuszpenzióban, valamint oldatfázisban felvett Raman spektrumai 63

4. Kísérleti eredmények és értékelésük

A segédanyag nélküli vizes kristályosítás során nem történt polimorfia változás, a kiindulási anyag és a végtermék egyaránt Form B polimorf volt. A 4 órás hűtés során a kristályosodás 71°C –on indult meg, majd 36 perc elteltével a szilárd fázis mennyisége elérte a maximumot (27. ábra). PVP-K12 jelenlétében a valós idejű Raman detektálással azonosított termék a famotidin termodinamikailag stabil Form A módosulata volt. Különböző mennyiségű PVP-K12 jelenlétében (100:1, 100:5, 10:1 famotidin:PVP arány) a kristálykiválás a segédanyag nélküli végzett kísérlethez képest alacsonyabb hőmérsékleten indult el, rendre 59, 48 és 64°C-on. 90 80

80

70 100:5 PVP-K12 10:1 PVP-K12 100:1 PVP-K12

60

40

60 50

Polimer nélkül T

40

20

Hőmérséklet [°C]

Spektrális koncentráció [%]

100

30

0

20 0

1

2

3

4

5

Idő [óra]

27. ábra Különböző mennyiségű PVP-K12-vel végzett famotidin hűtéses kristályosítások mennyiségi diagramja 13. Táblázat Polivinil-pirrolidon szerepe famotidin hűtéses kristályosításában, valós idejű Raman spektrumokból kiértékelve Kristálykiválás

Famotidin:

Segédanyag nélkül PVP-K12

PVP-K30 PVP-K90

Termék

PVP tömegarány

kezdete hőmérséklet [°C]

vége hőmérséklet [°C]

időtartam [perc]

(szuszpen -zióban)

100:0

71

51

36

Form B

100:1 100:5 10:1 100:1 100:5 10:1 100:1 100:5 10:1

59 48 64 51 54 45 64 58 58

53 44 57 44 49 39 38 37 55

22 14 28 27 18 22 96 77 13

64

Form A

Form A Form A

4. Kísérleti eredmények és értékelésük A további polivinil-pirrolidonokkal végzett kísérletek valós idejű Raman spektrometriás vizsgálatának

eredményei

a 13.

Táblázatban szerepelnek. PVP-K90 jelenlétében

a kristályosodás folyamata lassabb volt, mely nagyobb aggregátumok kialakulását jelezheti. A hatóanyag oldhatóságának emelkedése a szűrletben maximálisan 3%-os termelés csökkenést eredményezett. 4.3.4. Famotidin morfológiai vizsgálatainak eredményei A termékek kristályszerkezetének meghatározása röntgen por-diffrakciós és Raman spektrometriás vizsgálattal történt. A polimer nélkül famotidin Form B, míg polivinilpirrolidon jelenlétében a segédanyag koncentrációtól függetlenül Form A polimorfot azonosítottunk. A 100:1 arányú PVP-K30-as és 100:5 arányú PVP-K90-es kísérleti termékek diffraktogramjában jelentősebb intenzitásváltozások figyelhető meg (28. ábra). A jelenség orientációs hatások fellépésével magyarázható, hiszen az anyagok több pontban felvett Raman spektrumaiban csúcseltolódás vagy új Raman sáv nem volt azonosítható (29. ábra).

28. ábra Polivinil-pirrolidon jelenlétében kristályosított famotidin röntgen pordiffraktogramjai

65

4. Kísérleti eredmények és értékelésük

29. ábra Polivinil-pirrolidon jelenlétében kristályosított famotidin off-line Raman spektrumai A polimer tartalmat vékony réteg kromatográfiás módszerrel vizsgálva csupán a 10:1 és néhány 100:5 arányú kristályosítások végtermékeiben találtunk polimert, melyekben 1

H-NMR vizsgálatokkal minden esetben 1-3% közötti polivinil-pirolidon mennyiséget

azonosítottunk. A kristályokról készített pásztázó elektronmikroszkópos felvételeken jól látható, hogy a polivinil-pirrolidon minden esetben jelentős habitus és szemcseméret változást idézett elő (30. ábra). Segédanyag nélkül a keletkezett Form B módosulatot készítménytechnológiai feldolgozás szempontjából igen kedvezőtlen, több száz μm hosszúságú tűs kristályok alkotják. Polivinil-pirrolidon alkalmazásával a famotidin Form A módosulatának fizikai megjelenése a segédanyag molekulatömegének és koncentrációjának függvényében változatos képet mutatott. A PVP-K12-vel egyedi izometrikus kristályokból felépülő, jellegzetes szférikus aggregátumok alakultak ki. Az aggregátumok átmérője kisebb mennyiségű polimerrel (100:1) a legnagyobb, mintegy 470 μm addig 100:5 és 10:1 arányú kristályosítások esetén közel azonos 410 μm. A PVP-K30 mennyiségének függvényében már jelentősebb szemcseméret csökkenés tapasztalható. 100:1 arányú kristályosításban tömör és sima felületű gömbszerű kristályok keletkeztek, melyek átmérője átlagosan 500 μm, ám néhol a néhány mm-t is meghaladják. A polimer koncentrációját növelve egy kisebb

méretű

szemcsefrakció

kialakulása

detektálható,

mellyel

párhuzamosan

az aggregátumok mérete is lecsökken. Hasonló tendencia figyelhető meg PVP-K90 66

4. Kísérleti eredmények és értékelésük jelenlétében, ahol már kis mennyiségű polimer mellett (100:1 arány) két különböző méretű szemcsefrakció jelenléte figyelhető meg. A polimer hatásának tisztázására lézerdiffrakciós szemcseméret eloszlás vizsgálatokat végeztük, amelyek alapján a kisebb méretű szemcsefrakció mennyisége a segédanyag koncentrációjának emelésével jelentősen növekszik. Ennek szemléletes példája a PVP-K90-es kísérlet sorozat esetén a 30. ábrán figyelhető meg.

30. ábra Famotidin hűtéses kristályosítása során keletkezett termékek SEM felvételei a),b) segédanyag nélkül; c-e) 100:1, 100:5, 10:1 PVP-K30; f-h) 100:1, 100:5, 10:1 PVP-K30; i-k) 100:1, 100:5, 10:1 PVP-K90 jelenlétében

67

4. Kísérleti eredmények és értékelésük A kísérletek során tehát a másodlagos nukleáció folyamata a nagyobb molekulatömegű PVP-K30 és PVP-K90 jelenlétében illetve azok koncentrációjának növelésével jelentősebbé vált, melyet a kisebb méretű szemcsefrakció megjelenése és mennyiségi emelkedése jelez. PVP-K12

alkalmazásával

keletkező

termék

monodiszperz,

a

nagyobb

szemcse

aggregátumok mellett kisebb mérető kristályok kialakulása még nagyobb polimer koncentrációnál sem azonosítható.

31. ábra PVP-K90 jelenlétében PVP-K90-nel, hűtéses kristályosításban előállított famotidin szemcseméreteloszlása

4.3.5. Famotidin termékek készítménytechnológiai jellemzése A különböző arányú polivinil-pirrolidon jelenlétében előállított kristályok gördülékenységét kifolyási és tömöríthetőségi vizsgálatokkal jellemeztük. A termékek kifolyásakor keletkezett szemcsehalmaz lejtőszögei a famotidin:PVP-K90 10:1 arányú termékének kivételével minden esetben a gyógyszerkönyvi minősítés alapján a kiváló gördülékenységű kategóriába sorolhatóak. Az előbb említett PVP-K90-es kristályosítás során a lejtőszög értéke 29° amely jó gördülékenységű anyaghalmazként jellemezhető (32. ábra).

68

4. Kísérleti eredmények és értékelésük

80 70

Lejtőszögek [°]

60 50 40 30 20 10 PV PK1 10 2 :1 PV PK3 10 0 :1 PV PK9 0

PK9 0

10 :1

PV

PK3 0 10 0: 5

PV

PK1 2 10 0: 5

PV

PK9 0 10 0: 5

PV

PK3 0 10 0: 1

PV

PK1 2 10 0: 1

PV

10 0: 1

Se gé d

an ya g

né lk

ül

0

32. ábra Különböző arányú és molekulatömegű PVP jelenlétében kristályosított famotidin termékek lejtőszögei 14. Táblázat Különböző arányú és molekulatömegű PVP jelenlétében kristályosított famotidin termékek Carr indexei és Hausner arányai

Segédanyag nélkül PVP-K12 PVP-K30 PVP-K90

Famotidin:PVP Carr index tömegarány [%]

Hausner arány [-]

100:0

26,92±2,3

1,37±0,04

100:1 100:5 10:1 100:1 100:5 10:1 100:1 100:5 10:1

4,66±0,60 4,64±1,60 5,26±0,01 5,63±1,46 8,33±2,36 7,41±1,31 6,61±0,75 9,16±2,07 8,31±0,88

1,05±0,01 1,05±0,02 1,06±0,00 1,06±0,02 1,09±0,03 1,08±0,02 1,07±0,01 1,10±0,03 1,09±0,01

Az anyag folyási tulajdonságainak jellemzésére ugyancsak használt tömöríthetőség és az abból számolható Carr-index és Hausner arányok is megerősítették a segédanyagos kristályosítással előállt termékek kiváló gördülékenységét. A 14. Táblázatban feltüntetett polimeres kristályosítások végtermékei 10>Carr-indexekkel és 1,4>Hausner arányokkal jellemezhetőek. A gyógyszerkönyvi szabványoknak megfelelő kioldódás vizsgálatokat 4,5 pH-jú acetát pufferben végeztük, referenciaként a hatóanyag Form A módosulatát alkalmaztuk. A PVP69

4. Kísérleti eredmények és értékelésük K12-vel kristályosított termékek kioldódás profilja közel azonos volt a referencia mintához viszonyítva a teljes minta oldódása 20 perc alatt játszódott le. A PVP-K30 és PVP-K90 jelenlétében előállított famotidin kioldódása a referencia mintához képest eltérő volt, ám az kioldódás folyamata ez esetben is gyorsan, 30 perc alatt fejeződött be (33. ábra). Az eltérő kioldódás profil oka a nagyobb molekulatömegű polimerek okozta, különböző méretű szemcsefrakciók jelenléte. Mivel a segédanyag koncentrációjának emelése a kisebb méretű kristályos fázis mennyiségi növekedését eredményezte, ezen koncentrációknál a termékek kioldódása kezdetben gyorsabb volt. A kisméretű kristályok gyors beoldódását követően a nagyobb kristály aggregátumok oldódása már lassabb folyamat. A jelenséget jól tükrözi a kioldódás görbe nagyobb polimer koncentrációkban észlelt meredek emelkedése majd a kisebb oldódási sebességgel jellemezhető laposabb szakasza.

PVP-K12

100

80 Kioldódás [%]

80 60 40 10:1 PVP-K12 Form I 100:1 PVP-K12 100:5 PVP-K12

20 0 0

10

20 Idő [perc]

30

60 40 10:1 PVP-K30 Form I 100:1 PVP-K30 100:5 PVP-K30

20 0

40

0

20 Idő [perc]

10

30

PVP-K90

100 80

Kioldódás [%]

Kioldódás [%]

PVP-K30

100

60 40 10:1 PVP-K90 Form I 100:1 PVP-K90 100:5 PVP-K90

20 0 0

10

20 Idő [perc]

30

40

33. ábra Különböző molekulatömegű PVP-vel kristályosított famotidin kioldódás görbéi

70

40

4. Kísérleti eredmények és értékelésük 4.3.6. Famotidin, donepezil kristályosításának konklúziói Donepezil HCl vizes hűtéses kristályosításában alkalmazott PVP-K30 a segédanyag arányának (100:1, 10:1, 1:1) növelésével arányosan időben késleltette és jelentősen elnyújtotta a kristályosodás folyamatát. A valós idejű Raman analízis segítségével a kristályosodás folyamata pontosan nyomon követhető volt. A termék kristályszerkezete nem módosult, Form IV hidrát módosulatot azonosítottunk. A hatóanyag kristályokat vizsgálva habitusuk nem (oszlopos kristályok), szemcseméretük azonban a segédanyag arányának növelésével csökkent. A polimer tehát donepezil HCl kristályosításában csupán késleltette a kristályosodást, ám a kristálysíkok térbeli növekedését nem gátolta. Másik hatóanyagként, famotidin vizes hűtéses kristályosítását három különböző molekulatömegű polivinil-pirrolidonnal (PVP-K12, PVP-K30, PVP-K90) és azok eltérő koncentrációjában valósítottuk meg (10:1; 100:5; 100:1). Segédanyag nélküli kristályosításban a famotidin megjelenése 69°C-on következett be, a kiszűrt termék formulálási szempontból kedvezőtlen tűszerű Form B kristályokból állt. Eltérő molekulatömegű polivinil-pirrolidont (PVP-K12; PVP-K30; PVP-K90) különböző arányban alkalmazva a polimer a carvedilolnál és donepezil HCl sójánál is tapasztalt kristályosodás gátló hatása mellett, elősegítette a termodinamikailag stabil (Form A) módosulat keletkezését. A carvedilol hűtéses kristályosításában tapasztalt egyedi kristályokból felépülő szférikus aggregátumok kialakulása famotidin esetén is tapasztalható volt. A nagyobb molekulatömegű polimerek koncentrációját növelve azonban nem az aggregátumok átmérője csökkent, hanem a másodlagos gócképződéssel kisebb méretű szemcsefrakció jelent meg és annak mennyisége változott a koncentrációval. A polivinil-pirrolidonnal előállított termék, a kioldódási jellemzők megtartása (azaz generikus viselkedés) mellett, minden esetben kiváló folyási tulajdonságú, direkt préselésre alkalmas famotidin.

4.4. Visszacsatolásos Raman spektrometriás kristályosítás szabályozás A visszacsatolásos Raman spektrometriás szabályozás megvalósításához elsőként a modellhatóanyagként választott carvedilol hűtéses és oldószer közvetítéses polimorf átalakulásait vizsgáltuk etil-acetát oldószerben. A hatóanyag polimorfjainak termodinamikai kapcsolatát és a folyamatok valós idejű detektálhatóságát feltérképezve lehetővé vált 71

4. Kísérleti eredmények és értékelésük a tervezett polimorfot biztosító szabályozott kristályosítás megvalósítása. Az elvégzett kísérletek pontos körülményeit a 15. Táblázat foglalja össze. 15. Táblázat Carvedilol oldószeres polimorf átalakulásának és kristályosításának körülményei

a

b

Carvedilol oldószer közvetítéses polimorf átalakulásaa Keverési Vizsgálati Form II Oltókristály EtOAc fordulatszám hőmérséklet [g] Form I [g] [ml] [rpm] [°C] 0 25 120,0 1,2 600 105 50 60 a Carvedilol hűtéses kristályosítása Oldat Keverési Hűtési Form II EtOAc összetétel fordulatszám sebesség [g] [ml] [%] [rpm] [°C/perc] 16,1 2,9 0,32 53,2 9,0 600 200 (77°C→0°C; 4h) 102,5 16,0 b Visszacsatolásos carvedilol hűtéses kristályosítása Form II Oltókristály EtOAc Keverési Hűtési [g] Form I [g] [ml] fordulatszám sebesség [rpm] [°C/perc] 13,8 0,138 70 200 0,096

In-line invazív méréstechnika (Detektálás a Raman szonda oldatba helyezésével) In-line nem invazív méréstechnika (Reaktoron kívüli, üvegfalon keresztüli detektálás)

4.4.1. Carvedilol oldószer közvetítéses polimorf átalakulása Az oldószer közvetítéses polimorf átalakulások tanulmányozását a carvedilol kinetikailag kedvezményezett Form II és termodinamikailag stabil Form I módosulataival négy különböző hőmérsékleten (0, 25, 50, 60°C) végeztük el. Célunk a termodinamikailag stabil Form I polimorf kialakulásának nyomon követése valós idejű Raman spektrometriás monitorozással. Az analitikai információ kiértékeléséhez ez alkalommal is szükség volt a referencia spektrumok, valamint az egyes fázisokat jellemző karakterisztikus Raman csúcsok kijelölésére. A carvedilol Form I és Form II polimorfjainak szuszpenzióban felvett, illetve a telített hatóanyag etil-acetátos oldatának valós idejű Raman spektrumai a 34. ábrán láthatóak. A Form II (727, 769, 1288 cm-1) és Form I (753, 764, 1291 cm-1) polimorfra leginkább 72

4. Kísérleti eredmények és értékelésük jellemző karakterisztikus Raman eltolódások szuszpenzióban is jól detektálhatóak. A

szuszpenzió

Raman

spektrumban

a

szilárd

fázis

csúcsai

dominálnak,

az oldott hatóanyagra utaló csúcsok intenzitása elhanyagolhatóan kicsi. Az oldott hatóanyag azonosítása a telített oldat Raman spektrumában 724 és 1286 cm-1-en megjelenő csúcsok segítségével lehetséges. A szilárd fázis Raman sávjaihoz képest az oldott hatóanyagra jellemző csúcsok eltolódásáért a hatóanyag oldószerrel kialakított másodrendű kötései felelősek. A carvedilol mellett a 378, 635, 848 cm-1 megjelenő nagyobb intenzitású csúcsok az etil-acetát oldószer jellegzetes vegyértékrezgéseit jelölik.

