L'indice de réfraction, tel que décrit dans la Pharmacopée Européenne, représente le rapport entre la vitesse de phase de la lumière dans le vide et sa vitesse dans un milieu donné. Cette mesure est cruciale dans divers domaines, y compris la science des matériaux et la pharmacie, où elle aide à l'identification, au contrôle de la qualité et à l'évaluation de la pureté des substances.
Pharmacopée Européenne : 2.2.6. Indice de Réfraction
Comprendre l'indice de réfraction
L’indice de réfraction d’un milieu optique transparent est le facteur par lequel la vitesse de phase est réduite par rapport à la vitesse de la lumière dans le vide, lorsque le milieu optique a interagi avec le rayonnement électromagnétique. Pour les matériaux transparents, l'indice de réfraction est une quantité sans dimension supérieure à 1.
L'indice de réfraction est mesuré pour un certain nombre de raisons différentes. L'indice de réfraction est un paramètre pertinent dans le contexte de la science des matériaux. La détermination de la concentration de diverses solutions binaires peut être effectuée par le biais de la réfractométrie. De plus, la pureté des produits chimiques et des ingrédients pharmaceutiques peut être déterminée.
Pertinence dans la Pharmacopée Européenne (Ph. Eur.)
Puisque chaque substance a un indice de réfraction caractéristique dans des conditions spécifiques, la mesure de l'indice de réfraction dans l'environnement pharmaceutique se concentre sur l'identification, le contrôle de la qualité et l'évaluation de la pureté des substances dans les formulations pharmaceutiques.
La section 2.2.6 de la Pharmacopée Européenne stipule que l'indice de réfraction est déterminé à une température de 20 ± 0,5 °C et à une longueur d'onde de la ligne D du sodium (λ = 589,3 nm). Le résultat est exprimé avec le symbole $n \frac{20}{D}$ . Toute déviation éventuelle sera précisée dans la monographie correspondante. Les instruments doivent être étalonnés à l'aide de matériaux de référence certifiés et doivent donner des lectures précises à au moins la troisième décimale. Les appareils utilisant des lumières blanches nécessitent un système de compensation, respectivement. L’appareil est utilisé à la température prescrite avec une résolution ≤ 0,5 °C.
La science derrière l'indice de réfraction
L'indice de réfraction d'un milieu est une mesure de la baisse de la vitesse de la lumière dans le milieu, par rapport à la vitesse de la lumière dans le vide. Les conditions standard sont les suivantes : 20 °C et 1,013 mbar en présence d'une humidité relative de 50 %.
Exemples de la vitesse de la lumière dans différents milieux :
- Dans le vide: 299.792 km/s
- Dan l'air: 299.710 km/s
- Dans l'eau: 225.000 km/s
- Dans du saphir: 170.000 km/s
Plus la densité optique du milieu est élevée, plus faible sera la vitesse de la lumière dans le milieu.
L'indice de réfraction est exprimé comme étant le rapport entre la vitesse de la lumière dans le vide et la vitesse de la lumière dans le milieu :
$$n_{\text{substance}} = \frac{v_{\text{vide}}}{v_{\text{milieu}}}$$
L'indice de réfraction dépend de la température T et de la longueur d'onde λ de la lumière et est exprimé par nTλ. Les conditions standard réfractométriques sont une longueur d'onde de λ= 589 nm (ligne D du sodium) et une température de
T = 20°C. L'indice de réfraction pour ces conditions est couramment noté comme $n_{D}$ ou nD.
La modification de la vitesse au niveau de l'interface entre deux milieux provoque également un changement de direction du faisceau de lumière, comme les vagues sur la côte. L'importance de la déflexion dépend de la différence entre les indices de réfraction des deux milieux. Au niveau de l'interface, la lumière n'est pas seulement réfractée (modification de la vitesse et de la direction), mais également réfléchie. L'indice de réfraction peut être déterminé par la mesure de la réflexion de la lumière à l'interface entre deux milieux de densités optiques différentes.
La réfraction de la lumière à l'interface de deux milieux peut être décrite par la loi de Snell-Descartes.
Pour mesurer l'indice de réfraction d'un échantillon inconnu, on détermine l'angle critique de réflexion totale à la surface de l'échantillon et d'un prisme.
