` UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE Centro

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
Centro de Ciências da Saúde
Programa de Pós-Graduação em Desenvolvimento e
Inovação Tecnológica de Medicamentos
Mara Rúbia Winter de Vargas
DISPERSÕES SÓLIDAS DE SINVASTATINA: PREPARAÇÃO,
CARACTERIZAÇÃO, NO ESTADO SÓLIDO UTILIZANDO TÉCNICAS
EMERGENTES E ESTUDO DE ESTABILIDADE.
Natal
2014
Mara Rúbia Winter de Vargas
DISPERSÕES SÓLIDAS DE SINVASTATINA: PREPARAÇÃO,
CARACTERIZAÇÃO, NO ESTADO SÓLIDO UTILIZANDO TÉCNICAS
EMERGENTES E ESTUDO DE ESTABILIDADE.
Tese apresentada ao Programa de PósGraduação em Desenvolvimento e Inovação
Tecnológica
em
Medicamentos
da
Universidade Federal do Rio Grande do Norte,
como requisito parcial para obtenção do título
de Doutor em Desenvolvimento e Inovação
Tecnológica em Medicamentos.
Orientador: Túlio Flávio Accioly de Lima e
Moura
Natal
2014
Mara Rúbia Winter de Vargas
DISPERSÕES SÓLIDAS DE SINVASTATINA: preparação, caracterização, no
estado sólido utilizando técnicas emergentes e estudo de estabilidade.
Tese apresentada ao Programa de PósGraduação em Desenvolvimento e Inovação
Tecnológica
em
Medicamentos
da
Universidade Federal do Rio Grande do Norte,
como requisito parcial para obtenção do título
de Doutor em Desenvolvimento e Inovação
Tecnológica em Medicamentos.
_________________________________________
Túlio Flávio A. de Lima e Moura (orientador) - UFRN
_____________________________________
Andressa de Araújo Porto Vieira - IFPE
_________________________________
Euzébio Guimarães Barbosa - UFRN
__________________________
Irinaldo Diniz Basílio Júnior - UFAL
________________________________
Waldenice de Alencar Moraes – UFRN
Natal, 29 de maio de 2014.
Aos meus pais (in memorian),
pelo amor e pela referência de valores.
Ao Severino, esposo, amigo e colega,
pelo incentivo, ajuda e paciência durante essa caminhada.
Aos meus filhos Taína e Órion, luzes do meu viver,
pela compreensão e vitórias compartilhadas.
AGRADECIMENTOS
A todos os que possibilitaram a realização desse trabalho, seja com palavras
de apoio, sugestões ou ajuda técnica, em especial:
Ao Prof. Dr. Túlio Moura pela orientação, confiança em minha capacidade e
oportunidade de realização desse sonho. À Prof.ª Drª Fernanda Raffin pela
confiança e sugestões.
À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
pelo suporte financeiro sem o qual não seria possível a realização desse trabalho.
À Indústria BASF pela doação do excipiente Soluplus.
Ao Prof. Dr. Cícero Flávio Soares Aragão, à doutoranda Lílian Solon e à
técnica e mestre Tereza pelos conselhos, sugestões, apoio, amizade e por deixarem
sempre abertas as portas do Laboratório de Controle de Qualidade de
Medicamentos (LCQMED) - UFRN.
À Prof.ª Silvana Zucolotto Langassner (UFRN) pelos ensinamentos, amizade
e apoio no Estágio de Docência.
À Drª Márcia Cristina Breitkreitz, do Laboratório de Quimiometria em Química
Analítica, Instituto de Química (UNICAMP), por ter dado um novo enfoque a esse
trabalho através das análises com espectroscopia de imagem, pelas análises por
MEV, pela parceria, seriedade profissional, ensinamentos, paciência e por me
mostrar que ainda é possível a amizade verdadeira e praticamente virtual nesses
tempos modernos.
À Profª Drª Beate Saegesser Santos, do Departamento de Ciências
Farmacêuticas (UFPE), pela amizade e sugestões na discussão desse trabalho.
Ao Prof. Dr. Sandro Torres do Departamento de Engenharia de Materiais
(UFPB), pelas análises de difratometria de raios x utilizando o software Topas e pela
paciência nos ensinamentos das bases teóricas que contribuíram de forma
inovadora nessa tese.
Ao técnico Wellington (UFPB) pela realização dos espectros de Infravermelho.
Aos colegas do Laboratório de Desenvolvimento de Medicamentos (LDM)
(UFRN), à doutoranda Fátima Duarte e ao prof. Dr. Marco Navarro pelo compartilhar
de conhecimentos e amizade. À doutoranda Daiane dos Santos (Laboratório de
Farmacotécnica) “irmã” da mesma terra, pela amizade, apoio técnico e pousada.
Aos colegas do Laboratório de Sistemas Dispersos (LASID) (UFRN), em
especial à Scheila Daniela, Everton Alencar e Walteçá Silveira pela ajuda na
utilização dos equipamentos; e ao Christian Assunção e Sarah Rafaelly pela ajuda e
amizade.
À Mariza Fernanda, grande amiga da adolescência, que reencontrei no
decorrer desses anos de doutorado, pelas palavras de incentivo e por me mostrar
que amizades verdadeiras existem e que nem o tempo, nem a distância abalam.
À amiga Iara Sales que assistiu e apoiou com palavras de motivação a toda
essa jornada, “recheada” de angústias, tristezas, mas também de grandes vitórias.
Aos amigos Maria José (Zezé) e Sr. Geraldo que ajudaram com suas orações
durante esses anos de estudo e ausências.
A todos que não se encontram aqui citados (e são muitos) minha gratidão,
pois falta espaço nessas linhas, mas não no coração.
Finalmente agradeço a Deus pelo dom da vida e à espiritualidade maior que
me amparou e orientou meus passos nas vezes em que vacilei ao longo dessa
jornada.
Quando uma criatura humana desperta para um grande sonho e
sobre ele lança toda a força de sua alma, todo o universo conspira a
seu favor (Johann Wolfgang Von Goethe, Fausto, 1806).
RESUMO
Esta tese teve como objetivo avaliar o aumento de solubilidade da sinvastatina
(SINV) através de dispersões sólidas utilizando as técnicas de malaxagem (MA),
evaporação com co- solvente (ES), fusão com carreador (FC) e secagem por “spray
dryer” (SD). Foram utilizados os carreadores Soluplus (SOL), PEG 6000 (PEG), PVP
K-30 (PVP) e lauril sulfato de sódio (LSS). As dispersões sólidas contendo PEG
[PEG-2(SD)],
Soluplus [SOL-2(MA)]
apresentaram maior
aumento
de
e lauril
solubilidade
sulfato
de
sódio
(5,02; 5,60 e
[LSS-2(ES)]
5,43
vezes,
respectivamente); a análise por ANOVA entre os três grupos não demonstrou
diferença significativa (p<0,05). No estudo de solubilidade de fases, o cálculo da
energia livre de Gibbs (ΔG) revelou que a espontaneidade de solubilização da SINV
ocorreu na ordem SOL>PEG >PVP 75%>LSS, sempre a 80%. Os diagramas de
fases de PEG e LSS apresentaram estequiometria de solubilização 1:1 (tipo AL). Os
diagramas de PVP e SOL possuem uma tendência a estequiometria 1:2 (tipo AL +
AP). Os valores de coeficiente de estabilidade (Ks) dos diagramas de fases
revelaram que as reações mais estáveis ocorreram com LSS e PVP. As dispersões
sólidas foram caracterizadas através de infravermelho com transformada de Fourier
(FTIR), calorimetria exploratória diferencial (DSC), microscopia eletrônica de
varredura (MEV), distribuição de tamanho de partícula (DTP), espectroscopia de
imagem no infravermelho próximo (NIR-CI) e difratometria de raios X do Pó
utilizando o software Topas (PDRX-TOPAS). A dispersão sólida PEG-2(SD)
apresentou a maior homogeneidade e o menor grau de cristalinidade (18,2%). O
estudo de estabilidade revelou que as dispersões sólidas são menos estáveis que
SINV, sendo PEG-2(SD) a de menor estabilidade, confirmada por FTIR e DSC. As
análises por PDRX-TOPAS revelaram a cristalinidade das dispersões e o
mecanismo de aumento de solubilidade.
Palavras-chave: Sinvastatina. Dispersões sólidas. Solubilidade. Espectroscopia de
imagem. Quimiometria. Refinamento Rietveld.
ABSTRACT
This thesis aimed to assess the increase in solubility of simvastatin (SINV) with solid
dispersions using techniques such as kneading (MA), co-solvent evaporation (ES),
melting carrier (FC) and spray dryer (SD). Soluplus (SOL), PEG 6000 (PEG), PVP K30 (PVP) e sodium lauryl sulphate (LSS) were used as carriers. The solid dispersions
containing PEG [PEG-2(SD)], Soluplus [SOL-2(MA)] and sodium lauryl sulphate
[LSS-2(ES)] were presented with a greater increase in solubility (5.02, 5.60 and 5.43
times respectively); analyses by ANOVA between the three groups did not present
significant difference (p<0.05). In the phase solubility study, the calculation of the
Gibbs free energy (ΔG) revealed that the spontaneity of solubilisation of SINV
occurred in the order SOL>PEG >PVP 75%>LSS, always 80%. The phase diagrams
of PEG and LSS presented solubilization stoichiometry of type 1:1 (type AL). The
diagrams with PVP and SOL tend to 1:2 stoichiometry (type AL + AP). The stability
coefficients (Ks) of the phase diagrams revealed that the most stable reactions
occurred with LSS and PVP. The solid dispersions were characterized by Fourier
transform infrared (FTIR), differential scanning calorimetry (DSC), scanning electron
microscopy (SEM), particle size distribution (PSD), near-infrared spectroscopy
imaging (NIR-CI) and X-ray diffraction of the powder using the Topas software
(PDRX-TOPAS).
The
solid
dispersion
PEG-2(SD)
presented
the
greatest
homogeneity and the lowest degree of crystallinity (18.2%). The accelerated stability
study revealed that the solid dispersions are less stable than SINV, with PEG-2(SD)
being the least stable, confirmed by FTIR and DSC. The analyses by PDRX-TOPAS
revealed the amorphous character of the dispersions and the mechanism of
increasing solubility.
Keywords:
Simvastatin.
Solid
Chemometric. Rietveld refinement.
dispersions.
Solubility.
Imaging
spectroscopy.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Visão geral da tese.........................................................................
20
Figura 2 – Conversão da pró-lactona inativa SINV a sua forma ativa βhidroxiácido..................................................................................
23
Figura 3 – Estruturas químicas das estatinas naturais e sinvastatina............
24
Figura 4 – Estatinas Sintéticas........................................................................
25
Figura 5 – Formação de Pontes de Hidrogênio Intermoleculares na SINV..... 27
Figura 6 - Gráfico de barras da distribuição percentual das diversas
técnicas utilizadas para melhoria da solubilidade da SINV ...........
30
Figura 7 – Fórmula Estrutural de Soluplus......................................................
35
Figura 8 – Molécula de Soluplus aprisionando o fármaco............................... 36
Figura 9 – Fórmula Estrutural do Lauril Sulfato de Sódio................................ 36
Figura 10 – Fórmula Estrutural da Copovidona............................................... 37
Figura 11 – Fórmula Estrutural do PEG 6000.................................................
38
Figura 12 – Cubo de dados gerado em espectroscopia de imagem
(hipercubo espectral).................................................................... 39
Figura 13: Procedimentos para a aquisição do hipercubo espectral............... 41
Figura 14: Esquema geral para a geração de imagens químicas utilizando
métodos quimiométricos............................................................... 42
Figura 15 - Arranjo Geométrico de Bragg-Brentano....................................
46
Figura 16 – Esquema de decisão do melhor refinamento...............................
47
Figura 17 – Diagrama de solubilidade de fases de SINV na presença de
concentrações crescentes de carreadores (n=3)
62
Figura 18 – Avaliação das interações físico-químicas em PEG-2(SD)
69
Figura 19 – Avaliação das interações físico-químicas em LSS-2(ES)
71
Figura 20 – Avaliação das interações físico-químicas em SOL-2(MA)
73
Figura 21 – Espectros infravermelho de SINV, PEG, PEG-2(MA), PEG2(ES) e PEG-2(SD)......................................................................
76
Figura 22 – Padrões de difração de SINV, PEG-2(SD), PEG-2(MA) e
PEG-2(ES)...................................................................................
77
Figura 23 – Curvas DSC de SINV, SOL-2(MF), SOL e SOL-2(MA)................ 78
Figura 24– Mapas de distribuição da concentração e histogramas de SOL1(MA)............................................................................................ 80
Figura 25 - Mapas de distribuição da concentração e histogramas de SOL1(MF)............................................................................................
81
Figura 26 - Mapas de distribuição da concentração e histogramas de SOL2(MA)............................................................................................ 82
Figura 27 - Mapas de distribuição da concentração e histogramas de SOL2(MF)............................................................................................ 83
Figura 28 – Mapas de distribuição da concentração e histogramas de LSS1(ES)............................................................................................
84
Figura 29 – Mapas de distribuição da concentração e histogramas de LSS1(MF)............................................................................................
85
Figura 30 – Mapas de distribuição da concentração e histogramas de LSS2(ES)............................................................................................
86
Figura 31 - Mapas de distribuição da concentração e histogramas de LSS2(MF)............................................................................................
87
Figura 32 - Mapas de distribuição da concentração e histogramas de PEG1(SD)............................................................................................
88
Figura 33 - Mapas de distribuição da concentração e histogramas de PEG
1(MF)..........................................................................................
89
Figura 34 - Mapas de distribuição da concentração e histogramas de PEG2(SD)............................................................................................
90
Figura 35 - Mapas de distribuição da concentração e histogramas de PEG2(MF)............................................................................................
91
Figura 36 - Gradiente de homogeneidade das dispersões sólidas por
NIRCI............................................................................................ 91
Figura 37 - Fotomicrografias de SINV e dispersões sólidas obtidas por
MEV.............................................................................................. 93
Figura 38 - Histograma com Distribuição do Tamanho de Partícula de SINV
(A), PEG-2(SD)(B), LSS-2(ES)(C) e SOL-2(MA)(D)....................
95
Figura 39 – Teor de SINV e dispersões sólidas durante o estudo de
estabilidade..................................................................................... 100
Figura 40 – Análise por PDRX-TOPAS de SINV 180 dias..............................
102
Figura 41 - Análise por PDRX-TOPAS de PEG-2(SD) 180 dias.....................
102
Figura 42 – Análise por PDRX TOPAS de SOL-2(MA) 180 dias....................
103
Figura 43 - Curvas DSC de SINV durante Estudo de Estabilidade................. 105
Figura 44 - Curvas DSC de PEG-2(SD) durante Estudo de
Estabilidade...............................................................................
105
Figura 45 – Curvas DSC de SOL-2(MA) durante Estudo de
Estabilidade.............................................................................
106
LISTA DE QUADROS E TABELAS
Quadro 1
Métodos utilizados para aumentar a solubilidade aquosa de
fármacos.....................................................................................
Quadro 2
Relação de medicamentos no mercado utilizando a tecnologia
de dispersões sólidas...................................................................
Quadro 3
32
34
Síntese dos Resultados da Caracterização das Dispersões
Sólidas Selecionadas...................................................................
99
Tabela 1
Resultados do ensaio de solubilidade de dispersões sólidas......
60
Tabela 2
Cálculo da Energia Livre de Gibbs nas amostras contendo
PEG..............................................................................................
61
Tabela 3
Cálculo da Energia Livre de Gibbs nas amostras contendo PVP
62
Tabela 4
Cálculo da Energia Livre de Gibbs nas amostras contendo LSS
62
Tabela 5
Cálculo da Energia Livre de Gibbs nas amostras contendo SOL
62
Tabela 6
Dados DSC de SINV, PEG-2(SD), PEG-2(MF) e PEG................
69
Tabela 8
Dados DSC de SINV e SOL-2(MF)...............................................
74
Tabela 9
Dados DSC de SINV, PEG, dispersões sólidas e mistura física
com PEG ...................................................................................... 78
Tabela 10
Dados do cálculo do grau de cristalinidade por PDRX TOPAS
em 180 dias do estudo de estabilidade........................................
105
Tabela 11
Dados obtidos a partir das curvas DSC para SINV.......................
107
Tabela 12
Dados obtidos a partir das curvas DSC para PEG-2 (SD)............
108
LISTA DE SIGLAS
AER
Aerosil 200
CMC
Carboximetilcelulose
CD
Ciclodextrinas
CLS
Regressão em Mínimos Quadrados Clássicos (“Classical Least
Squares”)
CIVIV
Correlação In Vivo-In Vitro
DRX
Difratometria de raios x
DSC
Calorimetria Diferencial Exploratória
DTA
Análise Térmica Diferencial
DTP
Distribuição do Tamanho de Partícula
ES
Técnica de produção de dispersões sólidas por secagem em
evaporador rotatório
FC
Técnica de produção de dispersões sólidas por fusão com carreador
FDA
Food and Drug Administration (órgão de fiscalização de alimentos e
medicamentos nos Estados Unidos)
FTIR
Infravermelho por Transformada de Fourier
FP
Função Parâmetro Fundamental
