125A - ABRATEC

IX Congresso Brasileiro de Análise Térmica e Calorimetria
09 a 12 de novembro de 2014 – Serra Negra – SP - Brasil
Estudo cinético do trissoralen por termogravimetria isotérmica
Naiana Godin Prado Barros Lima2, Igor Prado Barros Lima1, Monique Gomes Dantas1, Cândida Maria Soares de
Mendonça1, Felipe H. A. Fernandes2, Ana Cláudia Dantas Medeiros2, Ana Paula Barreto Gomes1, Cícero Flávio Soares
Aragão1*
1
Programa de Pós-graduação em Desenvolvimento e Inovação Tecnológica em Medicamentos, Universidade Federal
do Rio Grande do Norte, Caixa Postal 1524 - Campus Universitário, Lagoa Nova, Natal, RN, Brazil, ZIP CODE 59078-970.
*Email: [email protected]
2
Laboratório de Desenvolvimento e Ensaios de Medicamentos, Universidade Estadual da Paraíba, Centro de
Ciências Biológicas e da Saúde, Campina Grande, PB, Brazil, ZIP CODE 58.429-500
Abstract
The triossoralen is a low-dose drug used in the treatment of psoriasis and other skin diseases. The aim of the study was
investigates the kinetic parameters of triossoralen obtained from thermogravimetric data by isothermal conditions through
two models. A kinetic study regarding the triossoralen was performed under isothermal conditions and nitrogen atmosphere,
for the temperatures: 160, 170, 180, 190 and 200 °C. The activation energy values obtained by two models used t x ln 1/T
and ln k x 1/T, demonstrated concordance among them.
Keywords triossoralen, thermogravimetry, kinetic parameters
Introdução
Trissoralen é uma furanocumarina e um derivado de psoraleno, que é utilizado no tratamento de psoríase e outras
dermatoses. Este fármaco é inativo após a administração oral ou tópica, a menos que combinado com a irradiação com
comprimento de onda de luz ultravioleta (UVA), esta combinação é referida com fotoquimioterapia [1].
A análise térmica é um grupo de técnicas em que uma propriedade física ou química de uma amostra é monitorada
em função do tempo ou temperatura, enquanto a temperatura da amostra, numa atmosfera especifica é programada [2]. A
análise térmica tem sido utilizada em muitos campos, como em análise de minerais, substâncias inorgânicas, metais,
cerâmicas, materiais eletrônicos, polímeros, substâncias orgânicas, farmacêuticas, gêneros alimentícios e organismos
biológicos [3-7].
Termogravimetria (TG) é uma técnica termoanalítica utilizada na área farmacêutica em estudos para caracterizar
matérias-primas e produtos acabados, avaliar compatibilidade fármaco-excipiente, realização de ensaios de estabilidade e
cinética de decomposição [8-10].
O objetivo desse trabalho foi investigar os parâmetros cinéticos do trissoralen.utilizando condições isotérmicas.
Material e Métodos
Material
O trissoralen foi adquirido do fornecedor Galena.
IX Congresso Brasileiro de Análise Térmica e Calorimetria
09 a 12 de novembro de 2014 – Serra Negra – SP - Brasil
Termogravimetria isotérmica
As curvas TG da amostra foram obtidas em um módulo simultâneo TG-DTA, da TA instrument, modelo STD Q600.
As condições isotérmicas empregadas foram: cinco temperaturas diferentes durante 2 horas, fluxo de nitrogênio 50 mL min -1,
massa da amostra de 8 mg.
Os dados termogravimétricos foram analisados utilizando o software TA Universal analysis ® 4.5A a fim de calcular os
parâmetros cinéticos [11, 12].
Resultados e Discussão
A figura 1 ilustra a sobreposição das curvas TG isotérmicas do trissoralen nas temperaturas de 160, 170, 180, 190 e
200 ºC.
Fig 1. Curvas TG isotérmicas obtidas para o trissoralen em diferentes temperaturas, sob atmosfera de nitrogênio
As curvas TG isotérmicas mostram a dependência da perda de massa em função do tempo para as diferentes
temperaturas isotérmicas. Assim quanto maior a temperatura, menor será o tempo necessário para ocorrer a mesma perda de
massa.
