Bazi Antasit Maddelerin Yüzey Alanlarının Saptanması
Dr. Murat Şumnu* / Ecz. Sema Çalış* / Dr.Yüksel Sarıkaya** / Dr. A. Atilla Hıncal*
Giriş
Antasid olarak kullanılan maddelerin adsorpsiyon kapasiteleri ile yüzey alanları arasında ilişki olduğu bilinmektedir.1-3 Bu ilişki, antasit bir madde ile birlikte bir ilaç kullanıldığında vc formülasyon amacıyla katkı maddesi olarak antasit maddelerden yararlanıldığında önem kaza- nir ve ilacın etkisinde belirgin azalma olabilir.1-6
Adsorpsiyon gaz, buhar veya sıvı fazlarından herhangi biri ile te- masa gelen bir katının gözenek duvarlarında moleküllerin ayrı bir faz oluşturarak tutulmasıdır. Bir gram katının toplam yüzey alanına özgül yüzey alan denir ve genellikle m2/g birimi ile ifade edilir.
Özgül yüzey alanı saptamak için azotun yoğunlaşma sıcaklığı olan -196°C’de çalışılır. Elde edilen veriler izotermlere geçirilir ve buradan özgül vüzey alan hesaplanır.
Ilaç; piyasasında en sık kullanılan adsorban maddelerin adsorpsiyon kapasiteleri hakkında bilgi sahibi olabilmek için bu çalışma yapılmıştır.
Gereç ve Yöntemler
Gereçler
Magnezyum trisilikat (BDH), magnezyum oksid, hafif (Merck), magnezyum hidroksit (Merck), kaolin (Givaudan-Lavirotte), dihidroksi alüminyum sodyum karbonat (Merck). alüminyum hidroksit (Merck) ve magnezyum karbonat (Tan Kimya San.) piyasadan sağlanmıştır.
Madde seçiminde ilaç endüstrisinde kullanın şekli göz ömünde bulun- durulmuş vc farmasötik saflıkta olan bu maddeler daha fazla saflan- dırılmaksizın kullamılmiştir.
_______________________
* Hacetlepe Üniversitesi, Eczacılık Fakültesi, Farmasötik Teknoloji Anabilim Dalı, Hacettepe Ankara.
** Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümü. Tandoğan-Ankara.
Yöntemler
Özgül yüzey alanların ölçülmesinde BET yöntemi ve BET aygıtı kullanılmıştır.7 Özgül yüzey alan saptanarak antasit maddeden yak- laşık 1 gram hassas olarak tartıldıktan sonra adsorpsiyon hücresine konulmuş ve yüksek vakum elde edebilen hacimsel adsorpsiyon aygıtına bağlanarak,10-4 mm Hg vakumda 1 saat süre ile 100oC'de ısıtılarak yüzeyde adsorplanış su ve gazlarından desorbe olması sağlanmıştır.
Bu işlemden sonra adsorpsiyon hücresi içindeki maddenin kütlesi hassas olarak bulunmuş hücre Dewar kabı içinde bulunan sıvı azota konul- muşlur. Adsorpsiyon için 10 lt'lik ana balondan alınan azot gazının belli sıcaklık ve hacimde gerekli basıncı manometreden okunmuştur. Bu gazın tümü veya bir kısmı adsorpsiyon hücresine gönderilmiş ve basınç yine aynı sıcaklıkta manometreden okunmuştur. İki basınç arasın- daki farktan katı üzerine adsorbe olan gazın miktarı belirlenmiştir.
Adsorpsiyon deneyine, ölü hacim de göz önüne alınarak bağıl denge basıncı maksimum (P/Po = 1) oluncaya kadar devam edilmiştir.
Deney sonuçlarından yüzey alanın hesaplanabilmesi için ilk olanak tek tabaka sığası, Vm'yi hesaplamak gerekir. Tek tabaka sığası, bir gram adsorbanın dış yüzeylerinin gözeneklerinin en sık küresel istifleme ile monomoleküler olarak kaplanması için adsorplanan gazın standart koşul- lara indirgenmiş hacmidir. En sık küresel istiflenmede bir azot molekülü- nün kapladığı alan S = 6.2 Ao2'dir. Tek tabaka sığası (Vm degeri), stan- dart koşullarda bir mol gazın hacmi olan Vo = 22400 cm.3 mol-1 değe- rine bölünürse, mol olarak tek tabaka sığası, nm bulunur. Bu değer Avogadro sabiti (NA —6.02 x 1023 mol-1) ilc çarpılınca bir gram katının yüzeyini monomoleküler olarak örten azot molekullerinin sayısı (N) elde edilir. Bu sayı da bir azot molekülünün kapladığı alan ile çarpılarak özgül yüzey alan bulunur. Buna göre:
A = (Vm/22400) NA S (N2) = nmNAS(N2)
= N S(N2)
eşitlikleri yazılabilir. Bilinen değerler ilk denklemde yerine konulunca, özgül yüzey alanı m2 /g olarak veren
A = 4.35 Vm
bağıntısı elde edilir. Tek tabaka sığası, Vm, cm3g-1 olarak bulunup yerine konularak özgül yüzey alan (A) hesaplanır.
