เครื่องทดสอบการละลายเครื่องมือทดสอบคุณภาพยา

เรียบเรียงโดย พรรณทิพย์ ห่อศรีสัมพันธ์

       ยา เป็นหนึ่งในปัจจัยสี่ที่มีความสำคัญต่อการดำรงชีพของมนุษย์ แต่กว่าจะได้เป็นตัวยาออกมาใช้บำบัดรักษาโรคจะต้องผ่านการทดสอบทางพิษวิทยาก่อน เครื่องทดสอบการละลายเป็นเครื่องมือสำคัญที่ใช้ในการทดสอบการละลายของตัวยาซึ่งเป็นหนึ่งในวิธีการวิเคราะห์คุณภาพของตัวยา เพราะหากยามีคุณภาพไม่ดีนอกจากที่จะทำให้การรักษาไม่เป็นผลสัมฤทธิ์แล้ว ยังจะทำให้เกิดอันตรายต่อร่างกายอีกด้วย

บทนำ
        ยายังคงเป็นหนึ่งในวิธีการรักษาโรคที่ทรงประสิทธิภาพ การออกฤทธิ์ของตัวยาจะขึ้นกับความสามารถในการละลายของตัวยาในของเหลวที่อยู่ภายในกระเพาะอาหารก่อนที่จะทำการดูดซึมเข้าสู่ระบบหมุนเวียนโลหิต การทดสอบการละลายจึงเป็นวิธีการพื้นฐานที่สำคัญสำหรับการตรวจวัดอัตราส่วนผสมของตัวยาเพื่อนำไปพัฒนาและประเมินคุณภาพ การออกฤทธิ์ และปริมาณยาที่เหมาะสมต่อร่างกาย เพราะหากปริมาณยาไม่เหมาะสมหรือไม่เพียงพอ นอกจากการรักษาจะไม่สัมฤทธิ์ผลแล้ว ยังอาจเกิดอันตรายขึ้นในกรณีที่ร่างกายได้รับปริมาณยามากเกินไปอีกด้วย

ภาชนะใส่สารที่ทำจากวัสดุแบบต่างๆ

หลักการ
        การทดสอบการละลายของตัวยามีกลไกการทำงานที่เกี่ยวข้องกัน 2 ขั้นตอน คือ การแตกตัว และการละลาย โดยคุณสมบัติในการแตกตัวรวมถึงการกัดกร่อนนั้นจะขึ้นกับการขึ้นรูปตัวยา เช่นการบีบอัด ความเป็นรูพรุน เป็นต้น ส่วนการละลายนั้นจะขึ้นกับคุณสมบัติทั้งทางกายภาพและทางเคมีของสารที่เปน็ ตัวยายาตัวอย่างที่นำมาทดสอบจึงต้องมาทำการแตกตัวและละลายด้วยเครื่องทดสอบการละลายเพื่อตรวจสอบคุณภาพและปริมาณก่อนที่จะนำไปผ่านกระบวนการในการวิเคราะห์อื่นๆ เช่น สเปกโตรโฟโตมิเตอร์ หรือ โครมาโตกราฟีของเหลวแบบสมรรถนะสูงต่อไป