FPA
arranjo de plano focal (“Focal Plane Array”)
HMG-CoA
3-hidroxi-3-metilglutaril-coenzima A redutase
redutase
HPMC
hidroxipropilmetilcelulose
IUPAC
União Internacional de Química Pura e Aplicada
LSS
lauril sulfato de sódio
LSS-1(ES)
dispersão sólida SINV:LSS (1:0,25) preparada por secagem no
evaporador rotatório.
LSS-2(ES)
dispersão sólida SINV:LSS (1:1) preparada por secagem no
evaporador rotatório.
MA
Técnica de produção de dispersões sólidas por malaxagem
MCR
resolução multivariada de curvas (“Multivariate Curve Resolution”)
MEV
Microscopia Eletrônica de Varredura
MET
Microscopia Eletrônica de Transmissão
MF
misturas físicas
MSC
correção de espalhamento multiplicativo (Multiplicative Scattering
Correction)
NIR
Infravermelho Próximo
NIR-CI
Espectroscopia de imagem no infravermelho próximo utilizando
técnica quimiométrica de calibração multivariada
PA
pró-análise (grau analítico)
PAMAN
poli amidoamina
PCA
Análise de Componentes Principais (“Principal Component Analysis”)
PDRX
Padrão de difração de raios x do pó
PDRX
- análise de dados obtidos por difratometria de raios x do pó através
TOPAS
do software Topas para obtenção do grau de cristalinidade
PEG
PEG 6000 (polietilenoglicol)
PEGs
polietilenoglicóis
PEG-1(SD)
dispersão sólida SINV:PEG:AER(1:0,25:1) preparada por técnica de
secagem por “spray dryer”)
PEG-2(SD)
dispersão sólida SINV:PEG:AER(1:1:1) preparada por técnica de
secagem por “spray dryer”)
PLS
Regressão em Mínimos Quadrados Parciais (“Partial Least Squares”)
PVP
polivinilpirrolidona (PVP K-30)
RENAME
Relação Nacional de Medicamentos
SBC
Sociedade Brasileira de Cardiologia
SCB
Sistema de Classificação Biofarmacêutica
SD
Técnica de produção de dispersões sólidas por secagem por “spray
dryer”
SINV
Sinvastatina
SOL
Soluplus
SOL-1(MA)
dispersão sólida SINV: SOL (1:0,25) preparada por técnica de
malaxagem.
SOL-2(MA)
dispersão sólida
SINV:
malaxagem.
URA
umidade relativa do ar
SOL(1:1) preparada por técnica de
SUMÁRIO
PARTE 1
1.1
1.2
1.2.1
1.2.2
1.3
1.3.1
1.3.2
1.3.3
1.3.4
1.3.4.1
1.3.4.2
1.3.4.2.1
1.3.4.2.1.1
1.3.4.2.1.2
1.3.4.2.1.3
1.3.4.2.1.4
1.3.5
1.3.5.1
1.3.5.1.1
1.3.5.1.2
1.3.5.1.3
1.3.5.2
INTRODUÇÃO................................................................................
Justificativa....................................................................................
Objetivos........................................................................................
Objetivo Geral................................................................................
Objetivos Específicos...................................................................
Referencial Teórico.......................................................................
As estatinas e sua utilização na hiperlipidemia ........................
A sinvastatina e suas características físico químicas..............
A questão do aumento de solubilidade dos fármacos –
estratégias utilizadas e as dispersões sólidas...........................
Estratégias utilizadas para o aumento da solubilidade da
SINV................................................................................................
Utilização de dispersões sólidas como estratégia de
aumento de solubilidade de fármacos........................................
Dispersões sólidas comercializadas como medicamentos......
Carreadores utilizados – características e aplicação......................
Soluplus(SOL).................................................................................
Lauril sulfato de sódio (LSS)...........................................................
Polivinil pirrolidona (PVP)................................................................
Polietilenoglicol (PEG).....................................................................
Caracterização físico-química no desenvolvimento de
medicamentos – principais técnicas utilizadas........................
A utilização de Espectroscopia de Imagem no Infravermelho
Próximo (NIR-CI) com Calibração Multivariada como técnica
analítica de caracterização ..........................................................
Obtenção das imagens multiespectrais...........................................
Análise dos dados por quimiometria...............................................
Regressão em Mínimos Quadrados Clássicos (“Classical Least
Squares” CLS)
Utilização do software Topas no tratamento de dados
19
20
20
20
20
21
21
26
27
29
31
33
34
34
36
37
37
38
38
39
42
43
obtidos por Difratometria de Raios X do Pó (PDRX-
PARTE 2
2.1
2.1.1
2.1.1.1
2.1.1.2
2.1.2
2.1.2.1
2.1.2.1.1
2.1.2.1.2
2.1.3
2.1.3.1
2.1.3.2
TOPAS)...........................................................................................
44
PREPARAÇÃO DAS DISPERSÕES SÓLIDAS DE
SINVASTATINA..............................................................................
Procedimento Experimental.........................................................
Preparo das Dispersões Sólidas..................................................
Materiais.........................................................................................
Métodos..........................................................................................
Teor de Fármaco nas Dispersões Sólidas .................................
Método............................................................................................
Varredura no Espectrofotômetro.....................................................
Preparação das Amostras para Doseamento.................................
Ensaio de Solubilidade.................................................................
Materiais.........................................................................................
Método............................................................................................
53
53
53
53
55
55
56
56
56
56
56
57
2.1.4
2.1.4.1
2.1.4.2
2.2
Estudo de Solubilidade de Fases................................................
Materiais.........................................................................................
Metodologia...................................................................................
Resultados e discussão................................................................
PARTE 3
CARACTERIZAÇÃO DAS DISPERSÕES SÓLIDAS
SELECIONADAS............................................................................
Procedimento Experimental.........................................................
Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR).................
Difratometria de Raios X do Pó utilizando o software Topas
(PDRX-TOPAS)...............................................................................
Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC)...............................
Espectroscopia de Imagem no Infravermelho Próximo (NIRCI)....................................................................................................
Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)...............................
Análise e Distribuição do Tamanho de Partícula (DTP).............
Comparação das dispersões sólidas produzidas com PEG..
Resultados e Discussão ..............................................................
Interações Físico-Químicas..........................................................
Comparação de PEG-2(ES), PEG-2(MA) e PEG-2(SD)................
Espectroscopia de Imagem de Infravermelho Próximo (NIRCI)....................................................................................................
Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)...............................
Distribuição do Tamanho de Partículas (DTP)...........................
Síntese da caracterização das dispersões sólidas
selecionadas..................................................................................
3.1
3.1.1
3.1.2
3.1.3
3.1.4
3.1.5
3.1.6
3.1.7
3.2
3.2.1
3.2.2
3.2.3
3.2.4
3.2.5
3.2.6
PARTE 4
57
57
58
59
65
66
66
66
66
67
68
68
68
68
68
75
79
95
97
98
4.1
4.1.1.
4.1.2
4.2
ESTUDO DA ESTABILIDADE DA SINVASTATINA E
DISPERSÕES SÓLIDAS SELECIONADAS..................................
Procedimento Experimental ........................................................
Materiais.........................................................................................
Métodos..........................................................................................
Resultados e Discussão...............................................................
101
101
101
101
101
PARTE 5
CONCLUSÃO.................................................................................
111
REFERÊNCIAS...............................................................................
112
PERSPECTIVAS PARA PESQUISAS FUTURAS.........................
123
PRODUÇÃO RESULTANTE DO PROJETO DE TESE.................
126
Parte 1
INTRODUÇÃO
19
PARTE 1
INTRODUÇÃO
Essa tese está dividida de forma geral em três partes, sendo a primeira a
Preparação das Dispersões Sólidas de Sinvastatina com as técnicas de
malaxagem (MA), evaporação com co-solvente (ES), fusão com carreador (FC)
e secagem por “spray dryer” (SD) e os carreadores Soluplus (SOL), PEG 6000
(PEG), PVP K-30 (PVP) e lauril sulfato de sódio (LSS). Foi ainda feito o estudo
de solubilidade de fases de fármacos e excipientes para verificar a cinética de
solubilização e o ensaio de solubilidade para selecionar de forma racional as
dispersões sólidas.
Na segunda parte foi feita a Caracterização das Dispersões Sólidas
selecionadas no ensaio de solubilidade. Foram utilizadas técnicas usuais como
Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Calorimetria Exploratória
Diferencial (DSC), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Distribuição de
Tamanho de Partícula (DTP), e duas técnicas analíticas emergentes: a
espectroscopia de imagem no infravermelho próximo utilizando técnica
quimiométrica de calibração multivariada (NIR-CI) e a quantificação da
cristalinidade através do software Topas na análise de dados obtidos por
difratometria de raios x do pó (PDRX-TOPAS).
Na terceira parte foi feito um Estudo de Estabilidade (seis meses) em
câmara climatizada com as dispersões sólidas selecionadas. Em cada etapa do
estudo foi feito a análise de teor, análise térmica e análise da cristalinidade das
amostras.
20
Resumidamente a tese está organizada conforme a Figura 1.
Figura 1 – Visão geral da tese
1.1 Justificativa
A motivação dessa tese foi a de preencher lacunas no estudo das
dispersões sólidas de sinvastatina através da compreensão das interações
físico-químicas e do estudo da estabilidade, de forma a propor teorias que
expliquem o aumento da solubilidade do fármaco.
1.2 Objetivos
1.2.1Objetivo Geral
Compreender os mecanismos físico-químicos envolvidos no aumento da
solubilidade da sinvastatina e suas implicações na estabilidade da mesma.
1.2.2 Objetivos Específicos
I.
Preparar dispersões sólidas de sinvastatina com diferentes carreadores
e técnicas.
II.
Avaliar o aumento de solubilidade aquosa da sinvastatina nas
dispersões sólidas produzidas.
21
III.
Caracterizar as dispersões sólidas selecionadas através de técnicas
convencionais, bem como de técnicas emergentes na área farmacêutica.
IV.
Propor teorias para o aumento de solubilidade das dispersões sólidas
selecionadas.
V.
Avaliar a contribuição das técnicas emergentes na caracterização das
dispersões sólidas.
VI.
Avaliar a estabilidade físico-química das dispersões sólidas
1.3 Referencial Teórico
1.3.1 As estatinas e sua utilização na hiperlipidemia
A hiperlipidemia é a taxa aumentada de lipídios no sangue, chamada
também de dislipidemia. Associados aos lipídios ou gorduras existem três tipos
de substâncias em nosso organismo: o colesterol, os triglicerídios e os
fosfolipídios. Do ponto de vista clínico o colesterol é o mais importante por ser
responsável
pela
obstrução
das
artérias
quando
em
nível
elevado
(aterosclerose), sendo seguido pelos triglicerídios, responsável por pancreatites
e por processos degenerativos dos vasos (KATZUNG, 2006) (SILVA, 2006).
A hiperlipidemia é um problema de saúde cada vez mais recorrente no
mundo
moderno,
onde
o
ritmo
de
vida
intenso,
o
excesso
de
responsabilidades, sedentarismo, alimentação inadequada, obesidade e stress
são uma constante no ano.
Existem também causas genéticas, a chamada hiperlipidemia familiar onde,
apesar dos cuidados, o indivíduo apresenta taxas elevadas (RANG et al ,
2004).
A doença começa de forma silenciosa, porém é um dos principais
fatores de risco para as doenças cardiovasculares, incluindo aterosclerose,
angina e infarto. É de ocorrência comum na clínica médica; segundo dados da
Sociedade Brasileira de Cardiologia (SBC), nos Estados Unidos mais de um
milhão de pessoas morrem por ano de infarto agudo do miocárdio e no Brasil,
estima-se que as doenças cardiovasculares matam de 300 a 400 mil pessoas
atualmente, sendo a primeira causa de mortalidade no país. Ainda, segundo a
SBC, cerca de 40% da população brasileira apresenta taxa elevada de
colesterol (JORNAL SBC, 2012).
22
No tratamento da hiperlipidemia, além de alimentação adequada e
exercícios, são prescritos medicamentos como estatinas, fibratos, resinas
sequestradoras de ácidos biliares, etc. Na classe das estatinas inclui-se a
sinvastatina (SINV), foco dessa tese, sendo classificada como “hipolipemiante
simples” na Relação Nacional de Medicamentos Essenciais (BRASIL, 2013),
sendo seu único representante e distribuído na forma de comprimido nas
dosagens de 10, 20 e 40 mg. A RENAME contempla a lista de medicamentos e
insumos distribuídos pelo SUS a toda a rede pública no país.
A SINV é um fármaco pertencente à classe química das estatinas, sendo
prescrita no tratamento da dislipidemia com o objetivo de reduzir os níveis de
colesterol e lipídios no sangue.
Após a ingestão oral, SINV, que é uma lactona inativa (Figura 1), é
hidrolisada no trato gastrointestinal ao seu correspondente ß-hidroxiácido. Essa
hidrólise ocorre em valores de pH entre 4,5 e 6,8 sendo um processo reversível
onde normalmente coexistem em equilíbrio no organismo as formas lactona e
hidroxiácido (UNGARO et al, 2011 apud ALVAREZ-LUEGE et al, 2005).
A forma hidrolisada de SINV (hidroxiácido) é o metabólito inibidor da 3hidroxi-3-metilglutaril-coenzima A redutase (HMG-CoA redutase), que age por
um processo de mimetismo, o qual bloqueia a conversão do substrato HMGCoA em ácido mevalônico, inibindo os primeiros passos da biossíntese de
colesterol. Sua biodisponibilidade é baixa, ou seja, apenas 5% da dose oral
possui exposição sistêmica, sendo que 95% do fármaco se ligam às proteínas
plasmáticas (RANG et al, 2004). O mecanismo de transporte de membrana de
SINV ocorre por difusão passiva, estando então diretamente relacionada à
concentração (SANTIAGO, 2011).
Apresenta como principais efeitos colaterais problemas hepáticos e
dores musculares (miotoxicidade). É um composto sintético derivado da
lovastatina, a qual é o produto da fermentação do fungo Aspergillus terreus
(PEREIRA et al, 2003).
23
Figura 2 – Conversão da pró-lactona inativa SINV a sua
forma ativa β-hidroxiácido
Fonte: adaptado de HUNGARO, 2011.
As estatinas são os fármacos mais utilizados no tratamento das
hiperlipidemias. Existem várias estatinas sendo utilizadas clinicamente,
algumas naturais como a lovastatina (Mevacor) e a pravastatina (Pravachol), a
sinvastatina (Zocor), que é semi-sintética. A fluvastatina (Lescol) é uma forma
racêmica sintética, cujos enantiômeros puros são atorvastatina (Lipitor) e
rosuvastina (Crestor), que estão representadas na Figura 3 e 4. Esses
fármacos diferem em termos de potência, perfil farmacocinético, interação
farmacológica e efeito indesejado relacionado à miotoxicidade (KATZUNG,
2006).
24
Figura 3 – Estruturas químicas das estatinas naturais e sinvastatina
25
Figura 4 – Estatinas Sintéticas
Fonte:FLUVASTATINA, 2014
26
1.3.2 A sinvastatina e suas características físico-químicas
A SINV apresenta fórmula molecular C25H38O5; na nomenclatura IUPAC
(União Internacional de Química Pura e Aplicada) é o 1S,3R,7S,8S,8aR)-8-[2[(2R,4R)-4-hydroxy-6-oxotetrahydro-2H-pyran-2-yl]ethyl]-3,7-dimethyl1,2,3,7,8,8a-hexahydro naphthalen-1-yl 2,2-dimethylbutanoate.
Apresenta-se como um pó cristalino branco com coeficiente octanol/água =
4,68; funde entre 135 e 138 ºC e apresenta absorção na região do ultravioleta
em λ = 231, 238 e 247 nm. O fármaco é facilmente solúvel em clorofórmio (610
mg/mL), dimetilsulfóxido (540 mg/mL), metanol (200 mg/mL), e etanol (160
mg/mL); muito pouco solúvel em hexano (0,15 mg/mL); insolúvel em água (0,03
mg/mL) e em ácido clorídrico 0,1 M (0,06 mg/mL) ( MOFFAT; OSSELTON;
WIDDOP, 2004) (BRITISH PHARMACOPOEIA, 2009).
Possui pKa=4,18, estando a molécula quase completamente dissociada em
pH 6,8 (YOSHINARI et al, 2007).
Possui baixa solubilidade em meio aquoso e alta permeabilidade intestinal,
sendo no sistema de classificação biofarmacêutica (SCB) um fármaco de
Classe II. (AMIDON, 1995).Para essa classe de fármacos a dissolução é o
passo limitante da velocidade de absorção e uma correlação in vivo-in vitro
(CIVIV) pode ser esperada. (KASIM et al, 2004).
Sofre processo de oxidação quando exposta ao ar e/ou altas temperaturas,
devendo ser conservada em recipientes bem fechados em temperaturas entre
