Chemisch-physikalische Analysen | Pharma-Analytik

Das Prinzip der Methode besteht darin, die Kraft zu messen, die auf einen Rotor wirkt (Drehmoment), während er mit konstanter Winkelgeschwindigkeit (Drehgeschwindigkeit) in einer Flüssigkeit rotiert. Rotationsviskosimeter werden zur Messung der Viskosität von Newton’schen (scherunabhängige Viskosität) oder nicht-Newton’schen Flüssigkeiten (scherabhängige Viskosität oder scheinbare Viskosität) verwendet.

Der Destillationsbereich ist der auf 101,3 kPa (760 Torr) korrigierte Temperaturbereich, innerhalb dessen eine Substanz oder ein bestimmter Anteil davon unter den in dem jeweiligen Arzneibuch beschriebenen Bedingungen destilliert.

Die Siedetemperatur ist die korrigierte Temperatur, bei der der Dampfdruck einer Flüssigkeit 101,3 kPa erreicht.

Unter der Schmelztemperatur nach der Kapillarmethode wird die Temperatur verstanden, bei der das letzte, feste Teilchen einer kompakten Substanzsäule im Schmelzpunktröhrchen in die flüssige Phase übergeht.

Der Tropfpunkt ist die Temperatur, bei welcher sich der erste Tropfen einer schmelzenden Substanz unter definierten Bedingungen von einem Metallnippel ablöst.

Die Erstarrungstemperatur ist die höchste während der Erstarrung einer unterkühlten Flüssigkeit auftretende Temperatur.

Bei einer amperometrischen Titration wird der Endpunkt durch Messung der Änderung der Stromstärke zwischen 2 Elektroden (eine Messelektrode und eine Bezugselektrode oder 2 Messelektroden), die in die zu untersuchende Lösung eintauchen und eine konstante Spannungsdifferenz haben, in Abhängigkeit von der zugefügten Menge Maßlösung bestimmt. 

Unsere Labor-Geräte für diese Methode: Titrando

Bei einer potentiometrischen Titration wird der Endpunkt durch Messung der Änderung der Spannungsdifferenz zwischen 2 Elektroden (eine Messelektrode und eine Bezugselektrode oder 2 Messelektroden), die in die zu untersuchende Lösung eintauchen, in Abhängigkeit von der zugefügten Menge Maßlösung bestimmt.

Unsere Labor-Geräte für diese Methode: Titrando

Die Atomemission ist ein Vorgang, der auftritt, wenn durch angeregte Atome oder Ionen elektromagnetische Strahlung emittiert wird. In der Atomemissionsspektrometrie wird die Probe auf eine genügend hohe Temperatur gebracht, damit nicht nur eine Dissoziation in Atome, sondern auch ein signifikant hoher Anteil an Zusammenstößen auftritt, der zur Anregung und Ionisation der Atome in der Probe führt. Wenn die Atome und Ionen sich im angeregten Zustand befinden, können sie durch thermische und strahlende Energieübergänge auf niedrigere Energieniveaus zurückfallen, wobei elektromagnetische Strahlung emittiert wird. Ein Emissionsspektrum eines Elements enthält deutlich mehr Linien als ein entsprechendes Absorptionsspektrum. Die Atomemissionsspektrometrie ist eine Methode zur Bestimmung der Konzentration eines Elements in einer Probe durch die Messung der Intensität einer einzelnen Spektrallinie des aus der Probe hergestellten Atomdampfs eines Elements. Die Messung erfolgt bei der Wellenlänge, die dieser Spektrallinie entspricht. 

Unsere Labor-Geräte für diese Methode: AAS

Die Atomabsorption ist ein Vorgang, der auftritt, wenn Atome im Grundzustand elektromagnetische Strahlung einer spezifischen Wellenlänge absorbieren und dadurch in einen angeregten Zustand gelangen. Die Atome im Grundzustand absorbieren Energie bei ihrer Resonanzfrequenz, dabei wird die  elektromagnetische Strahlung entsprechend der Resonanzabsorption abgeschwächt. Die Energieabsorption ist theoretisch eine direkte Funktion der Anzahl der vorhandenen Atome. Die Atomisierung erfolgt entweder mit einer Flamme oder durch elektrothermische Verdampfung in einem Graphitrohrofen.

