Proprietà dello stato solido

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Agostina Massari
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2 Proprietà dello stato solido struttura interna cristallina Solvati (idrati) non solvatato Solvato (idrato) L idrato è la forma solida più stabile in acqua, ma la meno solubile nei fluidi gastroenterici La forma anidra è di solito preferita rispetto all idrato Tuttavia, Idrati stabile, con una biodisponibilità accettabile possono essere utilizzati per la preparazione di forma di dosaggio solide Presentano migliori proprietà chimico-fisiche rispetto alla forma anidra Possono rappresentare l unica forma cristallina dell attivo Pharmaceutical Solid Form Screening, Characterization, and Selection Enhancing Drug Bioavailability and Solubility, Boston, MA, Jan , 2012

3 struttura interna cristallina Solvati (idrati)

Proprietà dello stato solido struttura interna cristallina Solvati (idrati) Uno studio svolto alla Long Island University ha dimostrato che l

4 Proprietà dello stato solido struttura interna cristallina Solvati (idrati) Uno studio svolto alla Long Island University ha dimostrato che l utilizzo di magnesio stearato monoidrato o diidrato migliorava le proprietà lubrificanti della sostanza, ma non quando erano in miscela assieme

5 Morfologia o habitus cristallino Rappresenta la forma esteriore della particella nel suo complesso, la sua geometria. Dipende dalla velocità di accrescimento delle varie facce del cristallo Solidi cristallini possono avere habitus diverso, ma uguale struttura interna Condizioni durante la preparazione dei cristalli che possono produrre habitus diversi Tipo di solvente Temperatura Grado di sovrasaturazione Velocità di raffreddamento Impurezze

6 Morfologia o habitus cristallino IMPLICAZIONI TECNOLOGICO-PRODUTTIVE scorrevolezza stabilità delle sospensioni siringabilità delle sospensioni filtrabilità compattazione

7 Morfologia o habitus cristallino Aspartame Dolcificante artificiale (con potere dolcificante volte superiore a quello del saccarosio Il metodo di cristallizzazione inizialmente impiegato portava alla formazione di cristalli aghiformi, di piccole dimensioni (10 micron), con scarsa resistenza meccanica, igroscopici Problemi nelle operazioni di filtrazione ed essiccamento e, in generale, nella lavorazione di questo materiale

Proprietà dello stato solido Morfologia o habitus cristallino Un nuovo metodo di cristallizzazione dell aspartame prevede il raffreddamento di una soluzione acquosa di aspartame SENZA agitazione.

8 Proprietà dello stato solido Morfologia o habitus cristallino Un nuovo metodo di cristallizzazione dell aspartame prevede il raffreddamento di una soluzione acquosa di aspartame SENZA agitazione. In questo modo si possono ottenere cristalli più grandi, cosiddetti bundle-like crystal aggragates, più resistenti e con migliore lavorabilità. il nuovo aspartame non è una nuova forma cristallina, bensì un diverso habitus dello stesso polimorfo. Characterization of Aspartame Crystals A. Kishishita et al., Ind.Eng.Chem. Res.,38(5), (1999

stato possibile ottenere la stessa struttura interna ma con un habitus cristallino diverso

9 Morfologia o habitus cristallino Ibuprofene (antinfiammatorio non steroideo, analgesico) cattive caratteristiche di compattazione Modificando le condizioni di cristallizzazione è stato possibile ottenere la stessa struttura interna ma con un habitus cristallino diverso Crystal habit and tableting behavior. R.Rasenack and B.W.Muller., Int. J. Pharm.,244, (2002)

10 Morfologia o habitus cristallino Caratterizzazione fisica dei due habitus dell Ibuprofene Crystal habit and tableting behavior. R.Rasenack and B.W.Muller., Int. J. Pharm.,244, (2002)

11 Proprietà dello stato solido struttura interna amorfa solido con elevato disordine nella disposizione delle molecole assenza della cella elementare Le sostanze in forma amorfa rispetto alle corrispondenti forme cristalline presentano caratteristiche peculiari legate al loro disordine interno: maggiore solubilità (apparente)/velocità di dissoluzione tendenza alla cristallizzazione maggiore reattività allo stato solido maggiore igroscopicità

12 Proprietà dello stato solido Temperatura di transizione vetrosa (Tg) E la temperatura alla quale cambiano le caratteristiche meccaniche di un solido allo stato amorfo. A temperature inferiori alla Tg il solido amorfo assume caratteristiche meccaniche (rigidità, durezza e fragilità) simili a quelle del vetro. A temperature superiori diventano deformabili e plastici, con caratteristiche simili alla gomma. Esempio dell utilità pratica di questo concetto: I polimeri impiegati per il rivestimento con film sono solidi amorfi La temperatura utilizzata durante il processo di rivestimento con i film è inferiore alla Tg di questi polimeri Utilizzo di un plasticizzante che diminuisca la Tg del polimero I plasticizzanti influenzano i legami intermolecolare tra le catene polimeriche, rendendole più mobili di conseguenza cambiano le proprietà del film, rendendoli più flessibili e resistenti

13 Differenze fra lo stato cristallino e quello amorfo La forma cristallina presenta un determinato punto di fusione, la forma amorfa non ha un punto di fusione definito ma è caratterizzata da una specifica T g (temperatura di transizione vetrosa) Un solido cristallino è caratterizzato da un particolare spettro di diffrazione dei raggi X, con dei picchi ben definiti. Le forme amorfe invece presentano solo una o due bande molto allargate b a Spettro di diffrazione dei raggi x di un solido cristallino (a) e di una sostanza amorfa (b)

14 Influenza della struttura interna (cristallina o amorfa) sulla velocità di dissoluzione della novobiocina (antibiotico attivo contro i batteri cocchi gram positivi) In vitro In vivo

15 Preparazione di fasi amorfe Spray-drying Liofilizzazione Precipitazione di acidi o basi per variazioni di ph Solidificazione del fuso Riduzione del particle size Rimozione del solvente da solvati Indipendentemente dalla tecnica utilizzata per la preparazione della fase amorfa Occorre garantire la stabilità dell amorfo durante la preparazione e il periodo di conservazione del prodotto

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