İçindekiler
Jelatin kapsüllerin termogravimetrik analizi (TGA): temel bilgiler ve önemi
Bu termogravimetrik analiz (TGA) gerçek depolama koşulları altında jelatin kapsüller gibi malzemelerin nem davranışını ve stabilitesini nicel olarak izlemek için farmasötik ve tıbbi analizde önemli bir yöntemdir. Özellikle jelatin gibi higroskopik malzemelerde, nem içeriğinin bilinmesi çok önemlidir, çünkü bunun kapsül mukavemeti, salım özellikleri ve depolama ve taşıma sırasında genel stabilite üzerinde önemli bir etkisi vardır (1). Bu TGA Kontrollü bir sıcaklık artışında bir numunenin kütle değişimini sürekli olarak ölçer ve böylece farmasötik malzemelerin termal özelliklerinin hassas bir şekilde karakterize edilmesini sağlar. Jelatin kapsüller için, farklı bağlayıcı türlerinde tam olarak ne kadar su bulunduğunu ve bu nemin ısıtıldığında veya uzun süreli depolama sırasında nasıl buharlaştığını belirlemek mümkündür. Yöntem sadece saf nem içeriğini değil, aynı zamanda su ve kapsül matrisi arasındaki etkileşimin yanı sıra camsı geçiş ve erime noktası gibi ilgili geçişlerin mekaniği hakkında da ayrıntılı bilgi sağlar (2).
TGA başvurusunun merkezi yönleri:
- Sürekli kitle izleme kontrollü sıcaklık artışı ile
- Jelatin matrisindeki serbest ve bağlı nem arasındaki farklılaşma
- 40-150°C aralığında su buharlaşma süreçlerinin nicelleştirilmesi
- Termal geçişlerin ve yapısal değişikliklerin tespiti
- Numunelerin kütle kaybı ve nem kaybı arasındaki korelasyon
- Farklı çevresel koşullar altında depolama kararlılığının doğrulanması
Sorpsiyon-desorpsiyon nem transferi olarak bilinen bir model, depolama sırasında kapsül duvarı ile kapsül dolgusu arasındaki su transferini açıklar. Bu modelin TG analiz verileriyle birlikte kullanılması, sistemdeki denge nem içeriğinin tahmin edilmesini sağlar ve kapsüllerin kırılgan hale gelmesini veya birbirine yapışmasını önleyecek şekilde depolama koşullarının seçilmesine yardımcı olur (3).
Uzun depolama sürelerinde kritik bir stabilite faktörü olarak kalıntı nem
Jelatin kapsüller yaklaşık %13’lük tipik bir başlangıç kalıntı nem içeriği ile karakterize edilir – bu değer üretimden sonra nispeten sabittir ancak sıcaklık ve nem gibi dış etkiler nedeniyle önemli dalgalanmalara maruz kalır. Jelatin kapsüller için optimum kalıntı nem ideal olarak %12-16 arasındadır, bu da onlara gerekli esnekliği ve elastikiyeti verir ve jelatin matrisi için doğal bir plastikleştirici görevi görür (4). Üç aylık bir depolama süresi boyunca TGA, farklı çevresel koşullar altında kalan nemin nasıl kaybolduğunu veya emildiğini nicel olarak izlemek için kullanılabilir. Yayınlanan çalışmalar, jelatin kapsülün kalan neminin artan nem altında sadece 24 saat sonra önemli ölçüde arttığını ve malzeme özelliklerinin etkilendiğini göstermektedir. Daha uzun depolama süreleri boyunca, ortamla nem eşitlemesi tamamlanma eğilimindedir, böylece kapsüllerin nemi artar veya kuru koşullar altında kademeli olarak nem kaybeder (5).
