Was ist physikalische Charakterisierung?

Physikalische Charakterisierung  ist die Bestimmun aller physikalischen Eigenschaften eines Pharmakons (API), wie Stabilität, Schmelzpunkt, Wasseraufnahme etc. Der Hauptgrund zur Durchführung dieser weitreichenden Untersuchungen ist die Prüfung der Droge: in der Entwicklung möchte man sicher gehen, das das Pharmakon stabil, typischerweise jahrelang, ist. Es ist deshalb relevant zu wissen wie sich z. B. erhöhte Temperatur und Luftfeuchtigkeit auf die Stabilität auswirken. Außerdem sollte das Pharmakon bioverfügbar nach der Verabreichung sein, d.h. die Löslichkeit und das Auflösungsverhalten sollten bekannt sein. Einige der Methoden der physikalischen Charakterisierung sind hier im Folgenden kurz beschrieben.

Physikalische Charakterisierung in Bezug auf Temperatur: Wenn ein Pharmakon eine relative niedrige Schmelztemperatur aufweist (< 100 °C) wird es als relativ instabil angesehen. Während der Herstellung besteht die Gefahr erhöhter Temperaturen in diesem Bereich und in Mischungen mit den Hilfs- und Trägerstoffen wird er darüber hinaus noch gesenkt. Wenn das Pharmakon schmilzt, erhöht sich die Gefahr ungewollter Nebenreaktionen. Obwohl man die Temperatur wieder absenken kann, wir die Kristallform sich evtl. verändern. Das thermische Verhalten wird typischerweise mit Differenzialrasterkalometrie (engl. Abk. DSC) bestimmt. In einem Temperaturverlauf (Erwärmen/Kühlen) wird die Energieänderung gemessen, dadurch erhält man Aufschluss über Schmelzpunkt und andere thermische Umwandlungen. Zusätzlich können diese Übergänge mit Heiztischmikroskopie verfolgt werden.

Physikalische Charakterisierung in Bezug auf Wasser/Luftfeuchtigkeit: Wenn  ein Pharmakon eine verhältnismäßig große Menge Wasser absorbiert, kann es instabil werden. Wasser katalysiert viele Abbaureaktionen, so dass wasseranziehende (hygroskopische) Substanzen ein höheres Risiko von Nebenreaktionen aufweisen. Die Tendenz Wasser zu absorbieren wird mit Dynamischer Dampfsorbtion (engl. Abk. DVS) gemessen. Hierbei wird das Gewicht des Pharmakons sehr genau erfasst, während die relative Luftfeuchtigkeit erhöht wird. Wenn das Pharmakon sehr hygroskopisch ist, kann es evtl. in ein Salz überführt werden um dies zu ändern.

Physikalische Charakterisierung in Bezug auf Kristallform: Die meisten Pharmakons sind in der Lage mehrere Kristallformen unter realistischen Bedingungen auszubilden. Diese unterschiedlichen Formen werden unterschiedliche Stabilität (Schmelzpunkt und Wasseraufnahme), und somit müssen sie im Endprodukt unter Kontrolle sein. Typischerweise wird die stabilste Form bevorzugt eingesetzt. Die Kristallform wird mit Röntgenpulverdiffraktometrie (XRPD) bestimmt, wobei unterschiedliche Kristallformen einzigartige Diffraktogramme ergeben. Alle neuen Kristallformen werden per Thermogravimetrischer Analyse (TGA) untersucht, um zu zeigen ob es „echte“ Kristallformen oder Solvate, d.h. Solventmoleküle in der Kristallpackung des Pharmakons integriert sind. In einem TGA Experiment würden die Solventmoleküle verdampfen.

Physikalische Charakterisierung in Bezug auf Löslichkeit und Auflösungsrate: Um als Pharmakon bioverfügbar zu sein, sollte es sich nach der Verabreichung im „biologischen System“ auflösen. Es wird deshalb immer untersucht, ob die Löslichkeit eines gegebenen Pharmakon dazu ausreicht die gewünschte Dosis im Patienten freizugeben. Nicht nur die Löslichkeit ist relevant, auch die Auflösungsrate wird gemessen, weil diese beschreibt wie schnell sich das Pharmakon in wässrigen Modellsystemen auflöst.

Physikalische Charakterisierung in  Bezug auf Partikelgröße: Die Partikelgröße im Endprodukt ist direkt abhängig von der Auflösungsgrate (und vielen weiteren Parametern) des Pharmakons. Die Partikelgrößen werden über verschiedene Techniken bestimmt, u.a. Laserbeugung und TEM.