34. ábra Carvedilol referencia Raman spektrumai A carvedilol etil-acetátban történő kristályosítása előtt összevetettük az oldat fázisú hatóanyag 4.1.1-es fejezetben bemutatott etanolos és az imént bemutatásra kerülő etilacetátos Raman spektrumát. A vizsgált hullámszám tartományban (292-1540 cm-1) a protikus etanol és az aprotikus etil-acetát oldatok között, az oldott hatóanyagra jellemző csúcsokban eltolódást nem azonosítottunk. A carvedilol tehát a két eltérő karakterű oldószerrel igen hasonló másodlagos kötéseket tud kialakítani. Ennek igazolására további a vizsgálatot hasonló karakterű, de Raman spektrumban a hatóanyaggal átfedést kevésbé mutató oldószerekre (protikus dimetil-szulfoxid és az aprotikus víz) terjesztettük ki, majd a hatóanyag oldószerrel kialakított kölcsönhatását kvantumkémiai számításokkal igazoltuk. A dimetil-szulfoxidban és vízben, Nd-YAG lézerrel, 200-4000 cm-1-es tartományban felvett carvedilolra jellemző Raman sávok az etil-acetátos és etanolos oldathoz hasonlóak voltak. Jelentősebb Raman spektrumbeli eltérést a szilárd és oldott hatóanyag között a 3000-3300 cm-1-es hullámszám tartományban detektáltunk, melyet a 10-es helyzetű NH valamint 73

4. Kísérleti eredmények és értékelésük a karbazol és benzol gyűrű aromás CH csoportjainak megváltozott vegyértékrezgésével magyaráztunk. A számítások alapján a hatóanyag molekulák némileg erősebb H-hidas kölcsönhatást tudnak kialakítani az aprotikus dimetil-szulfoxiddal, ám az általunk valós időben felvett hullámszám tartományon a két oldószerben felvett Raman spektrumok között ez a különbség nem detektálható. Ennek megfelelően az etanolban és etil-acetátban feloldott carvedilol Raman eltolódásai a valós idejű spektrumokban azonosak. A valós idejű Raman spektrumok és a 34. ábrán feltüntetett referencia spektrumok felhasználásával a carvedilol oldószer közvetítéses polimorf átalakulásainak mennyiségi kiértékelését CLS módszerrel végeztük. A folyamatokat a csökkenő vizsgálati hőmérsékletek sorrendjében tárgyaljuk (60→0°C). A Form II polimorf átalakulását a termodinamikailag stabil Form I kristályformába minden esetben a 727 cm-1-es csúcs intenzitás csökkenésével párhuzamosan, a 757 cm-1-es csúcs megjelenése jelzi, amely vizuálisan is jól nyomon követhető (35. ábra). A különböző hőmérsékleteken elvégzett polimorf átalakulások kvantitatív ábrázolása a 36. ábrán látható, ahol a nulla időpont az oltás pillanatát jelöli.

35. ábra Raman spektrumok változása Form II→Form I oldószeres polimorf átalakulás során 60°C és 50°C-on a Form II→Form I átalakulás gyorsan lejátszódott, az oltást követő rövid időn belül a Form I spektrális koncentrációja elérte a 100%-ot. 60°C-on az átkristályosodás hamarabb − oltást követő 30. percben − és gyorsabban végbement mint 50°C-on. Feltételezve, hogy a folyamat nulladrendű kinetikával írható le − reakciósebesség értéke független a kiindulási koncentrációtól −, a reakciósebesség értéke a mennyiségi görbe egyenes szakaszának meredekségével számolható (60°C-on 60%/h). Az oltókristály mennyisége elhanyagolható a teljes Form II szilárd fázis mennyiségéhez képest, így az oltás pillanatában Form I spektrális koncentrációjának növekedése nem következett be. 74

4. Kísérleti eredmények és értékelésük

36. ábra Carvedilol oldószeres polimorf átalakulásainak mennyiségi kiértékelése valós idejű Raman detektálással A vizsgált hőmérsékletek közül 25°C-on a polimorf átalakulásnak két lehetséges útját tapasztaltuk. Az egyik esetben a már magasabb hőmérsékleten is bekövetkező Form II→Form I átkristályosodás következett be, mely során a Form I mennyiségi növekedése csupán a 6. órában volt megfigyelhető. A teljes átalakulás 5 óra elteltével fejeződött be, szemben a magasabb hőmérsékleten (60, 50°C) detektált maximális 2 órával. A másik úton a carvedilol Form VI szolvátja keletkezett az oltást követő 10. órában, a szilárd fázis mennyisége pedig az oltást követő 17. órában érte el a maximumot. A Form VI szolvát Raman spektruma leginkább a Form II polimorféra hasonlít, csúcseltolódások mellett a szolvát karakterisztikus csúcsai 1019, 761, 724, 438 cm-1-en detektálhatóak (37. ábra).

37. ábra Carvedilol Form VI szolvát és Form II Raman spektruma

75

4. Kísérleti eredmények és értékelésük A polimorf átalakulást 0°C-on elvégezve jelentős Raman intenzitás csökkenést tapasztaltunk, mely a spektrumok kiértékelését nagymértékben nehezítette. A valós idejű detektálás eredményeinek megerősítésére az in-line spektrometriát at-line röntgen pordiffrakciós és − az oldószertartalom meghatározásához −

1

H-NMR vizsgálatokkal

egészítettük ki. A Raman spektrumokból számított mennyiségi diagram, és az at-line vizsgálatok eredményei a 38. ábrán láthatóak.

38. ábra Carvedilol 0°C-os oldószeres polimorf átalakulásának vizsgálata a) valós idejű Raman kiértékelés; b) at-line XRPD és 1H-NMR eredmények A szuszpendálási kísérlet során két átalakulás figyelhető meg az oltást követő 4,2 és 10 órában. A 4. óra elteltével Form VII szolvát kialakulása figyelhető meg melyet a röntgen por-diffrakciós és 1H-NMR vizsgálatokkal azonosítottunk. A folyamat 10. órájában Raman spektrumok által jelzett átalakulás során ismételten egy szolvát képződés következett be, melynek pontos szerkezetét a röntgen por-diffrakciós vizsgálatokkal nem sikerült megállapítani. A valós idejű Raman spektrometriás és at-line végzett XRPD valamint 1

H-NMR vizsgálatokkal pontos képet kaptunk a 0°C-os polimorf átalakulás folyamatáról,

ahol a Form I szerkezet kristályosodása helyett különféle szolvátok megjelenését tapasztaltuk. 4.4.2. Carvedilol hűtéses kristályosítása A hűtéses kristályosításokat három különböző koncentrációban végeztük el (16; 9; 2,9%), melyek közül a 16%-os kísérletben az etil-acetát forráspontján (77°C) telített oldatot hűtöttünk. Az eredményeket komplexitásuk függvényében két csoportban tárgyaljuk kezdve a 16-9%-os majd folytatva a 2,9%-os kristályosítások bemutatásával. A töményebb rendszerek (16-9%) hűtése során a carvedilol kinetikailag kedvezményezett Form II módosulata kristályosodott. A beoldódás, majd a hűtés alatti szilárd fázis 76

4. Kísérleti eredmények és értékelésük megjelenését ez esetben is a Form II polimorfra jellemző 727 cm-1-es csúcs segítségével követtük nyomon. A hatóanyag koncentrációjának csökkentésével a beoldódás és a kristálykiválás is alacsonyabb hőmérsékleten következett be, melyet a Raman spektrumok gyors változása jelzett. A Form II módosulat 16%-os rendszerek esetén átlagosan 46°C-on, míg 9%-os oldatok hűtésénél átlagosan 32°C-on vált ki az oldatból. A kristályosodások mindkét koncentrációban gyorsan lejátszódtak, melyet a Raman spektrumokból kiértékelt mennyiségi görbe ugrásszerű változása jelzett (39. ábra).

39. ábra a) Carvedilol 16%-os hűtéses kristályosításának mennyiségi diagramja b) beoldódás és kristályosodás hőmérséklete 16% és 9%-os rendszerek esetén Hígabb oldatok (2,9%) kristályosításakor a polimorf átalakulásoknál már tapasztalt jelentős Raman intenzitás csökkenés miatt a folyamatok megértéséhez at-line röntgen pordiffrakciós, és 1H-NMR vizsgálatokat végeztünk. A valós idejű Raman spektrumok változása egy komplex, több forma megjelenésén keresztüli folyamatot mutatott (40. ábra). A kristályosodás a 2. órában 5-2°C között kezdődött, majd újabb átalakulás következett be immáron 0°C-on a 6. és 15. órában. A megjelenő szilárd formák minőségi azonosítása az alacsony Raman intenzitások és az ebből adódó kedvezőtlen jel/zaj arányok miatt CLS módszerrel nem lehetséges. A spektrumok kiértékelését ezért a kemometriai módszerek egyik legmodernebb változatával, az MCR-ALS (alternáló legkisebb négyzetek-többváltozós görbefelbontás) módszerrel is elvégeztük, ám ez esetben is hasonló spektrális koncentráció görbéket kaptunk. Az at-line végzett kísérletek során a kiszűrt minták minden esetben a hatóanyag Form V etil-metil ketonos szolvátjának szerkezetét mutatták közel 40 n/n% etilacetát tartalommal [260].

77

4. Kísérleti eredmények és értékelésük

40. ábra Carvedilol 2,9%-os hűtéses kristályosításának vizsgálata a) valós idejű Raman spektrometriás kiértékelés; b) at-line XRPD és 1H-NMR eredmények A fentiek értelmében az általunk előállított Form V* szolvát tehát szerkezetében a szabadalmakban leírt etil-metil ketonos szolváttal megegyező szerkezetű csatornaszolvát, mely oldószerként azonban − a Form V-től eltérően − etil-acetátot (40-45 n/n%) tartalmazó carvedilol módosulat. A Form V* szolvát Raman spektrumát a 41. ábra, különböző szárítási körülmények melletti bomlástermékeit a 16. Táblázat mutatja.

41. ábra Carvedilol Form I, Form II és Form V* Raman spektruma A Form V* szolvát 25°C-on, atmoszférikus nyomáson és vákuumban történő szárítást követően Form II és Form I módosulat különböző arányú keverékeivé alakult át. A szolvátot 70°C-on vákuumban szárítva olvadáson keresztül kristályosodott át ugyanezen polimorfok keverékévé. 78

4. Kísérleti eredmények és értékelésük 16. Táblázat Carvedilol Form V* szolvát stabilitás vizsgálata Tárolási Szárítás idő körülményei [nap] 25°C, atmoszférikus nyomás 25°C, vákuum 70°C, vákuum

0 6 14 3 6 14 4 14

Polimorfia XRPD [-]

Raman [-]

Form V* Form V* Form V*+FormII+FormI FormI+FormII>>FormV* Form V* Form V*+FormII+FormI Form II>Form I FormII>>FormI Form II>Form I (olvadás) Form II>Form I

Oldószer tartalom 1 HNMR [n/n%] 44 44 1 -

4.4.3. Carvedilol szabályozott hűtéses kristályosítása A carvedilol oldószeres polimorf átalakulása és kristályosítása során megállapítottuk a hatóanyag különféle módosulatainak viszonyát, eltérő körülmények mellett kristályosítva tanulmányoztuk a Raman spektrometriás monitorozás eredményességét. A megszerzett tapasztalatokat felhasználva modellrendszert dolgoztunk ki carvedilol adott polimorfjának előállítására, Raman visszacsatoláson alapuló PAT eljárás megvalósításával. A Raman jelintenzitás visszacsatolásán alapuló szabályozás előzményként a következő fejlesztések valósultak meg. Kialakítottuk a PLC és a Raman spektrométer közötti kommunikációt, illetve megoldottuk a Raman spektrométer működésének PLC-ről történő vezérlését. A PLC és a Raman berendezés közti kommunikáció soros porton keresztül valósul meg. A spektrométer működésének vezérlése ActiveX felületén keresztül történik, a kezelői szoftverben futtatott Visual Basic program segítségével. A program feladata a valós idejű Raman detektálás indítása − miután megkapja szükséges beállításokat (mérési idő, akkumulációk száma, kijelölt hullámszámok) −, nyers adatok tárolása, végül pedig a kijelölt hullámszámokhoz tartozó Raman intenzitás értékek visszaküldése a PLC-nek. Tervezése során fontos szempont volt a mért spektrumok időbélyeggel ellátott, folyamatos mentése. A teljes spektrumok rögzítésével lehetőség nyílik a kristályosítások későbbi mennyiségi kiértékelésre, mely elősegíti a szabályozási technika további pontosítását. Célunk a kiválasztott modellhatóanyag hűtéses kristályosításában a Form II polimorf képződésének irányába tolni a folyamatot. Az elvégzett kristályosítással modellezni kívántuk 79

4. Kísérleti eredmények és értékelésük azt az esetet, melyben a termodinamikailag stabilabb polimorf megjelenése szennyezőként megakadályozhatja a tervezett módosulat előállítását. A folyamat spektrális nyomon követésével és egyidejű szabályozásával azonban lehetővé válik a gyártási paraméterek változtatása a megfelelő terméktulajdonságok elérése érdekében. Az előző 4.4.2-es fejezetben bemutattuk, hogy a carvedilol 16-9%-os etil-acetátos oldatának hűtéses kristályosításával a hatóanyag kinetikailag kedvezményezett Form II polimorfja állítható elő. A termodinamikailag stabil polimorf szennyezőként megjelenve (pl. reaktor falán) azonban jelentősen befolyásolhatja a keletkezett termék morfológiát. A hatóanyag Form I polimorfja kis mennyiségben is zavarhatja a rendszert, mivel oltókristályként

a

termodinamikailag

stabil

forma

kristályosodását

indukálhatja.