Ph. Eur. 2.2.6. méthodologie pour mesurer l'indice de réfraction
Préparation d'échantillon
Sauf indication contraire dans la monographie de la substance mesurée, 1 mL à 2 mL de l'échantillon est placé sur la surface de mesure du réfractomètre. Cela garantit que le prisme est entièrement couvert, évitant l'introduction de vides d'air qui peuvent affecter la précision de la mesure.
Contrôle de la température et de la longueur d'onde
L'indice de réfraction doit être déterminé à une température contrôlée de 20 ± 0,5 °C en référence à la longueur d'onde de la ligne D du sodium (λ=589,3 nm).
Calibration
Le réfractomètre nécessite une calibration en utilisant des matériaux de référence certifiés pour garantir des mesures précises et fiables. La calibration doit être validée régulièrement en fonction de la fréquence d'utilisation, de l'instrument et des recommandations du fabricant.
Résolution et précision
Les appareils doivent fournir des lectures précises à au moins la troisième décimale. Les instruments qui utilisent la lumière blanche doivent être équipés d'un système de compensation pour ajuster les effets de dispersion causés par les différentes longueurs d'onde de la source lumineuse.
Expression des résultats
Les résultats sont exprimés avec le symbole nD²⁰ indiquant que l'indice de réfraction est mesuré à 20 °C en utilisant la longueur d'onde de 589,3 nm (en référence à la ligne D du sodium). Cette notation standard aide à maintenir la cohérence à travers les diverses études et publications.
Déviations
Toutes déviations par rapport à ces conditions est détaillée dans la monographie spécifique de la substance testée. Cela pourrait inclure des ajustements à la température, à la longueur d'onde ou aux procédures de manipulation spécifiques nécessaires en raison des caractéristiques uniques de la substance.
L'incorporation de ces détails garantit que la section méthodologie est conforme aux spécifications énoncées dans la Pharmacopée Européenne 2.2.6, fournissant un guide clair et complet pour mesurer l'indice de réfraction dans des conditions standardisées. Cette cohérence est cruciale pour maintenir la qualité et la fiabilité des tests pharmaceutiques et des processus de contrôle de la qualité.
Applications en analyse pharmaceutique
Substances nécessitant une mesure de l'indice de réfraction dans la Pharmacopée Européenne
La majorité des substances incluses dans la Pharmacopée Européenne sont des huiles essentielles, qui sont utilisées dans une multitude de produits dérivés de médicaments à base de plantes. Une monographie publiée par la Pharmacopée Européenne répertorie une huile essentielle comme un composant d'un produit médicinal, à condition qu'elle respecte les limites d'indice de réfraction et subisse les tests requis.
- Huile d'anis
- Alcool benzylique
- Benzoate de benzyle
- Huile de fruit de fenouil amer
- Huile de fruit de fenouil amer
- Huile de carvi
- Huile de cassia
- Cinéole
- Huile d'écorce de cannelle, Ceylan
- Huile d'écorce de cannelle, Ceylan
- Huile de citronnelle
- Huile de sauge sclarée
- Clofibrate
- Huile de girofle
- Huile de foie de morue
- Huile de coriandre
- Crotamiton
- Huile de cyprès
- Dibutyl phtalate
- Diethtyl phtalate
- Éther monoéthylique de glycol diéthylique
- Dimercaprol
- Diméthylsulfoxyde
- Diméthylacétamide
- Huile de pin nain
- Huile d'eucalyptus
- Huile de genévrier
- Huile de lavande
- Huile de citron
- Huile de mandarine
- Huile de menthe, partiellement démétholisée
- Huile de néroli
- Huile de niaouli, type cinéole
- Huile de muscade
- Huile de menthe poivrée
- Pétrole rectifié pour préparations homéopathiques
- Huile de pin sylvestre
- Huile de romarin
- Extrait de saw palmetto
- Huile de sauge espagnole
- Huile de lavande
- Huile d'anis étoilé
- Huile d'orange douce
- Huile d'arbre à thé
- Huile de thym, type thymol
- Huile de térébenthine
Équipements et techniques pour la mesure de l'indice de réfraction selon Ph. Eur. 2.2.6.
Les réfractomètres Abbemat d'Anton Paar sont conçus pour mesurer l'indice de réfraction avec précision, répondant aux exigences strictes établies par la Pharmacopée Européenne 2.2.6.
