Homogénéité des poudres en profondeur

L’analyse de l’émission ionique des poudres et de tous les échantillons présente une difficulté car elle ne concerne que les premiers nanomètres de matière. L’analyse de la surface présente

des différences importantes pour des échantillons semblables, la question est qu’en est-il dans

le volume ? Cette réponse va être apportée par la possibilité d’analyser en 3D des échantillons grâce aux agrégats d’argon (voir chapitre III). En premier lieu les expériences de profil d’émission ont été réalisées sur des échantillons de poudres compactées des deux principes

actifs purs (bromure de clidinium « PA1 » et trifluoperazine dichloré « PA2 ») et ensuite sur le médicament commercial Fludinium^TM sans préparation. Les expériences sont effectuées en

utilisant des agrégats d’argon Ar1800⁺, de 9.5 nA d’intensité et de 10 keV d’énergie comme

faisceau de pulvérisation sur une surface de 700*700 µm²tandis que l’analyse est réalisée sur

une surface de 400*400 µm² avec un faisceau de Bi₃⁺ de 0.18 pA d’intensité et de 25 keV d’énergie. Le flux d’électrons est nécessaire afin d’éliminer l’effet de charge de surface.

Comme il est indiqué dans le chapitre III celui-ci a un effet sur les rendements d’émission ionique, donc l’effet du flux d’électrons est étudié en suivant l’évolution en émission positive des fragments caractéristiques des échantillons en fonction du temps d’analyse en présence de flux d’électrons, le réglage de la valeur du réflecteur étant réalisé automatiquement.

1.1.7.1. Bromure de clidinium

 Effet du flux d’électrons

L’effet du flux d’électrons sur le bromure de clidinium est suivi sur l’émission de ses

fragments moléculaire [PA1-Br]⁺ (m/z =352⁺ ) et caractéristique m/z= 142⁺. Le réflecteur est réglé à -223 V sur une surface de 500*500 µm². La figure IV.21 représente l’évolution des

fragments de masses 142⁺ et 352⁺au bout de 500 secondes d’analyse.

Figure IV.21. Effet du flux d’électrons sur l’émission des fragments caractéristiques du bromure de

149

Le fragment moléculaire [PA₁-Br]⁺ illustré par la courbe bleue présente une diminution

d’émission de 33% alors que son fragment caractéristique 142+(courbe noire) n’est pas trop

affecté par le flux d’électrons et diminue seulement de 5 %.

 Pulvérisation par les agrégats d’argon

L’évolution des rendements d’émission des fragments 142+

et [PA1-Br]⁺ du bromure de clidinium en fonction du temps de pulvérisation est illustrée sur la figure IV.22. Ces deux fragments suivent la même évolution durant les 225 secondes de pulvérisation. Leurs

émissions présentent une augmentation jusqu’à 50 s de pulvérisation avant d’atteindre un plateau jusqu’à 175 secondes ou une légère augmentation apparaît qui peut être due à une variation du faisceau d’argon. Cette augmentation, pour un échantillon pur, pourra s’expliquer par l’effet de la granulométrie de la surface. A noter que dans la procédure d’analyse en profondeur, le flux d’électrons n’a aucun rôle de dégradation comme c’est le cas de la figure

IV.21 ci-dessus ce qui peut s’expliquer par le fait que le flux d’électrons est activé seulement

pendant la pulvérisation et n’intervient pas dans l’analyse (cf. chapitre II).

L’augmentation de l’émission du [PA1-Br]⁺ (courbe bleue) dès la première seconde de pulvérisation montre la nécessité de quelques secondes de nettoyage de contaminations

possibles afin d’améliorer l’émission.

Figure IV.22. Profil en profondeur des fragments caractéristiques du bromure de clidinium pur 142⁺ et [PA1-Br]⁺. 0 50 100 150 200 250 240000 300000 360000 420000 480000 N ^C Temps de pulvérisation (s) 142⁺ [PA 1-Br]⁺

150 1.1.7.2. Trifluopérazine dichloré

 Effet du flux d’électrons

Le suivi de l’effet du flux d’électrons sur l’échantillon de trifluopérazine dichloré pur est

effectué sur ses fragments moléculaire [PA2-2HCl+H]⁺ de masse m/z = 408⁺ et caractéristiques m/z = 248⁺, 266⁺ et 280⁺. Le réflecteur est réglé à -160 V sur une surface de 500*500 µm².

Figure IV.23. Effet du flux d’électrons sur l’émission des fragments caractéristiques du trifluopérazine

dichloré (m/z= 248⁺, 266⁺, 280⁺ et 408⁺) pendant 400 secondes d’analyse.