Bu çalışmada özgül yüzey alanın hesaplanmasında BET Harkins- Jura, de Boer-Lippens kuramlarından yararlanılmıştır. 7-10
Bulgular
BET, Harkins-Jura ve de Boer-Lippens kuramlarına göre elde edilen yüzey alanlar Tablo I'de ve bu kuramlara göre çizilen adsorpsiyon izotermlerinden fazla yer tutmaması açısından sadece BET adsorpsiyon izotermleri Şekil 1-3'dc verilmiştir. Görüldüğü üzere magnezyum trisi- likat haricinde tüm adsorbanların özgül yüzey alanları yaklaşık 30 ile 70 m2/g arasında değişmektedir. Buna karşın magnezyum trisilikatın özgül yüzey alanı 451.77 m2/g bulunmuştur. Adsorban maddeler özgül yüzey alanlarına göre sıralanınca magnezyum trisilikat > magnezyum oksit > dihidroksi aluminyum sodyum karbonat > kaolin > alumin- yum hidroksit > magnezyum karbonat > magnezyum hidroksit bağın- tısı elde edilmiştir.
TABLO I
ECZACILIKTA SIKLIKLA KULLANILAN ADSORBAN MADDELERİN BET, HARKİNS-JURA, DE BOER-LİPPENS KURAMLARINA GORE ÖZGÜL
YÜZEY ALANLARI
Özgün yüzey alan (m2/g) BET Harkins Jura
Dep boer- Lippens Alüminyum hidroksit
Dihidroksi alüminyum sodyum karbonat Kaolin
Magnezyum hidroksit Magnezyum karbonat Magnezyum oksit Magnezyum trisilikat
42.95 69.14 51.97 30.81 41.70 70.93 451.77
38.77 56.08 43.23 26.92 22.92 56.96 454.00
71.14
─
─
─ 64.99
─
─
Sonuç ve Tartışma
BET kuramına göre bulunan özgül yüzey alan Harkins-Jura kura- mına göre bulunan değerlerle çok iyi uyuşmaktadır. Bu da özgül yüzey alanın saptanmasında her iki kuramın da yaklaşık aynı hassasiyeti sağ- ladığını kanıtlamaktadır. De Boer-Lippens kuramına göre elde edilen sonuçlar ise diğer iki kuramdan büyük sapma göstermiştir.
Adsorbanların gözenek büyüklüğü ve dağılımı hakkında fikir sahibi olabilmek için azot gazı ile (-196°C) desorpsiyon izotermleri de hazır- lanmıştir. Ancak desorpsiyon izotermlerinden gözenek büyüklüğü ve dağılımı hakkında bilgi edinmek mümkün olamamıştır.
Bilindiği üzere adsorpsiyon kapasitesi bir çok parametre yanında özgül yüzey alan ile ilişkilidir.1-3 Özgül yüzey alan büyüdükçe adsorpsi- yon kapasitesi artar. Bu nedenle birçok ilacın in vitro adsorpsiyonunda magnezyum trisilikatın en yüksek adsorpsiyon kapasitesine sahip olduğu
Şekil 2
Magnezyum karbonat (A), ve kaolinin (B) azot adsorpsiyon ve desorpsiyon izotermleri.
Şekil 3
Magnezyum trisilikat (A), ve magnezyum oksitin (B) azot adsorpsiyon ve desorpsiyon izotermleri (-196oC).
bulunmuştur.3,6,11 Örneğin bir çalışmada digoksinin değişik antasit maddelere adsorpsiyonu incelenmiş ve en yüksek adsorpsiyon magnez- yum trisilikat ile elde edilmistir.3 Digoksin magnezyum trisilikata % 99'a varan nispetlerde adsorbe olmuştur.
Ancak adsorpsiyon üzerinde etki yapan tek faktör özgül yüzey alan değildir, çözücü-adsorban ve çözünen-adsorban gibi çeşitli etkileşmeler de rol oynar.1-8 Diğer taraftan özgül yüzey alan ölçümleri genellikle azot adsorpsiyonu ile yapılır. Azot ufak moleküllü bir madde olduğundan iç gözeneklere kadar sokulabilir. Oysa ilaç olarak kullanılan maddeler azota oranla daha büyük olduğundan bu iç gözeneklere kadar giremezler.
