Fysicochemische methoden in de farmacie
1. Calorimetrie
• Bepalen of een GM kristallijn, amorf of polymorf is
o Microscopisch: licht microscoop, elektronenmicroscoop
o Calorimetrie: terwijl kristallen een smelt temperatuur Tm hebben, hebben amorfe
materialen een glastransitietemperatuur Tg
→ Een veelgebruikte calorimetrische techniek om de kristallisatie-, smelt- en
glastransitietemperaturen van vaste GMn te bepalen, is differentiaal scanning calorimetrie
• De thermische analyse (calorimetrie) omvat een hele reeks aan technieken waarbij de
opname of afgifte van warmte wordt bestudeerd in een GM wanneer dit GM wordt
onderworpen aan een temperatuur traject
De info die wordt bekomen uit thermische experimenten wordt gebruikt om het GM fysisch
en/of chemisch te karakteriseren
In het ontwikkelingsproces van een GM wordt de thermische analyse in een vroeg stadium
ingeschakeld (preformulatie, formuleringsscreening) ter bepaling van smeltpunt en de
smeltenthalpie, studie van polymorfie, solvaatvorming…
1.1. Differentiaal scanning calorimeter (DSC)
• Je weegt klein beetje af van je GM, brengt dit in een DSC pannetje. Dit breng je dan in de
calorimeter samen met een referentie pannetje, deze is leeg
• Daarna laat je je S en je R een temperatuurtraject onderlopen: bv. je koelt af tot -20° en dan
ga je i.f.v. de tijd de T laten stijgen tot 200°C → S en R zelfde temperatuurtraject laten
doorlopen!
• Bij de sample ga je meer J/s moeten steken om hetzelfde temperatuurtraject te laten lopen
dan R → Dit meet de calorimeter: meet hoeveel J/s (heat flow) dat je meer moet toevoegen
bij de S dan bij de R → wordt uitgezet in thermogram
• Differentiaal scanning calorimeter (DSC): omdat we de temperatuur scannen en differentiaal
omdat we het verschil J/s meten die je meer nodig hebt om het gevuld pannetje dezelfde
temperatuur traject te laten doorlopen dan niet gevuld
, • Thermogrammen:
o X-as: temperatuur
o Y-as: heat flow (J/s)
1. Kristallijne GMn:
o Hierbij zie je in de thermogram een piek naar boven
o Verklaring: Je hebt een GM met een bepaalde Tm en in de calorimetrie doorloop je
een bepaald temperatuur traject. Wanneer je in dat traject de Tm van je GM bereikt,
moet er meer J/s toegevoegd worden om die interacties tussen de moleculen in het
kristal te verbreken zodanig ook dat R en S hetzelfde temperatuur traject doorlopen
o De smeltwarmte/smelt-enthalpie is de hoeveelheid warmte die nodig is om een
bepaalde hoeveelheid stof (meestal in mol) van een kristallijne vaste stof in een
vloeistof te doen overgaan
In het algemeen wordt hiermee de molaire smeltenthalpie bedoeld en deze
grootheid wordt meestal uitgedrukt in J/mol
De smelt-enthalpie is de AUC op je thermogram
1. Calorimetrie
• Bepalen of een GM kristallijn, amorf of polymorf is
o Microscopisch: licht microscoop, elektronenmicroscoop
o Calorimetrie: terwijl kristallen een smelt temperatuur Tm hebben, hebben amorfe
materialen een glastransitietemperatuur Tg
→ Een veelgebruikte calorimetrische techniek om de kristallisatie-, smelt- en
glastransitietemperaturen van vaste GMn te bepalen, is differentiaal scanning calorimetrie
• De thermische analyse (calorimetrie) omvat een hele reeks aan technieken waarbij de
opname of afgifte van warmte wordt bestudeerd in een GM wanneer dit GM wordt
onderworpen aan een temperatuur traject
De info die wordt bekomen uit thermische experimenten wordt gebruikt om het GM fysisch
en/of chemisch te karakteriseren
In het ontwikkelingsproces van een GM wordt de thermische analyse in een vroeg stadium
ingeschakeld (preformulatie, formuleringsscreening) ter bepaling van smeltpunt en de
smeltenthalpie, studie van polymorfie, solvaatvorming…
1.1. Differentiaal scanning calorimeter (DSC)
• Je weegt klein beetje af van je GM, brengt dit in een DSC pannetje. Dit breng je dan in de
calorimeter samen met een referentie pannetje, deze is leeg
• Daarna laat je je S en je R een temperatuurtraject onderlopen: bv. je koelt af tot -20° en dan
ga je i.f.v. de tijd de T laten stijgen tot 200°C → S en R zelfde temperatuurtraject laten
doorlopen!
• Bij de sample ga je meer J/s moeten steken om hetzelfde temperatuurtraject te laten lopen
dan R → Dit meet de calorimeter: meet hoeveel J/s (heat flow) dat je meer moet toevoegen
bij de S dan bij de R → wordt uitgezet in thermogram
• Differentiaal scanning calorimeter (DSC): omdat we de temperatuur scannen en differentiaal
omdat we het verschil J/s meten die je meer nodig hebt om het gevuld pannetje dezelfde
temperatuur traject te laten doorlopen dan niet gevuld
, • Thermogrammen:
o X-as: temperatuur
o Y-as: heat flow (J/s)
1. Kristallijne GMn:
o Hierbij zie je in de thermogram een piek naar boven
o Verklaring: Je hebt een GM met een bepaalde Tm en in de calorimetrie doorloop je
een bepaald temperatuur traject. Wanneer je in dat traject de Tm van je GM bereikt,
moet er meer J/s toegevoegd worden om die interacties tussen de moleculen in het
kristal te verbreken zodanig ook dat R en S hetzelfde temperatuur traject doorlopen
o De smeltwarmte/smelt-enthalpie is de hoeveelheid warmte die nodig is om een
bepaalde hoeveelheid stof (meestal in mol) van een kristallijne vaste stof in een
vloeistof te doen overgaan
In het algemeen wordt hiermee de molaire smeltenthalpie bedoeld en deze
grootheid wordt meestal uitgedrukt in J/mol
De smelt-enthalpie is de AUC op je thermogram