La figure IV.23 montre une diminution dans ce cas de l’émission du fragment moléculaire

([PA2-2HCl+H]⁺) de 18.5 % mais une augmentation de l’ordre de 8 % (7.83%) pour son

fragment principal de masse m/z= 280⁺. Il est remarquable que les deux autres fragments soient quasi constants durant les 400 secondes d’analyse (+0.68% pour 248 et -2.77% pour le

266).

 Pulvérisation par les agrégats d’argon

Les profils en profondeur des fragments moléculaire et caractéristiques du trifluopérazine dichloré sont présentés sur la figure IV.24. Le rendement d’émission des différents fragments

augmente dès les premières secondes de pulvérisation comme pour le bromure de clidinium. Le fragment moléculaire [PA₂-2HCl+H]⁺ diminue de 16 % après 170 secondes de pulvérisation. Les autres fragments présentent une décroissance identique (entre 15 et 16%).

151

\

Figure IV.24. Profil en profondeur des fragments caractéristiques du trifluopérazine dichloré : 248⁺, 266⁺, 280⁺ et 408⁺.

Le trifluoperazine ne présente pas la même évolution sous le faisceau d’argon, que le bromure

de clidinium actuellement il est difficile de trouver des explications concernant ces comportements.

1.1.7.3. Fludinium^TM

 Effet du flux d’électrons

L’échantillon du médicament commercial est suivi pendant 300 secondes d’analyse en présence du flux d’électrons avec une tension de -269 V sur le réflecteur. Les fragments

moléculaires des deux principes actifs présentent la même pente d’évolution (-30% pour 352+

et -26% pour 408⁺). La plupart des fragments caractéristiques d’excipients, tel que Si+

, Mg⁺, CH3O⁺, C4H5O⁺, C4H5O2⁺, 336⁺ et 366⁺, n’évoluent pas durant l’analyse. Il est à noter qu’un

fragment attribué au C9H18⁺ augmente de 19 % sous le flux d’électrons alors qu’un autre

fragment de masse 105⁺ diminue de 9.4%.

 Pulvérisation par les agrégats d’argon

La figure IV.25 présente le profil en profondeur réalisé sur l’échantillon de FludiniumTM

en

mode d’émission positive où une augmentation de l’émission de tous les ions après les deux

premières secondes de pulvérisation est observée. Cette augmentation est très différente pour les ions des principes actifs et les ions provenant des excipients. Pour les PAs il est brusque et

suivi d’une décroissance rapide et différente suivant le principe actif, alors que l’émission des

152

ions caractéristiques des excipients augmente « lentement » pendant les 10 premières secondes de pulvérisation pour atteindre un plateau.

Figure IV.25. Profil en profondeur de quelques fragments caractéristiques des principes actifs ([PA1 -Br]⁺ et [PA2-2HCl+H]⁺) et des excipients (CH3O⁺, C4H5O⁺ et C9H18

+

) du Fludinium^TM.

Ces fragments décroissent de la même manière jusqu’à 10 secondes puis les pentes de

décroissance des deux fragments moléculaires changent ; le second [PA2-2HCl+H]⁺ diminue moins rapidement que le premier principe actif ([PA1-Br]⁺) qui conserve la même pente plus rapide avant que celle-ci diminue à son tour pour que l’évolution des deux PAs soit similaire

au bout de 100 secondes et conserve un rapport constant en profondeur. Durant la première partie de décroissance, le rapport des fragments moléculaires des deux principes actifs ( ) diminue d’un facteur 4 et cette décroissance reproduit l’évolution

différente des deux PAs. La figure suivante présente ce rapport et aussi les rapports de chaque

ion moléculaire et d’un fragment caractéristique (figure IV.26). Ces deux derniers rapports

montrent une différence notable entre les deux PAs, le bromure de clidinium est moins

fragmenté à la surface que dans le volume et l’évolution de la pente observée sur la figure

IV.25 précédente est corrélée à l’évolution de ce rapport fragment/ion moléculaire. Par contre

pour le second principe actif ce rapport fragment/ion moléculaire est quasi constant il décroit légèrement continûment. 0 50 100 150 200 250 300 0 50000 100000 N ^C Temps de pulvérisation (s) CH 3O⁺ C 4H 5O⁺ C 4H 5O 2 + C 9H 18 + [PA 1-Br]⁺ [PA 2-2HCl+H]⁺ * 50

153

Figure IV.26. Evolution en fonction du temps de pulvérisation : a) présente l’évolution du rapport des

fragments moléculaires des deux principes actifs ([PA1-Br]⁺/[PA2-2HCl+H]⁺),b) et c) présentent les

rapport de chaque ion moléculaire et d’un fragment caractéristique (142+

/([PA1-Br]⁺ et 280⁺/[PA2 -2HCl+H]⁺.