A kidolgozott visszacsatolásos Raman spektrometriás szabályozás hatékonyságát a fent említett jelenséget szándékosan előidézve próbáltuk tesztelni. A kristályosítás paramétereinek (hűtés karakterisztika, keverési sebesség, kicsapószer adagolási sebesség) gyors változtatásával a folyamat közben a termék minősége is befolyásolható. A kísérletek során carvedilol Form I polimorfra nézve 73°C-on telített oldatát az etil-acetát forráspontjáig (77°C) melegítettük, majd lassú hűtéssel biztosítottuk a túltelítés mértékének enyhe emelkedését. A metastabil zónán belüli alacsony túltelítés mellett ugyanis a gócképződés sebessége kicsi lesz, így lehetővé válik a nagyobb méretű kristályok előállítása. Az oldat termodinamikailag stabil polimorfjának telítési pontján 1% Form I módosulattal oltottuk a rendszert. Mivel a célvegyület a Form II polimorf volt, így a szabályozás során elengedhetetlen volt a két polimorfra (Form I, Form II) jellemző karakterisztikus Raman csúcsok kiválasztása. Ehhez a két módosulat Raman spektrumában az oldószer mellett is jól elkülöníthető Form II-re jellemző 727 cm-1-en és Form I jelenlétét igazoló 753 cm-1-en megjelenő Raman eltolódásokat tanulmányoztuk. A polimorfok korábban bemutatott Raman spektrumaiban (34. ábra) a kiválasztott hullámszámokon intenzív csúcsok detektálhatóak, amely a szabályozás eredményességének fontos kritériuma volt. A szabályozás alapját e két hullámszámon megjelenő Raman csúcs intenzitásának viszonya képezte. Az intenzitás értékek önmagukban azonban nem elegendőek, hiszen a folyamat közben bekövetkező alapvonal változás valótlan következtetésekhez vezetne. Ebből adódóan elengedhetetlen volt a két hullámszám értéken leolvasott Raman intenzitás értékek korrekciója az aktuális alapvonallal. Az így definiált relatív intenzitásokkal precízebb szabályozás mellett biztosítható a kívánt polimorf módosulatú termék. További előnyei a szabályozásnak, hogy nem érzékeny a szemcseméret változással járó általános 80

4. Kísérleti eredmények és értékelésük intenzitás csökkenésre. Az alapvonalként kiválasztott 743 cm-1-es intenzitás értéket kivonva mindkét polimorfra jellemző csúcsintenzitásból (753 cm-1, 727 cm-1) állította elő a szabályzó a relatív intenzitás értékeket, mellyel aztán a kristályosítás kontrollálását végezte. Az egyszerűség kedvéért a továbbiakban adott polimorfra jellemző csúcsintenzitás alatt az alapvonallal korrigált relatív intenzitás értéket értjük. A szabályozás során, ha a Form I polimorf intenzitása nagyobb volt, mint a célvegyület Form II Raman csúcsintenzitása (I

FormI

> I

Form II)

az egyértelműen jelezte a nem kívánt

forma kristályosodását. Ennek példája látható az intenzitások változását bemutató 42. ábrán, mely egy Raman visszacsatolás nélküli, manuálisan szabályozott kísérlet diagramja. A hűtés során a Form I módosulatra jellemző Raman jelintenzitás növekedése egyértelműen jelezte az oltás következtében megjelenő, nem kívánt polimorf kristályosodását. A Form I 39%-os spektrális koncentrációja mellett ismételten visszamelegítettük a rendszert, majd egy izoterm szakaszt követően ismételt hűtési ciklus következett. A másik hűtési periódusban a Form II polimorf 743 cm-1-es intenzitás növekedése a folyamat megfelelő lefutását mutatja. A folyamat főbb szakaszaira jellemző Raman spektrumok a 43. ábrán láthatóak. Következésképpen az IFormI > I

Form II

relációval a kristályosodás kezdeti szakaszában

jelezhető a nem kívánt Form I polimorf megjelenése így biztosítva a szabályzó oldali gyors beavatkozást.

42. ábra Carvedilol Form I és Form II csúcsintenzitásának változása hűtéses kristályosítás során

81

4. Kísérleti eredmények és értékelésük

43. ábra Visszacsatolásos kristályosítás főbb Raman spektrumai A

visszacsatolásos

Raman

spektrometriás

szabályozáson

alapuló

kristályosítás

megvalósításának SFC diagramja a 44. ábrán látható. A kísérlet a programváltozók kezdeti beállításának ellenőrzésével indul (REALSTART) majd egy melegítési szakasz során 77°C-ra emelkedik a rendszer hőmérséklete (Heat szakasz). Az első hűtési periódusban (Cool1,77-54°C) 73°C-on történt meg a rendszer oltása 1% termodinamikailag stabil Form I polimorffal. Ebben a szakaszban a szabályzó folyamatosan értékeli a Raman spektrométertől érkező intenzitás értékeket. Amennyiben az IFormI > I Form II reláció érvénybe lép, a szabályzó visszacsatol a kristályosítás korábbi fázisába. Ekkor ismételten felmelegíti a rendszert a szilárd fázis teljes beoldás érdekében és egy előzőnél gyorsabb hűtési sebességgel kíséreli meg a kinetikailag kedvezményezett Form II módosulat előállítását. Ha a nem kívánt polimorf (Form I) Raman spektrum alapú jelintenzitása nem haladja meg a Form II módosulat intenzitás értékét a szabályzó egy második hűtési ciklusban (Cool2) csökkenti a hőmérsékletet 0°C-ra, hogy a hatóanyag teljes mennyisége kiváljon az oldatból. Fontos megjegyezni, hogy oldatfázis esetén mindig fennáll az IFormII > I

Form I

reláció az oldott

hatóanyagra jellemző 724 cm-1-es Raman csúcs miatt, így a PLC csakis a Form I polimorf megjelenésekor változtat a kijelölt folyamat paramétereken. Tehát a szabályozás hatékonysága a vizsgált polimorfokat tartalmazó rendszerben biztosított. A folyamat során a lineáris hőmérséklet periódusokat követően 10-25 perces izoterm szakasz beiktatására került sor a rendszer egyensúlyi állapotának elérése céljából.

82

4. Kísérleti eredmények és értékelésük

44. ábra Visszacsatolásos Raman spektrometriás szabályozáson alapuló kristályosítás SFC diagramja A visszacsatolásos szabályozás alkalmával a valós idejű Raman spektrumok időbeli változását és egyben a kristályosítás fontosabb szakaszait a 45. ábra mutatja.

45. ábra Visszacsatolásos Raman szabályozásos kristályosítás valós idejű Raman spektrumainak időbeli változása

83

4. Kísérleti eredmények és értékelésük A valós idejű Raman spektrumok feldolgozásával a szabályozás utólagosan is kiértékelhető (46. ábra). A kristályosítást 0°C-ról kezdve a kiindulási Form II polimorf beoldódását 26°C-on a szilárd fázisra jellemző Raman csúcsok eltűnése jelezte. Az oltást követően a nem kívánt Form I polimorf 62°C-on kezdett el kristályosodni, melyet a spektrális koncentrációjának növekedése is alátámasztott. A Form I intenzitásának folyamatos emelkedése során 56,7°C-on értéke meghaladta a Form II polimorf csúcsintenzitását, így a szabályzó automatikusan megkezdte a szuszpenzió ismételt felmelegítését. A visszacsatolás már 12%-os spektrális Form I koncentráció mellett bekövetkezett. A 77°C-on beiktatott 25 perces izoterm szakasz után az előzőnél gyorsabb hűtési sebességgel a Form II módosulat kristályosodása 53°C-on következett be, a teljes folyamat pedig közel 2 óra alatt lejátszódott.

46. ábra Visszacsatolásos Raman szabályozásos kristályosítás valós idejű Raman spektrumainak mennyiségi kiértékelése 4.4.4. Szabályozott kristályosítás konklúziói Valós idejű Raman spektrometriás detektálással tanulmányoztuk carvedilol oldószer közvetítéses polimorf átalakulását a hőmérséklet, valamint hűtéses kristályosítását a hatóanyag koncentráció függvényében. Az etil-acetátban végrehajtott kísérletek során megállapítottuk, hogy az alacsony hőmérséklet (25-0°C) kedvez a hatóanyag szolvát módosulatok megjelenésének (Form VI, Form VII). Nagyobb hőmérsékleteken (25-60°C) 84

4. Kísérleti eredmények és értékelésük a Form II módosulat közvetlen átalakulásával jutunk a termodinamikailag stabil Form I kristályszerkezethez, ahol az átalakulás sebessége a hőmérséklet emelésével gyorsul. Carvedilol hűtéses kristályosításában 16-9%-os hatóanyag koncentrációban a Raman spektrometriát eredményesen alkalmaztuk a Form II polimorf kristályosodásának nyomon követésében. 2,9%-os rendszerben különböző szolvátok megjelenését tapasztaltuk hűtés során, valamint előállítottunk egy új szolvát módosulatot Form V*, melynek stabilitását is vizsgáltuk. A carvedilol etil-acetátos kristályosításának vizsgálatát követően sikeres Raman jelintenzitás visszacsatoláson alapuló szabályozást dolgoztunk ki a hatóanyag tervezett polimorfjának előállítására. A szabályozás hatékonyságát zavaró hatások (termodinamikailag stabil polimorf szennyezés) jelenlétében is teszteltük.

4.5. Folytonos készítménytechnológiai eljárások Raman nyomon követése Kísérleti munkánk célja a folyamatos készítménytechnológiai folyamatok közül az extrúzió és az elektrosztatikus szálképzés folyamatának valós idejű nyomon követése Raman spektrometria segítségével. Elektrosztatikus szálképzés esetén a hatóanyagmorfológia azonosítását a minta rétegvastagságának függvényében végeztük el, majd a Raman monitorozás eredményességét méretnövelt kísérletekben is tanulmányoztuk. 4.5.1. Extrúzió Raman monitorozása Az extrúziós kísérleteket a 3.3-as fejezetben ismertetett módon a 17. Táblázatban leírt összetételek és körülmények mellett hajtottuk végre. A valós idejű Raman spektrometriás nyomon követést in-line nem invazív módon, az extrudátumokat futószalagon vezetve a szonda fix pozíciója mellett végeztük. A kísérletek során donepezil tartalmú, majd tiszta mártix adagolását végeztük annak felderítésére, hogy nyomon követhető –e folyamatos extrudálás alkalmával a hatóanyag eltűnése a termékből és ha igen milyen módon. A 70°C-os extrúzió során a hatóanyag degradációját a fellépő fluoreszcencia jelensége jelezte, így hatékony összetételként megemeltük a lágyítóként alkalmazott víz mennyiségét (4 g) és csökkentettük a hőmérsékletet (40°C).

85

4. Kísérleti eredmények és értékelésük

17. Táblázat Extrúziós kísérletek körülményei Anyagok

Mennyiség [g] -

1

1

5

5

5

1

1

4

Hőmérséklet [°C]

70

70

40

Keverési fordulatszám [1/perc]

10

10

10

40-50

70-80

15

donepezil HCl Kollicoat IR (polivinilalkohol/polietilén-glikol kopolimer, PVA-PEG) deszt. víz Extrudálási paraméterek

Forgatónyomaték [Nm]

Az 40°C-on elvégzett kísérletek során az extrudátumot egyenes vonalon vezetve 3 sec-os spektrumfelvételi idővel vált lehetővé a valós idejű Raman detektálás. Az extrudátumról készített spektrumokból látható, hogy a hatóanyag eltűnése folyamatos, azaz a rá jellemző karakterisztikus csúcsok aránya egyre kisebb (47. ábra).

47. ábra Extrudátum valós idejű Raman spektrumainak változása donepezil mátrixba keverésével A hatóanyag jelenlétének igazolása mellett morfológiájára vonatkozó információkat is megállapítottunk. Minden esetben a hatóanyag amorf formáját detektáltuk a rá jellemző 1681, 1593, 1369, 1005, 755 cm-1-en megjelenő csúcsok segítségével. A donepezil Raman sávjai emellett jól elkülöníthetőek a mátrixként alkalmazott PVA-PEG kopolimer mellett (48. ábra).

86

4. Kísérleti eredmények és értékelésük

48. ábra Extrúziós Raman monitorozás főbb Raman spektrumai 4.5.2. Elektrosztatikus szálképzés Raman spektrometriás nyomon követés A 33% donepezil tartalmú rendszer szórófejes szálhúzását a 3.3-as fejezetben ismertetett módon végeztük. A nanoszálas rétegről a szálképzés különböző időpontjaiban felvett Raman spektrumok a 49. ábrán láthatóak.

49. ábra Nanoszövedék Raman spektrumai a szálképzés folyamán Az elektrosztatikus eljárással előállított szálakról készített Raman spektrumok intenzitása a rétegvastagság növekedésével arányosan nő, a szálakról készített két perces spektrumokban a 751 cm-1 és 1001 cm-1-es csúcsok alapján a donepezil amorf formája azonosítható. Az alufóliára történő

szálképzés

során

a nanoszálak

rétegének

vastagságát

Raman

spektrométerrel határoztuk meg. A vertikális Raman térképet a nanoszálas réteg ugyanazon 87

4. Kísérleti eredmények és értékelésük pontjában a szálképzés különböző időpontjaiban készítettük 100x-as objektív és 200 μm-es konfokális lyuk beállításával. A különböző mélységben készített Raman spektrumok alapján az amorf hatóanyag karakterisztikus csúcsainak megjelenése és eltűnése alapján következtethetünk a nanoszálas réteg vastagságra. 250

y = 4,6942x

R2 = 0,9976

Rétegvastagság [μm]

200 150

100 50 0 0

10

20

Idő [perc]

30

40

50

50. ábra Nanoszálas minta rétegvastagságának alakulása a folyamat során A rétegvastagság 10 perc elteltével 40(±7) μm, 45 perc elteltével 210(±10) μm, a kezdeti nulla értéket figyelembe véve egy egyenesre illeszkednek. A vizsgált minták alapján a rétegvastagság időben lineárisan nő. A hatóanyag morfológia azonosítása tehát már 10 perc elteltével, mintegy 40 μm-es rétegvastagságtól lehetséges volt (50. ábra). A méretnövelt kísérletekben alkalmazott ún. „nanospider” technológiában elsőként hatóanyag nélküli polipropilén rendszert vizsgáltunk. A rétegvastagságot ez esetben optikai mikroszkópos felvételek segítségével határoztuk meg minden minta esetén 15-20 pontban lemért vastagságértékek átlagolásával. Az optikai mikroszkópos felvételeken jól látszik a polipropilén szövethúzási sebességének növelésével járó csökkenés a nanoszálak rétegvastagságában (51. ábra). Ennek számszerű értékeit az 52. ábra mutatja, ahol a minták rétegvastagsága exponenciális jelleggel csökken. A különféle szövethaladási sebességgel készített minták (4-212 mm/perc) vastagságának meghatározási hibahatára közel azonos, 14-21%-os szórással történt. (A 212 mm/perc-es PP szövet haladási sebességgel előállított minta vastagságát már csak nagy hibaszázalékkal tudtuk meghatározni.)

88

-250

-250

-200

-200

-150

-150

-100

-100

-50

-50

Y (µm)

Y (µm)

4. Kísérleti eredmények és értékelésük

0

50

100

100

150

150 200

200

20 µm

20 µm

250

250 -200

-100

100

0 X (µm)

300

200

-250

-250

-200

-200

-150

-150

-100

-100

-50

-50

Y (µm)

Y (µm)

-300

0

-300

-200

-100

0 X (µm)

100

200

300

-300

-200

-100

0 X (µm)

100

200

300

-300

-200

-100

0 X (µm)

100

200

300

0

50

50

100

100

150

150 200

200

20 µm

20 µm

250

250 -300

-200

-100

200

100

0 X (µm)

300

-250

-250

-200

-200

-150

-150

-100

-100

-50

-50

Y (µm)

Y (µm)

0

50

0

0

50

50

100

100

150

150 200

200

20 µm

20 µm 250

250 -300

-200

-100

0 X (µm)

100

200

300

-250 -200 -150 -100

Y (µm)

-50 0 50 100 150 200

20 µm 250 -300

-200

-100

0 X (µm)

100

200

300

51. ábra Nanospiderrel készült minták keresztmetszetének optikai mikroszkópos képei rendre a következő PP elhúzási sebességek mellett: 4; 7; 37; 75; 130; 212 mm/perc

89

4. Kísérleti eredmények és értékelésük

500

Rétegvastagság [μm]

400 300 200 100 0 0

40

80

120

160

PP szövet haladási sebesség [mm/perc]

52. ábra Elektrosztatikus szálképzéssel előállított minták rétegvastagsága a szövedék haladási sebesség függvényében A különböző rétegvastagságú nanoszálas minták 1,5 perces Raman spektrumait mutatja az 53. ábra. Ezen jól látható a minták alatt jelen lévő PP szövet csúcsainak − 1529; 680 cm-1 − eltűnése, valamint a PVP-re jellemző karakterisztikus sávok − 934 cm-1-es élesebb és az 1668 cm-1-es laposabb csúcs − intenzitás emelkedése a hordozóként szolgáló (PP) szövet haladási sebességének növekedésével. A Raman szondával készített spektrumok teljes intenzitásának emelkedése figyelhető meg a rétegvastagság növekedési irányában, a minta alatti polipropilén a 130 mm/perces és annál kisebb szövethaladási sebességnél már nem detektálható. A detektálás során már 20 sec alatt lehetséges megfelelő jel/zaj arány mellett spektrumot készíteni, az expozíciós idő növelésével a spektrumok minősége a javul.