Kritik nem alanları ve etkileri:
- Kalıntı nem çok düşük (<%8-10): Esneklik kaybı, gevrekleşme, taşıma sırasında kırılma riskinde artış
- Optimum kalıntı nem (%12-16): Dengeli mekanik özellikler, kararlı salım özellikleri
- Aşırı kalıntı nem (>%16): Artan plastisite, yapışma, kapsül geometrisinde deformasyon
- Aşırı nem (>%65 bağıl nem): deformasyon, küf oluşumu, mikrobiyal büyüme, işlev kaybı
- Uzun vadeli etkiler: Çevre ile nem eşitlemesi özelliklerde kalıcı değişikliklere yol açar
Nem değişimlerinin TGA tabanlı değerlendirilmesi:
- 40-150°C sıcaklık aralığında hassas kütle ölçümü yoluyla nem kaybının kantitatif olarak belirlenmesi
- Nemdeki değişikliklerin 3 ay ve daha uzun depolama süreleri boyunca sorunsuz takibi
- Stabilite sorunlarını erken aşamada önlemek için kritik nem alanlarının tespiti
- Çevresel koşullar ile ortaya çıkan malzeme değişiklikleri arasındaki korelasyon
- Kalite yönetimi ve mevzuata uygunluk için objektif, bilimsel olarak sağlam temel
Jelatin kapsüllerin suyu emme veya salma kabiliyeti jelatinin kendi moleküler yapısından kaynaklanmaktadır. Polimer matrisi nem içeriğine bağlı olarak plastikleşebilir veya kırılgan hale gelebilir, böylece kalan nem azaldıkça esneklik azalır ve kapsül kırılgan hale gelebilir.
Farmasötik jelatin kapsüllerin termal özellikleri ve uzun süreli stabilitesi
Jelatin kapsüllerin uzun vadeli stabilitesi için temel termal özellikler arasında camsı geçiş sıcaklığı, erime noktası, nem dalgalanmaları altındaki davranış, termal ayrışma ve özgül ısı kapasitesi yer alır. Bu parametreler, kapsülün tüm depolama süresi boyunca ve nakliye sırasında mekanik bütünlüğünü, esnekliğini ve koruyucu işlevini nasıl koruduğunu temel olarak belirler (6). Camsı geçiş sıcaklığı, jelatinin camsı, kırılgan bir durumdan esnek, kauçuksu bir duruma geçtiği kritik sıcaklık aralığını tanımlar. Depolama nemi veya sıcaklığı kritik değerin altına düşerse, kapsül kırılgan hale gelir ve kırılmaya yatkın olur. Nem çok yüksekse veya camsı geçiş sıcaklığı aşılırsa, kapsülün içeriğini kontrolsüz bir şekilde deforme etme, yapıştırma veya serbest bırakma eğilimi gösterir. Erime noktası katıdan sıvıya geçişi işaret eder, bu nedenle 30°C’nin üzerindeki sıcaklıklar uzun süreli maruziyette sorunlu hale gelebilir.
Merkezi termal parametreler ve bunların önemi:
- Camsı geçiş sıcaklığı (Tg): Gevrek malzemeden esnek malzeme davranışına kritik geçiş
- Erime noktası (Tm)Boyutsal kararlılık için sıcaklık sınırı (>30°C kalıcı olarak sorunlu)
- Termal bozunma sıcaklığı: 150°C’nin üzerinde jelatin matrisin yapısal bozunması
- Özgül ısı kapasitesi: Termal reaktivite ve enerji ihtiyacının ölçüsü
- Kristalleşme davranışı: Sıcaklık dalgalanmaları ile yapısal değişiklikler
- Faz geçişleri: Kapsül matrisinin tersinir ve tersinmez durum değişiklikleri
Termal özelliklerin ürün stabilitesi üzerindeki etkileri:
- Mekanik bütünlük: Depolama süresi boyunca kapsül şeklinin ve mukavemetinin korunması
- Salım özellikleri: fizyolojik bir ortamda aktif madde salımının kontrolü
- Kimyasal stabilite: Kapsül matrisinin termal olarak indüklenen bozulmasına karşı koruma
- Çözünürlük davranışı: Gastrointestinal sistemde çözünme kinetiğini etkileme
- Çapraz bağlanma direnci: geri dönüşü olmayan çapraz bağlanma reaksiyonlarından kaçınma
Belirli sıcaklıkların üzerinde jelatinin termal ayrışması başlar, bu nedenle bu eşik pratik depolamada daha az önemlidir, ancak işlem adımlarında veya analitik yöntemlerde dikkate alınmalıdır. Işık ve ısı ile oksidasyon mekanik mukavemeti ve bütünlüğü azaltabileceğinden, kullanılan jelatinin saflığı ve termal stabilitesi çok önemlidir.