O primeiro modelo cinético estudado foi descrito por Fandaruff et al. [11], e estão descritos na tabela 1, que são
referentes ao intervalo de tempo suficiente para que a perda de massa fosse de 5%, bem como foi utilizado para a construção
do gráfico de ln t em relação o recíproco da temperatura 1/T (K-1) representado na figura 2. De acordo com a Farmacopéia
Americana 36ª Edição [13], a variação do teor de trissoralen na matéria-prima pode ser entre 97 a 103%. Portanto, outras
porcentagens de perda de massa menor que 5% foram calculadas.
IX Congresso Brasileiro de Análise Térmica e Calorimetria
09 a 12 de novembro de 2014 – Serra Negra – SP - Brasil
Tabela 1 - Dados obtidos das curvas TG isotérmicas da amostra trissoralen para m= 1,2,3,4 e 5%
Tiso (°C)
Tiso (K)
1/T (K)
tiso (min)
m= 1%
tiso (min)
m= 2%
tiso (min)
m= 3%
tiso (min)
m= 4%
tiso (min)
m= 5%
160
433,15
0,002309
29,96
63,26
98,48
-
-
170
443,15
0,002257
13,98
28,82
44,03
59,29
74,6
180
453,15
0,002207
6,85
14,03
21,47
29,07
36,81
190
463,15
0,002159
3,78
7,56
11,4
15,26
19,23
200
473,15
0,002113
1,91
3,79
5,68
7,57
9,46
Observa-se no gráfico de Arrhenius, figura 2, apenas quatro pontos na reta para as perdas de massa de 4 e 5%, os
dados da temperatura de isoterma 160 °C não foram utilizados porque a variação de perda de massa estava fora do término da
isotérmica (120 min) o que não permitiu que fosse calculado.
Fig 2 – Gráfico de Arrhenius (ln t vs 1/T) para amostra do trissoralen a partir dos dados das curvas TG
isotérmicas sob atmosfera de nitrogênio, nas variações de 1, 2, 3, 4 e 5 % de perda de massa
A equação da reta y = ax + b obtida a partir do método de regressão linear apresentou uma alta correlação (r=0,99)
para todas as variações de massa estudadas, o que permitiu calcular a energia de ativação (E). A energia do trissoralen foi
calculada a partir do produto do coeficiente angular com a constante molar dos gases (R=8,314 J mol K-1), e o valores obtidos
foram entre 116-120 kJ mol-1.
Outro modelo cinético foi utilizado (12, 14-15) para o tratamento dos dados termogravimétrico isotérmico do
trissoralen na qual considera os dados expressos graficamente por ln k em função da temperatura 1/T (K-1) para determinar a
IX Congresso Brasileiro de Análise Térmica e Calorimetria
09 a 12 de novembro de 2014 – Serra Negra – SP - Brasil
possível ordem de reação do trissoralen, além da constante da velocidade de degradação (k) e a energia de ativação (E). A
tabela 2 mostra os dados do coeficiente de correlação e equação da reta para cada ordem de reação do trissoralen.
Tabela 2 – A relação da ordem zero, primeira e segunda ordem para os valores de coeficiente de correlação (r) e a equação
da reta para o trissoralen
PARÂMETROS
ORDEM
Coeficiente de
Zero
Primeira
Segunda
0,999
0,992
0,978
y = -14194x + 22,67
y = -15965x + 24,55
y = -18068x + 27,25
correlação
Equação da reta
Os dados cinéticos para o trissoralen foram realizados de acordo com o modelo de ordem zero, na qual o fármaco
apresentou o melhor ajuste (r=0,999).
A energia de ativação do trissoralen foi calculada multiplicando-se o valor do coeficiente angular (14194) pela
constante molar dos gases (R=8,314 J mol K-1), e o valor obtido foi 118,01 kJ mol -1. O valor encontrado está de acordo com a
E obtida pelo método de ln t x 1/T.