15°C e 30°C (SILVA et al, 2009).
Em solução aquosa forma pontes de hidrogênio intermoleculares entre a
hidroxila do oxigênio 3 de uma molécula com o oxigênio 5 do éster de outra
molécula, tornando a hidroxila comprometida e com isso o fármaco apresentase insolúvel em água (Figura 5) (CEJKA et al, 2003).
27
Figura 5 – Formação de Pontes de Hidrogênio Intermoleculares na SINV
Fonte: adaptado de CEJKA et al, 2003.
1.3.3 A questão do aumento de solubilidade dos fármacos – estratégias
utilizadas e as dispersões sólidas
Solubilidade pode ser definida em termos quantitativos como a
concentração de soluto em uma solução saturada, a uma determinada
temperatura. Embora a definição de solubilidade possa parecer simples e
direta, existem muitas variáveis envolvidas. A solubilidade é determinada por
princípios cinéticos e termodinâmicos, como o tempo e grau de saturação da
solução (SINKO, 2008).
Em geral, a solubilidade é melhorada com a diminuição do tamanho das
partículas, com o aumento da temperatura no meio, com mudança de pH do
meio (por exemplo, fármacos, com um pKa na faixa ácida são mais solúveis em
meio alcalino), a formação de misturas eutéticas, de co-cristais e sais, bem
como a utilização de certos excipientes (ALSENZ ; KANSY, 2007) ( ALMEIDA,
2009).
Existe uma estreita relação entre o conceito de “solubilidade” e
“dissolução”. A velocidade de dissolução de fármacos pode ser definida como a
28
quantidade de fármaco no estado sólido ou de uma forma de dosagem sólida
que fica em solução em certo período de tempo. No teste de dissolução, a
solubilidade do fármaco é o principal parâmetro que afeta a velocidade de
dissolução ( BANAKAR , 1992) .
Portanto, o teste de dissolução é o principal instrumento utilizado para
determinar a solubilidade aquosa do fármaco. Os meios de dissolução são
escolhidos com a finalidade de simular as condições in vivo no qual a absorção
do fármaco é provável que ocorra. Os tampões são geralmente usados para
simular os valores do pH do estômago ou do intestino delgado e enzimas
específicas também pode ser usadas. Além disso, são necessários agitação e
aquecimento adequados. A fim de avaliar a quantidade de fármaco que foi
dissolvido no meio, alíquotas são retiradas da solução em intervalos fixos de
tempo e analisadas para determinar a concentração do fármaco (STORPIRTIS
et al, 2009 )
Os testes de dissolução estão descritos nas farmacopéias e os métodos
variam de acordo com a forma de dosagem.
A solubilidade de fármacos tem sido amplamente discutida por
pesquisadores na indústria e no meio acadêmico nos últimos tempos. Isso
ocorre porque a cada dia está se tornando mais difícil descobrir moléculas com
atividade farmacológica e com boa solubilidade aquosa; estima-se que em
torno de 40% dos fármacos recentemente descobertos apresentem baixa
solubilidade aquosa, por isso as atenções estão se voltando para moléculas
que já são consagradas como fármacos, mas que sofrem de alguma restrição,
entre as quais aquelas com baixa solubilidade em água podem ser destacadas
(KARAVAS et al, 2007).
Esse fato implica em baixa biodisponibilidade, ou seja, o fármaco chega
ao local de ação em quantidades inadequadas (LIPINSKI, 2002). Para que haja
uma boa biodisponibilidade é preciso que o fármaco sofra liberação de sua
forma farmacêutica, atravessando em seguida as membranas celulares,
atingindo assim a circulação sistêmica. No caso de medicamentos que utilizam
a via oral, a velocidade de absorção está diretamente relacionada com a
solubilidade aquosa e a permeabilidade intestinal do fármaco (AMIDON, 1995;
WENLOCK et al, 2003).
29
Um fármaco é considerado de alta solubilidade quando sua dose mais
alta for completamente solúvel em 250 mL de meio aquoso, na faixa de pH
entre 1,0-7,5 à 37ºC; e de alta permeabilidade quando a extensão de sua
absorção em humanos for ≥ 90% da dose administrada, comparando‑se com
uma dose referência pela via endovenosa (LACERDA; LIONZO, 2011).
1.3.4 Estratégias utilizadas para o aumento da solubilidade da SINV
Muitas pesquisas têm sido desenvolvidas com o objetivo de aumentar a
solubilidade aquosa de SINV, principalmente por seu uso continuado no
tratamento de pacientes com taxas elevadas de colesterol e triglicerídeos.
As estratégias utilizadas envolvem a formação de dispersões sólidas,
microemulsões, nanopartículas, secagem por fluido supercrítico, formação de
complexos de inclusão com ciclodextrinas (CD) e formação de dendrímeros
(VARGAS; RAFFIN; MOURA, 2012). No entanto, muitos destes métodos
apresentam restrições como, por exemplo, a diminuição do tamanho de
partículas pode causar aglomerados, ocasionando um fluxo pobre dos pós; em
muitas dispersões sólidas são utilizadas grandes proporções de polímeros, o
que dificulta a transposição para a escala industrial (MURTAZA, 2012).
De acordo com Cunha – Filho e Sá - Barreto (2007) as técnicas para a
preparação de complexos de inclusão com CD tem uma ampla gama de
aplicação e pode ser produzido em escala industrial, por liofilização e secagem
por “spray dryer” de uma forma muito eficaz, sendo que já existem cerca de 30
medicamentos produzidos dessa forma no mercado mundial.
Foi realizada uma revisão sistemática de todas as estratégias utilizadas
para aumentar a solubilidade de SINV em um período de 12 anos (janeiro de
2000 a abril de 2012 com um total de 27 artigos), onde as técnicas foram
comparadas (VARGAS; RAFFIN; MOURA, 2012).
Analisando os artigos relacionados, os autores inferiram que a técnica
utilizada mais frequentemente para melhoria da solubilidade do fármaco é a
formação de dispersões sólidas seguido da formação de nanopartículas e após
complexos de inclusão com CD. A representação gráfica pode ser vista na
Figura 6.
30
Figura 6 - Gráfico de barras da distribuição percentual das diversas
técnicas utilizadas para melhoria da solubilidade da SINV
DS – dispersão sólida, ME – microencapsulação, NP – nanopartículas, FS – fluido
supercrítico, CD – ciclodextrinas
Fonte: adaptado de VARGAS; RAFFIN; MOURA, 2012.
O
maior
resultado
relatado
foi
produzido
pela
formação
de
microemulsões com um aumento de 50 vezes (MARGULIS - GOSHEN;
MAGDASSI, 2009). Um aspecto a destacar é que esse artigo se enquadra em
mais de uma categoria, pois utilizou a técnica de microemulsões tendo
produzido nanopartículas. A técnica de nanopartículas produziu um aumento
de 25,7 vezes (PANDYA; PATEL; PATEL, 2010).
É importante notar que o mecanismo responsável pelo aumento da
solubilidade aquosa de SINV apresentou resultados variados nos diferentes
métodos. De acordo com Margulis – Goshen e Magdassi (2009), a produção de
nanopartículas por liofilização a partir de microemulsão ocasionou uma
diminuição da cristalinidade de SINV, sendo essa a causa do aumento da
solubilidade aquosa.
Por outro lado, Kulhari e outros (2011) relataram o uso de complexos de
SINV - dendrímero, como uma forma eficiente para aumentar a solubilidade
31
aquosa do fármaco. No entanto, os autores não apresentaram uma hipótese
para o aumento da solubilidade aquosa.
Pandya e colaboradores (2010) relataram terem produzido uma
nanossuspensão, com PVP K-30 como estabilizante para preparar as
partículas com diâmetros compreendidos entre 100 e 1000 nm.
A formação de complexos de inclusão com CD também levou a um bom
aumento na solubilidade no estudo de Vyas, Saraf e Saraf (2011), formando
partículas de tamanho nanométrico. Ungaro e colaboradores (2011) usaram
hidroxipropil-β-CD e SINV, utilizando secagem por “spray dryer”.
1.3.4.1 Utilização de dispersões sólidas como estratégia de aumento de
solubilidade de fármacos
O termo dispersão sólida refere-se à dispersão de um ou mais fármacos
em uma matriz ou carreador (geralmente um polímero) (PATEL; PATEL, 2008).
É uma mistura fármaco-polímero onde as interações físico-químicas resultam
normalmente na perda de cristalinidade do fármaco e consequente aumento na
solubilidade. As dispersões sólidas são classificadas como modificações físicas
de um fármaco através de um carreador (LEUNER; DRESSMAN, 2000).
Algumas explicações para o aumento de solubilidade por meio de
dispersões sólidas envolvem o tamanho de partícula reduzido, o aumento da
área de superfície, maior a molhabilidade pela presença de suportes hidrófilos,
a elevada porosidade das partículas, a redução ou ausência de aglomeração e
agregação e a possível presença do fármaco na sua forma amorfa (PATEL;
PATEL, 2008) (VASCONCELOS; SARMENTO; COSTA, 2007).
De acordo com Storpirtis e colaboradores (2009), alguns métodos
podem ser utilizados para aumentar a solubilidade do fármaco sem alterar a
sua estrutura química (Quadro 1).
32
Quadro 1 – Métodos utilizados para aumentar a solubilidade aquosa
de fármacos
MÉTODO
Micronização
Dispersão Sólida de Primeira
Geração
Dispersão Sólida de Segunda
Geração
Dispersão Sólida de Terceira
Geração
DESCRIÇÃO
Redução do tamanho de partícula a
menos que 10 µm.
Formação de misturas eutéticas utilizando
carreadores solúveis em água como uréia
e manitol.
Diminuição da cristalinidade de fármacos
através da utilização de carreadores como
PEG, PVP e derivados da celulose
podendo ser formadas soluções sólidas,
suspensões sólidas ou simples misturas
físicas.
Mistura com surfactantes (ex. Gelucire
14/44, polissorbatos, etc,) que promovem
o aumento da solubilidade através da
diminuição da tensão interfacial.
As dispersões sólidas podem ser produzidas também através da técnica
de fusão, onde o fármaco é fundido no interior do carreador, o sistema é
resfriado e depois micronizado. O processo de fusão tem a finalidade de
dissolver ou dispersar o fármaco no carreador, e o processo de resfriamento é
responsável pela solidificação da mistura, o que facilita a micronização. No
entanto, esta técnica não é adequada para os medicamentos termolábeis.
Outra técnica de produção de dispersões sólidas envolve evaporação do
solvente, onde o fármaco é dissolvido num solvente adequado e disperso na
solução contendo o carreador, sendo então secado em evaporador rotatório,
em forno, na secagem por “spray dryer” ou por fluido supercrítico (VARGAS;
RAFFIN; MOURA, 2012).
Outra forma de produzir dispersões sólidas envolve a malaxagem, feita
em gral. Como exemplo dessa técnica tem a dispersão sólida produzida por
Modi e Tayade (2006), onde foi produzida uma dispersão sólida de valdecoxib
com PVP K-30 que resultou no aumento do perfil de dissolução do fármaco.
Na técnica de fusão, seguida de resfriamento, por exemplo, pode ocorrer
a formação de misturas eutéticas, onde a matriz, que é mais solúvel, envolve o
fármaco em solução solubilizando-o e formando cristais mais finamente
divididos (com maior área de contato), aumentando a solubilidade do fármaco e
possivelmente sua biodisponibilidade. No entanto, a fusão, seguida de
33
resfriamento tem algumas limitações como, por exemplo , quando não existe
uma boa miscibilidade entre o fármaco e o carreador poderá não ocorrer a
dispersão , além disso, a temperatura elevada para fundir o polímero
(carreador) pode degradar o fármaco (SEKIGUCHI; OBI, 1961) ( GOLDBERG;
GIBALDI; KANIG, 1966).
Quando polímeros tais como polivinilpirrolidona (PVP), polietilenoglicóis
(PEGs) ou polímeros de celulose são usados, é comum serem formadas
soluções sólidas, em que o polímero está frequentemente presente como uma
rede amorfa, no qual o fármaco é aprisionado. As moléculas do soluto podem
também plastificar o polímero, resultando numa redução da sua temperatura de
transição vítrea (LEUNER; DRESSMAN, 2000).
Em relação às dispersões sólidas com PVP, a cristalização do fármaco
pode ser inibida, resultando em formas amorfas que são menos estáveis
termodinamicamente e liberam o fármaco mais rapidamente. A inibição pode
ser devido a ligação de hidrogênio entre PVP e o fármaco ou pela incorporação
das moléculas de fármaco dentro da matriz de polímero (FORD, 1986)
(MATSUMOTO; ZOGRAFI, 1999).
No caso de polímeros hidrofílicos, tais como derivados de celulose
(HPMC
-
hidroxipropilmetilcelulose,
carboximetilcelulose
-
CMC,
etc.),
polímeros semi-sintéticos (alginatos, goma xantana, quitosana, etc) e os
polímeros acrílicos (carbômeros) (LOPES; LOBO; COSTA, 2005), quando em
contato com a água, atuam como um plastificante, que causam uma mudança
no estado vítreo (configuração polímero altamente enredada) para um estado
maleável, que está associado a um processo de expansão / relaxamento
(COLOMBO et al, 2000).
1.3.4.2 Dispersões sólidas comercializadas como medicamentos
Existem no mercado alguns medicamentos que utilizam a estratégia de
dispersões sólidas como pode ser visto no Quadro 2.
34
Quadro 2 - Relação de medicamentos no mercado utilizando a tecnologia
de dispersões sólidas
Medicamento
Fármaco
Carreador
Tecnologia
Indústria
Ano de
Aprovação
GrisPEG
griseofulvina
PEG 400 e
8000, PVP
Fusão a
quente
Pedinol Pharm
Inc.
1975
Cesamet
nabilona
PVP
Desconhecida
Meda
Pharmaceuticals
1985
Sporanox
itraconazol
PEG
Spray Drying
Jansen
1996
Kaletra
lopinavir/
PEG, PVP
Extrusão à
Abbott
quente
ritonavir
Fonte: Adaptado de New Jersey Centre for Biomaterials.
2005
O GrisPEG é um antifúngico; o Cesamet é um antiemético potente, um
derivado
canabinóide
usado
em
neuropatias
e
em
pacientes
em
quimioterapia.O Sporonax é um antifúngico e o Kaletra é usado na terapia
antirretroviral (HIV).
É importante salientar que em todos os medicamentos foi utilizado PEG
e PVP em suas formulações. As tecnologias predominantes foram a secagem
por “spray dryer” e extrusão a quente.
1.3.4.2.1 Carreadores utilizados – características e aplicação
Nessa tese foi utilizado o Soluplus, um excipiente inovador, lançado pela
Basf em 2009 que foi comparado com excipientes já consagrados como
carreadores em dispersões sólidas – PEG 6000 e PVP K-30, além de um
surfactante conhecido - lauril sulfato de sódio.
1.3.4.2.1.1 Soluplus (SOL)
O SOL é um surfactante co-polimérico que apresenta uma cadeia
principal hidrofílica (composta de polietilenoglicol) e cadeias laterais lipofílicas
(compostas por polivinil caprolactama e polivinil acetato), sendo considerado
como pertencente à quarta geração de carreadores para o preparo de
dispersões sólidas (HARDUNG; DJURIC; ALI, 2010). Foi desenvolvido com o
objetivo de melhorar a solubilidade e a biodisponibilidade de fármacos de baixa
solubilidade aquosa através da extrusão à quente (SOLUPLUS, THE SOLID
35
SOLUTION – OPENING NEW DOORS IN SOLUBILIZATION, 2010). Possui
massa molecular em torno de 118.000 g/mol. Apresenta-se como grânulos
brancos ou amarelados, amorfos, com fluxo livre, solúvel em água e alguns
solventes orgânicos como acetona, metanol, etanol, etc.
Figura 7 – Fórmula Estrutural de Soluplus
HO
O
O
N
O
O
O
O
HO
Quando formada uma dispersão sólida ou solução sólida o fármaco ligase ao SOL conforme ilustrado na Figura 8.
36
Figura 8 – Molécula de Soluplus aprisionando o fármaco
Fonte: Adaptado de ALI e KOLTER, 2012.
1.3.4.2.1.2 Lauril Sulfato de Sódio (LSS)
Também chamado de dodecil sulfato de sódio. Possui fórmula mínima
C12H25NaSO4, massa molar 288,38 g/mol e ponto de fusão 204-207ºC. Sua
fórmula estrutural está demonstrada na Figura 9.
Figura 9 – Fórmula Estrutural do Lauril Sulfato de Sódio
É considerado um surfactante ou tensoativo aniônico, ou seja, com
propriedades anfifílicas, possuindo uma porção polar (hidrofílica) e uma apolar
(hidrofóbica) da molécula (ROWE et al, 2011). Tem sido utilizado no
desenvolvimento de formas farmacêuticas sólidas para aumentar a solubilidade
de fármacos por um mecanismo de formação de micelas com diminuição da
tensão superficial quando em solução (RAO et al, 2006).
37
1.3.4.2.1.3 Polivinil pirrolidona (PVP)
Também chamado de povidona, copovidona, com fórmula mínima
(C6H9NO)n, com PM ≈ 45.000 e PF – 140ºC. Sua fórmula estrutural pode ser
vista na Figura 10.
Figura 10 – Fórmula Estrutural da Copovidona
Na indústria farmacêutica tem aplicação como formador de filme e
também como ligante na fabricação de comprimidos. É usualmente utilizada
em formulações para melhorar a dissolução de fármacos pouco solúveis, na
produção de dispersões sólidas (SOTTHIVIRAT et al, 2013).
O PVP é solúvel numa grande variedade de solventes orgânicos, por
essa razão é adequado à produção de dispersões sólidas produzidas por
evaporação do solvente (ALVES et al, 2012).
1.3.4.2.1.4 Polietilenoglicol (PEG)
O número que acompanha o PEG corresponde ao peso molecular médio
do polímero, no caso PM ≈ 60.000 g/mol. Nesse trabalho foi utilizado o PEG
6000 (PEG) (Figura 11).
38
Figura 11 – Fórmula Estrutural do PEG 6000
1.3.5 Caracterização físico-química no desenvolvimento de medicamentos
– Principais técnicas utilizadas
Muitas modificações podem ocorrer ao se aumentar a solubilidade de
um fármaco, dependendo da técnica e da natureza das matrizes utilizadas.
Tais misturas podem sofrer interações completamente diferentes do objetivo
inicial da pesquisa. Portanto é necessário um monitoramento dessas interações
através de técnicas de caracterização que se complementem nas informações
fornecidas, de modo que se tenha um conhecimento mais completo das
interações ocorridas e se faça as alterações necessárias na formulação ou na
técnica. Esses dados podem fornecer o estado exato das misturas formadas.
As análises mais comumente utilizadas na caracterização são: Análise Térmica