53. ábra Különböző PP szövet húzási sebesség mellett készült nanoszálas minták makrolencsével készített 1,5 perces Raman spektrumai, referencia PVP és PP spektrumokkal 90

4. Kísérleti eredmények és értékelésük A tiszta polivinil-pirrolidonos szálhúzás mellett kísérletet tettünk egy modellhatóanyagot (carvedilol) tartalmazó nanoszál képzésre is, ahol az előzőekhez hasonlóan a valós idejű Raman spektrometriás detektálás lehetőségét vizsgáltuk. A polipropilén szövet alacsony haladási sebessége mellett készített nanoszálak átlagos rétegvastagsága 165(±10) μm (54. ábra). -250 -200 -150 -100

Y (µm)

-50 0 50 100 150 200

20 µm 250 -300

-200

-100

0 X (µm)

100

200

300

54. ábra Nanospiderrel készült modellhatóanyagos PVP nanoszálak rétegének keresztmetszete optikai mikroszkópos felvételen

55. ábra Modellhatóanyagot tartalmazó PVP-s nanoszálakról készített Raman mikroszkópos spektrum referencia PP, PVP és amorf hatóanyag spektrummal A hatóanyagos kísérletet elvégezve megállapítható, hogy a carvedilol jelenléte és morfológiája a 1,5 perc alatt készült (30 sec, 3 akkumuláció) Raman spektrumokból 91

4. Kísérleti eredmények és értékelésük igazolható (55. ábra). Az amorf hatóanyag és szálhúzott termék spektrumát összehasonlítva egyezést többek között az 1629, 1286, 427 cm-1-es hullámszámon találhatunk, így azonosítható annak morfológiája. 4.5.3. Folytonos eljárások konklúziói A folyamatos technológiák közül extrúzió és elektrosztatikus szálképzés nyomon követésében sikeresen alkalmaztuk nem invazív in-line Raman spektrometriás detektálást. Mindkét technológiában azonosítható volt a termék morfológia, mellyel a folyamatok minősítése

és

kontrollálása

valós

időben

elvégezhető.

Az

extrúzió

alkalmával

a modellhatóanyagként választott donepezil HCl, míg az elektrosztatikus szálképzésben carvedilol amorf formáját azonosítottuk PVA-PEG kopolimer, PVA valamint PVP mátrixban. Az elektrosztatikus szálképzés során a hatóanyag (carvedilol) azonosítása a minta rétegvastagsága függvényében változott. Megállapítottuk, hogy a nanoszálas szövethez elvégzett rétegvastagság kalibrációval a Raman jelintenzitás értékből közvetlenül lehetséges a hatóanyag mennyiségi analízise.

92

5. Összefoglalás

5. Összefoglalás A szakirodalomban segédanyagok jelenlétében végzett kristályosításokkal foglalkozó publikációk száma csekély, a témakör máig kevésbé feltárt területnek számít, s a fellépő kölcsönhatások értelmezésére javasolt mechanizmusok bizonyítékai sok esetben hiányoznak, vagy vitathatóak, s ennek egyik fő oka, hogy valós idejű vizsgálatokra segédanyagok jelenlétében csupán elvétve került sor. A formulálási segédanyagok kristályosítási lépésben történő felhasználása sok esetben előnyös, továbbá magában hordozza a hatóanyaggyártás és a készítménytechnológia integrált szemléletének kialakítását. A valós idejű Raman spektrometria alkalmazása kristályosítások tanulmányozására és szabályozására összhangban van a legújabb gyógyszeripari fejlesztési törekvésekkel és hatósági előirányzatokkal. Ennek értelmében doktori munkám célja segédanyagok jelenlétében végrehajtott újszerű kristályosítási eljárások kidolgozása volt, beleértve a folyamatok kinetikai hátterének tanulmányozását valamint − a korábban nem alkalmazott − kontrollálását in-line Raman spektrometriás detektálással. Carvedilol

etanolos

hűtéses

kristályosítását

különféle

készítménytechnológiai

segédanyagok (PVP, HPMC, HPC, LMH, SLS, mannit, szorbit) jelenlétében elvégezve a kristályosodás folyamatát és kinetikai lefutását in-line nem invazív detektálással követtük nyomon. A valós idejű Raman spektrometriás vizsgálat alapján kristályosodás gátló hatást a polivinil-pirrolidon (PVP-K12, PVP-K30, PVP-K90), hidroxipropil-metil-cellulóz és a mannit esetén, míg a kristályosodás folyamatának lassítását a hidroxipropil-metil-cellulóz és a nátrium-lauril-szulfát alkalmazásakor tapasztaltunk. Az így kapott spektrális információk minden esetben előrejelezték a várható kristályhabitus- és szemcseméretváltozásokat. A hatóanyag kristályszerkezetében változást csupán LMH esetén figyeltünk meg, amikor is a termékben megjelenő kis mennyiségű termodinamikailag stabil Form I módosulat megjelenését a Raman detektálás is jelezte. A termékek porreológiai jellemzőiben a legkedvezőbb változást a polivinil-pirrolidon idézte elő, amikor a segédanyag nélkül kristályosított carvedilol Form II rossz gördülékenységű tűs kristályaiból gömbszerű, jól gördülő aggregátumok alakultak ki. A többféle segédanyag közül legelőnyösebbként kiválaszott polivinil-pirrolidon hatásait, a carvedilol − hűtéses kristályosítástól eltérő kinetikai lefutású − kicsapással kombinált hűtéses kristályosításában vizsgálatuk. 6,7 l/h-s vízadagolással és 10:1 hatóanyag:segéd93

5. Összefoglalás anyag aránnyal a polimer kristályosodást gátló és kedvező kristálynövekedést orientáló hatást fejtett ki, melynek kinetikai lefutása a polimer molekulatömegének függvényében változott. Az etanol-víz 1:2 elegyben a polimer nélkül előállt Form II polimorf és a segédanyaggal kristályosított Form III hemihidrát termodinamikai viszonyát oldószer közvetítéses polimorf átalakulásban vizsgáltuk. A kísérletek során kis mennyiségű polimerrel a hatóanyag − adott körülmények között termodinamikailag stabil − Form III hemidrát módosulatából kiváló gördülékenységű, generikus terméket sikerült előállítani. Az így előállt carvedilolból direkt préseléssel 12,5 mg hatóanyagtartalmú tablettákat állítottunk elő. A segédanyagok közül a polivinil-pirrolidon általános hatásainak vizsgálatához további két hatóanyag (famotidin, donepezil HCl) hűtéses kristályosítását végeztük el változó polimer koncentráció mellett. A folyamatok valós idejű Raman spektrometriás detektálásával számszerűsítettük a PVP – minden esetben fellépő – kristályosodás gátló hatását, mely a polimer molekulatömegének növelésével egyre jelentősebbé vált. Megállapítottuk, hogy a kristályosodás kinetikai lefutása a növekvő polimerizációs fokkal kis mértékben módosult, sebessége lassult. A kristályhabitus változása alapján a polimer minden esetben kristálynövekedés orientáló hatást fejtett ki, melyet a polimer molekulatömegével, az oldatban kialakuló polimerláncok közötti statisztikus hálópontok számával és a hatóanyagsegédanyag

kölcsönhatások

erősségével

magyarázhatunk.

Amennyiben

a

polimer

kristályosodás gátló és növekedést orientáló hatása erőteljes volt, a segédanyag elősegítette a vizsgált hatóanyag termodinamikailag stabil kristályszerkezetének kialakulását. A kísérletek során donepezil HCl esetén a polimer főként szemcseméret csökkenést váltott ki, míg famotidinnél a habitusváltozás nyomán minden esetben kiváló gördülékenységű, direkt préselésre alkalmas terméket eredményezett. A Raman spektrometriás detektáláson alapuló PAT eljárás kidolgozásához megfelelő szabályzó algoritmus kidolgozására volt szükségünk. A szabályzás kialakításához elengedhetetlen volt a kiválasztott modellhatóanyag-polimorfok oldószerben fennálló termodinamikai kapcsolatainak és a kristályosítási körülményektől függő előállíthatóságuk feltárása. Mindezt carvedilol oldószer közvetítéses polimorf átalakulásainak és hűtéses kristályosításának

nyomon

követésében

vizsgáltuk.

A

valós

idejű

spektrumok

kiértékelésében a hatóanyag és az oldószer kölcsönhatásait kvantumkémiai számításokkal igazoltuk. Megállapítottuk, hogy a hatóanyag Form II→Form I polimorf átalakulása magas hőmérsékleten (60-25°C) gyorsan lejátszódik, míg alacsonyabb hőmérsékleteken (0-25°C) 94

5. Összefoglalás különféle instabil szolvátok megjelenését azonosítottuk. A hatóanyag etil-acetátos hűtéses kristályosításában nagyobb koncentrációban (9-6%) a kinetikailag kedvezményezett Form II módosulat kristályosodása jól nyomon követhető volt, míg a carvedilol kisebb mennyisége (2,9%) mellett egy új Form V* szolvátot sikerült előállítani. Az általunk kipreparált etilacetátos Form V* szolvát szerkezete a szabadalmi irodalomban leírt Form V etil-metilketonos szolváttal mutatott hasonlóságot. A Form V* módosulat termikus stabilitását off-line Raman és XRPD, oldószertartalmának változását 1H-NMR vizsgálatokkal határoztuk meg. A carvedilol polimofok és szolvátok átalakulásainak részletes vizsgálatát követően sikeres modellrendszert

dolgoztunk

ki

a

hatóanyag

kívánt

polimorfjának

előállítására

visszacsatolásos Raman spektrometriás jelintenzitás szabályzással. A Raman spektrométer és a logikai szabályzó (PLC) kapcsolatának kialakítása után a szabályzás eredményességét zavaró hatások − polimorf szennyező − mellett is bizonyítottuk. Ezzel a szakirodalomban elsőként Raman spektrometriás detektáláson alapuló PAT eljárást valósítottunk meg. A folyamatos készítménytechnológia eljárások közül extrúziós eljárásban és a szakirodalomban elsőként elektrosztatikus szálképzés folyamatában a hatóanyagmorfológia azonosítását in-line nem invazív Raman spektrometriás detektálással valósítottunk meg. Az elektrosztatikus szálképzés esetén a nanoszálas rétegvastagság kalibrációját elvégezve korrelációt állítottunk fel a Raman jelintenzitás és a nanoszövedék vastagsága között, így a valós idejű spektrumok jelintenzitásából a folyamat minősítése is lehetővé válik. A bemutatott eredmények alapján elmondható, hogy gyógyszerhatóanyagok kristályosítása során már kis mennyiségű segédanyag bevitelével kiválóan javíthatóak a hatóanyag formulálási tulajdonságai. A legtöbb esetben a már forgalomban lévő hatóanyagpolimorfokat sikerült egy új kristályosítási eljárással kedvező gördülékenységben előállítani. Az újonnan előállított termékek a formulálási lépések kihagyásával akár direkt préseléssel tablettázhatóak voltak. A segédanyagok hatásának feltérképezésében, illetve a folyamatok mélyebb megértésében hatékony eszköznek bizonyult a valós idejű Raman spektrometriás nyomon követés. A kifejlesztett visszacsatolásos Raman jelintenzitás szabályozáson alapuló PAT technológia a legújabb hatósági előirányzásoknak megfelelően iparilag is nagy jelentőségű.

95

6. Új tudományos eredmények

6. Új tudományos eredmények 1.

A

polivinil-pirrolidon

formulálási

segédanyag

molekulatömeg

növelésével

jelentősebbé váló kristályosodás gátló hatását carvedilol, famotidin és donepezil HCl hatóanyagok hűtéses kristályosításában in-line nem invazív Raman spektrometriás nyomon követéssel tanulmányoztam. Megállapítottam, hogy a polimer kristálynövekedést orientáló hatása az oldatban kialakuló polimerláncok nagyságának és a statisztikus hálópontok számának függvényében változik, továbbá erősebb hatóanyag-segédanyag kölcsönhatások esetén kiválóan formulálható gömbszerű kristályaggregátumok kialakulásához vezet. [XII, XIII] 2.

Carvedilol kicsapással kombinált hűtéses kristályosításában a hatóanyag kioldódási

profiljának megtartása mellett sikerült kis mennyiségű és különböző molekulatömegű polivinil-pirrolidon

jelenlétében

direkt

préselhető

generikus

tablettát

előállítani.

A kristályhabitus módosító hatásban leghatékonyabb polimernek a PVP-K12 és PVP-K90-et találtam. A valós idejű Raman spektrometriás vizsgálatokkal − összhangban a kvantumkémiai számítások eredményeivel − megállapítottam, hogy a Form III módosulat az adott körülmények között termodinamikailag stabil, s módszert dolgoztam ki a kinetikailag kedvező Form II módosulat Form III-á történő átalakulásának vizsgálatára. [III, 13] 3. Famotidin hűtéses kristályosításában kis mennyiségű, eltérő molekulatömegű polivinilpirrolidonnal sikerült a hatóanyag termodinamikailag stabil Form A módosulatát kiváló gördülékenységű

aggregátumként

előállítani.

A

polimer

molekulatömegének

és

mennyiségének növelése a másodlagos gócképződés elősegítése révén egy kisebb és nagyobb mérettel jellemezhető szemcsefrakció kialakulásához vezetett, ahol a polimer koncentrációjának növelésével a két frakció aránya a kisebb méretű szemcsehalmaz irányába tolódott. [14] 4.

Carvedilol oldószer közvetítéses polimorf átalakulásait és hűtéses kristályosítását

elsőként követtem nyomon valós idejű Raman spektrometriás detektálással, mely során kemometriai módszereket is felhasználva, feltártam a különböző hőmérsékletek és koncentrációk mellett kialakuló polimorfok és szolvátok termodinamikai viszonyát. A vizsgálatok során számos új instabil szolvát kialakulását detektáltam oldatban, továbbá 96

6. Új tudományos eredmények kipreparáltam egy új, csatornaszolvátként definiált Form V* etil-acetátos szolvátot, melynek stabilitását különböző szárítási körülmények mellett Raman, XRPD és

1

H-NMR

vizsgálatokkal tanulmányoztam. [I, IV, VII] 5.

Elsőként valósítottam meg visszacsatolásos Raman spektrometriás jelintenzitás

szabályozást

kristályosítás

kontrollálására,

amely

a

legújabb

gyógyszeripari

előirányzásoknak megfelelően ígéretes PAT technológiaként jellemezhető. A szabályozás hatékonyságát zavaró hatások jelenlétében teszteltem, melynek eredményeként polimorf szennyezés hozzáadása ellenére is biztosítható volt a kívánt termék morfológia. A létrehozott visszacsatolásos

szabályozás

a

közvetlen

intenzitás

arányok

figyelembevételével

eredményesen alkalmazható szemcseméret változással járó folyamatokban is. [II, 15] 6.