เครื่องมือ
        เครื่องทดสอบการละลายของแต่ละผู้ผลิตจะมีลักษณะที่แตกต่างกันออกไป แต่โดยทั่วไปแล้วจะประกอบไปด้วย
        • ภาชนะใส่สารตัวกลาง
       ภาชนะสำหรับใส่สารตัวกลางมีลักษณะเป็นทรงกระบอก ด้านล่างเป็นครึ่งทรงกลม ผู้ผลิตแต่ละรายจะมีการออกแบบขนาดที่แตกต่างกันออกไปโดยจะมีความสูงอยู่ในช่วงประมาณ 160-170 มิลลิเมตรและเส้นผ่านศูนย์กลางภายในประมาณ 98-106 มิลลิเมตร ภาชนะสว่ นใหญจ่ ะทำมาจากแกว้ แตก่ ็มีบางชนิดที่ทำมาจากพลาสติกที่ไม่เกิดการดูดซับหรือเกิดปฏิกิริยากับสารวิเคราะห์ ซึ่งโดยทั่วไปจะใช้ styrene acrylonitrile แต่ภาชนะที่ทำจากพลาสติกจะมีคุณสมบัติการนำความร้อนที่ต่ำ อุณหภูมิของอ่างจึงต้องมีค่าสูงกว่าอุณหภูมิที่ใช้วิเคราะห์ 2 องศาเซลเซียส ปกติแล้วก่อนการทดสอบใน แต่ละครั้งจะต้องทำความสะอาดภาชนะเสียก่อนเพื่อป้องกัน การปนเปื้อนของสารตัวกลางหรือตัวอย่างที่อาจจะติดตกค้างอยู่ตามผนังภาชนะจากการทดสอบครั้งก่อนๆ
         • ฝาปิดภาชนะ
         ฝาปิดภาชนะเป็นส่วนประกอบที่สำคัญ เพราะจะเป็นอุปกรณ์ที่ช่วยป้องกันไม่ให้สารตัวกลางมีความเข้มข้นเพิ่มมากขึ้นเนื่องจากการระเหย
         • Basket
        การใช้ basket ในการทดสอบการละลายเริ่มมาตั้งแต่ปีพุทธศักราช 2513 ตัว basket ส่วนใหญ่ทำมาจากสแตนเลสสานเป็นช่องตาข่ายขนาดเล็กๆ แต่บางชนิดทำมาจากพลาสติกประเภท PTFE มีลักษณะเป็นช่องในแนวตั้ง ขนาดประมาณ 25 x 35 มิลลิเมตร ตัว basket จะติดอยู่กับเพลาที่หมุนด้วยอัตราเร็วคงที่ 25-1500 รอบต่อนาทีโดยไม่เกิน +4 เปอร์เซ็นต์ของค่าที่ตั้งไว้เพื่อให้สารตัวอย่างเกิดการละลายในสารตัวกลาง
        • Paddle
      ใบพัดที่ใช้ในการทดสอบการละลายจะทำมาจากสแตนเลสและเคลือบด้วยพอลิฟลูออโรคาร์บอนเพื่อป้องกันการเกิดสนิมและการปนเปื้อนจากสารอื่นๆรวมทั้งปิดรอยเชื่อมต่อระหว่างใบพัดและเพลาหมุนเพื่อไม่กิด
สารตกค้างในบริเวณนี้ การหมุนของเพลาที่ติดกับใบพัดจะมีอัตราเร็วเช่นเดียวกับการละลายตัวอย่างด้วย basket
        • Water Bath / Heating Jacket
         มีหน้าที่ในการควบคุมอุณหภูมิของระบบในการทดสอบการละลายให้มีค่าคงที่และไม่เกิน 37 องศาเซลเซียส
        • ตัวกรอง
        ตัวกรองมีหน้าที่ในการดักจับเศษของตัวยาที่อาจจะละลายไม่หมดเพื่อป้องกันไม่ให้เศษตัวยาเหล่านี้ผ่าน
เข้าไปในเครื่องสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ ผู้ผลิตโดยส่วนมากจะใช้ตัวกรอง cannulaตัวกรองที่มีรูพรุนขนาดใหญ่ทำมาจากพอลิเอทิลีนประเภท UHMW ส่วนที่มีขนาดเล็กกว่า (1-5 ไมโครเมตร) ทำมาจาก Poroplast ตัวกรองประเภทนี้จะมีพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ให้อัตราการไหลที่ดีเหมาะสำหรับสารที่มีอนุภาคขนาดใหญ่ สำหรับหัววัดตัวอย่างที่มีขนาดเล็กจะใช้ตัวกรองประเภท in-line filter disc หรือ filter frit ซึ่งมีพื้นที่ผิวน้อยกว่า ในขณะที่ตัวกรองประเภท filter tip จะมีขนาดเล็กลงไปอีก ซึ่งเหมาะสำหรับหัววัดตัวอย่างบางประเภทและจำเป็นจะต้องได้รับการทวนสอบตัวกรองและเข็มฉีดอย่าสม่ำเสมอการละลายในแต่ละครั้งโดยปกติแล้วจะมีสารตัวกลางปริมาณเล็กน้อยที่ผ่านกลับเข้าไปเพื่อชะล้างอนุภาคที่ติดอยู่ที่ตัวกรองทำให้อนุภาคเหล่านี้ยังคงอยู่ในภาชนะ จึงจำเป็นต้องทำความสะอาดตัวกรองและภาชนะกอ่ นทำการทดสอบในครั้งตอ่ ไปอย่างที่กล่าวไปแลว้
        • หัววัดตัวอย่าง
        โดยปกติแล้วในการทดสอบการละลายจะต้องทำการหลีกเลี่ยงผลหรือวิธีการใดๆ ที่จะส่งผลกระทบต่อความแม่นยำในการทดสอบตำแหน่งของตัวอย่างที่ถูกต้องจึงมีความสำคัญในการทดสอบหัววัดตัวอย่างจึงเป็นอุปกรณ์สำคัญที่ใช้ในการวางตัวอย่างให้อยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสม โดยสารตัวอย่างแต่ละชนิดที่มีปริมาณที่แตกต่างกันก็จะมีตำแหน่งในการวางตัวอย่างที่แตกต่างกัน
        • Sinker
        Sinker มีหน้าที่ในการช่วยให้ตัวอย่างสามารถลอยตัวอยู่ในสารตัวกลางได้ ทำมาจากวัสดุที่ไม่เกิดปฏิกิริยากับสาร เช่น สแตนเลสโดยปกติแล้ว sinker ที่ดีจะต้องไม่สัมผัสกับตัวอย่าง มีน้ำหนักเบา การเลือกชนิดของsinker นั้นจะขึ้นอยู่กับชนิดของตัวอย่างว่า
เป็นแบบเม็ดหรือแคปซูล