(Calorimetria Exploratória Diferencial [DSC], Termogravimetria [Tg], Análise
Térmica Diferencial [DTA]) Difração de Raios X do pó (PDRX), Infravermelho
com Transformada de Fourier (FTIR) e Microscopia Eletrônica de Varredura
(MEV), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), dentre outras.
1.3.5.1 A utilização de Espectroscopia de Imagem no Infravermelho
Próximo (NIR-CI) com Calibração Multivariada como técnica
analítica de caracterização
A espectroscopia de imagem é uma técnica emergente dentro da área
química e farmacêutica, sendo atualmente de grande interesse esse tipo de
análise no meio científico. O Conselho para Pesquisa Química, no seu relatório
“Technology Vision 2020: The US Chemical Industry” reconhece que a
espectroscopia de imagem é uma tecnologia importante e essencial no
desenvolvimento de produtos, processos e controle de produção. No relatório a
39
espectroscopia de imagem é citada como uma tecnologia com potencial
impacto para o futuro (VISION 2020, 2000).
No Brasil são poucos ainda os grupos de pesquisa que trabalham com
espectroscopia de imagem.
A espectroscopia de imagem no NIR (NIR-CI), com efeito, é um "passo a
frente" da espectroscopia NIR tradicional. De forma geral pode-se dizer que ao
invés de obter o espectro em um único ponto, é feito o mapeamento de uma
área da amostra, tirando espectros a cada 50 ou 100 µm. Assim, é possível
localizar através dos espectros cada composto na amostra, permitindo obter
informações sobre a distribuição espacial de seus constituintes sendo, porém,
necessário um tratamento quimiométrico.
1.3.5.1.1 Obtenção das imagens multiespectrais
A espectroscopia de imagem compreende a medida de um espectro
completo por unidade da superfície da amostra (pixel). O resultado pode ser
visualizado como um cubo, denominado hipercubo espectral onde as três
dimensões são as coordenadas x e y do pixel e a terceira é a dimensão dos
comprimentos de onda (Figura 12).
Figura 12 – Cubo de dados gerado em espectroscopia de imagem
(hipercubo espectral)
Fonte: POPPI, 2013.
40
A espectroscopia de imagem ocorre na literatura com os termos
sinônimos “hyperspectral imaging” ou hyperspectral image”. Esse fato tem
origem nas primeiras aplicações de imagens hiperespectrais em sensoriamento
remoto, nos anos 70. Nesta época, as imagens eram geradas por um conjunto
de bandas ao invés de um espectro contínuo e a técnica era denominada
“multispectral imaging”. A partir de 1980, a utilização de espectros contínuos
para o monitoramento deu origem ao termo “hyperspectral imaging” (GELADI;
BURGER; LESTANDER, 2004).
De acordo com a maneira como o cubo de dados é gerado, o
procedimento de geração do hipercubo espectral pode ser classificado como
“mapping” ou “imaging”. Quando uma plataforma móvel é utilizada para
movimentar a amostra, o procedimento é denominado “mapping”, e ainda pode
ser subdividido em “point mapping” (varredura feita pixel a pixel) ou “linemapping” (varredura simultânea de uma linha de pixels). O procedimento
“mapping” em geral, representa a adaptação da microespectroscopia (técnica
na qual o microscópio é utilizado apenas como dispositivo de visualização da
amostra) pela adição de uma plataforma móvel. Por outro lado, quando toda a
área da amostra é refletida sobre um detector multi-elementar (formado por
centenas ou milhares de elementos em uma matriz) do tipo “focal plane array”
(arranjo de plano focal) (FPA), o procedimento passa a ser denominado
“imaging”. Estes detectores permitem que os espectros sejam adquiridos de
forma simultânea para uma determinada área da amostra, em um dado
comprimento de onda.
A seleção de um ou outro procedimento de aquisição de dados depende
da aplicação. O procedimento “imaging” é ideal para aplicações que
necessitem de respostas rápidas, nas quais constituintes majoritários são
analisados. No procedimento “mapping”, os espectros são obtidos variando-se
a posição da amostra em relação à fonte incidente, pode-se pensar no cubo de
dados como contendo informações espectrais espacialmente resolvidas, uma
vez que um espectro completo é disponível por pixel da superfície da amostra.
Considerando que o procedimento “imaging” não envolve movimento da
amostra uma vez que a fonte ilumina toda a superfície da amostra de uma
única vez e os comprimentos de onda são posteriormente separados, pode-se
41
pensar
no
cubo
de
dados
como
contendo
informações
espaciais
espectralmente resolvidas, pois se tem uma imagem por comprimento de onda.
Tanto o procedimento “mapping” quanto o procedimento “imaging” geram
imagens químicas, ou seja, imagens cujos contrastes são gerados por
diferenças espectrais (AMIGO, 2010).
Os modos de obtenção dos espectros estão ilustrados na Figura 13.
Figura 13 - Procedimentos para a aquisição do hipercubo espectral.
1.6
A)
log (1/R)
1.4
1.2
1
0.8
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
Número de onda (1/cm)
1.6
B)
log (1/R)
1.4
1.2
1
0.8
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
Número de onda (1/cm)
Imagem univariada:
C)
A) “point-mapping” - geração de um único espectro; B) “line-mapping” - geração
de uma linha de espectros e C) “imaging” - geração de uma imagem baseada
na intensidade em um único comprimento de onda.
Fonte: Adaptado de AMIGO, 2010.
Métodos univariados e multivariados podem ser utilizados para a
geração de imagens químicas. O método univariado consiste basicamente em
selecionar um comprimento de onda do hipercubo espectral; a imagem é
gerada pelos valores de intensidade de absorbância em todos os pixels do
42
comprimento de onda. Este método pode ser utilizado para obter uma
avaliação qualitativa da distribuição dos constituintes. O método multivariado
faz uso de várias medidas espectrais de forma simultânea, fornecendo uma
avaliação mais quantitativa.
1.3.5.1.2 Análise dos dados por quimiometria
A análise de dados é uma parte essencial em todo experimento. Há
muito tempo a estatística univariada vem sendo aplicada a problemas
químicos, mas a sua utilização tornou-se limitada. Nas últimas décadas, a
análise multivariada foi introduzida no tratamento de dados químicos,
ganhando rapidamente popularidade e dando origem a uma nova ciência
analítica, a Quimiometria, que correlaciona muitas variáveis simultaneamente,
permitindo um maior número de informações (SENA et al, 2000).
A Figura 14 mostra um esquema de geração de uma imagem
empregando métodos quimiométricos.
Figura 14 - Esquema geral para a geração de imagens químicas utilizando
métodos quimiométricos.
Num primeiro momento ocorre o desdobramento do cubo de dados em
uma matriz de duas dimensões (amostras nas linhas e as variáveis nas
colunas). Após o desdobramento, podem ser realizados pré-processamentos
nesta matriz com o objetivo de remover ruído e artefatos não relacionados à
composição física e química da amostra. O tipo de pré-processamento
depende da técnica que foi empregada para obter os espectros; os espectros
NIR de amostras sólidas normalmente requerem a eliminação de flutuações de
linha base, o que pode ser feito pelo método de correção de espalhamento
43
multiplicativo (Multiplicative Scattering Correction, MSC) ou pelo uso de
derivadas.
Após o pré-processamento, segue-se a etapa de extração de
informações dos mapas, sendo os compostos químicos localizados nesta
etapa. Muitas são as ferramentas quimiométricas que podem ser utilizadas,
sendo as principais: Análise de Componentes Principais (“Principal Component
Analysis” - PCA), Regressão em Mínimos Quadrados Clássicos (“Classical
Least Squares” - CLS), Resolução Multivariada de Curvas (“Multivariate Curve
Resolution” - MCR), Regressão em Mínimos Quadrados Parciais (“Partial Least
Squares” - PLS). A aplicação destas ferramentas fornece como resultado
vetores (ou matrizes) contendo as propriedades de interesse (concentrações,
scores) as quais são redobradas, de acordo com a distribuição espacial
original, dando origem aos mapas de distribuição (de scores ou concentrações)
também chamadas de imagens químicas (GENDRIN; ROGGO; COLLET,
2008).
1.3.5.1.3 Regressão em Mínimos Quadrados Clássicos (“Classical Least
Squares” CLS)
O método CLS é um método quantitativo baseado na Lei de Beer, que
assume que cada medida é a soma de sinais linearmente independentes, ou
seja, que o espectro em cada pixel é a soma de todos os espectros dos
componentes puros ponderadas pelas suas concentrações . O CLS é um
método quimicamente intuitivo, sendo suas principais vantagens a facilidade de
execução e principalmente de compreensão.
A matriz de espectros X desdobrada é considerada como sendo o
produto da matriz de concentrações (C) e da matriz contendo os espectros (S)
dos constituintes puro, conforme mostrado na equação 1.
X =CST + E
(Eq.1)
Se um conjunto de amostras de concentrações conhecidas estiver
disponível, o CLS também pode ser utilizado para estimar os espectros puros.
Isolando-se S na equação 1, obtém-se:
S = (CTC)-1CTX
(Eq.2)
44
Caso os espectros dos componentes da amostra estejam disponíveis é
possível estimar as concentrações de cada componente em uma amostra
desconhecida, isolando-se C na equação 1, conforme mostrado na equação 3:
C = (SST)-1SXT
(Eq.3)
A equação 3 indica que os espectros puros devem ser linearmente
independentes (não colineares), pois caso exista colinearidade, a matriz (SST)
não poderá ser invertida. Na prática, quando as respostas apresentam apenas
pequena colinearidade, esta matriz ainda poderá ser calculada, mas será
instável e os valores previstos de concentração podem não ser exatos.
Considerando que no método CLS um dado espectro é considerado
como
sendo
a
correspondentes
soma
ponderada
concentrações,
dos
espectros
interações
puros
físico-químicas
pelas
entre
suas
os
constituintes da amostra (as quais geram deslocamentos no sentido dos
números de onda) e não-linearidades no sinal analítico com relação à
concentração, podendo levar à falta de exatidão do método (GENDRIN;
ROGGO, COLLET, 2008).
1.3.5.2 Utilização do software Topas no tratamento de dados obtidos por
Difratometria de Raios X do Pó (PDRX-TOPAS)
A difração de raios X é uma das técnicas mais aplicadas para o estudo
da cristalinidade dos materiais na área farmacêutica nos últimos tempos. Isso
ocorre devido à natureza dos fenômenos de difração, que leva em conta que
apenas as fases cristalinas contribuem para a intensidade do pico em um
padrão de difração. A contribuição total de raios X também vem do ruído de
fundo inerente, assim como a partir de fases amorfas, cujos perfis não geram
picos típicos.
A cristalinidade define muitos parâmetros físico-químicos que refletem
em última análise na estabilidade e biodisponibilidade de um medicamento.
Sem dúvida é uma técnica de grande utilidade, rápida, que utiliza pouca
quantidade de amostra e tem muito a ser explorada.
Para produzir raios X por difração em um difratômetro, é necessário
aplicar uma diferença de potencial da ordem de 35 kV entre um cátodo e um
45
alvo metálico que funcionam como ânodo, mantidos no vácuo. Quando o
filamento de tungstênio do cátodo é aquecido, liberam-se elétrons, por efeito
termo iônico, que são acelerados através do vácuo pela diferença de potencial
entre o cátodo e o ânodo, ganhando, assim, energia cinética. Quando os
elétrons se chocam com o alvo metálico (por exemplo, de molibdênio), liberamse raios X. Contudo, a maior parte da energia cinética (em torno de 98%) é
convertida em calor, razão pela qual o alvo metálico deve ser resfriado
externamente (CALLISTER, 2008). O difratômetro é constituído basicamente
por um tubo de raios X, um porta-amostra onde incide a radiação e um detector
móvel, geralmente de cintilação.
Os raios X são uma forma de radiação eletromagnética que possui
elevada energia e curto comprimento de onda (comprimentos de onda da
ordem de magnitude dos espaçamentos atômicos nos sólidos). Quando um
feixe de raios X incide sobre um material sólido, uma fração deste feixe se
dispersa, ou se espalha, em todas as direções pelos elétrons associados a
cada átomo ou íon que se encontra na trajetória do feixe.
Considerando-se dois ou mais planos de uma estrutura cristalina, as
condições para que ocorra a difração de raios X vão depender da diferença de
caminho percorrida pelos raios X e o comprimento de onda da radiação
incidente.
Esta condição é expressa pela lei de Bragg que é representada na
equação 4 a seguir.
n  = 2 d sen θ,
(Eq.4)
onde
 - comprimento de onda da radiação incidente,
“n” - número inteiro (ordem de difração),
“d” - distância interplanar para o conjunto de planos “h k l” (índice de Miller) da
estrutura cristalina e
θ - ângulo de incidência dos raios X medido entre o feixe incidente e os planos
cristalinos (CALLISTER, 2008).
46
No difratômetro a captação do feixe difratado é feita por meio de um
detector de acordo com um arranjo geométrico denominado de geometria
Bragg-Brentano (Figura 15).
Figura 15 – Arranjo Geométrico de Bragg-Brentano
Fonte: GEOMETRIA DE BRAGG-BRENTANO [2014?]
Com essa geometria um feixe de radiação monocromática incide em
uma amostra na forma de pó, rotacionada de um ângulo θ, enquanto os dados
são coletados por um detector que se move de 2θ. A intensidade do feixe
difratado, variável em função do ângulo 2 θ é normalmente expressa através de
picos que se destacam da linha de base (“background” ou ruído de fundo)
registrados num espectro de intensidade pelo ângulo 2 θ ou da distância
interatômica , constituindo o padrão de difração .
Desta forma, o padrão de difração representa uma coleção de picos,
cada qual com sua altura, área integrada, posição angular, largura e caudas
que decaem gradualmente à medida que se distanciam da posição de altura
máxima do pico.
Cada composto cristalino apresenta um difratograma característico,
permitindo sua identificação através da comparação com padrão difratométrico
existentes em bases de dados específicas.
47
Quando utilizada a difração de raios x do pó (PDRX) nas análises
farmacêuticas, a cristalinidade dos fármacos ou formulações são avaliadas de
uma maneira geral, qualitativa, através da observação dos padrões de difração
e dessa forma pequenas alterações podem não ser observadas. Uma
alternativa para a quantificação é a aplicação da técnica computacional
chamada de método Rietvield, que é um ajuste matemático de um padrão
experimental com o modelo (teórico ou padrão) através do método de mínimos
quadrados.
O método de Rietveld envolve o refinamento de um difratograma a partir
do ajuste do padrão difratométrico de uma amostra através de uma
representação matemática. O método faz um ajuste empírico a partir da forma
do pico. No ajuste empírico, o método utiliza para modelar a forma do pico
funções tais como de Gauss, Lorentziana, Voigt, Pseudo-Voigt e Pearson VII.
Para aplicação da função adequada é preciso observar se o pico de difração
assemelha-se a uma curva gaussiana ou não e dessa forma escolher o melhor
modelo (Figura 16).
Figura 16 – Esquema de decisão do melhor refinamento
Fonte: Elaborada pelo autor
Como uma estrutura cristalina se apresenta por múltiplos picos em um
difratograma; o “refinamento” é, portanto, a identificação das características do
pico como posição (2θ), intensidade (I),largura a meia altura (FWHM) que mais
48
se aproxima do pico real obtido no experimento.Com isso tem-se a geração de
um padrão de difração de alta qualidade. (YOUNG, 2000).
No cálculo da cristalinidade a intensidade de fundo (I BCK) pode ser
encontrada por meio de uma função polinomial de várias ordens até a quinta
ordem, de acordo com a equação 5:
z
I Bck   a z (2 ) z 1 ; z =[1,6]
(Eq.5)
1
A contribuição da fase amorfa (IAM) pode ser avaliada por um perfil
apropriado de pico simples de grande largura, em que várias funções de pico
podem ser empregadas como função Gaussiana.
A contribuição de fase cristalina (ICr) pode ser avaliada por várias
abordagens sendo a intensidade do pico integrado o mais comumente utilizado
(ZEVIN; KIMEL, 1995).
O grau de cristalinidade (DC) é, portanto, a intensidade de todos os picos
cristalinos relacionados com a contribuição total de raios X, de acordo com a
equação 6, em que a intensidade de fundo é retirada.
i
DC 
I
Cr
1
i
I
Cr
; i  (1, n)
(Eq. 6)
 I Am
1
Onde “n” é o número de picos da fase cristalina “i”.
As intensidades dos picos integrados podem ser frequentemente
calculadas usando funções matemáticas de pico, com grande grau de precisão
(Gaussian, Lorenzian, Voight, Pseudo-Voight, Pearson VII, etc ), como já citado
anteriormente (YOUNG, 2000). Pode também ser usada a Função Parâmetro
Fundamental (FP), a qual oferece algumas vantagens, uma vez que leva em
conta vários parâmetros importantes, tais como física, óptica do difratômetro,
estrutura cristalina e fração de volume da fase cristalina. Em ambos os casos, a
qualidade do processo de ajuste é avaliado de acordo com o critério do método
dos mínimos quadrados. Uma ampla descrição do significado físico e técnico
destes parâmetros pode ser encontrada em livros didáticos de DRX
(CULLITY;STOCK, 2001).
49
Quando utilizando função FP para um difratômetro com Geometria de
Bragg-Brentano com uma seção transversal constante, a intensidade difratada
por um espécime ideal pode ser descrito pela equação 7 (ZEVIN;KIMEL, 1995).
2
 re 2   I .BH 3   1  cos 2 2   Fij .Dij.Mij   V j 
0
C
i 
  ;
I ij  

