Solid-state NMR study of structure and segmental dynamics of pharmaceutical materials based on the solid dispersions of drugs in polymer matrices.

Abstract

Highly-exact structural characterization is the crucial step in the development and manufacturing process of pharmaceutical materials. Their structural composition is, however, often very complex and hardly identifiable. The eligible way for obtaining definite structural interpretation of these systems appears the high-resolution solid-state nuclear magnetic resonance (ssNMR) spectroscopy. For this purpose the reliable tool - the ssNMR toolbox for comprehensive characterization of various pharmaceutical solids is described. The rigorous optimization of ssNMR techniques is carried out on enormous number of measured samples containing active pharmaceutical ingredients (APIs) with systems ranging from APIs formulated in solid dispersions to pure forms revealing extensive molecular disorder. In this study the influence of polymeric matrix on the creation of solid dispersion type susceptible for finely tuned controlled drug release is likewise discussed. The distinction between variable structural alignments of API molecules in 3D dimension of complicated pharmaceutical solids is allowed via simple strategy - factor analysis applied to hardly describable ssNMR spectra (13 C CP/MAS NMR and 19 F MAS NMR). The results of this ssNMR investigation contribute to better understanding of solid dispersion...

Klíčovým krokem ve vývoji a produkci farmaceutických materiálů je vysoce precisní strukturní charakterizace. Strukturní složení farmaceutických substancí je nicméně velmi často složité a těžko identifikovatelné. Jako vhodný způsob k získání jednoznačné strukturní interpretace těchto systémů se jeví nukleární magnetická resonance v pevné fázi s vysokým rozlišením (ssNMR). Z tohoto důvodu je zde popsán spolehlivý nástroj - soubor ssNMR experimentů pro úplnou charakterizaci rozličných pevnolátkových farmaceutik. Důsledná optimalizace ssNMR technik je uskutečněna na velkém množství měřených vzorků obsahujících aktivní farmaceutické ingredience (APIs - active pharmaceutical ingredients) se systémy zahrnujícími APIs formulované v pevných disperzích až po čisté formy vykazující vysokou molekulární neuspořádanost. V této práci je též diskutován vliv polymerní matrice na tvorbu typů pevných disperzí umožňujících i jemné vyladění kontrolovaného uvolňování léčiva. Rozlišení mezi různými strukturními uspořádáními molekul APIs v trojrozměrné dimenzi složitých pevnolátkových farmaceutických systémů je umožněno díky jednoduché strategii - faktorové analýze (FA) aplikované na obtížně popsatelná ssNMR spektra (13 C CP/MAS NMR a 19 F MAS NMR). Výsledky těchto ssNMR zkoumání přispívají k lepšímu pochopení tuhých...