La calorimetría diferencial de barrido (DSC) es una técnica analítica térmica que mide los cambios en el flujo de calor de una muestra cuando se calienta o enfría. El DSC se puede utilizar para caracterizar transiciones de fase como la fusión, la cristalización y la transición vítrea, así como para determinar la pureza de compuestos y estudiar la compatibilidad entre principios activos y excipientes farmacéuticos.

1. CALORIMETRÍA DIFERENCIALCALORIMETRÍA DIFERENCIAL
DE BARRIDO ( DSC )YDE BARRIDO ( DSC )Y
APLICACIONESAPLICACIONES
FARMACÉUTICASFARMACÉUTICAS
POR : JOHN JAIME ZAPATA FERIA
QUÍMICO FARMACÉUTICO
UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA
CANDIDATO MSC CIENCIAS QUÍMICAS
COORDINADOR DESARROLLO DE PRODUCTOS
CENTRO DE LA CIENCIA Y LA INVESTIGACIÓN FARMACÉUTICA

2. CONTENIDOCONTENIDO
•ANALISIS TÉRMICO
•QUE ES DSC?
•PRINCIPIO BÁSICO
•INTERPRETACIÓN BÁSICA DE DATOS DSC
•APLICACIONES DEL ANALISIS TÉRMICO(DSC)
•POLIMORFISMO
•TRANSICIÓN VÍTREA
•FUSIÓN
•CRISTALIZACIÓN
•HUMEDAD
•INCOMPATIBILIDAD PRINCIPIO ACTIVO –EXCIPIENTE
•REFERENCIAS

3. DSC
Calorimetria diferencial de barrido
Flujo de calor
TGA
Analisis termogravimetrico
Masa
TG/DTA
Analisis termogravimetrico /Analisis
termico diferencial
Masa & flujo de calor
TMA
Analisis termomecanico
Dimension
DSC
50%
TGA
30%
Other
5%
DMA/TMA
15%
Un grupo de técnicas analíticasUn grupo de técnicas analíticas
Cada tecnica define una propiedad del materialCada tecnica define una propiedad del material
ANALISIS TERMICOANALISIS TERMICO

4. ¿QUÉ ES DSC ?¿QUÉ ES DSC ?
La calorimetría diferencial de barrido (DSC) es una técnica en la que se sigue la
evolución del flujo de calor intercambiado entre la muestra y el calorímetro en
función de la temperatura (o el tiempo).
Con esta técnica es posible determinar la temperatura a la cual se producen
algunos procesos experimentados por sustancias, como transiciones de fase y
reacciones químicas, o eventos exotérmicos o endotérmicos.

5. Donde es utilizado ?Donde es utilizado ?
Other
13%
Chemicals
9%
Textiles
4%
Petrochem
8%
Ag/Food
8%Academic
7%
Government
7%
Auto
5%
Metals
5%
Pharma
9%
Polymers
21%
Aerospace
4%

6. Principio BásicoPrincipio Básico
 El principio básico que sostiene DSC es que una muestra es
expuesta a una señal de calentamiento y la respuesta
medida en términos de la energía y la temperatura de los
eventos térmicos que toman lugar sobre el rango de
temperaturas en el estudio.
N2 flow
Pt
thermopile
T1
heater heater
T2
Sample Reference
Pt
thermopile
5 mg
∆W

7. En general, hay tres tipos de información
que se pueden obtener a partir de la DSC:
1. La capacidad calorífica parcial absoluta
del compuesto de interés.
2. Los parámetros termodinámicos
globales (los cambios de entalpía [DH],
de entropía [DS], de energía de Gibbs
[DG] y de la capacidad calorífica [DCp])
asociados a la transición inducida por
temperatura.
3. Estados relevantes del sistema y sus
parámetros termodinámicos.