Unsere Labor-Geräte für diese Methode: AAS

Das IR-Spektrometer ist für die Aufnahme von Spektren im Bereich von 4000 bis 650 cm–1 geeignet. Es besteht aus einer geeigneten Strahlungsquelle, einem Monochromator oder Interferometer und einem  Detektor. Außerdem wird bei dem Fourier-Transform-Spektrometer polychromatische Strahlung verwendet und das Spektrum im Frequenzbereich mit Hilfe der Fourier-Transformation (FT) aus den erhaltenen Werten errechnet. Gewöhnlich werden Spektren als Funktion der Transmission, dem Verhältnis der Intensitäten der austretenden zur eintretenden Strahlung, oder als Funktion der Absorption dargestellt.

Unsere Labor-Geräte für diese Methode: ATR-FT/IR

Unter der Absorption einer Lösung wird der dekadische Logarithmus des Kehrwerts der Transmission bei monochromatischer Strahlung verstanden. In Abwesenheit anderer physikalisch-chemischer Faktoren ist die Absorption der durchlaufenen Schichtdicke und der Konzentration der gelösten Substanz proportional (Lambert-Beersches-Gesetz).

Unsere Labor-Geräte für diese Methode: UV-VIS

Die Dünnschichtchromatographie ist eine Trennmethode, bei der die stationäre Phase aus einem geeigneten Material besteht, das gleichmäßig und in dünner Schicht auf einen Träger (Platte) aus Glas, Metall oder Kunststoff aufgetragen ist. Die zu untersuchenden Lösungen werden vor der Entwicklung auf die Platte aufgetragen. Die Trennung geschieht auf der Grundlage von Adsorption, Verteilung, Ionenaustausch oder von Kombinationen dieser Vorgänge. Sie erfolgt durch Migration (Entwicklung) der Lösungen (zu untersuchender Substanzen) mit einem Lösungsmittel oder einer geeigneten Mischung von Lösungsmitteln (Fließmittel) auf der Dünnschicht (stationäre Phase).

Unsere Labor-Geräte für diese Methode: Waage 1, Waage 2

Die Gaschromatographie (GC) ist eine chromatographische Trennmethode, die auf der spezifischen unterschiedlichen Verteilung von Substanzen zwischen 2 nicht mischbaren Phasen beruht. Eine dieser Phasen ist die gasförmige mobile Phase (Trägergas), die sich durch die oder entlang der in einer Säule befindlichen stationären Phase bewegt. Die Methode ist auf Substanzen oder deren Derivate anwendbar, die unter den angewendeten Temperaturen verdampft werden. Die GC beruht auf den Prinzipien der Adsorption, der Massenverteilung oder des Molekülgrößenausschlusses.

Unsere Labor-Geräte für diese Methode: GC-FID 1, GC-FID 2, GC-MS 2

Die Flüssigchromatographie (LC, liquid chromatography) ist eine chromatographische Trennmethode, die auf Unterschieden in der Verteilung von Substanzen zwischen 2 nicht mischbaren Phasen beruht, wobei eine flüssige mobile Phase die in einer Säule befindliche stationäre Phase durchläuft. Die LC beruht hauptsächlich auf den Prinzipien der Adsorption, der Massenverteilung, des Ionenaustauschs, des Molekülgrößenausschlusses oder auf stereochemischen Wechselwirkungen.

Unsere Labor-Geräte für diese Methode: HPLC 1, HPLC 2, HPLC 3, IC 1, IC 2

Der Trocknungsverlust ist der in Prozent (m/m) angegebene Masseverlust. Zu seiner Bestimmung wird eine vorgeschriebene Menge Substanz in ein gewogenes Wägeglas, das zuvor unter den bei der Substanz angegebenen Bedingungen getrocknet wurde, eingewogen. Die Substanz wird bis zur Massekonstanz oder während der vorgeschriebenen Zeit bei der angegebenen Temperatur getrocknet. Die Ausführung erfolgt nach einem für die jeweilige Substanz durch die Arzneibücher vorgeschriebenen Verfahren.

 

Jede kristalline Phase einer bestimmten Substanz ergibt ein charakteristisches Röntgendiffraktogramm. Die Diffraktogramme können von zufällig orientierten kristallinen Pulverpartikeln erhalten werden, die sich aus

 

Kristalliten oder kristallinen Teilbereichen von begrenzter Größe zusammensetzen. Im Wesentlichen können 3 Arten von Informationen aus einem Pulverdiffraktogramm

 

erhalten werden:

 

– der Beugungswinkel (abhängig von der Geometrie und den Abmessungen der Einheitszelle)

 

– die Intensitäten der Beugungslinien (im Wesentlichen abhängig von der Art der Atome und deren Anordnung sowie der Orientierung der Partikeln in der Probe) und

 

– das Profil der Beugungslinien (abhängig von der Auflösung des Messinstruments, der Kristallitgröße, der Deformation und der Dicke der Probe).

