2.1.10.6. Определение кристалличности твердых веществ методами микрокалориметрии и калориметрии растворения

В рамках данной общей фармакопейной статьи в качестве твердых веществ рассматриваются кристаллические вещества, частично кристаллические вещества и аморфные вещества.

Полностью упорядоченная кристаллическая решетка, в которой каждая молекула занимает предположительно известное положение, является идеальной, но редко встречающейся, если вообще когда-либо бывает возможной. Другим крайним состоянием является аморфное, где твердое вещество содержит максимально возможную плотность дефектов (дефектов различных порядков), что обусловливает полную потерю дальнего порядка и присутствие только ближнего, представленного ближайшими соседними частицами. Реальные кристаллы находятся в рядах твердых веществ, между кристаллическим и аморфным веществами. Кристалличностью называется состояние кристалла, находящегося между кристаллическим и аморфным состоянием.

Все реальные кристаллы, даже в чистом состоянии, обладают некоторыми дефектами кристаллической решетки, которые увеличивают как энергию (энтальпию при условии постоянного атмосферного давления), так и неупорядоченность (выраженную через энтропию) кристаллической решетки. Кристалл, имеющий относительно низкую плотность дефектов, называют высоко кристаллическим и обладающим высокой кристалличностью. И наоборот, частицу с относительно высокой плотностью дефектов называют частично аморфной и обладающей низкой кристалличностью. В идеальных условиях полностью аморфной частице соответствует нулевая кристалличность. Аморфные частицы могут содержать в некоторой степени упорядоченные домены, которые могут играть роль ядра кристаллизации; о подобных так называемых аморфных частицах говорят, что они обладают низкой, но ограниченной степенью кристалличности.

При разработке и последующем производстве лекарственного средства большое значение имеет исследование биодоступности и определение содержания аморфной части в субстанции с высокой степенью кристалличности.

В действительности порошок может содержать частицы различной степени кристалличности и частицы с различными размерами и формой. Чем ниже кристалличность твердого вещества, тем больше его энтальпия и энтропия. Увеличение энтальпии не компенсируется полностью увеличением энтропии; поэтому свободная энергия Гиббса, отражающая равновесие между ними, фактически увеличивается. Следовательно, чем меньше кристалличность вещества (порошка) и больше выражен его аморфный характер, тем выше его кажущаяся характеристическая растворимость и скорость растворения, но ниже его термодинамическая стабильность. В связи с большой значимостью этих свойств кристалличность также является важным свойством и требует измерения соответствующим методом.

В данной общей фармакопейной статье описано определение кристалличности или содержание аморфной части порошка такими методами, как микрокалориметрия или калориметрия растворения, хотя могут использоваться и другие методы (например, описанные в общей фармакопейной статье 2.1.10.5. Определение кристалличности твердых веществ методом рентгеновской порошковой дифрактометрии).

Способность вещества существовать в различных кристаллических формах называют полиморфизмом. Кристаллы, содержащие молекулы воды или растворителя в кристаллических решетках, называются гидратами или сольватами. Как правило, они проявляют разные физические свойства, что связано с разной упаковкой кристалла и (или) молекулярной структурой и энергией решетки. Для простоты проведения калориметрических измерений при определении степени кристалличности, в данном случае рассматривается, что испытуемый образец имеет только одну кристаллическую форму. Теория и экспериментальный метод могут распространяться на полиморфную способность веществ при тщательном изучении различий в энтальпии полиморфных веществ.