  sen 2 cos   
2
32

R

  2 

 

i
i


Onde:
j- Fase cristalina j;
re - Raio do elétron;
I0 – Feixe de raios x de intensidade primária;
B – Seção transversal do feixe primário na superfície da amostra;
Hc – Altura da fenda receptora;
 - Comprimento de onda do raios X do alvo;
R-Raio do Goniomêtro;
i – Ângulo “i” do Goniômetro;
Fij - Fator estrutural da fase cristalina Structural;
Dij - Fator de temperatura de Deby-Waller;
Mij - Fator de multiplicidade;
 - Volume da célula;
V j - Volume de fração da fase cristalina;
µ - Coeficiente de absorção linear Linear.
Esta função pode ser dividida em três grupos:
1. Constantes Físicas e Instrumentais relacionadas:
 re 2   I BH 3   1  cos 2 2 
i
 0 C  2
K ij  

R
 32  
  sen  i cos  i 
 F 2 .Dij.Mij 
ij

2. Constantes Estruturais do Cristal: S ij  


2


 Vj 
3. Volume de fração de uma fase j: V j    ;
 2 
(Eq. 7)
50
Considerando que as mesmas configurações do instrumento e a mesma
fração de volume da fase cristalina foram mantidas constantes para todos os
experimentos, os grupos 1 e 3 pode, ser reduzidos a uma constante (  ) e
qualquer variação da contribuição cristalina pode ser atribuída a alterações na
sua estrutura cristal, de acordo com a equação 8.
 F 2 .Dij.Mij 
ij
;
I ij   ij 


2


(Eq. 8)
É importante destacar o conceito de amorfo segundo as bases teóricas
da difratometria de raios x, onde amorfo se relaciona com simétrico, ou seja,
em uma rede cristalina, os padrões dos cristais devem se repetir com mesmas
ângulos.Quando se tem cristais com ângulos variados tem-se um matéria
amorfo.
Em contrapartida é possível ocorrer de duas amostras de mesma
natureza, com mesma geometria cristalina, porém com distribuição diferente
dos elementos químicos dentro dos cristais, o que pode se refletir em
propriedades físico-químicas diversas (CULLITY; STOCK, 2001).
O programa computacional TOPAS® 4.2(Brucker), utilizado nessa tese,
tem como base o método Rietvield com uma linguagem simbólica C++, uma
ferramenta poderosa que permite grandes mudanças funcionais de forma
simples em tempo de execução relativamente pequeno. TOPAS faz inúmeras
análises envolvendo a cristalinidade de materiais, de forma rápida com menor
margem de erro, podendo identificar a natureza e posição dos átomos na rede
cristalina, propor a conformação do cristal, dentre outros. Na presente tese
somente o percentual de cristalinidade foi calculado (COELHO et al, 2011).
Topas utiliza para o cálculo de cristalinidade os mesmos sistemas de
equações já descritos anteriormente. Esses cálculos podem feitos também por
outros programas computacionais como, por exemplo, GSAS e PANalytical
X'Pert HighScore, porém esses programas são mais lentos, apresentam uma
maior margem de erro e executam um menor número de tarefas, quando
comparados ao Topas, que já se encontra em sua quarta versão, não tendo
similar no mercado até o momento.
51
Existem poucos artigos publicados na área de farmácia utilizando o
programa computacional TOPAS, sendo esse mais conhecido na área de
engenharia de materiais.
52
Parte 2
PREPARAÇÃO DAS
DISPERSÕES SÓLIDAS
DE SINVASTATINA
53
PARTE 2
PREPARAÇÃO DAS DISPERSÕES SÓLIDAS DE
SINVASTATINA
As dispersões sólidas foram produzidas tendo como foco o carreador
Soluplus (SOL) e a técnica de secagem por “spray dryer” Foi feita uma análise
prévia das condições de nebulização de SOL, sendo utilizadas várias
velocidades de fluxo e proporções de carreador. Foi conduzido então um
estudo de solubilidade de fases a fim de avaliar os parâmetros cinéticos
envolvidos em diversas proporções fármaco:carreador quando em solução
aquosa. Foi ainda feito o doseamento das amostras e utilizado o ensaio de
solubilidade como critério de seleção das amostras a serem caracterizadas.
2.1 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
2.1.1 Preparo das Dispersões Sólidas
2.1.1.1 Materiais
A sinvastatina (SINV), adquirida da Galena (China) (99,6%). Os
carreadores utilizados PEG 6000 (PEG) (Sigma-Aldrich - Alemanha), PVP K30(PVP) (BASF - Alemanha), lauril sulfato de sódio (LSS) (VETEC - Brasil) e
Soluplus (SOL) (BASF - Brasil), Aerosil 200 (AER).Os solventes utilizados
foram etanol (VETEC - Brasil) PA e água destilada.
2.1.1.2 Métodos
As dispersões sólidas de SINV foram preparadas por diferentes métodos
(Secagem por “Spray Dryer”, Secagem de solvente por Evaporador Rotatório,
Fusão com Carreador e Malaxagem) utilizando os mesmos carreadores (PEG,
PVP,
SOL
e
LSS)
e
proporções
de
massa
(1:0,25
e
1:1
fármaco:carreador).Todas as técnicas mantiveram fixas a massa do fármaco,
sendo alterados apenas os carreadores.
54
Secagem por “Spray Dryer” (SD)
Técnica adaptada de Pandya e colaboradores (2008). Foi utilizado um
“spray dryer” de escala laboratorial marca Lab-Plant SD-05 (Labplant, UK) com
os seguintes parâmetros: agulha – 0,5 mm, temperatura de entrada – 110ºC,
temperatura de saída – 60ºC, fluxo – 8 mL/min
O primeiro excipiente testado foi SOL tendo sido dado especial atenção a
esse, pois foi desenvolvido industrialmente com o objetivo de aumentar a
solubilidade de fármacos pouco solúveis. Sendo assim foram testadas 8
proporções diferentes de SINV e SOL, utilizando etanol a 70% e água. Foi
também testada a secagem com e sem Aerosil. Os demais excipientes (PEG,
PVP e LSS) foram ajustados nas mesmas proporções do SOL para fins de
comparação. Foram utilizados 3 g de SINV em todas as proporções de massa.
Fusão com Carreador (FC)
Técnica
adaptada
de
Bley,
Fusnegger
e
Bodmeier
(2010),
fármaco:excipiente 1:0,25 e 1:1, tendo sido utilizado 3 g de SINV. Foram
utilizados todos os excipientes do método anterior.
O excipiente foi mantido em cápsulas de porcelana até a fusão, em
chapa aquecedora. Adicionou-se então rapidamente SINV, misturando para
homogeneizar. Resfriou-se em banho de gelo com NaCl por 10 min. Deixou-se
em repouso por 24 h. Após, as dispersões sólidas foram trituradas em gral com
pistilo, homogeneizadas em tamis de 42 mesh e colocadas em dessecador à
vácuo por 24 h.
55
Evaporação com Co-Solvente (ES)
Técnica
adaptada
de
Pandya
e
colaboradores
(2008).
Foram
adicionados em balão de vidro de fundo redondo 3 g de SINV e 150 mL de
etanol. Em outro balão de vidro de fundo redondo foi adicionado o excipiente e
60 mL de água destilada. As duas preparações foram misturadas, secas em
evaporador rotatório, colocadas em dessecador por 24 h, trituradas em gral,
tamisadas (42 mesh) e acondicionadas.
Malaxagem (MA)
Adaptada de Maulvi e outros (2011). Colocou-se o excipiente (0,75 e 3
g) em gral e adicionou-se 5 mL de água destilada, homogeneizou-se.
Adicionou-se então 3 g de SINV ao gral e triturou-se por 30 min, formando uma
pasta, sendo essa secada em estufa a 60ºC por 24 h. Após isso a mistura foi
passada por tamis de 42 mesh e acondicionada.
Misturas Físicas (MF)
Foram preparadas misturas físicas nas mesmas proporções das
dispersões sólidas através de simples mistura, seguida de tamisação.
2.1.2 Teor de Fármaco nas Dispersões Sólidas
Para quantificar o teor de SINV nas dispersões sólidas foi escolhido o
método espectrofotométrico por ser mais acessível, rápido e econômico (SILVA
et al, 2010).
56
2.1.2.1 Método
2.1.2.1.1 – Varredura no Espectrofotômetro
Para verificar qual o comprimento de onda adequado a fim de avaliar o
teor de fármaco e as concentrações a serem utilizadas na curva de calibração
foi feita uma varredura exploratória no espectrofotômetro na faixa de 200 a 400
nm utilizando concentrações na faixa de 2 a 50 µg/mL partindo de uma solução
estoque de 100 µg/mL em metanol.
2.1.2.1.2 Preparação das Amostras para Doseamento
As amostras foram diluídas em metanol, filtradas em filtro de seringa de
0,22 µm e feita a leitura espectrofotométrica (238 nm) em triplicata. Os valores
das leituras foram convertidos em concentração através da utilização de uma
curva de calibração.Foi utilizado metanol como branco.
O teor de fármaco nas dispersões sólidas foi avaliado considerando a
concentração teórica de SINV, bem como as quantidades de excipientes nas
pesagens das amostras, todas em triplicata.
2.1.3 Ensaio de Solubilidade
2.1.3.1 Materiais

Água destilada

Lauril Sulfato de Sódio - Marca VETEC (Brasil)

Tubos Falcon 15 mL

Pipetador Automático volume variável

Balões Volumétricos 25 e 50 mL

Filtros de seringa 0,45 µm (nylon) (Simplepure) (USA)

Incubadora de bancada com agitação orbital (Shaker) – modelo TE 420
marca TECNAL

Espectrofotômetro UV/VIS – marca Biochrom Libra S21 / S22
57
2.1.3.2 Método
Para o Ensaio de Solubilidade foram utilizados os seguintes parâmetros:

Temperatura - 37 ± 1ºC

Agitação - 150 rpm

Tempo – 24 h
As amostras foram selecionadas e pesadas considerando os resultados do
doseamento e a proporção fármaco: carreador nas dispersões sólidas, sendo
colocado o equivalente a 25 mg de sinvastatina em tubos Falcon com 12,5 mL
de água destilada (2 mg/mL), ou seja, uma solução saturada, visto que a
solubilidade da sinvastatina em água é de 0,03 mg/mL; por essa razão a água
foi o solvente escolhido. Todas as amostras foram feitas em triplicata. Os
parâmetros foram pré-definidos anteriormente.
Ao final do experimento as amostras foram diluídas, retirando 70 µL do tubo
Falcon, colocadas em balão volumétrico de 25 mL e completado com água. A
concentração final teórica foi de 5,6 µg/mL. As amostras foram filtradas e lidas
em espectrofotômetro (238 nm), sendo usada uma curva de calibração, sendo
o fármaco diluído em LSS 0,3%.
2.1.4 Estudo de Solubilidade de Fases
O estudo de solubilidade de fases foi feito com o objetivo de avaliar a
solubilidade da sinvastatina frente a proporções variáveis de carreadores,
tendo como base o parâmetro termodinâmico Energia Livre de Gibbs (ΔG);
com a elaboração dos diagramas de fases foi possível compreender as
interações moleculares que promoveram o aumento de solubilidade. A
metodologia foi adaptada de Higushi e Connors (1965), Arias, Moyano, Ginés
(1998), Biswall e colaboradores (2008).
2.1.4.1 Materiais:

Sinvastatina

Excipientes PEG, PVP, LSS, Soluplus

Incubadora de Bancada com Agitação Orbital (Shaker) – modelo TE 420
58

Espectrofotômetro UV/VIS – marca Biochrom Libra S21 / S22

Tubos Falcon 50 mL

Pipetador automático volume variável 100-1000 µL.