Çevresel faktörlerin kimyasal stabilite ve malzeme bütünlüğü üzerindeki etkisi
Sıcaklık ve nem, jelatin kapsüllerin kimyasal stabilitesini önemli ölçüde ve genellikle sinerjik olarak etkileyen iki temel çevresel faktördür. Daha yüksek sıcaklıklar jelatin moleküler zincirlerinin hareketliliğini artırır ve böylece kapsül matrisi içindeki moleküller arası bağları zayıflatır. Bu da su ve diğer küçük moleküllerin jelatin yapısına daha kolay nüfuz etmesini sağlayarak hidroliz, oksidasyon ve istenmeyen çapraz bağlanma gibi kimyasal bozulma süreçlerine karşı hassasiyeti önemli ölçüde artırır (7).
Sıcaklık arttıkça, kimyasal reaksiyonlar katlanarak hızlanır, mekanik ve kimyasal stabilite 35-40°C’den itibaren önemli ölçüde azalır. Aşırı durumlarda, jelatin matris çökerek kapsülün yapışmasına, geri dönüşü olmayan deformasyonuna veya kısmen erimesine yol açabilir. Aşırı durumlarda, jelatin matris çökerek kapsülün yapışmasına, geri dönüşü olmayan deformasyonuna veya kısmen erimesine yol açabilir ve böylece dozaj güvenliğini ve aktif bileşen korumasını tehlikeye atabilir. Yüksek depolama sıcaklıkları ayrıca jelatin kapsülde kalan nemde dalgalanmalara ve camsı geçiş sıcaklığında düşüşe yol açarak kapsülü daha yumuşak ve kimyasal olarak daha savunmasız hale getirir.
Sıcaklıkla ilgili stabilite riskleri:
- Kimyasal reaksiyonların (hidroliz, oksidasyon, çapraz bağlanma) 35°C’den itibaren hızlanması
- Moleküler hareketliliğin artması ve moleküller arası bağların zayıflaması
- Kalıntı nemi etkileme ve camsı geçiş sıcaklığını düşürme
- Matris çökmesi, deformasyon ve erime süreçleri riski
- Dozaj güvenliğinden ve aktif bileşen korumasından ödün verme
- Uzun süreli maruziyette geri dönüşü olmayan yapısal değişiklikler
Nemle ilgili bozulma mekanizmaları:
- Higroskopik davranış, >%60 rH’de kontrolsüz su emilimine yol açar.
- Artan su içeriği nedeniyle camsı geçiş sıcaklığının azalması
- Matristeki aşırı nem nedeniyle kimyasal bozunma süreçlerinin teşvik edilmesi
- Jelatin yapısının hidrolizinin ve mikrobiyal ayrışmasının kolaylaştırılması
- Daha yumuşak, daha geçirgen ve daha dengesiz kapsül duvarları nedeniyle sızıntı riski
- Aşırı nemde çapraz bağlanma süreçleri çözünürlüğü ve salınımı bozar
Jelatin oldukça higroskopiktir ve yüksek nemde ortamdan nem emer, bu da kapsülün su içeriğinde önemli bir artışa neden olur. Bu da camsı geçiş sıcaklığının düşmesine ve jelatin matrisinin daha esnek, ancak aynı zamanda kimyasal olarak çok daha kararsız hale gelmesine neden olur. Aşırı nem jelatinin hem hidrolizini hem de mikrobiyal ayrışmasını kolaylaştırır ve zararlı çapraz bağlanma süreçlerini başlatabilir.