A valós idejű Raman spektrometriás detektálást a szakirodalomban először

alkalmaztam

hatóanyag

morfológia

meghatározására

folyamatos

elektrosztatikus

szálképzés folyamatában. A nanoszálas réteg vastagságának kalibrációját elvégezve az in-line nem invazív módon felvett Raman spektrumok intenzitás értékéből a hatóanyag morfológia mellett, a nanoszövet vastagságának ellenőrzésével a folyamat minősítése is lehetővé vált. [V, VIII, IX, X]

Közlemények Hatásfaktorral rendelkező folyóiratokban: I. H. Pataki, I. Markovits, B. Vajna, G. Marosi In-line monitoring of Carvedilol crystallization using Raman spectroscopy. Crystal Growth and Design 2012, 12 (11) 5621-5628. IF: 4,720 I:0 II. H. Pataki, I. Csontos, Z. K. Nagy, B. Vajna, M. Molnar, L. Katona, G. Marosi Implementation of Raman Signal Feedback to Perform Controlled Crystallization of Carvedilol. Organic Process Research and Development 2013, 17 (3) 493-499. IF: 2,391 I:2 III. F. Billes, H. Pataki, O. Unsalan, H. Mikosch, B. Vajna, G. Marosi Solvent effect on the vibrational spectra of Carvedilol. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 2012, 95 148164. IF: 2,098 I:1 IV. H. Pataki, B. Vajna, Z.K. Nagy, G. Marosi Investigation of crystallization processes using in-line Raman spectroscopy. European Journal of Pharmaceutical Sciences 2011, 44 Suppl 1. 116-117. IF: 3,212 I:0 V. B. Vajna, H. Pataki, Z.K. Nagy, I. Farkas, G. Marosi Characterization of melt extruded and conventional Isoptin formulations using Raman chemical imaging and chemometrics. International Journal of Pharmaceutics 2011, 419 (1-2), 107-113. IF: 3,350 I:5 VI. B. Vajna, I. Farkas, A. Farkas, H. Pataki, Z.K. Nagy, J. Madarasz, G. Marosi Characterization of drugcyclodextrin formulations using Raman mapping and multivariate curve resolution. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis 2011, 56 (1), 38-44. IF: 2,967 I:6 VII. B. Vajna, A. Farkas, H. Pataki, Zs. Zsigmond, T. Igricz, G. Marosi Testing the performance of pure spectrum resolution from Raman hyperspectral images of differently manufactured pharmaceutical tablets. Analytica Chimica Acta 2012, 712, 45-55. IF: 4,555 I:4 VIII. Z.K. Nagy, A. Balogh, I. Wagner, P. Soti, H. Pataki, K. Molnar, G. Marosi Nanofibrous drug delivery systems for enhanced dissolution prepared by electrospinning European Journal of Pharmaceutical Sciences, 2011, 44, Suppl 1. 152-153. IF: 3,212 I:0

97

6. Új tudományos eredmények IX. I. Wagner I, H. Pataki, A. Balogh, Z.K. Nagy, A.H. Harasztos, A. Suhajda, G. Marosi Electrospun nanofibers for topical drug delivery. European Journal of Pharmaceutical Sciences 2011, 44, Suppl 1. 148149. IF: 3,212 I:0 X. Z.K. Nagy, A. Balogh, G. Drávavölgyi, J. Ferguson, H. Pataki, B. Vajna, G. Marosi Solvent-free melt electrospinning for preparation of fast dissolving drug delivery system and comparison with solvent-based electrospun and melt extruded systems. Journal of Pharmaceutical Sciences 2013, 102 (2), 508-517. IF: 3,055 I:1 XI. H. Pataki, K. Palasti, Z.K. Nagy, B. Vajna, I. Csontos, G. Marosi Formation of free-flowing carvedilol through controlling its morphology in the presence of polyvinyl pyrrolidone, Chemical Engineering and Technology, 2013, (beküldve)

Egyéb folyóiratokban, kiadványokban:

XII. H. Pataki, K. Palásti, B. Vajna, I. Csontos, G. Marosi Gyógyszerhatóanyag-kristályosodás valós idejű vizsgálata és módosítása segédanyaggal. Acta Pharmaceutica Hungarica 2011, 81, 109-124. IF: - I:0 XIII. H. Pataki, G. Patyi, K. Bocz, B. Bodzay, G. Marosi Polimer-alapú gyógyszer-technológiai és környezetbarát fejlesztések. Műanyag és Gumi 2011, 48, 451-454. IF: - I:0

Fontosabb szóbeli előadások: 1. Pataki H.: Raman módszer alkalmazása gyógyszer kristályosítás monitorozására, Pannon Tudományos Akadémia rendezvénye, 2009, Balatonalmádi 2. Pataki H., Markovits I., Marosi G.: Kristályosítások nyomon követése in-line Raman spektrometriás vizsgálati módszerrel, XV. Nemzetközi Vegyészkonferencia, 2009, Marosvásárhely 3. Nagy Z.K., Pataki H., Marosi G.: Gyógyszertechnológia kihívásai és az anyagtudomány válaszai a termikus analízis és a spektrometria segítségével, Francelab konferencia, 2009, Budapest 4. Marosi G., Nagy Z.K., Pataki H., Vajna B., Új készítménytechnológiai módszerek a gyógyszerfejlesztésben, XVI. Nemzetközi Vegyészkonferencia, 2010, Kolozsvár 5. Pataki H., Palásti K., Markovits I., Marosi G.,: In-line Raman spektrometria alkalmazása kristályosítási folyamatok követésére, Analitikai napok és Török Tibor Emlékülés, 2010, Budapest 6. Pataki H., Markovits I., Marosi G.: Gyógyszerhatóanyagok kristályosításának real-time vizsgálata Raman spektrometriával, Francelab Tudományos Napok, 2010, Budapest 7. Pataki, H., Marosi G.: Methods for real-time particle size and shape measurements, Pannon Tudományok Közhasznú Egyesület, 2010, Erdőtarcsa 8. Pataki H., Palásti K., Marosi G.: Valós idejű Raman spektrometria alkalmazása kristályosítási folyamatokban, MKE Kristályosítási és Gyógyszerformulálási Szakosztály Kerekasztal Konferencia, 2010, Balatonalmádi 9. Pataki H., Palásti K., Marosi G., Anna P.: Segédanyagok hatása hatóanyagok kristályosodására, Gyógyszerkémiai és Gyógyszertechnológiai Szimpózium, 2010, Velence 10. Pataki H., Marosi G.: The effect of additives on crystallization of drugs, Chinoin PhD day, 2010, Budapest 11. Pataki H., Palásti K.: Carvedilol gyógyszerhatóanyag kristályosítása segédanyagok jelenlétében, Clauder Ottó Emlékverseny, 2011, Budapest 12. Palásti K., Pataki, H., Marosi G.: Additives effect on the crystallization of Carvedilol and Donepezil, The International Conference Students for Students, 2011, Kolozsvár 13. Palásti K., Pataki H., Marosi G.: The effect of different polyvinyl-pyrrolidone in antisolvent crystallization of Carvedilol, The International Conference Students for Students, 2012, Kolozsvár 14. Pataki H., Raman spektrometria alkalmazása gyógyszerhatóanyagok és segédanyagok kapcsolatának tanulmányozásában, Francelab Tudományos Napok, 2012, Budapest 15. Pataki H., Palásti K., Csontos I., Marosi G.: Szabályozott kristályosítás megvalósítása visszacsatolt Raman jelintenzitás alapján, Gyógyszerkémiai és Gyógyszertechnológiai Szimpózium, 2012, Debrecen 16. Pataki H., Szigeti Sz., Csontos I., Marosi G,: Hatóanyag-morfológia szabályozása PAT technológia alkalmazásával, MKE Kristályosítási és Gyógyszerformulálási Szakosztály Kerekasztal Konferencia, 2012, Balatonszemes

98

7. Irodalomjegyzék

7. Irodalomjegyzék 1. Ng, K.; Gani, R.; Dam-Johansen, K., Chemical Product Design: Towards a Perspective through Case Studies: Towards a Perspective through Case Studies. First ed.; 2007; Vol. 23, p 23. 2. Nichols, G.; Byard, S.; Bloxham, M. J.; Botterill, J.; Dawson, N. J.; Dennis, A.; Diart, V.; North, N. C.; Sherwood, J. D., A review of the terms agglomerate and aggregate with a recommendation for nomenclature used in powder and particle characterization. J. Pharm. Sci. 2002, 91 (10), 2103-2109. 3. Powell, J. J.; Faria, N.; Thomas-McKay, E.; Pele, L. C., Origin and fate of dietary nanoparticles and microparticles in the gastrointestinal tract. J. Autoimmun. 2010, 34 (3), J226-J233. 4. BS, I., Terminology for Nanoparticles PAS 136. In General, 2007. 5. Nývlt, J.; Rychlý, R.; Gottfried, J.; Wurzelová, J., Metastable zone-width of some aqueous solutions. J.Cryst. Growth 1970, 6 (2), 151-162. 6. Mullin, J., Crystallization. 4th ed.; Butterworth-Heinemann: 2001; p 315-403. 7. Farkas, B.; Révész, P., Kristályosítástól a tablettázásig. Universitas-Szeged Kht.: 2007; p 376. 8. Kawashima, Y.; Okumura, M.; Takenaka, H., Spherical crystallization: direct spherical agglomeration of salicylic acid crystals during crystallization. Science 1982, 216 (4550), 1127-1128. 9. Kawashima, Y., Development of spherical crystallization technique and its application to pharmaceutical systems. Arc. Pharm. Res. 1984, 7 (2), 145-151. 10. Patil, S.; Sahoo, S., Pharmaceutical overview of spherical crystallization. Der Pharm. Lettre 2010, 2 (1), 421-426. 11. Gupta, M.; Srivastava, B.; Sharma, M.; Arya, V., Spherical crystallization: A tool of particle engineering for making drug powder suitable for direct compression. Int. J. Pharm. Res. Dev. 2010, 1, 1-10. 12. Mahanty, S.; Sruti, J.; Patra, C. N.; Rao, M. B., Particle design of drugs by spherical crystallization techniques. Int. J. Pharm. Sci. Nanotech 2010, 3, 912-918. 13. Kovačič, B.; Vrečer, F.; Planinšek, O., Spherical crystallization of drugs. Acta Pharm. 2012, 62 (1), 114. 14. Patil, S.; Sahoo, S., Spherical Crystallization: a method to improve tabletability. Res. J. Pharm. Tech. 2009, 2, 234-237. 15. Pawar, A.; Paradkar, A.; Kadam, S.; Mahadik, K., Agglomeration of ibuprofen with talc by novel crystallo-co-agglomeration technique. AAPS Pharmscitech. 2004, 5 (4), 30-35. 16. Tapas, A.; Kawtikwar, P.; Sakarkar, D., An improvement in physicochemical properties of carvedilol through spherically agglomerated solid dispersions with PVP K30. Acta Pol. Pharm. 2012, 69 (2), 299-308. 17. Tapas, A.; Kawtikwar, P.; Sakarkar, D., An improvement of micromeritic properties and dissolution behaviors of carvedilol spherical agglomerates crystallized in the presence of Inutec SP1. Turk. J. Pharm. Sci. 2012, 9 (1), 101-112. 18. Tapas, A. R.; Kawtikwar, P. S.; Sakarkar, D. M., Preparation of Carvedilol Spherical Crystals Having Solid Dispersion Structure by the Emulsion Solvent Diffusion Method and Evaluation of Its in vitro Characteristics. Adv. Crys. Process 2008, 25, 633-648. 19. Richards, W. T.; Loomis, A. L., The chemical effects of high frequency sound waves I. A preliminary survey. J. Am. Chem. Soc. 1927, 49 (12), 3086-3100. 20. Wood, E.; Loomis, A. L., The physical and biological effects of high-frequency sound-waves of great intensity. The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science 1927, 4 (22), 417-436. 21. Mason, T., Use of ultrasound in chemical synthesis. Ultrasonics 1986, 24 (5), 245-253. 22. Margulis, M., Sonoluminescence and sonochemical reactions in cavitation fields. A review. Ultrasonics 1985, 23 (4), 157-169. 23. Ruecroft, G.; Hipkiss, D.; Ly, T.; Maxted, N.; Cains, P. W., Sonocrystallization: the use of ultrasound for improved industrial crystallization. Org. Process Res. Dev. 2005, 9 (6), 923-932. 24. Luque de Castro, M.; Priego-Capote, F., Ultrasound-assisted crystallization (sonocrystallization). Ultrason. Sonochem. 2007, 14 (6), 717-724. 25. Bund, R.; Pandit, A., Sonocrystallization: effect on lactose recovery and crystal habit. Ultrason. Sonochem. 2007, 14 (2), 143-152. 26. Patil, S. K.; Wagh, K. S.; Parik, V. B.; Akarte, A. M.; Baviskar, D. T., Strategies for solubility enhancement of poorly soluble drugs. Int. J. Pharm. Sci. Rev. Res. 2011, 8, 74-80. 27. Abbas, A.; Srour, M.; Tang, P.; Chiou, H.; Chan, H.-K.; Romagnoli, J. A., Sonocrystallisation of sodium chloride particles for inhalation. Chem. Eng. Sci. 2007, 62 (9), 2445-2453.

99

7. Irodalomjegyzék 28. Merisko-Liversidge, E. M.; Liversidge, G. G., Drug nanoparticles: formulating poorly water-soluble compounds. Toxicol. Pathol. 2008, 36 (1), 43-48. 29. Chen, H.; Khemtong, C.; Yang, X.; Chang, X.; Gao, J., Nanonization strategies for poorly watersoluble drugs. Drug Discov. Today 2011, 16 (7), 354-360. 30. Subramaniam, B.; Rajewski, R. A.; Snavely, K., Pharmaceutical processing with supercritical carbon dioxide. J. Pharm. Sci. 1997, 86 (8), 885-890. 31. Fages, J.; Lochard, H.; Letourneau, J.-J.; Sauceau, M.; Rodier, E., Particle generation for pharmaceutical applications using supercritical fluid technology. Powder Technol. 2004, 141 (3), 219-226. 32. Reverchon, E., Supercritical antisolvent precipitation of micro-and nano-particles. J. Supercrit. Fluids 1999, 15 (1), 1-21. 33. Chaumeil, J., Micronization: a method of improving the bioavailability of poorly soluble drugs. Methods Find. Exp.Clin. 1998, 20 (3), 211-216. 34. Choi, W. S.; Kim, H. I.; Kwak, S. S.; Chung, H. Y.; Chung, H. Y.; Yamamoto, K.; Oguchi, T.; Tozuka, Y.; Yonemochi, E.; Terada, K., Amorphous ultrafine particle preparation for improvement of bioavailability of insoluble drugs: grinding characteristics of fine grinding mills. Int. J. Miner. Process. 2004, 74, 165-172. 35. Rasenack, N.; Hartenhauer, H.; Müller, B. W., Microcrystals for dissolution rate enhancement of poorly water-soluble drugs. Int. J. Pharmaceut. 2003, 254 (2), 137-145. 36. Magdans, U.; Hermann, G., Single crystal structure analysis of sea urchin spine calcites Systematic investigations of the Ca/Mg distribution as a function of habitat of the sea urchin and the sample location in the spine. Eur. J. Mineral. 2004, 16 (2), 261-268. 37. Song, R.-Q.; Cölfen, H., Additive controlled crystallization. Cryst. Eng. Comm. 2011, 13 (5), 12491276. 38. Thompson, C.; Davies, M. C.; Roberts, C. J.; Tendler, S. J.; Wilkinson, M. J., The effects of additives on the growth and morphology of paracetamol (acetaminophen) crystals. Int. J. Pharm. 2004, 280 (1), 137-150. 39. Poornachary, S. K.; Chow, P. S.; Tan, R. B., Impurity effects on the growth of molecular crystals: experiments and modeling. Adv. Powder Technol. 2008, 19 (5), 459-473. 40. Garnier, S.; Petit, S.; Coquerel, G., Influence of supersaturation and structurally related additives on the crystal growth of α-lactose monohydrate. J. Cryst. Growth 2002, 234 (1), 207-219. 41. Addadi, L.; Berkovitch-Yellin, Z.; Weissbuch, I.; van Mil, J.; Shimon, L. J.; Lahav, M.; Leiserowitz, L., Growth and Dissolution of Organic Crystals with “Tailor-Made” Inhibitors—Implications in Stereochemistry and Materials Science. Angewandte Chemie International Edition in English 2003, 24 (6), 466-485. 42. Weissbuch, I.; Leiserowitz, L.; Lahav, M., Tailor-made additives and impurities. 2001; p 563-616. 43. Hitoshi, S.; Masahiro, N.; Takaichi, A., Inhibitory effect of polyvinylpyrrolidone on the crystallization of drugs. Chemical & pharmaceutical bulletin 1978, 26 (1), 118-126. 44. Suzuki, H.; Sunada, H., Influence of water-soluble polymers on the dissolution of nifedipine solid dispersions with combined carriers. Chem. Pharm. Bull. 1998, 46 (3), 482. 45. Tantishaiyakul, V.; Kaewnopparat, N.; Ingkatawornwong, S., Properties of solid dispersions of piroxicam in polyvinylpyrrolidone. Int. J. Pharm. 1999, 181 (2), 143-151. 46. Mirza, S.; Miroshnyk, I.; Heinämäki, J.; Rantanen, J.; Antikainen, O.; Vuorela, P.; Vuorela, H.; Yliruusi, J., Hydroxypropyl methylcellulose-controlled crystallization of erythromycin A dihydrate crystals with modified morphology. Cryst. Growth Des. 2008, 8 (10), 3526-3531. 47. Usui, F.; Maeda, K.; Kusai, A.; Ikeda, M.; Nishimura, K.; Yamamoto, K., Dissolution improvement of RS-8359 by the solid dispersion prepared by the solvent method. Int. J. Pharm. 1998, 170 (2), 247-256. 48. Zhu, Q.; Harris, M. T.; Taylor, L. S., Modification of Crystallization Behavior in Drug/Polyethylene Glycol Solid Dispersions. Mol. Pharmaceut. 2012, 9 (3), 546-553. 49. El-Bary, A. A.; Kassem, M.; Foda, N.; Tayel, S.; Badawi, S., Controlled crystallization of chlorpropamide from surfactant and polymer solutions. Drug Dev. Ind. Pharm. 1990, 16 (10), 1649-1660. 50. Ma, X.; Taw, J.; Chiang, C.-M., Control of drug crystallization in transdermal matrix system. Int. J. Pharm. 1996, 142 (1), 115-119. 51. Mackellar, A.; Buckton, G.; Newton, J.; Chowdhry, B.; Orr, C., The controlled crystallisation of a model powder: 1. The effects of altering the stirring rate and the supersaturation profile, and the incorporation of a surfactant (poloxamer 188). Int. J. Pharm. 1994, 112 (1), 65-78. 52. Cilurzo, F.; Minghetti, P.; Casiraghi, A.; Tosi, L.; Pagani, S.; Montanari, L., Polymethacrylates as crystallization inhibitors in monolayer transdermal patches containing ibuprofen. Eur. J. Pharm. Biopharm. 2005, 60 (1), 61-66. 53. Khan, M. A.; Bolton, S.; Kislalioglu, M., Optimization of process variables for the preparation of ibuprofen coprecipitates with Eudragit S100. Int. J. Pharm. 1994, 102 (1), 185-192.