A tabela 3 exibe os valores da constate de degradação (k) para cada temperatura após a equação da reta para a ordem
zero.
Tabela 3 – Valores da constante (k) em função da temperatura para o trissoralen
T (°C)
k
25
1,479 x 10-11
30
3,243 x10-11
35
6,934 x10-11
40
1,446 x 10-10
45
2,949 x10-10
50
5,882 x10-10
IX Congresso Brasileiro de Análise Térmica e Calorimetria
09 a 12 de novembro de 2014 – Serra Negra – SP - Brasil
CONCLUSÃO
O estudo cinético isotérmico para o trissoralen demonstrou que os dois modelos utilizados, ln t x 1/T e ln k x 1/T,
mostraram concordância entre si. Os dados cinéticos isotérmicos para o fármaco mostrou que o modelo de ordem zero
apresentou o melhor ajuste (r=0,999).
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem o apoio da UFRN, CNPq e PROPESQ.
REFERÊNCIAS
1. De Wolff FA, Thomas TV. Clinical pharmacokinetics of methoxsalen and other psoralens. Clin Pharmacokinet.
1986;11(1):62-75.
2. Plante A.F.; Fernández J.M.; Leifeld J.. Application of thermal analysis techniques in soil science. Geoderma 2009; 153,
1–10.
3. Ozawa, T. Thermal analysis - review and prospect. Thermochim Acta. 2000; 355: 35-42.
4. Ma CY, Harwalkar VR. Thermal Analysis of food proteinas. Advances in food and nutrion research. 1991; 35: 317-366.
5. Simon J, Bajpai A. Application of thermal analysis to study the macroredox polymerization of styrene with hydroxyterminated polybutadiene. European Polymer Journal, 2003: 39(10); 2077-2089.
6. Jones DS, Tian Y, Abu-Diak O, Andrews G.P. Pharmaceutical applications of dynamic mechanical thermal analysis. Adv
Drug Deliv Rev. 2011.
7 Dunn JG. Applications of thermal methods of analysis to raw and processed mineral. Thermochim Acta. 1998; 324 (1-2): 966.
8. Giron D. Applications of thermal analysis and coupled techniques in pharmaceutical industry. J Therm Anal Calorim.
2002; 8: 335-357.
9. Bernardi LS, Oliveira PR, Murakami FS, Silva MAS, Borgmann SHM, Cardoso SG. Characterization of venlafaxine
hydrochloride and compatibility studies with pharmaceutical excipients. J Therm Anal Calorim. 2009; 97(2): 729–733.
10. Mendonça CMS, de Barros Lima IP, Aragão CFS, Gomes APB. Thermal compatibility between hydroquinone and
retinoic acid in pharmaceutical formulations. J Therm Anal Calorim. 2014; 115: 2277–2285.
11. Fandaruff C, Araya-Sibaja AM, Pereira RN, Hoffmeister CRD, Rocha HVA, Silva MAS.
Thermal behavior and
decomposition kinetics of efavirenz under isothermal and non-isothermal conditions. J Therm Anal Calorim, 2013. DOI
10.1007/s10973-013-3306-x.
12. Souza FS, Basílio Jr ID, Oliveira EJ, Macêdo RO. Correlation studies between thermal and dissolution rate constants of
cimetidine drug and tablets. J Therm Anal Calorim, 2003; 72: 549-554.
13. U. S. PHARMACOPEIA - National Formulary, United States Pharmacopeial Convention. USP 36 – NF 31. 2013.
14. Nascimento TG, de Jesus OE, Basílio Júnior ID, de Araújo-Júnior JX, Macêdo RO. Short-term stability studies of
ampicillin and cephalexin in aqueous solution and human plasma: Application of least squares method in Arrhenius
equation. J Pharm Biomed Anal. 2013; 73: 59–64.
15. Yoshida MI, Gomes EC, Soares CD, Cunha AF, Oliveira MA. Thermal analysis applied to verapamil hydrochloride.
Characterization in pharmaceutical formulations. Molecules, v.15, p. 2439-2452, 2010.