Prüfungen, bei denen der Beugungswinkel und die Intensität der Linien ausgewertet werden, werden unter anderem für die qualitative Phasenanalyse (zum Beispiel für die Identifizierung kristalliner Phasen) oder für die quantitative Phasenanalyse kristalliner Proben herangezogen.

 

Eine Abschätzung der amorphen und der kristallinen Fraktion ist ebenfalls möglich.

 

 Die Röntgenpulverdiffraktometrie (X-Ray Powder Diffraction, XRPD) zeigt gegenüber anderen Analysenmethoden den Vorteil, dass sie im Allgemeinen eine nicht zerstörende Methode ist (die Proben werden lediglich verrieben, um eine zufällige Orientierung der Pulverpartikel zu gewährleisten). Darüber hinaus können die Prüfungen mit Hilfe dieser Methode unter In-situ-Bedingungen durchgeführt werden, wobei die Proben nicht den Umgebungsbedingungen (wie niedrige und hohe Temperaturen sowie geringe und hohe Luftfeuchte) ausgesetzt werden.

Der durch einen Leiter fließende Strom ist direkt proportional der angelegten elektromotorischen Kraft und umgekehrt proportional dem Widerstand des Leiters. Das verwendete Gerät misst den Widerstand einer Flüssigkeitssäule zwischen den 2 Elektroden der Tauchzelle (Konduktometer-Messzelle). Das Gerät wird mit Wechselstrom betrieben, um die Auswirkungen der Elektrodenpolarisation zu vermeiden. Das Gerät ist mit einer Temperaturmesssonde und einer Temperaturausgleichsanordnung ausgestattet.

Die Massenspektrometrie basiert auf der direkten Messung des Verhältnisses der Masse zur Anzahl positiver oder negativer Elementarladungen von Ionen (m/z) in der Gasphase der zu prüfenden Substanz. Dieses Verhältnis wird in Atommasseeinheiten (1 AME = ein Zwölftel der Masse von 12C) oder in Dalton (1 Da = Masse eines Wasserstoff-Atoms) ausgedrückt. Die in der Ionenquelle des Geräts entstandenen  Ionen werden beschleunigt und anschließend durch den Analysator getrennt, bevor sie den Detektor erreichen. Diese Vorgänge laufen in einer Kammer ab, in der durch ein Pumpensystem ein Vakuum zwischen 10–3 und 10–6 Pa aufrechterhalten wird. Das erhaltene Spektrum zeigt die relative Intensität der vorhandenen unterschiedlichen Ionenarten als Funktion des Verhältnisses m/z. Das einem Ion entsprechende Signal wird durch mehrere Peaks dargestellt, die der statistischen Verteilung der unterschiedlichen Isotope dieses Ions entsprechen. Dieses Muster wird als Isotopenprofil bezeichnet. Die durch Massenspektrometrie erhaltene Information ist im Wesentlichen qualitativ (Bestimmung der relativen Molekülmasse, Information über die Struktur aus den beobachteten Bruchstücken) oder quantitativ (unter Verwendung einer internen oder externen Referenzsubstanz) mit Nachweisgrenzen im Bereich von Picomol bis Femtomol.

Unsere Labor-Geräte für diese Methode: GC-MS 1, GC-MS 2

Mit Hilfe der Bestimmung des gesamten organischen Kohlenstoffs (total organic carbon – TOC) werden indirekt organische Substanzen bestimmt, die im Wasser zum pharmazeutischen Gebrauch enthalten sind. Die Bestimmung kann auch zur Überwachung der Leistung von unterschiedlichen Verfahrensschritten bei der Arzneimittelherstellung angewendet werden.

Unsere Labor-Geräte für diese Methode: TOC

Die Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-MS, inductively coupled plasma-mass spectrometry) ist eine massenspektrometrische Methode, die ein induktiv gekoppeltes Plasma (ICP) als Ionisationsquelle nutzt. In der ICP-MS wird die Fähigkeit des induktiv gekoppelten Plasmas angewendet, geladene Ionen aus den in einer Probe enthaltenen Elementen und deren Isotopen zu erzeugen. Diese Ionen werden einem Massenspektrometer zugeführt, das sie entsprechend ihres Masse-zu-Ladung-Verhältnisses (m/z) trennt.