100

7. Irodalomjegyzék 54. Nokhodchi, A.; Bolourtchian, N.; Dinarvand, R., Dissolution and mechanical behaviors of recrystallized carbamazepine from alcohol solution in the presence of additives. J. Cryst. Growth 2005, 274 (3), 573-584. 55. Chiou, W. L.; Chen, S.-J.; Athanikar, N., Enhancement of dissolution rates of poorly water-soluble drugs by crystallization in aqueous surfactant solutions I: Sulfathiazole, prednisone, and chloramphenicol. J. Pharm. Sci. 1976, 65 (11), 1702-1704. 56. Sangwal, K., Additives and Crystallization Processes: From Fundamentals to Applications. Wiley: 2007. 57. Anwar, J.; Boateng, P. K.; Tamaki, R.; Odedra, S., Mode of action and design rules for additives that modulate crystal nucleation. Angew. Chem. 2009, 121 (9), 1624-1628. 58. Mersmann, A., Crystallization technology handbook. Marcel Dekker: 1995. 59. Rodríguez-hornedo, N.; Murphy, D., Significance of controlling crystallization mechanisms and kinetics in pharmaceutical systems. J. Pharm. Sci. 1999, 88 (7), 651-660. 60. Chawla, G.; Bansal, A., Improved dissolution of a poorly water soluble drug in solid dispersions with polymeric and non-polymeric hydrophilic additives. Acta Pharm. 2008, 58 (3), 257-274. 61. Kim, J.-H.; Choi, H.-K., Effect of additives on the crystallization and the permeation of ketoprofen from adhesive matrix. Int. J. Pharm. 2002, 236 (1), 81-85. 62. Sayan, P.; Ulrich, J., Effect of various impurities on the metastable zone width of boric acid. Cryst. Res. Technol. 2001, 36 (4-5), 411-417. 63. Sangwal, K.; Mielniczek-Brzoska, E., Effect of impurities on metastable zone width for the growth of ammonium oxalate monohydrate crystals from aqueous solutions. J. Cryst. Growth 2004, 267 (3), 662-675. 64. Alonzo, D. E.; Raina, S.; Zhou, D.; Gao, Y.; Zhang, G. G.; Taylor, L. S., Characterizing the Impact of Hydroxypropylmethyl Cellulose on the Growth and Nucleation Kinetics of Felodipine from Supersaturated Solutions. Cryst. Growth Des. 2012, 12 (3), 1538-1547. 65. Matsumoto, T.; Zografi, G., Physical properties of solid molecular dispersions of indomethacin with poly (vinylpyrrolidone) and poly (vinylpyrrolidone-co-vinyl-acetate) in relation to indomethacin crystallization. Pharmaceut. Res. 1999, 16 (11), 1722-1728. 66. Moser, K.; Kriwet, K.; Kalia, Y. N.; Guy, R. H., Stabilization of supersaturated solutions of a lipophilic drug for dermal delivery. Int. J. Pharm. 2001, 224 (1), 169-176. 67. Tanno, F.; Nishiyama, Y.; Kokubo, H.; Obara, S., Evaluation of hypromellose acetate succinate (HPMCAS) as a carrier in solid dispersions. Drug Dev. Ind. Pharm. 2004, 30 (1), 9-17. 68. Raghavan, S.; Trividic, A.; Davis, A.; Hadgraft, J., Effect of cellulose polymers on supersaturation and in vitro membrane transport of hydrocortisone acetate. Int. J. Pharm. 2000, 193 (2), 231-237. 69. Warren, D. B.; Benameur, H.; Porter, C. J.; Pouton, C. W., Using polymeric precipitation inhibitors to improve the absorption of poorly water-soluble drugs: A mechanistic basis for utility. J.Drug Target. 2010, 18 (10), 704-731. 70. Cabrera, N.; Vermilyea, D. A.; Doremus, R. H.; Roberts, B. W.; Turnbull, D., Growth and Perfection of Crystals. John Wiley & Sons, Inc. New York, 1958. 71. Oucherif, K. A.; Raina, S.; Taylor, L. S.; Litster, J. D., Quantitative analysis of the inhibitory effect of HPMC on felodipine crystallization kinetics using population balance modeling. Cryst. Eng. Comm. 2013, 15, 2197-2205. 72. Randolph, A., A population balance for countable entities. Can. J. Chem. Eng. 1964, 42 (6), 280-281. 73. Ramkrishna, D.; Mahoney, A. W., Population balance modeling. Promise for the future. Chem. Eng. Sci. 2002, 57 (4), 595-606. 74. Davey, R., The control of crystal habit. Industrial crystallization 1979, 78, 169-183. 75. Simon, B.; Boistelle, R., Crystal growth from low temperature solutions. J. Cryst .Growth 1981, 52, 779-788. 76. Van Rosmalen, G.; Witkamp, G.; de Vreugd, C., Additive and impurity effects in crystallization processes. Industrial Crystallization 1989, 87, 15-20. 77. Van Rosmalen, G.; Bennema, P., Characterization of additive performance on crystallization: habit modification. J. Cryst. Growth 1990, 99 (1), 1053-1060. 78. Sangwal, K., Effect of impurities on the processes of crystal growth. J. Cryst. Growth 1993, 128 (1), 1236-1244. 79. Myerson, A. S., Handbook of industrial crystallization. Butterworth-Heinemann: 2002. 80. Corrigan, O. I.; Healy, A. M., Surfactants in pharmaceutical products and systems. 3rd ed. ed.; Informa Healthcare, 2006. 81. Ziller, K.; Rupprecht, H., Control of Crystal Growth in Drug Suspensions. Drug Dev. Ind. Pharm. 1988, 14 (15-17), 2341-2370. 82. Raghavan, S.; Trividic, A.; Davis, A.; Hadgraft, J., Crystallization of hydrocortisone acetate: influence of polymers. Int. J. Pharm. 2001, 212 (2), 213-221.

101

7. Irodalomjegyzék 83. Tian, F.; Baldursdottir, S.; Rantanen, J., Effects of polymer additives on the crystallization of hydrates: a molecular-level modulation. Mol. Pharm. 2008, 6 (1), 202-210. 84. Wen, H.; Morris, K. R.; Park, K., Hydrogen bonding interactions between adsorbed polymer molecules and crystal surface of acetaminophen. J. Colloid Interface Sci., 2005, 290 (2), 325-335. 85. Fuerstenau, D., Equilibrium and nonequilibrium phenomena associated with the adsorption of ionic surfactants at solid–water interfaces. J. Colloid Interface Sci. 2002, 256 (1), 79-90. 86. Canselier, J., The effects of surfactants on crystallization phenomena. J. Disper. Sci. Technol. 1993, 14 (6), 625-644. 87. Simonelli, A.; Mehta, S.; Higuchi, W., Inhibition of sulfathiazole crystal growth by polyvinylpyrrolidone. J. Pharm. Sci. 1970, 59 (5), 633-638. 88. Schmidt, C.; Ulrich, J., Morphology pridiction of crystals grown in the presence of impurities and solvents-An Evaluation of the State of the Art. J. Cryst. Growth 2012. 89. Kumar, S.; Chawla, G.; Bansal, A. K., Role of additives like polymers and surfactants in the crystallization of mebendazole. Yakugaku Zasshi 2008, 128 (2), 281-289. 90. Lu, G. W.; Hawley, M.; Smith, M.; Geiger, B. M.; Pfund, W., Characterization of a novel polymorphic form of celecoxib. J. Pharm. Sci. 2005, 95 (2), 305-317. 91. Ilevbare, G. A.; Liu, H.; Edgar, K. J.; Taylor, L. S., Effect of Binary Additive Combinations on Solution Crystal Growth of the Poorly Water-Soluble Drug, Ritonavir. Cryst. Growth Des. 2012, 12 (12), 60506060. 92. Adhiyaman, R.; Basu, S. K., Crystal modification of dipyridamole using different solvents and crystallization conditions. Int. J. Pharm. 2006, 321 (1), 27-34. 93. Nikolakakis, I.; Kachrimanis, K.; Malamataris, S., Relations between crystallisation conditions and micromeritic properties of ibuprofen. Int. J. Pharm. 2000, 201 (1), 79-88. 94. Rasenack, N.; Müller, B. W., Ibuprofen crystals with optimized properties. Int. J. Pharm. 2002, 245 (1), 9-24. 95. Vetter, T.; Mazzotti, M.; Brozio, J. r., Slowing the growth rate of Ibuprofen crystals using the polymeric additive pluronic F127. Cryst. Growth Des. 2011, 11 (9), 3813-3821. 96. Martı́nez-Ohárriz, M.; Martı́n, C.; Goni, M.; Rodrı́guez-Espinosa, C.; Tros-Ilarduya, M.; Zornoza, A., Influence of polyethylene glycol 4000 on the polymorphic forms of diflunisal. Eur. J. Pharm. Sci. 1999, 8 (2), 127-132. 97. von Bonsdorff-Nikander, A.; Rantanen, J.; Christiansen, L.; Yliruusi, J., Optimizing the crystal size and habit of β-sitosterol in suspension. AAPS Pharm. Sci. Tech. 2003, 4 (3), 116-123. 98. Xie, S.; Poornachary, S. K.; Chow, P. S.; Tan, R. B., Direct precipitation of micron-size salbutamol sulfate: New insights into the action of surfactants and polymeric additives. Cryst. Growth Des. 2010, 10 (8), 3363-3371. 99. Ahmed, M.; Rhgigh, A.; Shakeel, F., Effect of Surfactants on the Crystal Properties and Dissolution Behavior of Aspirin. Asian J. Res. Chem. 2010, 1, 202-210. 100. Nagaraju, R.; Penchala Prathusha, A.; Subhash Chandra Bose, P.; Kaza, R.; Bharathi, K., Preparation and Evaluation of Famotidine Polymorphs. Curr.Drug Discov. Techn. 2010, 7 (2), 106-116. 101. Ray, W. H., Advanced process control. McGraw-Hill New York: 1981. 102. Willis, M. J.; Tham, M. T. Advanced Process Control, http://lorien.ncl.ac.uk/ming/advcontrl/sect1.htm 2009. 103. FDA, U., PAT Guidance for Industry—A Framework for Innovative Pharmaceutical Development, Manufacturing and Quality Assurance. Rockville, MD 2004. 104. Yao, S.; Cheng, Q., The Development of PAT (Process Analytical Technology) for Drug Production and the Requirements for Domestic pharmaceutical engineering education. How Accurately Does Breeam Measure Sustainability? 2012, 79. 105. CPAC Center of Process Analysis and Control, Research Projects; http://cpac.apl.washington.edu, 2013. 106. Strategic Directions International, I. Market Analyses & Perspectives (MAP) Reports, PAT Instrumentation: The Pharmaceutical and Biotechnology Market for Process Analytical Technology; http://www.strategic-directions.com, 2005. 107. Janardhan, P. B., Embracing process analytical technology. Pharma Focus Asia 2008, (6). 108. Bakeev, K. A., Process Analytical Technology, Spectroscopic Tools and Implementation Strategies for the Chemical and Pharmaceutical Industries. Blackwell Publishing, Oxford, 2005. 109. Yu, L.; Reutzel, S. M.; Stephenson, G. A., Physical characterization of polymorphic drugs: an integrated characterization strategy. Pharm. Sci. Technol. To. 1998, 1 (3), 118-127. 110. Lahtinen, M.; Ikonen, S.; Kolehmainen, E.; Kauppinen, R., Solid-state NMR, X-ray diffraction, and thermoanalytical studies towards the identification, isolation, and structural characterization of polymorphs in natural bile acids. Cryst. Growth Des. 2009, 9 (11), 4710-4719.