8. Interpretación básica de datos DSCInterpretación básica de datos DSC
Onset
Peak
Endset
Onset
Peak
Endset

9. •Fusión
•Perdida de agua
•sublimación
•Transiciones sólido-
sólido
•Cristalización
•Oxidación
•Descomposición
•Reacciones químicas
baseline shifts
Interpretación básica de datos DSCInterpretación básica de datos DSC

10. TRANSICION VITREATRANSICION VITREA

11. •Evento endotérmico (negativo)
sobre el termograma
•Es una transición ordenada a
desordenada
•Tm, Temperatura de fusion
¿QUÉ ES FUSIÓN ?¿QUÉ ES FUSIÓN ?
157.81°C
156.50°C
28.87J/g
-2.5
-2.0
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
HeatFlow(W/g)
140 145 150 155 160 165 170 175
Temperature(°C)
Sample: INDIUM CRIMPEDPAN CHECK
Size: 7.6300 mg
Method: indium
Comment: P/N56S-107
DSC
File: C:...10Cpermin crimpedDSC010920A.3
Operator:Ron Vansickle
Run Date: 20-Sep-01 09:13
Instrument: 2920MDSCV2.6A
Exo Up Universal V3.3BTAInstruments

12. •Pico positivo sobre el termograma
•Transición desordenada a ordenada
•Material pueda cristalizar
•Tc, Temperatura de cristalizacion
¿QUÉ ES CRISTALIZACIÓN ?¿QUÉ ES CRISTALIZACIÓN ?

13. AplicacionesAplicaciones
Farmacéuticas del DSCFarmacéuticas del DSC
1. Informacion clara sobre transiciones polimorficas en sus muestras.
2. La pureza o comportamiento termico, fusion o cristalizacion de su
principio activo?
3. Conocer como la humedad puede cambiar las propiedades de su
producto final.
4. El comportamiento en terminos de descomposicion.
5. Informacion sobre procesos de secado y perdida de agua.
6. Esta usted interesado en el estudio de compatibidad entre principios
activos y excipientes en la formulacion.

14. POLIMORFISMOPOLIMORFISMO

19. Rasgos tipicos de un DSCRasgos tipicos de un DSC
para un sistema polimorficopara un sistema polimorfico
Sulfapiridina

22. Endotermas de fusion en funcion de la
pureza
benzoic acid
97%
99%
99.9%
APLICACIONES FARMACEUTICAS DE EVENTOS TERMICOS
RELACIONADOS
CON FUSION : PUREZA

24. El estado fisico del agua en un excipiente o en una mezcla activo – excipiente
Determina su potencial rol en una interaccion activo-excipiente.
Presencia de agua no enlazada (humedad) en un sistema solido-solido impacta:
La estabilidad del medicamento:
Hidrólisis del activo
Medio de reacción
Incrementa la plasticidad y movilidad molecular del sistema

25. Presencia de agua enlazada (hidrato) en un sistema solido-solido
Fuertemente incorporada en la forma fisica del material
Practicamente inmovil
No disponible para reaccion.

29. Diseño experimental del Estudio de incompatibilidad
principio activo- excipiente
Mezcla binaria activo -excipiente
Mezcla fisica
5mg
DSC
Termogramas
•Cambios fisicos
•Perdida de la agudeza del pico
•Perdida de la forma del pico
•Aparicion de picos de Tm, Tc
•Desaparicion de picos de Tm, Tc
Incubacion 3 semanas
55 °C
DSC Termogramas
•Cambios fisicos
•Perdida de la agudeza del pico
•Perdida de la forma del pico
•Aparicion de picos de Tm, Tc
•Desaparicion de picos de Tm, Tc
HPLC
IR
PXRD
Activos y excipientes puros DSC Eventos termicos

30. Incompatibilidad Principio Activo
-Excipiente

31. INCOMPATIBILIDAD GLIMIPIRIDE- EXCIPIENTES
Incompatibility
Con SLS
Incompatibility
Con acido
estearico

34. NO INCOMPATIBILIDAD ACIDO ACETILSALICILICO CON
AVICEL

35. ReferencesReferences
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Calorimetry.”
21. “Differential Scanning Calorimetry.” Avail. At URL:www.psrc.usm.edu/macrog/dsc.htm