Basket ทั้งชนิกที่ทำจากสแตนแลสและทำจากพลาสติก

Paddel

ตัวกรองแบบต่างๆ (ซ้าย) cannula (กลาง) Filter tip (ขวา) filter frit Sinker

เทคโนโลยีในปัจจุบัน

A. ตัวอย่างที่นำมาทดสอบจะตอ้ งอยูห่างจากผนังอย่างนอ้ ย 1 เซนติเมตร ตาม USP B. ตัวกรองที่อยู่บริเวณเพลาทำหน้าที่ในการป้องกันไม่ให้สารตัวอย่างถูกดูดไป ตามท่อเทฟลอน

        • Automated Sampling
        เพื่อให้การทดสอบซ้ำเป็นไปอย่างถูกต้อง ตัวอย่างจะต้องถูกวางอยู่ในตำแหน่งเดิมที่มีการทดสอบ และจากข้อมาตรฐาน USP ที่ว่า ตัวอย่างจะต้องลอยอยู่เหนือ basket หรือ paddle แต่ไม่ลอยพ้นผิวหน้าของสารตัวกลางและต้องห่างจากผนังไม่น้อยกว่า 1 เซนติเมตร จึงทำให้ระบบ sampling ได้ถูกพัฒนาให้เป็นไปตาม USP โดยเทคโนโลยีใหม่ของ SOTAX ได้มีการออกแบบเครื่องรุ่นต่างๆ ในตระกูล AT 7 smart ให้ตัวเพลามีลักษณะเป็นช่องและเพิ่มเติมระบบการกรอง 2 ขั้นตอนลงไป ภายในเพลาจะมีท่อเทฟลอนซึ่งทำหน้าที่ดูดสารตัวอย่างให้ลอยขึ้นเหนือ paddle หรือ basket และอยู่ในตำแหน่งระหว่างผิวหน้าของสารตัวกลาง สำหรับตัวกรองตรงบริเวณเพลาจะทำหน้าที่ป้องกันไม่ให้สารตัวอย่างหลุดออกไปทางท่อเทฟลอน จึงไม่จำเป็นจะต้องเติมสารตัวอย่างลงไปเพิ่มเติม และหลีกเลี่ยงการเกิด turbulence หรือการสั่นของสารตัวกลางที่จะมีผลต่อประสิทธิภาพในการละลาย
        • Fully Automated Control and Monitoring
        ปัจจุบัน เครื่องมือทดสอบการละลายของผู้ผลิตต่างๆ ไม่ว่าจะเป็น ERWEKA, SOTAX, VARIAN, JASCO หรือ CALIPERLifeSciences ต่างก็มีการควบคุมการทำงานรวมถึงการตรวจวัดผ่านทางโปรแกรม เทคโนโลยีใหม่ๆ ได้มีการพัฒนาตัวโปรแกรมให้สามารถควบคุมระบบการทำงานของตัวเครื่องรวมไปถึงอุปกรณ์อื่นๆ เช่น ตัวปั๊มและเครื่องตรวจวัดอย่าง UV/VIS spectrophotometer หรือ HPLC อีกทั้งยังสามารถทำการทวนสอบเครื่องมือให้เป็นไปตามมาตรฐานต่างๆ อีกด้วยไม่ว่าจะเป็นการตรวจวัดอุณหภูมิของอ่างควบคุมอุณหภูมิ อุณหภูมิของภาชนะใส่สารตัวกลาง ค่าการดูดกลืนUV/VIS ของตัวอย่าง จำนวนรอบที่เพลาหมุน ตรวจสอบการไหลของตัวอย่างเพื่อที่จะใช้ในการควบคุมการเปิด-ปิดวาล์ว เป็นต้น
        • Heating Technology
         การรักษาอุณหภูมิของระบบให้มีค่าคงที่เป็นปัจจัยที่สำคัญในการทดสอบการละลาย ผู้ผลิตจึงให้ความสำคัญต่อเครื่องมือที่ทำหน้าที่ควบคุมอุณหภูมินี้ โดย JASCO ได้ทำการออกแบบอ่างควบคุมอุณหภูมิของเครื่องทดสอบการละลายในรุ่น DT-180 ให้มีลักษณะเป็นทรงกระบอกเพื่อให้น้ำภายในอ่างมีการกระจายความร้อนระหว่างภาชนะใส่สารตัวกลางแต่ละภาชนะอย่างเป็น รูปแบบ ทำให้อุณหภูมิมีค่าคงที่ตลอดทั่วทั้งอ่าง