102

7. Irodalomjegyzék 111. Brittain, H. G.; Bogdanowich, S. J.; Bugay, D. E.; DeVincentis, J.; Lewen, G.; Newman, A. W., Physical characterization of pharmaceutical solids. Pharm. Res. 1991, 8 (8), 963-973. 112. Giron, D.; Edel, B.; Piechon, P., X-ray quantitative determination of polymorphism in pharmaceuticals. Mol. Cryst. Liq. Cryst. 1990, 187 (1), 297-307. 113. Caira, M., Crystalline polymorphism of organic compounds. Des. Org. Solids 1998, 163-208. 114. Bugay, D. E., Solid-state nuclear magnetic resonance spectroscopy: theory and pharmaceutical applications. Pharm. Res. 1993, 10 (3), 317-327. 115. Berendt, R. T.; Sperger, D. M.; Munson, E. J.; Isbester, P. K., Solid-state NMR spectroscopy in pharmaceutical research and analysis. Trac Trend. Anal. Chem. 2006, 25 (10), 977-984. 116. Giron, D., Thermal analysis and calorimetric methods in the characterisation of polymorphs and solvates. Thermochim. Acta 1995, 248, 1-59. 117. Giron, D., Investigations of polymorphism and pseudo-polymorphism in pharmaceuticals by combined thermoanalytical techniques. J. Therm. Anal. Calorim. 2001, 64 (1), 37-60. 118. Barth, H. G., Modern methods of particle size analysis. Wiley: 1984. 119. Etzler, F. M.; Sanderson, M. S., Particle size analysis: a comparative study of various methods. Part. Part. Syst. Char. 1995, 12 (5), 217-224. 120. Xu, R., Particle characterization: light scattering methods. Springer: 2001; Vol. 13. 121. Serra, J., Image analysis and mathematical morphology. London.: Academic Press.[Review by Fensen, EB in: J. Microsc. 131 (1983) 258.] Cell size, Staining Microscopy Technique, Mathematics, General article Review article (PMBD, 185707888): 1982. 122. Yu, L. X.; Lionberger, R. A.; Raw, A. S.; D'Costa, R.; Wu, H.; Hussain, A. S., Applications of process analytical technology to crystallization processes. Adv.Drug Deliver. Rev. 2004, 56 (3), 349-369. 123. Barrett, P.; Smith, B.; Worlitschek, J.; Bracken, V.; O'Sullivan, B.; Des, O. G., A review of the use of process analytical technology for the understanding and optimization of production batch crystallization processes. Org. Process Res. Dev. 2005, 9 (3), 348-355. 124. Jerome, W.; Jr. Barry, L.; Ray, C.; Mel, K., Process Analytical Chemistry. Anal. Chem. 2011, 83 (Fundamental and Applied Reviews in Analytical Chemistry), 4557-4578. 125. Fahrenfort, J., Attenuated total reflection: A new principle for the production of useful infra-red reflection spectra of organic compounds. Spectrochim. Acta 1961, 17 (7), 698-709. 126. Sevenou, O.; Hill, S.; Farhat, I.; Mitchell, J., Organisation of the external region of the starch granule as determined by infrared spectroscopy. Int. J. Biol. Macromol. 2002, 31 (1), 79-85. 127. Thompson, D.; Kougoulos, E.; Jones, A.; Wood-Kaczmar, M., Solute concentration measurement of an important organic compound using ATR-UV spectroscopy. J. Cryst. Growth 2005, 276 (1), 230-236. 128. da Silva, A. d. P.; Cajaiba da Silva, J. o. F., Determination of the Adipic Acid Solubility Curve in Acetone by Using ATR-FTIR and Heat Flow Calorimetry. Org. Process Res. Dev. 2011, 15 (4), 893-897. 129. Nagy, Z. K., PAT alapú folyamat monitorizálás, scale-up és vezérlés alkalmazásai gyógyszer hatóanyagok kristályosítási folyamatainak optimalizálására. In Kristályosítási technológiák méretnövelése és hatásuk a gyógyszerformulálásra, Kerekasztal Konferencia, Balatonszemes, 2012. 130. Billot, P.; Couty, M.; Hosek, P., Application of ATR-UV Spectroscopy for Monitoring the Crystallisation of UV Absorbing and Nonabsorbing Molecules. Org. Process Res. Dev. 2010, 14 (3), 511-523. 131. Togkalidou, T.; Tung, H.-H.; Sun, Y.; Andrews, A.; Braatz, R. D., Solution concentration prediction for pharmaceutical crystallization processes using robust chemometrics and ATR FTIR spectroscopy. Org. Process Res. Dev. 2002, 6 (3), 317-322. 132. Keglevich, G.; Csontos, I.; Szilágyi, N.; Greiner, I., A Study of the pH Dependence of the Two-Step Oximation of Acetone by in situ Fourier Transform Infrared Spectroscopy. Chem. Eng. Technol. 2008, 31 (3), 421-425. 133. Keglevich, G.; Fehérvári, A.; Csontos, I., A study on the Kabachnik–Fields reaction of benzaldehyde, propylamine, and diethyl phosphite by in situ Fourier transform IR spectroscopy. Heteroatom Chem. 2011, 22 (5), 599-604. 134. Yoon, T. H.; Johnson, S. B.; Musgrave, C. B.; Brown, G. E., Adsorption of organic matter at mineral/water interfaces: I. ATR-FTIR spectroscopic and quantum chemical study of oxalate adsorbed at boehmite/water and corundum/water interfaces. Geochim. Cosmochim. Ac. 2004, 68 (22), 4505-4518. 135. Rozsa, L., On-line monitoring of supersaturation in sugar crystallisation. Int. Sugar J. 1996, 98 (1176), 660-1. 136. Angelo, C.; Kramer, H. J. M., Industrial Crystallization Process Monitoring and Control Wiley-VCH Verlag & Co.: Weinheim, Germany, 2012; p 71-79. 137. Dorozhkina, E. I.; Dorozhkin, S. V., Application of the turbidity measurements to study in situ crystallization of calcium phosphates. Colloid. Surf. A. 2002, 203 (1), 237-244. 138. Quesada-Perez, M.; Callejas-Fernández, J.; Hidalgo-Alvarez, R., Probing electrostatic forces in colloidal suspensions through turbidity data. J. Colloid Interf. Sci. 1999, 217 (1), 177-185.

103

7. Irodalomjegyzék 139. Herri, J.-M.; Gruy, F.; Pic, J.-S.; Cournil, M.; Cingotti, B.; Sinquin, A., Interest of in situ turbidimetry for the characterization of methane hydrate crystallization: Application to the study of kinetic inhibitors. Chem. Eng. Sci. 1999, 54 (12), 1849-1858. 140. Herri, J.-M.; Pic, J.-S.; Gruy, F.; Cournil, M., Methane hydrate crystallization mechanism from in-situ particle sizing. AIChE J. 1999, 45 (3), 590-602. 141. Moscosa-Santillan, M.; Bals, O.; Fauduet, H.; Porte, C.; Delacroix, A., Study of batch crystallization and determination of an alternative temperature-time profile by on-line turbidity analysis application to glycine crystallization. Chem. Eng. Sci. 2000, 55 (18), 3759-3770. 142. Angelo, C.; Kramer, H. J. M., Industrial Process Monitoring and Control. Wiley-VCH Verlag & Co.: Weinheim, Germany, 2012; p 66-69. 143. Lube, E.; Zlatkin, A., In-process monitoring of crystal perfection during melt growth. J. Cryst. Growth 1989, 98 (4), 817-826. 144. Ersen, A.; Smith, A.; Chotard, T., Effect of malic and citric acid on the crystallisation of gypsum investigated by coupled acoustic emission and electrical conductivity techniques. J. Mater. Sci. 2006, 41 (21), 7210-7217. 145. Févotte, G.; Gherras, N. In Acoustic Emission: a new in-line and non-intrusive sensor for monitoring batch solution crystallization operations, Proceedings of the 8th International Symposium on Advanced Control of Chemical Processes (ADCHEM 2012), 2012. 146. Lasentec, Lasentec home page. URL http://www.lasentec.com. 147. Ruf, A.; Worlitschek, J.; Mazzotti, M., Modeling and experimental analysis of PSD measurements through FBRM. Par. Part. Syst. Char. 2001, 17 (4), 167-179. 148. Adlington, N. K.; Black, S. N.; adshead, D. L., How to Use the Lasentec FBRM probe on manufacturing scale. Org. Process Res. Dev. 2013, 17 (3), 557-567. 149. Kougoulos, E.; Jones, A.; Jennings, K.; Wood-Kaczmar, M., Use of focused beam reflectance measurement (FBRM) and process video imaging (PVI) in a modified mixed suspension mixed product removal (MSMPR) cooling crystallizer. J. Cryst. Growth 2005, 273 (3), 529-534. 150. Fujiwara, M.; Chow, P. S.; Ma, D. L.; Braatz, R. D., Paracetamol crystallization using laser backscattering and ATR-FTIR spectroscopy: Metastability, agglomeration, and control. Cryst. Growth Des. 2002, 2 (5), 363-370. 151. Barthe, S. C.; Grover, M. A.; Rousseau, R. W., Observation of polymorphic change through analysis of FBRM data: transformation of paracetamol from form II to form I. Cryst. Growth Des. 2008, 8 (9), 33163322. 152. Mitchell, N. A.; Frawley, P. J.; Ó’Ciardhá, C. T., Nucleation kinetics of paracetamol–ethanol solutions from induction time experiments using Lasentec FBRM®. J. Cryst. Growth 2011, 321 (1), 91-99. 153. Eggers, J.; Kempkes, M.; Mazzotti, M., Measurement of size and shape distributions of particles through image analysis. Chem. Eng. Sci. 2008, 63 (22), 5513-5521. 154. Kempkes, M.; Vetter, T.; Mazzotti, M., Measurement of 3D particle size distributions by stereoscopic imaging. Chem. Eng. Sci. 2010, 65 (4), 1362-1373. 155. Simon, L.; Merz, T.; Dubuis, S.; Lieb, A.; Hungerbuhler, K., In-situ monitoring of pharmaceutical and specialty chemicals crystallization processes using endoscopy–stroboscopy and multivariate image analysis. Chem. Eng. Res. Des. 2012, 90 (11), 1847-1855. 156. Zhou, Y.; Doan, X.-T.; Srinivasan, R., Real-time imaging and product quality characterization for control of particulate processes. Comput. Aided Chem. Eng. 2006, 21, 775-780. 157. Zhou, Y.; Srinivasan, R.; Lakshminarayanan, S., Critical evaluation of image processing approaches for real-time crystal size measurements. Comput. Chem. Eng. 2009, 33 (5), 1022-1035. 158. Barrett, P.; Glennon, B., Characterizing the metastable zone width and solubility curve using Lasentec FBRM and PVM. Trans. IChemE 2002, 80, 799-805. 159. Luo, Y.-H.; Tu, Y.-R.; Ge, J.-L.; Sun, B.-W., Monitoring the Crystallization Process of Methylprednisolone Hemisuccinate (MPHS) From Ethanol Solution by Combined ATR-FTIR-FBRM-PVM. Separ. Sci. Technol. 2013, (just-accepted). 160. MacCalman, M.; Roberts, K.; Kerr, C.; Hendriksen, B., On-line processing of pharmaceutical materials using in situ X-ray diffraction. J. Appl. Crystallogr. 1995, 28 (5), 620-622. 161. Dharmayat, S.; Calderon De Anda, J.; Hammond, R. B.; Lai, X.; Roberts, K. J.; Wang, X. Z., Polymorphic transformation of L-glutamic acid monitored using combined on-line video microscopy and X-ray diffraction. J. Cryst. Growth 2006, 294 (1), 35-40. 162. Dharmayat, S.; Hammond, R. B.; Lai, X.; Ma, C.; Purba, E.; Roberts, K. J.; Chen, Z.-P.; Martin, E.; Morris, J.; Bytheway, R., An Examination of the Kinetics of the Solution-Mediated Polymorphic Phase Transformation between α-and β-Forms of l-Glutamic Acid as Determined Using Online Powder X-ray Diffraction. Cryst. Growth Des. 2008, 8 (7), 2205-2216.

104

7. Irodalomjegyzék 163. Purba, E., Determination of Reaction Kinetics Using Online X-Ray Diffraction. Indonesian J. Chem. 2010, 8 (3), 337-341. 164. Hammond, R. B.; Lai, X.; Roberts, K. J.; Thomas, A.; White, G., Application of in-process X-ray powder diffraction for the identification of polymorphic forms during batch crystallization reactions. Cryst. Growth Des. 2004, 4 (5), 943-948. 165. Roggo, Y.; Chalus, P.; Maurer, L.; Lema-Martinez, C.; Edmond, A.; Jent, N., A review of near infrared spectroscopy and chemometrics in pharmaceutical technologies. J. Pharm. Biomed. 2007, 44 (3), 683700. 166. Norris, T.; Aldridge, P. K.; Sekulic, S. S., Determination of End-points for Polymorph Conversions ofCrystalline Organic Compounds Using On-line Near-infraredSpectroscopy. Analyst 1997, 122 (6), 549-552. 167. Zhou, G. X.; Crocker, L.; Xu, J.; Tabora, J.; Ge, Z., In-line measurement of a drug substance via near infrared spectroscopy to ensure a robust crystallization process. J. Pharm. Sci. 2006, 95 (11), 2337-2347. 168. Luypaert, J.; Massart, D.; Vander Heyden, Y., Near-infrared spectroscopy applications in pharmaceutical analysis. Talanta 2007, 72 (3), 865-883. 169. Reich, G., Near-infrared spectroscopy and imaging: Basic principles and pharmaceutical applications. Adv. Drug Deliv. Rev. 2005, 57 (8), 1109-1143. 170. Anderson, C.; Drennen, J.; Ciurczak, E., Pharmaceutical applications of near-infrared spectroscopy. 2008; Vol. 35, p 585. 171. Wang, I.C.; Lee, M.J.; Seo, D.Y.; Lee, H.E.; Choi, Y.; Kim, W.S.; Kim, C.S.; Jeong, M.Y.; Choi, G. J., Polymorph Transformation in Paracetamol Monitored by In-line NIR Spectroscopy During a Cooling Crystallization Process. AAPS Pharm. Sci. Tech. 2011, 12 (2), 764-770. 172. Fevotte, G.; Calas, J.; Puel, F.; Hoff, C., Applications of NIR spectroscopy to monitoring and analyzing the solid state during industrial crystallization processes. Int. J. Pharm. 2004, 273 (1), 159-169. 173. Long, D. A.; Long, D., Raman spectrosc. McGraw-Hill New York: 1977; Vol. 206. 174. Raman, C. V.; Krishnan, K., A new type of secondary radiation. Nature 1928, 121 (3048), 501-502. 175. Vankeirsbilck, T.; Vercauteren, A.; Baeyens, W.; Van der Weken, G.; Verpoort, F.; Vergote, G.; Remon, J. P., Applications of Raman spectroscopy in pharmaceutical analysis. Trac Trend. Anal. Chem. 2002, 21 (12), 869-877. 176. Skoulika, S. G.; Georgiou, C. A., Rapid, noninvasive quantitative determination of acyclovir in pharmaceutical solid dosage forms through their poly (vinyl chloride) blister package by solid-state fourier transform Raman spectroscopy. Appl. Spectrosc. 2003, 57 (4), 407-412. 177. Wang, F.; Wachter, J. A.; Antosz, F. J.; Berglund, K. A., An investigation of solvent-mediated polymorphic transformation of progesterone using in situ Raman spectroscopy. Org. Process Res. Dev. 2000, 4 (5), 391-395. 178. Kaiser Raman Probe and Optics, Kaiser Optical System Inc. home page URL: www.cosi.com. 179. Horiba Fibre Coupled Raman Probe, Horiba Jobin Yvon home page, URL: www.horiba.com. 180. Ramprobe Industrial Version R362, Bruker home page, URL: www.bruker.com 181. Hordozható Raman szondák, Ocean Optics home page, URL: www.oceanoptics.com. 182. Johansson, J.; Claybourn, M.; Folestad, S., Raman Spectroscopy: A Strategic Tool in the Process Analytical Technology Toolbox. In Emerging Raman Applications and Techniques in Biomedical and Pharmaceutical Fields, Springer: 2010; pp 241-262. 183. O'Sullivan, B.; Barrett, P.; Hsiao, G.; Carr, A.; Glennon, B., In situ monitoring of polymorphic transitions. Org. Process Res. Dev. 2003, 7 (6), 977-982. 184. Hu, Y.; Wikström, H.; Byrn, S. R.; Taylor, L. S., Analysis of the effect of particle size on polymorphic quantitation by Raman spectroscopy. Appl. Spectrosc. 2006, 60 (9), 977-984. 185. Fevotte, G., In situ raman spectroscopy for in-line control of pharmaceutical crystallization and solids elaboration processes: A review. Chem. Eng. Res. Des. 2007, 85 (7), 906-920. 186. Caillet, A.; Puel, F.; Fevotte, G., In-line monitoring of partial and overall solid concentration during solvent-mediated phase transition using Raman spectroscopy. Int. J. Pharm. 2006, 307 (2), 201-208. 187. Cornel, J.; Lindenberg, C.; Mazzotti, M., Quantitative application of in situ ATR-FTIR and Raman spectroscopy in crystallization processes. Ind. Eng. Chem. Res. 2008, 47 (14), 4870-4882. 188. Cornel, J.; Mazzotti, M., Calibration-free quantitative application of in situ Raman spectroscopy to a crystallization process. Anal. Chem. 2008, 80 (23), 9240-9249. 189. Hao, H.; Su, W.; Barrett, M.; Caron, V.; Healy, A.-M.; Glennon, B., A calibration-free application of Raman spectroscopy to the monitoring of mannitol crystallization and its polymorphic transformation. Org. Process Res. Dev. 2010, 14 (5), 1209-1214. 190. Schwartz, A.M.; Berglund, K.A., The use of Raman spectroscopy for in situ monitoring of lysozyme concentration during crystallization in a hanging drop. J. Cryst. Growth 1999, 203 (4), 599-603.