Sinerjik etkiler ve optimum depolama koşulları:
- Sıcaklık ve nemin sinerjik etkisi bozulmayı katlanarak artırır
- 15-25°C ve %30-60 bağıl nemde optimum depolama
- Ürün kalitesini korumak için tropikal koşullardan kaçınma
- İlaç lojistiğinde sıkı çevresel izleme ihtiyacı
- Mevzuata uygunluk için kontrollü depolama koşullarının önemi
Farmasötik jelatin kapsüller için optimum depolama koşulları, uzun süreler boyunca hem kimyasal hem de mekanik stabiliteyi garanti etmek için 15-25°C ve %30-60 bağıl nemdir. Bu parametrelerden sapmalar, özellikle de yüksek sıcaklık ve neme sahip tropik koşullar, ürün kalitesinde önemli ve genellikle geri dönüşü olmayan bir düşüşe yol açar.
Pratik uygulama, endüstriyel uygunluk ve kalite yönetimi
TGA, ilaç endüstrisine kritik pratik soruları yanıtlamak için kesin ve bilimsel olarak sağlam bir yol sunar: Belirli iklim koşulları altında birkaç aylık depolamadan sonra ne kadar kalıntı nem kalır? Kapsül yapısı, tüm tedarik zinciri boyunca gerçek taşıma ve depolama koşulları altında ne kadar kararlıdır? Tutarlı kaliteyi sağlamak için depolama ve üretim süreçleri nasıl optimize edilebilir? İlaç endüstrisindeki araştırma departmanları, laboratuvarlar ve geliştirme ekipleri için nem ölçümü ve malzeme karakterizasyonu için TGA’nın entegrasyonu artık son teknoloji ürünüdür ve kapsamlı kalite yönetiminin kritik bir bileşenidir (8).
TGA verileri, jelatin kapsüllerin uzun süreler boyunca ürün güvenliğini değerlendirmek için bilimsel olarak sağlam bir temel oluşturur ve farklı çevresel koşullar altında malzeme davranışının tahmin edilmesini sağlar. Olumsuz depolama koşulları nedeniyle kapsülün nem içeriği azalırsa, kırılganlık ve kırılganlığı önlemek için su içeriğinin kritik değerlerin altına düşmemesine dikkat edilmelidir. Öte yandan, kapsül çok nemli kalırsa, camsı geçiş sıcaklığı düşecek, plastisite artacak ve kapsülün içeriği kontrolsüz bir şekilde serbest kalabilecektir.
Sektör için kapsamlı pratik öneriler:
- Kontrollü ortamlarda 15-25°C ve %35-65 bağıl nemde sürekli depolama
- Alüminyum kompozit filmler gibi yüksek kaliteli nem ve ışık geçirmez ambalaj malzemelerinin kullanımı
- Renk bozulması, deformasyon veya küf oluşumu için düzenli görsel denetimlerin uygulanması
- Sürekli kalite izleme için rastgele TGA analizlerinin gerçekleştirilmesi
- Beyan edilen tüm raf ömrü boyunca stabilitenin kapsamlı validasyonu
- Fotokimyasal bozulmayı önlemek için ışığa maruz kalmaya karşı sistematik koruma
- Kalite yönetim sistemlerine ve mevzuata uyum programlarına entegrasyon
Stratejik endüstriyel avantajlar ve uygulamalar:
- Kapsamlı stabilite değerlendirmeleri için objektif, bilimsel olarak anlaşılabilir temel
- Depolama, taşıma ve üretim süreçlerinin veriye dayalı optimizasyonu
- Düzenleyici gerekliliklere ve uluslararası ürün spesifikasyonlarına proaktif uyum
- Gelişmiş paketleme sistemleri ve koruma konseptlerinin geliştirilmesi ve doğrulanması
- Tüm ilaç tedarik zinciri boyunca sürekli kalite güvencesi
- Önleyici stabilite analizi ve malzeme karakterizasyonu yoluyla risk minimizasyonu
- Ürün kayıplarını ve şikayetleri önleyerek maliyet optimizasyonu
Değişen nem seviyeleriyle ilişkili bir diğer kritik risk, özellikle higroskopik olması durumunda kapsül dolgusunun bütünlüğüyle ilgilidir. Dengeli bir nem dengesi, gerekli esnekliği ve kararlılığı sağlar; bu da tüm ürün yaşam döngüsü boyunca spesifikasyonlara uygunluğu sağlamak ve uluslararası kalite standartlarını karşılamak için düzenleyici bir bakış açısıyla da son derece önemlidir.
