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États amorphe et vitreux des composés moléculaires et pharmaceutiques - Propriétés généralesArticle de référence | Réf : PHA2032 v1
Auteur(s) : Marc DESCAMPS
Date de publication : 10 avr. 2020
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Pour comprendre les spécificités de la « dissolution » d’un composé amorphe, il est nécessaire de confronter la situation à celle d’un composé cristallin, en envisageant l’action éventuelle d’un agent solubilisant et celle d’une situation de polymorphisme cristallin.
6.1 Dissolution d’un principe actif cristallin dans un solvant
La figure 13 illustre schématiquement la situation thermodynamique associée à la dissolution d’un PA cristallin dans un solvant. Ce solvant est souvent l’eau, en pratique, mais ce schéma peut être également utilisé quand on s’intéresse à la dissolution d’un PA dans un excipient, polymérique ou non.
La ligne courbe du diagramme de phase (figure 13 a) correspond à la limite de solubilité d’un PA cristallin qui est la quantité maximum de PA cristallin pouvant être dissoute dans une quantité donnée de solvant à une température donnée.
Au-dessus de la limite de solubilité, le mélange est liquide homogène au niveau moléculaire.
En dessous de cette limite, l’état d’équilibre est un système à deux phases : le PA cristallin, en présence de la solution (liquide) de PA dans le solvant, en concentration C S (à la température T). Cette solubilité limite C S augmente quand T augmente.
À l’équilibre, la proportion de ces deux phases dépend de la proportion globale C A de PA, elle est donnée par la règle usuelle du bras de levier.
Dans certaines circonstances, la solution liquide peut être amenée – transitoirement – en situation de sursaturation, qui est hors équilibre.
Mathématiquement, à une température T donnée, la limite de solubilité du PA cristallin C S dans un solvant est déterminée par l’égalité des potentiels chimiques du PA cristallin et du PA en solution à la concentration C S :
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(1) - DESCAMPS (M.), DUDOGNON (E.) - Crystallization from the amorphous state: nucleation-growth decoupling, polymorphism interplay, and the role of interfaces. - Journal of Pharmaceutical Sciences, 103(9), p. 2615-2628 (2014).
(2) - TURNBULL (D.), FISHER (J.C.) - Rate of nucleation in condensed systems. - The Journal of Chemical Physics, 17(1), p. 71-73 (1949).
(3) - TURNBULL (D.), SPAEPEN (F.) - Crystal nucleation and the crystal melt interfacial tension in linear hydrocarbons. - Journal of Polymer Science Symposium, 63, p. 237-243 (1978).
(4) - Van EERDENBRUGH (B.), BAIRD (J.A.), TAYLOR (L.S.) - Crystallization tendency of active pharmaceutical ingredients following rapid solvent evaporation — Classification and comparison with crystallization tendency from undercooled melts. - Journal of Pharmaceutical Sciences, 99(9), p. 3826-3838 (2010).
(5) - ALBA (C.) et al - Thermodynamic aspects of the vitrification of toluene, and xylene isomers, and the fragility of liquid hydrocarbons. - The Journal of...
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