Dolayısı ile özgül yüzey alan bulguları ile adsorpsiyon kapasitesi arasında herzaman korelasyon bulunamaz. Nitekim propranolol hidroklorürün, çözeltilerinden bu çalışmada incelenen antasit maddelere adsorpsiyo- nu araştırıldığında özgül yüzey alan ile adsorpsiyon kapasitesi arasında tam bir korelasyon bulunamamıştır.12
Sonuç olarak ilaç, yapımında sıklıkla kullanılan adsorban maddeler arasinda magnezyum trisilikatın en büyük özgül yüzey alana sahip olduğu, ancak ilaç-adsorban etkileşmelerinde özgül yüzey alan yanında daha birçok etkileşme ve faktörün rol aldığı, dolayısı ile özgül yüzey alan ile adsorpsiyon kapasitesi arasinda herzaman korelasyon buluna- miyacağı anlaşılmıştır.
Özet
Eczacılıkta antasit amaçla kullanılan ve birçok preparata katkı- maddesi olarak giren magnezyum trisilikat, magnezyum oksit, magnezyum hidroksit, alüminyum hidroksit, dihidroksi alüminyum sodyum karbo- nat, magnezyum karbonat ve kaolinin BET adsorpsiyon aygıtında özgül yüzey alanları ölçülmüştür. Özgül yüzey alan hesaplanmasında ise BET, Harkins-Jura ve de Boer-Eippens kuramları kullanılmıştır. En geniş yüzey alana sahip madde olarak magnezyum trisilikat bulunmuştur. Sonuçlar, ilaçlarla birlikte antasit kullanıldığında ilaçların bu maddelere adsorpsi- yonu açısından tartışılmiştır.
Summary
Determination of Specific Surface Area of Some Antacids Specific surface areas of magnesium trisilicate, magnesium okside, magnesium carbonate, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, dihydroxy aluminum sodium carbonate and kaolin which are an active substances in antacid formulations and take place in pharmaceutical
formulations as an additive are measured by using BET adsorption apparatus. The specific surface areas are calculated using BET, Harkins- Jura and de Boer-Lippens methods and is found that magnesium trisili- cate posses the highest specific surface area. The results were discussed with respect to adsorption of drugs on antacid substances.
Geliş Tarihi : 18.2.1985 Kabul Tarihi : 15.4.1985
KAYNAKLAR
1. Frans, R..M. ve Peck, G.E.: In vitro Adsorption-Desorption of Fluphenazine Dihydrochloride and Promethazine Hydrochloride by Microcrystalline Cellulose, J. Pharm. Sci., 77, 1193 (1982).
2. Shotton, E. ve Ridgway, K.: Physical Pharmaceutics, Clarendon Press, Oxford (1974).
3. Khalil, S.A.H.: The Uptake of Digoxin and Digitoxin by some antacids, J. Pharm.
Sci., 26, 961 (1974).
4. Feldman, S. ve Hedrick, W.: Antacid Effects on gastrointestinal Absorption of Riboflavin, Ibid, 72, 121 (1983).
5. Akers,M.J., Lach, J.L ve Fischer. L.J.:Alternations in Absorpiton of Dicumarol by various Excipient Materials, Ibid., 62, 391 (1973).
6. Khalil,S.A., Daabis,N.A., Naggar,V.F. ve Motawi,M.M.: The in vitro Absorp- tion of Some Antibiotics on Antacids, Pharmazie, 31, 105 (1976).
7. Brunauer, S., Emmett, P.H. ve Teller, E.: Adsorption of Gases in Multimoleculer Layers, J. Am. Chem. Soc., 60, 309 (1938).
8. Gregg, S.J. ve Sing, K.S.W.: Adsorption, Surface Area and Porosity, Academic Press, London, (1967).
9. Sarıkaya,Y.:Hetorojen Katalizörlerde Yüzey Alan Tayini ve Porozimetri, Doğa Bilim Dergisi, 5, 203 (1981).
10. Porfitt, G. D., ve Sing, K.S.W.: (Ed), Characterization of Powder Surfaces, Academic Press, New York, (1976).
11. Khalil,S.A.H. ve El.Masry,S., Adsorption of Atropine and Hyoscine on Magnesi- um Trisilicate, J. Pharm. Pharmac., 26, 243 (1974).
12. Çalış S., Şumnu, M. ve Hıncal, A.A.: Propranolol Hidroklorürün Antasit Mad- delere Adsorpsiyonunun In vitro Yöntemlerle Saptanması, yayınlanacak.