Sonuç
Termogravimetrik analiz, ilaç endüstrisinde nem kayıplarının ve bunun sonucunda jelatin kapsüllerin mekanik ve termal stabilitesinde meydana gelen değişikliklerin bilimsel olarak kaydedilmesi, ölçülmesi ve kapsamlı bir şekilde belgelenmesi için vazgeçilmez bir analitik araç olduğunu kanıtlamaktadır. Bu ayrıntılı bulgular doğrudan depolama ve üretim koşullarının sistematik optimizasyonuna ve güvenli ve güvenilir farmasötik dozaj formlarının kanıta dayalı geliştirilmesine aktarılmaktadır.
TGA, farmasötik jelatin kapsüllerdeki karmaşık nem profilini tipik ve kritik depolama süreleri içinde hassas bir şekilde ölçülebilir ve izlenebilir hale getirmekle kalmaz, aynı zamanda kapsamlı stabilite değerlendirmeleri, hedeflenen malzeme optimizasyonu ve modern farmasötik üretimde güvenilir uyumluluk için objektif, bilimsel olarak sağlam ve mevzuat açısından kabul görmüş bir temel sağlar. İlaç endüstrisi için TGA’nın kalite yönetim sistemlerine entegrasyonu, ürün güvenliği, mevzuata uygunluk ve ekonomik verimlilik için kritik bir başarı faktörüdür.
Kaynakların listesi
(1) Yeni kapsül malzemelerinin yumuşak kapsüllerin stabilitesi üzerindeki etkisinin araştırılması, AIP Advances, 2025. https://pubs.aip.org/aip/adv/article/15/4/045209/3342879/Investigating-the-effect-of-novel-capsule
(2) Yüksek Neme Maruz Bırakılan Jelatin ve HPMC İnhalasyon Kapsül Kabuklarının Karşılaştırmalı Değerlendirmesi, PMC12299881, 2025. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12299881/
(3) Chang RK ve diğerleri, Jelatin Kapsül Gevrekliği Üzerine Bir Çalışma: Kapsül Kabuğu ve İçeriği Arasındaki Nem Transferi, J Pharm Sci, 1998. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/9572904/
(4) Kalite ve Raf Ömrünün Sağlanması: Optimal Depolama. http://de.gdlcapsule.com/info/ensuring-quality-and-shelf-life-optimal-stora-17198404475266048.html
(5) İlaç Jelatin Kapsüllerinin Raf Ömrü Ne Kadardır. https://de.gaohuacapsule.com/blog/what-is-the-shelf-life-of-medicine-gelatin-capsules-134787.html
(6) Diferansiyel Taramalı Kalorimetri (DSC) Analizi. https://torontech.com/de/differential-scanning-calorimetry-dsc-analysis/
(8) Yumuşak jelatin kapsüller ile formülasyon. https://www.saintyco.com/de/formulierung-mit-weichgelatinekapseln/