        เครื่องทดสอบการละลายรุ่น VK 7080 ของ VARIAN ได้มีการนำระบบการให้ความร้อนแก่ภาชนะโดยตรงเข้ามาแทนที่การใช้อ่างควบคุมอุณหภูมิและปั๊ม ระบบนี้อาศัยลวดทองแดงที่อยู่ระหว่างฟิล์มบางพอลิเอสเตอร์ 2 ชั้นซึ่งติดอยู่กับภาชนะใส่สารตัวกลางในการทำให้อุณหภูมิเพิ่มสูงขึ้น

อ่างควบคุมอุณภูมิที่ได้รับการออกแบบให้มีรูปร่างเป็นทรงกระบอก

ลวดทองแดงที่ติดอยู่บนภาชนะใส่สารตัวกลางทำหน้าที่ให้ความร้อนแก่ภาชนะโดยตรง

บทสรุป
        แม้ว่าตัวเครื่องมือจะมีอุปกรณ์ไม่มากมายและการใช้งานไม่ซับซ้อนอะไรมากนัก แต่วิธีการในการติดตั้งเครื่องมือรวมถึงเทคนิคในการใช้งาน (ซึ่งผู้เขียนไม่ได้ลงรายละเอียดในเรื่องนี้) มีขั้นตอนที่ต้องอาศัยความรอบคอบและความระมัดระวังเป็นอย่างมาก ไม่เช่นนั้นแล้วผลการตรวจสอบคุณภาพของยาก็จะไม่มีความถูกต้อง จากตัวยาที่มีคุณอนันต์ ก็จะแปรเป็นโทษมหันต์ได้

เอกสารอ้างอิง
1. http://www.tabletdissolution.com
2. Dr.O.A.Odeku, Advances in Dissolution Tests in Pharmaceutical Analysis,01 August 2005,
    Available online: http://www.pharmainfo.net.
3. Cynthia K. Brown, Acceptable analytical Practices for DissolutionTesting of Poorly Soluble
    Compounds, Available online: http://www.looksmartdiseases.com.
4. http://www.caliperLS.com
5. http://www.cecilinstruments.com
6. http://www.erweka.com
7. http://www.jascoinc.com
8. http://www.sotax.com
9. http://www.varianinc.com

LAB.TODAY
บทความบางส่วนติดตามได้ในเล่ม
เว็บไซต์ที่เกี่ยวข้อง www.vertichrom.com, www.ligandsci.com