Calibration et conformité
Les réfractomètres Abbemat sont calibrés avec des matériaux de référence certifiés pour répondre aux Normes européennes, qui exigent des lectures précises à au moins la troisième décimale. Ces instruments sont conformes au 21 CFR Partie 11 et à d'autres normes réglementaires, y compris les Bonnes Pratiques de Fabrication (BPF) et USP 1058>, soutenant les Audit, les signatures électroniques et les systèmes de gestion des utilisateurs nécessaires à la conformité réglementaire.
Équipés d'éléments Peltier internes pour la stabilisation de la température, ces réfractomètres gèrent l'aspect critique des mesures de l'indice de réfraction. Le contrôle précis de la température garantit des résultats cohérents et reproductibles, en accord avec la Pharmacopée européenne La température de mesure peut être vérifiée, validée et ajustée, si nécessaire, par le T-Check breveté d'Anton Paar.
Fonctions du logiciel
Le logiciel intégré dans les réfractomètres Abbemat est conforme aux réglementations pharmaceutiques, par ex. USP 831>, respectant le 21 CFR Part 11, GAMP 5, et l'UE GMP Vol. 4 Annexe 11. Ils assurent une gestion sécurisée des données, des Audit, des signatures électroniques et des contrôles d'accès. Le package de qualification AISQ+ accélère la validation de 70 %.
Le logiciel d'exécution de laboratoire AP Connect en option est une solution serveur-client qui collecte et archive des données provenant d'Anton Paar et d'autres fabricants d'instruments pour établir un référentiel de données indépendant des fournisseurs, créer une interface unifiée pour votre LIMS et répondre aux besoins réglementaires.
Adaptabilité et intégration
Les réfractomètres Anton Paar peuvent être intégrés à d'autres instruments pour mesurer des paramètres supplémentaires tels que la densité et la viscosité, offrant une capacité d'analyse complète qui est bénéfique pour les laboratoires pharmaceutiques cherchant à rationaliser plusieurs tests.
Ces réfractomètres, avec leur technologie avancée et leurs conformité aux standards, sont adéquatement équipés pour effectuer des mesures de l'indice de réfraction qui respectent strictement les conditions et exigences prescrites par la Pharmacopée Européenne 2.2.6.
FAQ
1. À quoi sert l'indice de réfraction dans les produits pharmaceutiques ?
La mesure de l'indice de réfraction contribue aux tests de substance concernant :
- Identifier une substance pure
- Établir la pureté de certaines substances
- Déterminer les concentrations de solutions telles que des solutions d'alcool ou des solutions de sucre (par exemple, pourcentage de sucre dans le sirop ou détermination de la concentration des solvants)
- Déterminer l'uniformité des préparations finales composées
2. Comment les facteurs environnementaux affectent-ils les mesures de l'indice de réfraction ?
L'indice de réfraction varie pour pratiquement tous les matériaux avec la longueur d'onde de la lumière. C'est ce qu'on appelle la relation de dispersion qui est caractéristique de chaque matériau. La longueur d'onde standard est la longueur d'onde de la ligne D du sodium, 589,3 nm.
La température est l'un des principaux facteurs d'influence sur l'indice de réfraction. Par conséquent, la température du prisme de mesure et la température de l'échantillon doivent être contrôlées et mesurées avec une grande précision. Le T-Check de l'Abbemat vous permet de vérifier et de régler les capteurs de température des réfractomètres avec une haute précision afin de garantir des mesures précises de l'indice de réfraction. En outre, il répond aux besoins des clients de l'industrie pharmaceutique pendant le processus de qualification en confirmant non seulement l'indice de réfraction mais également la mesure de la température à l'aide des réfractomètres Abbemat.
3. Quelles sont les exigences spécifiques pour les mesures de l'indice de réfraction selon Ph. Eur. 2.2.6 ?
- L'indice de réfraction est mesuré à 20 ± 0,5 °C, la résolution de température est ≤0,5 °C
- Longueur d'onde de la ligne D du sodium (λ = 589,3 nm); le symbole est nD²⁰
- Calibration du réfractomètre à l'aide de matériaux de référence certifiés
- Les appareils doivent fournir des lectures précises à au moins la troisième décimale.
Références
- Pharmacopée Européenne, chapitre 2.2.6
- Notions de base de réfractométrie