Unsere Labor-Geräte für diese Methode: ICP-MS

Zur Durchführung der nasschemischen Methoden zur Bestimmung der Schwermetalle als Blei wird Thioacetamid-Reagenz R verwendet. Die Kontrolllösung wird mit der Menge Substanz, die für die Prüfung vorgeschrieben ist, unter Zusatz des Volumens Blei-Lösung, die zur Herstellung der Referenzlösung vorgeschrieben ist, hergestellt. Die Prüfung darf nur ausgewertet werden, wenn die Kontrolllösung mindestens so stark gefärbt ist wie die Referenzlösung. In den meisten aktuellen Monographien ist die Bestimmung der Schwermetalle als Blei nicht mehr enthalten.

Die Bestimmung des Bleis erfolgt durch Atomabsorptionsspektrometrie (Ph.Eur. 2.2.23, Methode II).

Unsere Labor-Geräte für diese Methode: AAS

Ein geeigneter Tiegel (zum Beispiel aus Silicat, Platin, Porzellan oder Quarzglas) wird 30 min lang bei 600°C geglüht, im Exsikkator über Silicagel oder einem anderen geeigneten Trockenmittel erkalten gelassen und gewogen. Die vorgeschriebene Menge der zu prüfenden Substanz wird in den Tiegel gegeben und beides zusammen gewogen. Die Substanz wird mit einer geringen Menge Schwefelsäure R (im Allgemeinen 1 ml) befeuchtet und vorsichtig bei möglichst niedriger Temperatur erhitzt, bis die Substanz vollständig verkohlt ist. Nach dem Abkühlen wird der Rückstand mit einer geringen Menge Schwefelsäure R (im Allgemeinen 1 ml) befeuchtet, vorsichtig erhitzt, bis keine weißen Dämpfe mehr entstehen, und so lange bei 600°C geglüht, bis der Rückstand vollständig verascht ist. Dabei dürfen während der gesamten Veraschung keine Flammen entstehen. Nach dem Erkalten im Exsikkator über Silicagel oder einem anderen geeigneten Trockenmittel wird der Tiegel erneut gewogen und der Prozentanteil an Rückstand berechnet.

Unsere Labor-Geräte für diese Methode: Waage 1, Waage 2

Die Bestimmung des Nickels erfolgt mit Hilfe der Atomabsorptionsspektrometrie (2.2.23, Methode II).

Unsere Labor-Geräte für diese Methode: AAS

Ein Quarz- oder Platintiegel wird 30 min lang zur Rotglut erhitzt, im Exsikkator erkalten gelassen und gewogen. Falls nichts anderes vorgeschrieben ist, wird 1,00 g Substanz oder pulverisierte Droge gleichmäßig im Tiegel verteilt und 1 h lang bei 100 bis 105 °C getrocknet. Anschließend wird die Substanz im Muffelofen bei 600°C bis zur Massekonstanz geglüht, wobei der Tiegel nach jedem Glühen im Exsikkator erkalten gelassen wird.

Unsere Labor-Geräte für diese Methode: Muffelofen, Waage 1, Waage 2

Die Prüfung auf fremde Öle erfolgt über die Methylester der in dem zu prüfenden Öl enthaltenen Fettsäuren mit Hilfe der Gaschromatographie (Ph.Eur. 2.2.28).

Unsere Labor-Geräte für diese Methode: GC-FID 1, GC-FID 2

Die Prüfung erfolgt mit Hilfe der Gaschromatographie (Ph.Eur. 2.2.28, Dampfraumanalyse).

Unsere Labor-Geräte für diese Methode: GC-FID 1, GC-FID 2, GC-MS 1, GC-MS 2

Die Prüfung erfolgt mit Hilfe der Gaschromatographie (Ph.Eur. 2.2.28, Dampfraumanalyse).

Unsere Labor-Geräte für diese Methode: GC-FID 1, GC-FID 2, GC-MS 1, GC-MS 2

Die Bestimmung der Schwermetalle erfolgt mit Hilfe der Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-MS, inductively coupled plasma-mass spectrometry) nach Ph.Eur. 2.2.58.

Unsere Labor-Geräte für diese Methode: ICP-MS

Die Bestimmung des Nickels erfolgt mit Hilfe der Atomabsorptionsspektrometrie (2.2.23, Methode I).

Unsere Labor-Geräte für diese Methode: AAS