Une information importante est fournie par le profil des ions présenté sur la figure IV.27 suivante qui montre les distributions ioniques des fragments moléculaires des deux principes actifs. En surface il y avait une couche de bromure de clidinium avec des grains. L’émission

du trifluopérazine dichloré possède la même répartition mais avec une faible émission. Sous cette surface il ne reste que les zones considérées comme des grains qui sont fortement

émissifs et qui s’apparentent à des mélanges de PAs quasi purs ; dans le volume, ce rapport

est proche du rapport des rendements de ces mélanges purs correspondant à un mélange de 71 et 29%. 0 50 100 150 200 250 300 350 20 40 60 [PA₁-Br]⁺/[PA₂-2HCl+H]⁺ R a p p o rt Temps de pulverisation (s)

a)

0 50 100 150 200 250 300 350 0 1 2 3 b) 142⁺/[PA₁-Br]⁺ R a p p o rt Temps de pulverisation (s) 0 50 100 150 200 250 300 350 0,0 0,5 1,0 1,5 c) ₂₈₀+ /[PA 2-2HCl+H]+ R a p p o rt Temps de pulverisation (s)

154

Figure IV.27. Emission ionique des fragments moléculaires des deux principes actifs ([PA1-Br]⁺ et [PA2-2HCl+H]⁺) : a) pendant 92 s de pulvérisation, b) entre 92 s et 45 minutes de pulvérisation.

En ce qui concerne les quelques fragments d’excipients qui sont identifiés en mode d’émission positive, comme le magnésium (hétéroatome qui a pour origine le talc

(Mg3Si4O10(OH)2) ou le stéarate de magnésium utilisés tous deux comme lubrifiants) et le silicium (qui peut provenir du talc, de la silice (SiO2) ou des silicates) possèdent des

distributions d’émission analogues en surface (figure IV.28) et en profondeur. Les autres petits fragments d’excipient déjà cités ci-dessus possèdent une même distribution d’émission,

comme celle du C₄H₅O₂⁺ présentée comme exemple sur la figure IV.28.

Afin de vérifier la distribution des principes actifs dans les excipients, ce dernier fragment a

été choisi pour faire la comparaison de sa distribution d’émission ionique avec celle du

fragment moléculaire du bromure de clidinium, le résultat est montré sur la figure IV.29 ci-dessous.

(a)

(b)

X

Z

Y

[PA

₁

-Br]

⁺

_[PA

₂

_-2HCl+H]

⁺ T em ps d e pulv ér isat ion (m in ) 0 1.5 47

155

Figure IV.28. Emission ionique de quelques fragments d’excipients en émission positive : Mg+

, Si⁺ et C4H5O2

+

.

Figure IV.29. Superposition des émissions ioniques du fragment moléculaire du bromure de clidinium ([PA1-Br]⁺) en rouge et d’un fragment d’excipient ( C4H5O2

+

) en bleu.

Sur cette figure, l’émission du [PA1-Br]⁺ est représentée par la couleur rouge alors que celle du C4H5O2⁺ est bleue. Cette superposition montre des zones de micro agglomération du bromure de clidinium (et évidement de trifluoperazine dichloré qui a les mêmes points

d’émission que PA1) d’où il est préférentiellement émis (zones rouges) avec absence

d’émission de l’excipient. D’autres zones présentent une co-émission de PA1 et d’excipient

(Violet) et d’autres seulement d’excipient.

Ces résultats sont à comparer avec une poudre de Fludinium™ qui a été séchée et rebroyée et mélangée par deux fois avant d’être analysée. Malgré cette procédure il faudra pour chaque mesure s’assurer de la qualité de la pastille par une pulvérisation au canon à argon. Il faut noter qu’une analyse en plusieurs points de la surface est aussi un test important car dans le

cas de cette analyse les écarts entre différentes régions atteignaient pour le rapport

^{un facteur 3.} 500 400 300 200 100 0 400 200 0 μm Mg+ MC: 68; TC: 6.792e+005 60 50 40 30 20 10 0 500 400 300 200 100 0 400 200 0 μm Si+ MC: 11; TC: 8.861e+004 10 8 6 4 2 0 500 400 300 200 100 0 400 200 0 μm C4H5O2⁺ MC: 50; TC: 1.034e+006 50 40 30 20 10 0

156

Dans le document Interaction agrégats-surface. Spectrométrie de masse par temps de vol et application analytique à des études sur des médicaments et sur la météorite Paris (Page 149-157)