Balão volumétrico 25 mL

Filtro de seringa 0,45 µm (nylon)

Seringa descartável 10 mL
2.1.4.2 Metodologia
Um excesso de fármaco foi colocado em tubos Falcon contendo 25 mL
de água destilada com proporções variáveis de carreador, sendo mantidos a
37±1ºC, com 150 rpm de agitação, por 24 h (todas as amostras em triplicata).
As proporções fármaco:carreador usadas foram 1:0,25, 1:0,5, 1:1, 1:2,
1:3 e 1:4 e os carreadores utilizados foram PEG, PVP, LSS e SOL. As
amostras foram lidas em espectrofotômetro (238 nm) após diluição das
amostras, onde foi retirada uma alíquota de 150 µL e elevado a 25 mL em
balão volumétrico, filtradas e lidas em espectrofotômetro, sendo utilizada água
como branco e solução de SINV como referência. Todas as amostras foram
feitas em triplicata.Os valores de absorvância encontrados foram plotados
numa curva de calibração de sinvastatina em água utilizando uma solução de
LSS como co-solvente (0,3%), sendo utilizada uma equação de reta e pontos
variáveis. Os valores de Energia Livre de Gibbs (ΔG) foram obtidos utilizando a
Equação (9)
ΔG = -2,303.RT.logSs/S0……………………………………………………………(9)
Onde R é a constante universal dos gases (8,313 J/mol K), T a
temperatura (em Kelvin), Ss é a solubilidade molar do fármaco na presença do
carreador. e S0 a solubilidade molar do fármaco sem o carreador
59
2.2 Resultados e discussão
As dispersões sólidas, após serem produzidas, foram submetidas à
avaliação do teor de fármaco por espectrofotometria no UV e apresentaram
valores entre 97,8 e 107,3% da concentração teórica (curva de calibração
y=0,0536x+0,0434,
R2
=
0,9998).
A
varredura
exploratória
no
espectrofotômetro demonstrou que a banda de maior absorção foi em 238 nm.
As dispersões sólidas PVP-2 (SD) e LSS-2 (SD) apresentaram resultados
inferiores a 90% e foram descartadas, pois de acordo com a monografia oficial
é aceitável um teor de sinvastatina em comprimidos na faixa de 90-110% (USP
30). Somente PEG produziu dispersões sólidas com a técnica FC.
As amostras foram então submetidas com as respectivas misturas
físicas ao ensaio de solubilidade, tendo sido os resultados representados na
Tab.1.
60
Tabela 1– Resultados do ensaio de solubilidade de dispersões sólidas
AMOSTRA
PEG-1(FC)
PEG-2(FC)
PEG-1(SD)
PEG-2(SD)
SOL-1(SD)
SOL-2(SD)
PEG-1(MA)
PEG-2(MA)
PVP-1(MA)
PVP-2(MA)
LSS-1(MA)
LSS-2(MA)
SOL-1(MA)
SOL-2(MA)
PEG-1(ES)
PEG-2(ES)
PVP-1(ES)
PVP-2(ES)
LSS-1(ES)
LSS-2(ES)
SOL-1(ES)
SOL-2(ES)
SOLUBILIDADE DE
SATURAÇÃO (µg/mL)a
0,90±0,02
0,83±0,02
0,62±0,01
2,31±0,04
0,47±0,01
0,40±0,09
0,65±0,06
1,04±0,02
0,69±0,02
0,85±0,08
0,92±0,05
1,33±0,07
0,62±0,03
2,56±0,17
0,70±0,03
1,41±0,02
0,66±0,02
1,67±0,09
0,64±0,03
2,50±0,03
1,02±0,03
0,57±0,01
AUMENTO DE SOLUBILIDADE
(VEZES)
1,96
1,80
1,35
5,02
1,41
2,26
1,5
1,85
2,0
2,90
1,35
5,60
1,52
3,06
1,43
3,63
1,39
5,43
2,22
1,23
Dados de solubilidade de saturação da SINV – 0,46 µg/ml ±0.02a
a – desvio padrão (n=3)
Curva de calibração y = 0,0772x + 0,0146 (R2 = 0,9997)
PEG-polietilenoglicol, PVP – polivinilpirrolidona, LSS – lauril sulfato de sódio, SOL Soluplus
SD – Spray Dryer, MA – malaxagem, ES – evaporação com solvente, FC – fusão com
carreador
1 – proporção 1:0,25 fármaco:carreador, 2 – proporção 1:1 fármaco:carreador
Aumento da Solubilidade (vezes) = solubilidade de saturação dispersão sólida/
solubilidade de saturação SINV
Em todas as dispersões sólidas houve aumento da solubilidade do
fármaco, exceto em SOL-2(SD) e nas misturas físicas. De forma geral houve
maior aumento de solubilidade nas proporções 1:1, o que não ocorreu com
SOL-2 (ES) onde a solubilidade foi menor que seu correspondente em menor
proporção [SOL-1(ES)].
Pelos resultados da Tabela 1, verificou-se a influência da técnica no
aumento de solubilidade, como no caso do carreador PEG, onde ocorreu
aumento em todas as técnicas, porém na ordem SD>ES>MA>FC. Os demais
carreadores (proporção 1:1) produziram aumento de solubilidade somente com
as técnicas ES e MA; em ambas as técnicas uma temperatura de 60°C foi
utilizada, mas em MA houve o processo de moagem, além de aquecimento
61
mais prolongado do que em ES; é possível que esses fatores tenham
contribuído para um melhor resultado.
As dispersões sólidas selecionadas para caracterização foram SOL-2
(MA), LSS-2 (ES) e PEG-2 (SD) com aumento de solubilidade de 5,60, 5,43 e
5,02 vezes, respectivamente. Comparando os valores por ANOVA (Fator
Único) não houve diferença significativa entre as médias (p<0,05), nas
condições testadas.
Com os dados de solubilidade de saturação da sinvastatina foi calculado
a Energia Livre de Gibbs (ΔG) conforme as Tabelas 2-5.
As concentrações foram convertidas em percentual do carreador para
melhor avaliação dos resultados. Foi utilizada a curva de calibração com
equação de reta ( y = 0,0622x – 0,0227, R2 = 0,9963) e os pontos 0,04; 0,28;
1,0; 3,0; 6,0; 9,0;12,0 µg/mL.
Tabela 2 – Cálculo da Energia Livre de Gibbs nas amostras contendo PEG
Conc. PEG (% p/p)
Conc. SINV µg/mL a 37ºC
(n = 3 ±DP*)
Energia Livre de Gibbs
( J/Mol)
0
0,40±0,02
-
20
33
0,47±0,01
0,57±0,02
-397,3
-903,4
50
0,58±0,07
-948,4
67
75
0,63±0,02
1,69±0,02
-1162,3
-3705,9
80
2,64±0,06
-4855,7
DP* - Desvio Padrão
Tabela 3 – Cálculo da Energia Livre de Gibbs nas amostras contendo PVP
Conc. PVP (% p/p)
Conc. SINV µg/mL a
37ºC (n = 3 ±DP*)
Energia Livre de Gibbs
( J/Mol)
0
0,40±0,02
20
0,38±0,04
+140,7
33
0,39±0,01
+73,5
50
0,50±0,01
-575,5
67
75
0,51±0,02
1,36±0,15
-617,7
-3145,6
80
2,60±0,03
-4816,3
DP* - Desvio Padrão
62
Tabela 4 - Cálculo da Energia Livre de Gibbs nas amostras contendo LSS
Conc.LSS (% p/p)
Conc. SINV µg/mL
a 37ºC (n = 3±DP*)
Energia Livre de Gibbs
( J/Mol)
0
0,40±0,02
20
33
0,41±0,02
0,48±0,02
-53,1
-460,9
50
0,69±0,09
-1397,0
67
75
1,04±0,05
3,26±0,17
-2454,5
-5399,4
80
2,34±0,06
-4544,7
DP* - Desvio Padrão
Tabela 5 – Cálculo da Energia Livre de Gibbs nas amostras contendo SOL
Conc. SOL (% p/p)
Conc. SINV µg/mL a
37ºC (n = 3 ±DP*)
Energia Livre de Gibbs
( J/Mol)
0
0,40±0,02
-
20
0,40±0,02
-
33
0,42±0,02
-118,7
50
0,44±0,01
-238,3
67
0,47±0,02
-406,5
75
11,60±0,03
-8670,9
80
11,70±0,02
-8693,0
DP* - Desvio Padrão
Avaliando a solubilidade de saturação do fármaco nos diversos
carreadores, observou-se que o melhor resultado foi obtido com SOL a 80%
(11,70 µg/mL), o que está de acordo com o afirmado pelo fabricante de que a
simples mistura com fármaco aumenta a solubilidade aquosa, provavelmente
devido a propriedade anfifílica do carreador.O mesmo ocorreu com os demais
carreadores.
Com relação ao parâmetro termodinâmico Energia Livre de Gibbs (ΔG),
compreende-se que valores negativos significam um processo de solubilização
espontânea do fármaco, com um maior grau de entropia e, portanto, mais
estável, sendo que quanto mais negativos os valores mais espontaneamente
ocorre a solubilização do fármaco no sistema (SINKO, 2008). Foram
elaborados diagramas de fases, tendo sido calculadas as constantes de
estabilidade (Ks) com os dados de solubilidade de saturação (Figura 17) para
63
melhor visualizar o comportamento do fármaco frente aos diversos carreadores
quanto ao aumento de solubilidade.
Figura 17- Diagrama de solubilidade de fases de SINV na presença de
concentrações crescentes de carreadores (n=3)
Os diagramas de fase apresentaram perfil do tipo A (HIGUCHI;
CONNORS, 1965), ou seja, ocorreu um aumento da solubilidade da SINV com
o aumento da concentração de todos os carreadores. Os diagramas de PEG e
PVP apresentaram estequiometria de solubilização do tipo 1:1, com produtos
formados sendo de primeira ordem em relação ao fármaco e ao carreador, com
desvio de linearidade positiva com diagramas tipo AL. Porém os diagramas com
LSS e SOL possuem uma tendência a estequiometria 1:2 a partir da segunda
metade da curva, onde o produto formado é de primeira ordem tanto com
relação ao fármaco, mas de segunda ordem em relação ao carreador
(diagramas tipo AL + AP).
Com relação a constante de estabilidade dos produtos formados (KS), a
maior estabilidade foi observada em LSS e em SOL a menor. Esses resultados
estão de acordo com os resultados de Energia Livre de Gibbs, demonstrando
que reações que ocorrem de forma mais espontâneas fornecem produtos mais
estáveis.
64
PARTE 3
CARACTERIZAÇÃO DAS
DISPERSÕES SÓLIDAS
65
PARTE 3
CARACTERIZAÇÃO DAS DISPERSÕES SÓLIDAS
As dispersões sólidas PEG-2(SD), LSS-2(ES) e SOL-2(MA) foram
selecionadas para caracterização através do ensaio de solubilidade. A
utilização de estratégias para aumentar a solubilidade de fármacos fracamente
solúveis, tais como modificação da cristalinidade, uso de solventes, formação
de complexos entre outros, pode conduzir a alterações de ordem física ou
química. Desse modo a caracterização torna-se de extrema importância, pois
quanto maior o número de informações sobre o produto obtido, tais como
propriedades
físico-químicas,
propriedades
termodinâmicas,
interações
fármaco-excipiente, características das partículas, cristalinidade, melhor será a
compreensão dos mecanismos envolvidos no aumento de solubilidade e na
estabilidade do produto formado e maiores as possibilidades de propor
modificações nas técnicas de desenvolvimento.
Com essa visão foram utilizadas nesse estudo técnicas já consagradas
na caracterização do estado sólido como análise no infravermelho com
transformada de Fourier (FTIR), calorimetria diferencial de varredura (DSC),
difração de raios X do pó (PDRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e
análise e distribuição do tamanho de partícula (DTP), além de duas outras
técnicas muito úteis e pouco utilizadas até o momento. A primeira consiste na
análise de dados de PDRX pelo software 4.2 TOPAS (BRUKER), que permite
verificar a cristalinidade das amostras de forma quantitativa e dessa forma
verificar o percentual de contribuição amorfa, ainda pouco utilizado na indústria
farmacêutica, onde os dados de PDRX são normalmente analisados pela
observação do padrão de difração (análise qualitativa) (FERG; SIMPSON,
2013).
Outra técnica utilizada foi a espectroscopia de imagem por infravermelho
próximo, que é uma tecnologia emergente a qual gera imagens com diferenças
espectrais através de contrastes em pixels, fornecendo a superfície de
distribuição de componentes químicos numa amostra e que são analisados
através de métodos quimiométricos, determinando desse modo o grau de
homogeneidade da amostra (RAVN; SKIBSTED; BRO, 2008).
66
3.1 Procedimento Experimental
3.1.1 Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR)
Cerca de 1,0 mg de cada dispersão sólida foi misturado a 30,0 mg de
brometo de potássio utilizando um almofariz de ágata. Em seguida as pastilhas
foram obtidas em prensa hidráulica. As análises foram realizadas em
espectrômetro de infravermelho por transformada de Fourier (Prestige 21,
Shimadzu, Japão), sendo os espectros adquiridos na faixa de 4000 cm-1 a 400
cm-1
3.1.2 Difratometria de Raios X do Pó utilizando o software Topas (PDRXTOPAS)
Para análise por difração de raios x do pó foi utilizado um difratômetro
Bruker AXS modelo D5000 (Siemens), tubo emissor de cobre (1,54060 Ǻ),
geometria θ-2θ, tensão aplicada de 40 KV, corrente de 30 mA, θi = 5º, θf = 45º,
tamanho de passo de 0,02, velocidade de 20º/min.
O grau de cristalinidade foi calculado através do software DIFFRAC
SUITE TOPAS 4.2 (Bruker), da última geração de softwares que utiliza os
princípios do método de Rietveld. A área integrada de cada pico cristalino foi
calculada com uma função de pico Parâmetro Fundamental, numa faixa de
ângulo de 5 a 40º 2θ. A área de contribuição do ruído de fundo foi estimada
usando um polinômio de quinta ordem.
Os picos cristalinos nas dispersões sólidas foram selecionados
baseados no padrão de difração de SINV fornecidos na literatura (DIXIT;
NAGARSENKER, 2010) (PATEL; PATEL, 2008). A contribuição amorfa foi
calculada com dados de região do difratograma em forma de halo, tendo a
intensidade integrada.
3.1.3 Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC)
As análises foram feitas utilizando um calorímetro diferencial exploratório
de marca DSC 60 – Shimadzu (Japão) e calibrado com Índio/Zinco. As
67
amostras foram hermeticamente fechadas em cadinhos de alumínio com 4,0
mg ±0,4 (exceto amostras contendo SOL onde foram utilizados cadinhos
parcialmente fechados para melhor visualização do evento de fusão de SINV) e
aquecidas na razão de 10ºC/min na temperatura de 26 à 400ºC, sob atmosfera
inerte de nitrogênio com razão de 50 mL/min.
3.1.4 Espectroscopia de Imagem no Infravermelho Próximo (NIR-CI)
A distribuição dos componentes nas dispersões sólidas e as suas
misturas físicas foram avaliadas pela técnica NIR-CI. O pó foi prensado a fim
de se obter comprimidos com a superfície plana, adequados para análise de
imagem NIR. As imagens (Mapas de Distribuição) foram obtidas utilizando um
equipamento
NIR
Imaging
System
(Spotlight
400N
FT-NIR
Imaging,
PerkinElmer), em uma área de 4000 x 4000μm, usando as seguintes condições
espectrais: pixel de 50 mm, 32 varreduras / pixel, resolução espectral de 4 cm-1
e gama espectral de 7800 - 4000 cm-1. Foi utilizada uma superfície de ouro
polida como referência para cálculo da reflectância relativa (R relativa =
Ramostra/Rreferência).
A análise dos dados foi realizada pelo método quimiométrico de
regressão dos Mínimos Quadrados Clássicos (CLS), já que todos os
compostos puros presentes na amostra eram conhecidos antecipadamente. Os
cálculos CLS foram realizados em ambiente Matlab 7.8, com PLS Toolbox
versão 6.7. Um pré-tratamento foi realizado por Correção de Espalhamento
Multiplicativo
(Multiplicative
Scattering
Correction,
MSC)
para
remover
influências de espalhamento devido a diferenças no tamanho das partículas,
sendo obtidos histogramas de concentração (valores previstos em pixels), os
quais permitem compreender as características de homogeneidade das
imagens.
Para análise dos Mapas de Distribuição deve-se observar que os pixels
que tendem ao vermelho no mapa de distribuição do lado esquerdo serão
sempre relativos à SINV e terão suas correspondências em pixels que tendem
ao azul no mapa do lado direito.
68
3.1.5 Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)
As amostras foram pré-tratadas com deposição de uma camada de ouro
sobre a superfície e as medições foram realizadas com um Microscópio
Eletrônico de Varredura (MEV) JEOL JMS 6360-LV com microssonda de
Raios-X, sendo aplicada uma voltagem de 20 kV.
3.1.6 Análise e Distribuição do Tamanho de Partícula (DTP)
As amostras foram colocadas sobre uma lâmina de vidro e as medições
do tamanho de partículas foram realizadas com lentes objetiva de 40 x,
utilizando o parâmetro do diâmetro de Feret, sendo contadas 500 partículas.
Com os valores obtidos foi calculada a distribuição de tamanho de partícula
para cada amostra. Para as análises foi utilizado um microscópio óptico LEICA
DM-500 (Leica Application Suite - LAS Sistema de Análise de Imagem).
3.1.7 Comparação das dispersões sólidas produzidas com PEG
A fim de avaliar a contribuição do método no aumento de solubilidade
foram escolhidas as amostras PEG-2(MA) e PEG- 2 (ES) para serem
analisadas por FTIR, PDRX e DSC, já descritos nos itens 3.1.1, 3.1.2 (porém