105

7. Irodalomjegyzék 191. Tamagawa, R. E.; Miranda, E. A.; Berglund, K. A., Simultaneous monitoring of protein and (NH4)2SO4 concentrations in aprotinin hanging-drop crystallization using Raman spectroscopy. Cryst. Growth Des. 2002, 2 (6), 511-514. 192. Tamagawa, R. E.; Miranda, E. A.; Berglund, K. A., Raman spectroscopic monitoring and control of aprotinin supersaturation in hanging-drop crystallization. Cryst. Growth Des. 2002, 2 (4), 263-267. 193. Starbuck, C.; Spartalis, A.; Wai, L.; Wang, J.; Fernandez, P.; Lindemann, C. M.; Zhou, G. X.; Ge, Z., Process optimization of a complex pharmaceutical polymorphic system via in situ Raman spectroscopy. Cryst. Growth Des. 2002, 2 (6), 515-522. 194. Ferrari, E. S.; Davey, R. J., Solution-mediated transformation of α to β L-glutamic acid: Rate enhancement due to secondary nucleation. Cryst. Growth Des. 2004, 4 (5), 1061-1068. 195. Ono, T.; Ter Horst, J.; Jansens, P., Quantitative measurement of the polymorphic transformation of Lglutamic acid using in-situ Raman spectroscopy. Cryst. Growth Des. 2004, 4 (3), 465-469. 196. Schöll, J.; Bonalumi, D.; Vicum, L.; Mazzotti, M.; Müller, M., In situ monitoring and modeling of the solvent-mediated polymorphic transformation of L-glutamic acid. Cryst. Growth Des. 2006, 6 (4), 881-891. 197. Falcon, J. A.; Berglund, K. A., Monitoring of antisolvent addition crystallization with Raman spectroscopy. Cryst. Growth Des. 2003, 3 (6), 947-952. 198. Falcon, J. A.; Berglund, K. A., In situ monitoring of antisolvent addition crystallization with principal components analysis of Raman spectra. Cryst. Growth Des. 2004, 4 (3), 457-463. 199. Hu, Y.; Liang, J. K.; Myerson, A. S.; Taylor, L. S., Crystallization monitoring by Raman spectroscopy: simultaneous measurement of desupersaturation profile and polymorphic form in flufenamic acid systems. Ind. Eng. Chem. Res. 2005, 44 (5), 1233-1240. 200. Caillet, A.; Rivoire, A.; Galvan, J.-M.; Puel, F.; Fevotte, G., Crystallization of monohydrate citric acid. 1. In situ monitoring through the joint use of Raman spectroscopy and image analysis. Cryst. Growth Des. 2007, 7 (10), 2080-2087. 201. Agarwal, P.; Berglund, K. A., In situ monitoring of calcium carbonate polymorphs during batch crystallization in the presence of polymeric additives using Raman spectroscopy. Cryst. Growth Des. 2003, 3 (6), 941-946. 202. Qu, H.; Louhi-Kultanen, M.; Kallas, J., Additive effects on the solvent-mediated anhydrate/hydrate phase transformation in a mixed solvent. Cryst. Growth Des. 2007, 7 (4), 724-729. 203. Gift, A. D.; Luner, P. E.; Luedeman, L.; Taylor, L. S., Influence of polymeric excipients on crystal hydrate formation kinetics in aqueous slurries. J. Pharm. Sci. 2008, 97 (12), 5198-5211. 204. Mullin, J.; Nývlt, J., Programmed cooling of batch crystallizers. Chem. Eng. Sci. 1971, 26 (3), 369377. 205. Rawlings, J. B.; Witkowski, W. R.; Eaton, J. W., Modelling and control of crystallizers. Powder Technol. 1992, 69 (1), 3-9. 206. Chung, S. H.; Ma, D. L.; Braatz, R. D., Optimal seeding in batch crystallization. Can. J. Chem. Eng. 1999, 77 (3), 590-596. 207. Nagy, Z. K.; Braatz, R. D., Worst-case and distributional robustness analysis of finite-time control trajectories for nonlinear distributed parameter systems. IEEE T. Contr. Syst. T. 2003, 11 (5), 694-704. 208. Hounslow, M.; Ryall, R.; Marshall, V., A discretized population balance for nucleation, growth, and aggregation. AIChE J. 1988, 34 (11), 1821-1832. 209. Shi, D.; El-Farra, N. H.; Li, M.; Mhaskar, P.; Christofides, P. D., Predictive control of particle size distribution in particulate processes. Chem. Eng. Sci. 2006, 61 (1), 268-281. 210. Bárkányi, Á.; Lakatos, B.; Németh, S., Modelling of polymer particle formation using population balance model. Hungarian J. Ind. Chem. Veszprém 2010, 38 (2), 83-88. 211. Nagy, Z. K.; Braatz, R. D., Advances and New Directions in Crystallization Control. Ann. Rev. Chem.Biomol. Eng. 2012, 3, 55-75. 212. Liotta, V.; Sabesan, V., Monitoring and feedback control of supersaturation using ATR-FTIR to produce an active pharmaceutical ingredient of a desired crystal size. Org. Process Res. Dev. 2004, 8 (3), 488494. 213. Zhou, G. X.; Fujiwara, M.; Woo, X. Y.; Rusli, E.; Tung, H.-H.; Starbuck, C.; Davidson, O.; Ge, Z.; Braatz, R. D., Direct design of pharmaceutical antisolvent crystallization through concentration control. Cryst. Growth Des. 2006, 6 (4), 892-898. 214. Kee, N. C.; Tan, R. B.; Braatz, R. D., Selective crystallization of the metastable α-form of L-glutamic acid using concentration feedback control. Cryst. Growth Des.2009, 9 (7), 3044-3051. 215. Saleemi, A.; Onyemelukwe, I.; Nagy, Z., Effects of a structurally related substance on the crystallization of paracetamol. Front. Chemi. Sci. Eng. 2013, 7 (1), 79-87. 216. Bosco, R.; Grandjean, B., Using Raman Spectroscopy to Control Carbonate/Bicarbonate Concentrations. WO Patent 2,010,014,583: 2010.

106

7. Irodalomjegyzék 217. Abu Bakar, M. R.; Nagy, Z. K.; Saleemi, A. N.; Rielly, C. D., The impact of direct nucleation control on crystal size distribution in pharmaceutical crystallization processes. Cryst. Growth Des. 2009, 9 (3), 13781384. 218. Kim, J.-W.; Kim, J.-K.; Kim, H.-S.; Koo, K.-K., Application of internal seeding and temperature cycling for reduction of liquid inclusion in the crystallization of RDX. Org. Process Res. Dev. 2011, 15 (3), 602-609. 219. Bakar, M. R. A.; Nagy, Z. K.; Rielly, C. D., Seeded batch cooling crystallization with temperature cycling for the control of size uniformity and polymorphic purity of sulfathiazole crystals. Org. Process Res. Dev. 2009, 13 (6), 1343-1356. 220. Bakar, M. R. A.; Zoltan, K.; Rielly, C. D., Investigation of the effect of temperature cycling on surface features of sulfathiazole crystals during seeded batch cooling crystallization. Cryst. Growth. Des. 2010, 10 (9), 3893. 221. Nagy, Z.; Baker, M.; Pedge, N.; Steele, G. In Supersaturation and direct nucleation control of an industrial pharmaceutical crystallization process using a crystallization process informatics system (CryPRINS), Proc. Int. Workshop Ind. Cryst., 18th, Delft, The Netherlands, Delft Univ. Tech. Delft, The Netherlands: 2011; pp 7-9. 222. Crystallization Process Informatics System, (CryPRINS) URL: www.cryprins.com. 223. Rantanen, J., Process analytical applications of Raman spectroscopy. J. Pharm. Pharmacol. 2007, 59 (2), 171-177. 224. De Beer, T.; Burggraeve, A.; Fonteyne, M.; Saerens, L.; Remon, J. P.; Vervaet, C., Near infrared and Raman spectroscopy for the in-process monitoring of pharmaceutical production processes. Int. J. Pharm. 2011, 417 (1), 32-47. 225. Svensson, O.; Josefson, M.; Langkilde, F. W., Reaction monitoring using Raman spectroscopy and chemometrics. Chemomet. Intell. Lab. Syst.1999, 49 (1), 49-66. 226. Svensson, O.; Josefson, M.; Langkilde, F. W., The synthesis of metoprolol monitored using Raman spectroscopy and chemometrics. Eur. J .Pharm . Sci. 2000, 11 (2), 141-155. 227. Aarnoutse, P. J.; Westerhuis, J. A., Quantitative Raman reaction monitoring using the solvent as internal standard. Anal. Chem. 2005, 77 (5), 1228-1236. 228. Leadbeater, N. E.; Smith, R. J., Real-time monitoring of microwave-promoted Suzuki coupling reactions using in situ Raman spectroscopy. Org. Lett. 2006, 8 (20), 4589-4591. 229. Lin, H.L.; Zhang, G.C.; Hsu, P.C.; Lin, S.Y., A Portable Fiber-optic Raman Analyzer for Fast Realtime Screening and Identifying Cocrystal Formation of Drug-Coformer via Grinding Process. Microchem. J. 2013. 230. Vergote, G.; De Beer, T.; Vervaet, C.; Remon, J. P.; Baeyens, W.; Diericx, N.; Verpoort, F., In-line monitoring of a pharmaceutical blending process using FT-Raman spectroscopy. Eur. J. Pharm. Sci. 2004, 21 (4), 479-485. 231. De Beer, T.; Baeyens, W.; Ouyang, J.; Vervaet, C.; Remon, J. P., Raman spectroscopy as a process analytical technology tool for the understanding and the quantitative in-line monitoring of the homogenization process of a pharmaceutical suspension. Analyst 2006, 131 (10), 1137-1144. 232. De Beer, T.; Bodson, C.; Dejaegher, B.; Walczak, B.; Vercruysse, P.; Burggraeve, A.; Lemos, A.; Delattre, L.; Heyden, Y. V.; Remon, J. P., Raman spectroscopy as a process analytical technology (PAT) tool for the in-line monitoring and understanding of a powder blending process. J. Pharm. Biomed. 2008, 48 (3), 772-779. 233. Wikström, H.; Marsac, P. J.; Taylor, L. S., In-line monitoring of hydrate formation during wet granulation using Raman spectroscopy. Journal of pharmaceutical sciences 2005, 94 (1), 209-219. 234. Fonteyne, M.; Vercruysse, J.; Díaz, D. C.; Gildemyn, D.; Vervaet, C.; Remon, J. P.; Beer, T. D., Realtime assessment of critical quality attributes of a continuous granulation process. Pharmaceutical Development and Technology 2013, 18 (1), 85-97. 235. Fonteyne, M.; Soares, S.; Vercruysse, J.; Peeters, E.; Burggraeve, A.; Vervaet, C.; Remon, J. P.; Sandler, N.; De Beer, T., Prediction of quality attributes of continuously produced granules using complementary pat tools. Eur. J. Pharm.Biopharm. 2012. 236. De Beer, T.; Vercruysse, P.; Burggraeve, A.; Quinten, T.; Ouyang, J.; Zhang, X.; Vervaet, C.; Remon, J. P.; Baeyens, W., In-line and real-time process monitoring of a freeze drying process using Raman and NIR spectroscopy as complementary process analytical technology (PAT) tools. J. Pharm. Sci. 2009, 98 (9), 34303446. 237. De Beer, T.; Wiggenhorn, M.; Hawe, A.; Kasper, J.; Almeida, A.; Quinten, T.; Friess, W.; Winter, G.; Vervaet, C.; Remon, J. P., Optimization of a pharmaceutical freeze-dried product and its process using an experimental design approach and innovative process analyzers. Talanta 2011, 83 (5), 1623.

107

7. Irodalomjegyzék 238. Müller, J.; Brock, D.; Knop, K.; Axel Zeitler, J.; Kleinebudde, P., Prediction of dissolution time and coating thickness of sustained release formulations using Raman spectroscopy and terahertz pulsed imaging. Eur. J. Pharm. Biopharm. 2012, 80 (3), 690. 239. Wirges, M.; Funke, A.; Serno, P.; Knop, K.; Kleinebudde, P., Development and in-line validation of a Process Analytical Technology to facilitate the scale up of coating processes. J. Pharm. Biomed. Anal. 2013. 78-79 57-64. 240. Knop, K.; Kleinebudde, P., PAT-tools for process control in pharmaceutical film coating applications. Int. J. Pharm. 2013.(in press) 241. Barnes, S.; Brown, E.; Sibley, M.; Edwards, H.; Scowen, I.; Coates, P., Vibrational spectroscopic and ultrasound analysis for in-process characterization of high-density polyethylene/polypropylene blends during melt extrusion. Appl. Spectrosc. 2005, 59 (5), 611-619. 242. Barnes, S.; Sibley, M.; Edwards, H.; Coates, P., Process monitoring of polymer melts using in-line spectroscopy. T. I. Meas. Control 2007, 29 (5), 453-465. 243. Li, L.; AbuBaker, O.; Shao, Z. J., Characterization of poly (ethylene oxide) as a drug carrier in hotmelt extrusion. Drug Dev. Ind. Pharm. 2006, 32 (8), 991-1002. 244. Almeida, A.; Saerens, L.; De Beer, T.; Remon, J.; Vervaet, C., Upscaling And In-Line Process Monitoring Via Spectroscopic Techniques Of Ethylene Vinyl Acetate Hot-Melt Extruded Formulations. Int. J. Pharm. 2012. 439 (1-2), 223-229. 245. Tumuluri, V. S.; Kemper, M. S.; Lewis, I. R.; Prodduturi, S.; Majumdar, S.; Avery, B. A.; Repka, M. A., Off-line and on-line measurements of drug-loaded hot-melt extruded films using Raman spectroscopy. Int. J. Pharm. 2008, 357 (1), 77-84. 246. Saerens, L.; Dierickx, L.; Lenain, B.; Vervaet, C.; Remon, J. P.; Beer, T. D., Raman spectroscopy for the in-line polymer–drug quantification and solid state characterization during a pharmaceutical hot-melt extrusion process. Eur. J. Pharm. Biopharm. 2011, 77 (1), 158-163. 247. Nagy, Z. K. Innovatív gyógyszerhordozó rendszerek fejlesztése folyamatos gyógyszertechnológia eljárásokkal, PhD értekezés. Budapesti Műszaki és Gazdságtudományi Egyetem, 2012. 248. Bubendorf, A. G.; Gabel, R. D.; Hennig, M.; Krimmer, S.; Neugebauer, G.; Preis, W.; Wirl, A. Pseudopolymorphic forms of carvedilol. EP1432681A1, 2006. 249. Hegedüs, B.; Bod, P.; Harsányi, K.; Péter, I.; Kalman, A.; Parkanyi, L., Comparison of the polymorphic modifications of famotidine. J. Pharm. Biomed. 1989, 7 (5), 563-569. 250. Lu, J.; Wang, X. J.; Yang, X.; Ching, C.-B., Polymorphism and crystallization of famotidine. Cryst. Growth Des. 2007, 7 (9), 1590-1598. 251. Lu, J.; Wang, X. J.; Yang, X.; Ching, C. B., Characterization and selective crystallization of famotidine polymorphs. J. Pharm. Sci. 2007, 96 (9), 2457-2468. 252. Vrbinc, M.; Jordan-Kotar, B.; Smrkolj, M.; VRECER, F., Characterization of physical forms of donepezil hydrochloride. Acta Chim. Sloven. 2007, 54 (2), 254-267. 253. Park, T. J.; Ko, D. H.; Kim, Y. J.; Kim, Y., Polymorphic Characterization of Pharmaceutical Solids, Donepezil Hydrochloride, by 13 C CP/MAS Solid-State Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy. Bull. Korean Chem. Soc. 2009, 30 (9), 2007. 254. Wu, S.; Feng, F.; Gong, J., Determination of the Solubility, Dissolution Enthalpy and Entropy of Donepezil Hydrochloride Polymorphic Form III in Different Solvents. J. Solution Chem. 2013, 42(4), 841-848. 255. Imai, A.; Shimotani, A., Process for Producing Multiform Crystal of Donepezil Hydrochloride. EP Patent 1,323,712: 2007. 256. Adin, I.; Iustain, C.; Arad, O.; Kaspi, J. Crystalline forms of Donepezil base, US Patent App. 12/010,973. 2008. 257. Gendrin, C.; Roggo, Y.; Collet, C., Pharmaceutical applications of vibrational chemical imaging and chemometrics: A review. J. Pharm. Biomed. 2008, 48 (3), 533-553. 258. Cengiz, F.; Dao, T. A.; Jirsak, O., Influence of solution properties on the roller electrospinning of poly (vinyl alcohol). Polym. Eng. Sci. 2010, 50 (5), 936-943. 259. Nagy, P. M. Viszkoelasztikus szerkezeti polimerek tömbi és felületi mechanikai tulajdonságainak vizsgálata benyomódási méréstechnikával, PhD értekezés. Eötvös Lóránd Tudományegyetem, 2007. 260. Aronhime, J.; Ben-Valid, S.; Dolitzky, B.-Z.; Finogueev, S.; Hildesheim , J.; Kor, I. TEVA Pharmaceuticals Inc., WO0200216 (A1). 2002.

108