não foi feita a análise por Topas) e 3.1.3, respectivamente e assim verificar se
ocorreram modificações físico-químicas. Os resultados foram comparados com
os de PEG-2(SD). As amostras com PEG foram escolhidas por ter sido o
carreador onde foi possível produzir dispersões sólidas em todos os métodos.
3.2 Resultados e Discussão
3.2.1 Interações Físico-Químicas
As interações físico-químicas nas dispersões sólidas selecionadas foram
avaliadas por FTIR, DSC e PDRX-TOPAS e encontram-se na Figura 18 – 20.
69
Figura 18 – Avaliação das interações físico-químicas em PEG-2(SD)
Tabela 6 - Dados DSC de SINV, PEG-2(SD), PEG-2(MF) e PEG
SINV
PEG
PEG-2(MF)
PEG-2(SD)
Pico de Fusão
(ºC)
140,10
68,73
70,47
57,38
Onset(ºC)
138,63
63,66
64,91
51,85
Endset(ºC)
142,20
72,65
74,12
62,33
Os dados das amostras PEG-2(SD) e PEG-2(MF) referem-se somente ao carreador
No espectro FTIR de SINV os picos característicos são observados em
3.548 cm-1 (estiramento vibracional de OH de álcool), 3011 cm-1 (estiramento
vibracional de C-H olefínico), 2952 e 2872 cm-1(estiramento vibracional
simétrico e assimétrico de C-H de metila e metileno), 1712 e 1698 cm-1
(associado com estiramento C=O de lactona e C=O de éster), 1465 e 1390 cm1
(associado com balanço vibracional de grupos metila e metileno), 1269, 1228
e 1073 cm-1 (relacionado com balanço vibracional C-O-C de grupos lactona e
éster), 1055 cm-1 (estiramento vibracional C-O de álcool secundário) e 870 cm-1
(vibração C-H de olefina trissubstituída) (PATEL; PATEL, 2008) (MOHAMMADI
70
et al, 2010) (PANDYA et al, 2008) (AMBIKE; MAHADIK; PARADKAR, 2005)
(JUN et al, 2007) (RAO et al, 2010).
No espectro de PEG-2(SD) (Figura 18) ocorreu um intenso alargamento
com diminuição da intensidade do pico em 3553 cm-1 (estiramento vibracional
de OH de álcool), bem como em 2955 e 2841 cm-1(estiramento C=O de lactona
em1710 cm-1 e C=O de éster em1690 cm-1). Além disso, ocorreu a supressão
dos picos em 1710 e 1690 cm-1 (estiramento C=O de lactona e éster). Esse
perfil deixa evidente a interação química ocorrida em PEG-2(SD).
A análise do difratograma de PEG-2(SD) por Topas revelou uma
cristalinidade do fármaco de 18,2%, ou seja, com 81,8% de amorfização. Um
sólido amorfo é mais solúvel por ter um arranjo molecular com ligações mais
fracas que um arranjo cristalino e, portanto, maior instabilidade química, ou
seja, existe a tendência ao retorno da forma cristalina (SINKO, 2008).
É importante destacar o conceito de amorfo segundo as bases teóricas
da difratometria de raios x. Para isso é preciso compreender o que é um
material cristalino, no qual os átomos estão situados em um arranjo com
ângulos com mesmos valores e que se repetem, ou seja, tem ordem de longo
alcance, simetria. O material amorfo não possui esse padrão (CALLISTER
JUNIOR, 2008).
É possível ocorrer duas amostras de mesma natureza, com mesma
geometria cristalina, porém com distribuição diferente dos elementos químicos
dentro dos cristais, o que pode se refletir em propriedades físico-químicas
diversas (CULLITY; STOCK, 2001).
Esses dados associados com a diminuição ou supressão de bandas
ocorridas em FTIR são indicativos de uma possível formação de complexo
entre PEG e SINV, no qual a porção não complexada é responsável pela
presença de bandas inalteradas no espectro FTIR. A formação deste tipo de
complexo, em que moléculas maiores envolvem menores pode ocorrer através
da formação de ligações não covalentes, como pontes de hidrogênio, ligações
iônicas, Van der Waals, etc (YANG et al, 2008) (WOJNAROWSKA et al, 2010)
(FREEMAN, 1984). Existem relatos na literatura sobre a formação de ligações
de hidrogênio intermoleculares na SINV (CEJKA et al, 2003); nesse caso existe
a possibilidade da SINV formar pontes de hidrogênio intermoleculares com
71
PEG, deixando hidroxilas da SINV livres e capazes de formar também pontes
de hidrogênio com a água.
A curva de DSC de PEG-2(SD) (Figura 18) mostrou uma supressão do
pico de fusão da SINV, sugerindo a possibilidade de formação de complexos,
reforçada pela diminuição e mesmo supressão das bandas no espectro de
FTIR, o que caracteriza uma modificação química e física (PATEL; PATEL,
2008) (JUN et al, 2007) ( DIXIT; NAGARSENKER, 2010) (TAKAHASHI, 2009) .
Outra possibilidade é a solubilização do fármaco havendo a diminuição ou
desaparecimento do pico deste e só aparecendo o pico de fusão do carreador,
fenômeno que pode ocorrer quando utilizados carreadores de baixo ponto de
fusão (caso do PEG) durante a análise por DSC, sendo então um processo
físico (OLIVEIRA; YOSHIDA; GOMES, 2011). É possível que o fenômeno tenha
ocorrido com PEG-2(MF).
Figura 19 - Avaliação das interações físico-químicas em LSS-2(ES)
72
Tabela 7 – Dados DSC de SINV, LSS-2(MF)
SINV
LSS-2(MF)
Pico de Fusão (ºC)
140,10
144,03
Onset(ºC)
138,67
140,22
Endset(ºC)
142,16
146,78
1,43
3,81
ΔT (ºC)
ΔT = Onset – Pico de Fusão
Pico de Fusão de LSS – 201,4ºC
Evento Exotérmico em LSS-2(MF) – 174,08ºC
Evento Exotérmico em LSS-2(ES) – 163,72ºC
Todos os dados da tabela são relativos ao fármaco.
Os dados de LSS-2(ES) não foram avaliados por não apresentar evento de fusão
No espectro de LSS-2(ES) (Figura 19) observou-se que os picos
característicos de SINV se mantêm, tanto na mistura física quanto na dispersão
sólida, com o pico relativo ao estiramento vibracional de OH de álcool
ocorrendo em 3553 cm-1, o estiramento vibracional simétrico e assimétrico de
C-H de metila e metileno ocorrendo em 2955 e 2841 cm-1, respectivamente, e o
estiramento C=O de lactona (1710 cm-1) e C=O de éster (1690 cm-1). Esses
resultados demonstram que provavelmente não ocorreu modificação química
no fármaco ao produzir a dispersão sólida com LSS.
Com relação à LSS-2(ES) os dados de PDRX-TOPAS revelaram não ter
havido perda de cristalinidade do fármaco. Na análise por DSC (Figura 19)
houve mudança significativa na curva de LSS-2(MF), com desaparecimento do
pico de fusão do carreador (201,4ºC), aparecimento de evento exotérmico em
174,08ºC e com pico de fusão da SINV em 144,03ºC. Porém em LSS-2(ES) o
pico do fármaco é suprimido, ocorrendo novamente o evento exotérmico,
porém em temperatura menor (168,17ºC). Alguns autores sugerem como uma
explicação para as transições exotérmicas uma gama de fenômenos físicos
(transição cristalina, adsorção) e químicos (decomposição, degradação por
oxidação, etc) (BERNAL et al, 2002), porém o espectro FTIR não revelou uma
modificação química nem em LSS-2(MF), nem em LSS-2(ES), restando então
a possibilidade de um fenômeno de ordem física. Ionashiro (2005) também se
referiu a eventos exotérmicos ocorridos em curvas DSC como fenômenos de
transição cristalina. A supressão do pico de fusão da SINV na curva de LSS2(ES) sugere uma interação fármaco-carreador, visto não ter ocorrido em LSS2 (MF), porém não de ordem química, por não terem ocorrido modificação ou
supressão de picos no FTIR. O evento exotérmico ocorre com a presença de
73
SINV, portanto fica clara a interação, não estando, porém, relacionada a
aumento de solubilidade do fármaco, pois nenhuma mistura física apresentou
aumento de solubilidade (Tabela 1).
Uma possível explicação para o mecanismo de aumento da solubilidade
de LSS - 2 (ES) é a formação de micelas em solução devido às propriedades
surfactante de LSS (YAGUI; PESSOA; TAVARES, 2005) A concentração
micelar crítica (CMC) do LSS em água a 25ºC é de 0,0082 M (BALES et al,
1998).O ensaio de solubilidade (item 2.1.3) foi feito em água a 37ºC com
concentração de LSS na amostra de 0,5667 M. De acordo com Sinko (2008),
substâncias anfifílicas com concentração acima da CMC quando em solução
apresentam uma maior tendência de formação de micelas laminares, em
contrapartida quando a concentração se encontra próxima à CMC formam-se
micelas esféricas, porém ambas coexistem em equilíbrio no meio. Portanto
pelas condições do experimento é possível ter ocorrido a formação de micelas.
Figura 20 - Avaliação das interações físico-químicas em SOL-2(MA)
74
Tabela 8 - Dados DSC de SINV e SOL-2(MF)
SINV
SOL-2(MF)
Pico de Fusão (ºC)
142,40
141,40
Onset (ºC)
140,75
138,51
Endset (ºC)
145,67
143,77
1,65
2,89
ΔT(ºC)
ΔT = Onset – Pico de Fusão
Todos os dados da tabela são relativos ao fármaco.
Os dados de SOL-2(MA) não foram avaliados por não apresentar evento de fusão.
No espectro FTIR de SOL-2(MA) (Figura 20) ocorreu o mesmo que em
LSS-2(ES), ou seja, a presença de picos característicos do fármaco, com a
sobreposição de picos de SOL em 3560 cm-1. Em 1730 e 1628 cm-1 ocorrem
dois picos característicos de SOL, que se sobrepõem a 1723 e 1615 cm-1 de
SINV. Os espectros de SOL-2(MA) e SOL-2(MF) têm perfis semelhantes, com
exceção de um pico mais intenso em SOL-2(MA) em 1628 cm-1, que pode estar
relacionado a grupamento amida de SOL, sugerindo interação, visto não ter
ocorrido o mesmo em SOL-2(MF). Como SOL possui PEG em sua composição
(Figura 7 do item 1.3.4.2.1.2) é possível ter ocorrido o mesmo mecanismo de
formação de Pontes de Hidrogênio.
A curva DSC de SOL-2(MA) não apresentou o pico de fusão do fármaco,
possivelmente por ter sido completamente envolvido pelo carreador, visto que a
proporção molar do fármaco é muito menor que SOL, o qual possui uma massa
molecular em torno de 90.000 – 140.000 g/mol enquanto que a SINV tem
massa molecular de 418,54 g/mol, ou seja, SOL tem uma massa molecular em
torno
de
275
vezes
maior
que
SINV
(SOLUPLUS
–
TECHNICAL
INFORMATION - BASF, 2010). Portanto o perfil da curva DSC de SOL-2(MA)
demonstrou interação, corroborado por seu correspondente espectro FTIR
(Figura 20), onde ocorreu aumento da intensidade do pico em 1628 cm-1, já
discutido no presente item como possivelmente relacionado a grupamento
amida de SOL.
A análise de SOL-2(MA) por PDRX-TOPAS demonstrou um grau de
cristalinidade de 59,3% (40,7% do material amorfo). O carreador SOL também
possui um caráter amorfo e existem relatos na literatura de outros fármacos
que ao serem misturados com SOL em diferentes técnicas se tornaram
também amorfos (BERNAL et al, 2002) (NAGY et al, 2012). Embora o aumento
75
de solubilidade de SOL-2(MA) tenha sido semelhante a PEG-2(SD) somente
40,7% da amostra encontra-se em estado amorfo enquanto em PEG-2(SD) o
percentual de material amorfo é bem maior. Provavelmente a natureza anfifílica
de SOL, com uma CMC de aproximadamente 7,6 ppm formando micelas em
solução possa ter também contribuído para o aumento de solubilidade em
SOL-2(MA). Novamente tem-se uma hipótese multifatorial para o aumento de
solubilidade de SOL-2(MA), com influências da formação de micelas em
solução, de material amorfo e de Pontes de Hidrogênio.
3.2.2 Comparação de PEG-2(ES), PEG-2(MA) e PEG-2(SD)
As dispersões sólidas utilizando PEG foram analisadas por FTIR, DSC e
PDRX para avaliar a contribuição da técnica nos resultados do ensaio de
solubilidade e os resultados das análises encontram-se nas Figuras 21 – 30 e
Tabela 11.
76
Figura 21 - Espectros infravermelho de SINV, PEG, PEG-2(MA), PEG-2(ES)
e PEG-2(SD)
77
Figura 22 – Padrões de difração de SINV, PEG-2(SD), PEG-2(MA) e PEG2(ES)
78
Figura 23 – Curvas DSC de SINV, PEG, PEG-2(SD), PEG – 2 (ES),
PEG-2(MA) e mistura física
Tabela 9 - Dados DSC de SINV, PEG, dispersões sólidas e
mistura física com PEG
SINV
PEG
PEG-2(MF)
PEG-2(MA)
PEG-2(ES)
PEG2(SD)
Pico
de
Fusão (ºC)
143,02
68,73
69,97
64,41
63,55
57,38
Onset (ºC)
140,17
63,46
64,84
59,35
57,59
52,70
Endset (ºC)
146,16
72,62
73,21
69,26
68,58
62,17
Os dados das amostras contendo PEG referem-se somente ao carreador
Há relatos na literatura em que foi usada a mesma proporção SINV e
PEG, mas com técnicas diferentes em que o aumento dos valores de
solubilidade foi menor do que o encontrado nesse estudo para PEG-2(SD).
(SHINDE et al, 2012) (SILVA et al, 2010). Os dados de DSC, FTIR e DRX
também foram diferentes; essas informações demonstram que o método
utilizado influenciou nos resultados em nosso trabalho.
Os espectros FTIR de PEG-2(ES) e PEG-2(MA) apresentaram perfis
semelhantes à SINV, sugerindo não ter havido modificação química. Nas
análises por PDRX observou-se amorfização em PEG-2(MA) e PEG-2(ES),
menos evidentes que em PEG-2(SD), mas que podem explicar o aumento de
solubilidade. Nas curvas DSC houve desaparecimento do pico do fármaco
ocorrendo somente o pico de fusão do carreador; é possível que tenha ocorrido
79
um fenômeno de solubilização do fármaco, como já discutido acima para PEG2(MF).
Em PEG-2(ES) e PEG-2(SD) foi utilizado etanol como co-solvente;
existem relatos na literatura demonstrando o papel do co-solvente no aumento
de solubilidade de fármacos, produzido pela quebra das ligações hidrofóbicas
na interface fármaco/água (FIESE, HAGEN,1986, p.188).
3.2.3 Espectroscopia de Imagem de Infravermelho Próximo (NIR-CI)
As dispersões sólidas foram caracterizadas pela técnica de NIR-CI
quanto à homogeneidade de concentração dos componentes, bem como suas
análogas com proporção menor de carreador (1: 0,25) e as misturas físicas
correspondentes a cada proporção. Os resultados das proporções foram
comparados para avaliar se existe correspondência quanto à homogeneidade.
Os resultados dessas análises podem ser observados nas Figuras 24-35
e resumidos na Figura 36.
80
Figura 24 - Mapas de distribuição da concentração e histogramas
de SOL-1(MA)
Porcentagem teórica de SINV (80 % ) - Porcentagem teórica de SOL (20 %)
Porcentagem média de SINV (80,0 %* ) - Porcentagem média de SOL(20,1 %*)
*Desvio Padrão = 4,4
81
Figura 25 - Mapas de distribuição da concentração e histogramas de SOL1(MF)
Porcentagem teórica de SINV (80 % ); Porcentagem teórica de SOL (20 %)
Porcentagem média de SINV (75,4 % ); Porcentagem média de SOL(24,6 %)
82
Figura 26 - Mapas de distribuição da concentração e histogramas de SOL2(MA)
Porcentagem teórica de SINV (50 % ); Porcentagem teórica de SOL (50 %)
Porcentagem média de SINV (52,5 % *); Porcentagem média de SOL(48,5%*)
*Desvio Padrão = 7,0
83
Figura 27- Mapas de distribuição da concentração e histogramas de SOL2(MF)
Porcentagem teórica de SINV (50 % ); Porcentagem teórica de SOL (50 %)
Amostra muito heterogênea, com valores médios de concentração
distantes dos valores teóricos, porém as imagens são perfeitamente
complementares mostrando que os resultados das concentrações estão
corretos (Figura 34).
84
Figura 28 - Mapas de distribuição da concentração e histogramas de LSS1(ES)
Porcentagem teórica de SINV (80 % ); Porcentagem teórica de LSS (20 %)
Porcentagem média de SINV (79,6 % *); Porcentagem média de LSS(20,1%*)
*Desvio Padrão = 2,6
85
Figura 29- Mapas de distribuição da concentração e histogramas de LSS1(MF)
Porcentagem teórica de SINV (80 % ); Porcentagem teórica de LSS (20 %)
Porcentagem média de SINV (79,98 % *); Porcentagem média de LSS(19,99%*)
*Desvio Padrão = 5,6
86
Figura 30 - Mapas de distribuição da concentração e histogramas de LSS2(ES)
Porcentagem teórica de SINV (50 % ); Porcentagem teórica de LSS (50 %)
Porcentagem média de SINV (49,7 % *); Porcentagem média de LSS(50,2%*)
*Desvio Padrão = 6,7
87
Figura 31 - Mapas de distribuição da concentração e histogramas de LSS2(MF)
Porcentagem teórica de SINV (50 % ); Porcentagem teórica de LSS (50 %)
Porcentagem média de SINV (49,9 % *); Porcentagem média de LSS(49,9%*)
*Desvio Padrão = 8,4
88
Figura 32 - Mapas de distribuição da concentração e histogramas de PEG1(SD)
Porcentagem teórica de SINV (44,4%); Porcentagem teórica de PEG (11,1 %);
Porcentagem teórica de AER (44,4%)
Porcentagem média de SINV (43,3 % *); Porcentagem média de PEG (10,7%*)
*Desvio Padrão = 3,5
89
Figura 33 - Mapas de distribuição da concentração e histogramas de PEG1(MF)
Porcentagem teórica de SINV (80%); Porcentagem teórica de PEG (20 %)
Amostra muito heterogênea, com valores médios de concentração
distantes dos valores teóricos, porém as imagens são perfeitamente
complementares confirmando os resultados das concentrações (Figura 33).
90
Figura 34 - Mapas de distribuição da concentração e histogramas de PEG2(SD)
Porcentagem teórica de SINV (33,3%); Porcentagem teórica de PEG (33,3 %);
Porcentagem teórica de AER (33.3%)
Porcentagem média de SINV (34,1 % *); Porcentagem média de PEG (34,5%*)
*Desvio Padrão = 1,4
91
Figura 35 - Mapas de distribuição da concentração e histogramas de PEG2(MF)
Porcentagem teórica de SINV (50%); Porcentagem teórica de PEG (50 %)
Amostra muito heterogênea, com valores médios de concentração
distantes dos valores teóricos, porém as imagens são perfeitamente
complementares, confirmando os resultados das concentrações (Figura 35).
Não foi possível fazer a calibração multivariada com os resultados das
amostras SOL-2(MF) (Figura 27), PEG-1(MF) (Figura 33) e PEG-2(MF) (Figura
35) por serem muito heterogêneas.
Figura 36 – Gradiente de homogeneidade das dispersões sólidas por
NIR-CI
92
Com exceção de PEG-2(SD), nas demais amostras proporções menores
de carreador foram vantajosas para obtenção de uma maior homogeneidade.
Esse resultado demonstra que houve influência da técnica de obtenção em
PEG-2(SD).
Em amostras muito homogêneas como LSS-1(ES) (Figura 28) e PEG2(SD) (Figura 34) não foi possível distinguir pixels relativos ao fármaco ou ao
carreador, ficando os pixels todos misturados.
A utilização de calibração multivariada nos resultados das amostras foi
um grande diferencial para avaliar com clareza a homogeneidade das
amostras, principalmente ao observar os desvios padrão que estão diretamente
relacionados com perfil agudo do histograma, demonstrando valores próximos;
numa análise somente dos mapas de distribuição não seria possível esse grau
de refinamento.
Os resultados dos histogramas estão resumidos na Figura 36, revelando
que PEG-2(SD) apresentou a amostra mais homogênea (menor desvio
padrão). Nas amostras preparadas por malaxagem (MA) e evaporação com cosolvente (ES) a menor proporção (1:0,25 – fármaco: carreador) apresentou
maior homogeneidade, com exceção de secagem por spray dryer (SD).
O tratamento quimiométrico aplicado nos dados dos mapas de
distribuição foram fundamentais para avaliar a homogeneidade das amostras,
haja vista que cada amostra pode gerar cerca de 10 mil espectros e esse
método pode trabalhar com uma quantidade de dados dessa magnitude,
fornecendo dados de forma inequívoca (CARNEIRO; POPPI, 2012).
Avaliando os resultados de NIR-CI quanto a homogeneidade de teor do
fármaco destaca-se PEG-2(SD), pois apresentou o menor desvio padrão com
histograma agudo. Esse resultado é importante, pois uma amostra com
componentes
distribuidos
homogeneamente
auxilia
no
processo
de
solubilização do fármaco, quando esse encontra-se em solução.
O método NIR-CI pode ser usado na pesquisa de transição polimórfica e
na detecção de impurezas presentes em concentração muito pequenas de
forma eficiente. Além disso é um método não destrutivo que utiliza a chamada
“química verde”, livre de solventes (GENDRIN; ROGGO; COLLET, 2008).
Pode ser também aplicado na indústria farmacêutica como um
substituinte do teste de uniformidade de conteúdo e na validação de processos
93
de misturas com menor margem de erro, tornando com isso o processo final
mais rápido.
3.2.4 Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)
As fotomicrografias obtidas por MEV (Figuras 37) permitiram visualizar a
topografia de SINV e das dispersões sólidas selecionadas.
Figura 37 – Fotomicrografias de SINV e dispersões sólidas
obtidas por MEV
A – SINV / B – LSS-2(ES) / C – SOL-2(MA) / D – PEG-2(SD)
A análise por MEV revelou que as técnicas para produzir as dispersões
sólidas resultaram em uma morfologia diferente de SINV (Figura 37 - A), sendo
essa composta de cristais retangulares achatados. As amostras LSS-2(ES)
94
(Figura 37 - B) e SOL-2(MA) (Figura 37 - C) apresentaram dimensões variadas.
Porém PEG-2(SD) apresentou morfologia bastante diferente com partículas
tendendo à esfericidade, porosas, com dimensões mais homogêneas (Figura
37 - D), sendo essas características próprias de material obtido na secagem
por “spray dryer”, já descritas por Oliveira e Petrovick (2010). Segundo Sinko
(2008), partículas porosas podem adsorver gases e vapor d’água em seus
interstícios promovendo o aumento da dissolução de seus componentes, o que
seria um diferencial para as partículas de PEG-2(SD). Paudel e colaboradores
(2013) ressaltaram também que a secagem por “spray dryer”, por ser uma
técnica com rápida evaporação do solvente, facilita a formação de dispersões
sólidas amorfas.
3.2.5 Distribuição do Tamanho de Partículas (DTP)
O tamanho e distribuição das partículas do fármaco e das dispersões
sólidas foram tabulados e organizados na forma de histogramas, conforme
podem ser vistos na Figura 38.
95
Figura 38 – Histograma do Tamanho de Partícula de SINV (A), PEG-2(SD)
(B), LSS-2(ES) (C) e SOL-2(MA) (D).
Os histogramas de SINV (Figura 38 - A) e PEG-2(SD) (Figura 38 - B)
revelaram assimetria positiva, ou seja, com uma maior concentração de
partículas em menores dimensões. A amostra SINV apresentou 45,4% das
partículas com diâmetro entre 5-8 µm; a amostra PEG-2(SD) apresentou uma
distribuição de frequência de 96,4% no intervalo de 1-6 µm, sendo que 67,6%
desse percentual apresentou tamanho entre 2-3 µm.
As amostras LSS-2(ES) (Figura 38 – C) e SOL-2(MA) (Figura 38 – D)
apresentaram histogramas com frequência de distribuição normal, ou seja, com
maior número de partículas em tamanhos medianos. A amostra LSS-2(ES)
apresentou a distribuição mais variada de todas com os maiores percentuais
nos intervalos de 11-20 µm (35,6%) e 21-30 µm (37,4%); a amostra SOL-2(MA)
apresentou maior percentual no intervalo de 11-20 µm (61,1%). Ambas as
dispersões sólidas apresentaram tamanhos de partícula maiores que o fármaco
isoladamente, de forma que a técnica utilizada não contribuiu para a diminuição
96
do tamanho de partícula, ou seja, não foi um fator que tenha contribuído para o
aumento da solubilidade e sim a provável formação de micelas em LSS-2(ES)
e SOL-2(MA) e a amorfização em SOL-2(MA).
3.2.6 Síntese da caracterização das dispersões sólidas selecionadas
Os resultados encontrados na caracterização de PEG-2(SD), LSS-2(ES)
e SOL-2(MA) estão resumidos no Quadro 3 abaixo.
97
Quadro 3 – Síntese dos Resultados da Caracterização das Dispersões Sólidas Selecionadas
FTIR
PEG-2(SD)
DSC
PDRXTOPAS
Intensa
Supressão do pico Intensa
modificação do de
fusão
do amorfização
espectro
fármaco.
.
original
da
SINV.
NIR-CI
MEV
Material muito Partículas porosas
homogêneo
e
tendendo
á
quanto
à esfericidade.
concentração.
LSS-2(ES)
Sem
Formação de pico Sem
modificação do exotérmico
e amorfização
espectro
desaparecimento
.
original
da do pico de fusão
SINV.
do fármaco.
Material pouco Placas achatadas
homogêneo
com
dimensões
quanto
à variadas.
concentração.
SOL-2(MA)
Discreta
Supressão do pico Discreta
modificação do de
fusão
do amorfização
espectro
fármaco.
.
original
da
SINV.
Material pouco Placas achatadas
homogêneo
com
dimensões
quanto
à variadas.
concentração. .
DTP
Distribuição
de
frequência
de
96,4% no intervalo
de 1-6 µm, sendo
que 67,6% desse
percentual
com
tamanho entre 2-3
µm.
Distribuição
de
frequência
de
35,6% no intervalo
de 11-20 µm e
37,4% no intervalo
de 21-30 µm.
Distribuição
de
frequência
de
61,1% no intervalo
de 11-20 µm .
98
PARTE 4
ESTUDO DA ESTABILIDADE DA
SINVASTATINA E
DISPERSÕES SÓLIDAS SELECIONADAS
99
PARTE 4 ESTUDO DA ESTABILIDADE DA SINVASTATINA E DISPERSÕES
SÓLIDAS SELECIONADAS
O estudo teve como foco avaliar a estabilidade físico-química de SINV, SOL2(MA) e PEG-2(SD) baseado na Resolução nº 1, de 29 de julho de 2005, da ANVISA
(MS) (BRASIL. 2005) (estudo de estabilidade acelerada) através do teor de fármaco
por espectrofotometria, difratometria de raios x do pó com análise por Topas (PDRXTOPAS) e calorimetria diferencial exploratória (DSC).
4.1 Procedimento Experimental
4.1.1 Materiais
Para o estudo foram utilizadas amostras de SINV, PEG-2(SD) e SOL-2(MA),
tubos eppendorf (1,5 mL transparentes) e metanol grau analítico.
4.1.2 Métodos
As amostras foram acondicionadas em tubos eppendorf (triplicata) e
colocadas em câmara climatizada marca Solab, modelo SL206/600 nas condições
de 40ºC(±1) e 75% (±5) umidade relativa do ar (URA), sendo estudadas nos tempos
inicial (T0), 90 (T90) e 180 dias (T180) (BRASIL, 2005) através da análise de teor de
fármaco e DSC e nos tempos inicial (T 0) e 180 dias (T180) por PDRX-TOPAS.
A metodologia para o teor de fármaco foi feita do mesmo modo que em 2.1.2;
as análises por PDRX-TOPAS e DSC foram feitas como em 3.1.2 e 3.1.3,
respectivamente.
4.2 Resultados e Discussão
Os resultados do estudo de estabilidade através da análise do teor de
fármaco nas amostras encontram-se na Figura 39.
100
Figura 39– Teor de SINV e dispersões sólidas durante o estudo de estabilidade.
12
114,66%
SINV
PEG-2(SD)
SOL-2(MA)
[SINV](µg/mL)
11
103,31%
95,42%
10
100,38%
91,92%
91,87%
9
84,96%
68,70%
8
0
30
60
90
67,04%
120
150
180
Tempo(dias)
Desvio padrão SINV T 0 - 0,04; SINV T 90 – 0,04; SINV T 180 – 0,07; PEG-2(SD) T0 – 0,10; PEG-2(SD)
T 90 – 0,02; PEG-2(SD) T180- 0,02; SOL-2(MA) T 0 – 0,03; SOL-2(MA) T 90-0,06; SOL-2(MA) T 180 –
0,01; n=3)
Estabilidade físico-química é a capacidade de um produto se manter com as
mesmas propriedades e características que possuía no momento de sua fabricação
durante o período de estocagem A estabilidade de produtos farmacêuticos depende
de fatores ambientais como temperatura, umidade e luz, e outros relacionados ao
próprio produto como as propriedades físicas e químicas do fármaco e excipientes, a
forma farmacêutica, o processo de fabricação, etc (BRASIL, 2005).
De acordo com Silva e colaboradores (2009) e Ito (2012) a metodologia
utilizada no estudo de estabilidade acelerada de medicamentos é ainda objeto de
discussão no meio científico internacional, não existindo um texto padrão a ser
seguido. No Brasil é utilizada a RE 01, de 2005 (Anvisa) (BRASIL. 2005), onde para
medicamentos sólidos com armazenamento entre 15-30ºC, embalagem semi-
101
permeável o estudo de estabilidade acelerada deve ser conduzido em 40ºC/75%
URA, com coletas nos tempos 0, 3 e 6 meses, modelo de estudo no qual o presente
trabalho foi baseado. A resolução não deixa claro quais análises utilizar.
São encontrados na literatura inúmeros artigos com o foco de aumentar a
solubilidade de SINV através de variadas técnicas (VARGAS; RAFFIN; MOURA,
2012), porém poucos abordam a questão da estabilidade, fator primordial, sem o
qual não é possível prosseguir na pesquisa, cujo objetivo final deve ser a obtenção
de um medicamento, com qualidade, segurança e eficácia terapêutica.
Segundo Oliveira e colegas (2010), onde foi avaliada a SINV em condições de
estresse como a exposição à luz ultravioleta, exposição ao calor e oxidação, dentre
essas apenas na ultima condição (oxidação) houve alteração, com formação de
novos picos no cromatograma obtido por HPLC, deixando bem evidente a
degradação da molécula. SINV apresenta grupamentos ésteres alifático e cíclico
(lactona) e grupamento hidroxila ligado ao anel lactônico, que podem sofrer oxidação
(CELESTINO, 2011). Como já visto por Oliveira e colegas (2010), SINV apresentou
estabilidade ao calor, porém não foi testada a influência da umidade. Um fármaco
quando oxidado apresenta diminuição de seu teor, nem sempre fornecendo provas,
visual ou olfativa, de sua ocorrência (VADAS, 2004).
Na Figura 42 observou-se que as dispersões sólidas PEG-2(SD) e SOL2(MA) apresentaram um perfil de degradação mais acentuado que o fármaco, sendo
que em PEG-2(SD) houve redução do teor de 45,96%, de 8,51% em SOL-2(MA) e
de 7,89% para a SINV em 90 dias. Ao final do experimento a redução total do teor
em PEG-2(SD) foi de 47,62%, em SOL-2(MA) de 15,42% e de SINV de 11,39%. Os
teores foram comparados entre grupos por ANOVA (fator único) (p<0,05) e
apresentaram diferença significativa para todos os tempos de análise.
Souza e colaboradores (2007) estudaram a cinética de degradação de SINV e
verificaram que possui um modelo cinético de degradação de primeira ordem, onde
a velocidade de reação é diretamente proporcional à concentração dos
componentes da amostra. Pelo aspecto da reta correspondente a degradação de
SOL-2(MA), essa parece se assemelhar a SINV sugerindo um perfil de degradação
semelhante.
Pelos resultados obtidos na análise de teor é possível ter ocorrido oxidação
das dispersões sólidas de forma mais intensa do que no fármaco isolado, sendo
ainda maior em PEG-2(SD).
102
Ao analisar os dados dos difratogramas pelo programa Topas, a discussão
sobre a estabilidade das dispersões sólidas e SINV recebeu novo enfoque, o que
definiu o rumo da discussão, comprovando ter sido a análise PDRX-TOPAS de
fundamental importância na caracterização e acompanhamento da estabilidade
cristalina das amostras.
Nas Figuras 40- 42 e Tabela 12 estão representados os difratogramas obtidos
através do tratamento dos dados de PDRX no programa computacional Topas
(PDRX-TOPAS).
Figura 40 – Análise por PDRX-TOPAS de SINV 180 dias.
7.733007
9.17757
10.01879
10.71858
16,000
14,000
12,000
10,000
8,000
6,000
4,000
2,000
0
-2,000
5
6
7
8
14.72385
24.04334
15.4482
24.8673
16.39485
25.32391
17.02896
25.75339
12.56623
17.53377
26.19461
18.0822
27.67599
18.5896
28.16713
19.17339
28.95829
20.20931
29.51678
21.0213
30.75016
21.86729
31.52342
22.33924
31.68813
23.51396
34.622
34.66307
36.26344
38.88223
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44
Chave de cores: vermelho (linha de refinamento),verde (linha do difratograma), cinza (ruído de
fundo), púrpura (contribuição amorfa).
Figura 41 - Análise por PDRX-TOPAS de PEG-2(SD) 180 dias.
4,000
16.70375
16.8338
16.96385
18.00424
18.19932
18.29685
18.45942
18.687
18.97961
19.14218
3,500
3,000
2,500
2,000
1,500
1,000
500
0
-500
22.49095
25.64465
22.65351
25.93726
23.07617
23.27125
23.43381
-1,000
-1,500
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44
Chave de cores:vermelho (linha de refinamento),azul (linha do difratograma), cinza (ruído de
fundo)
103
Figura 42 - Análise por PDRX TOPAS de SOL-2(MA) 180 dias.
9.119346
20.93856
31.1464
9.327403
21.82812
10.72147
22.29629
11.75676
23.18237
13.26116
24.51608
14.65507
25.84478
15.40176
27.72368
16.3203
28.60556
16.96552
17.44709
18.15653
18.54087
19.11021
8,000
7,000
6,000
5,000
4,000
3,000
2,000
1,000
0
-1,000
5
6
7
8
9
34.0858
42.46454
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44
Chave de cores:vermelho (linha de refinamento),preto (linha do difratograma), cinza (ruído de
fundo), púrpura (contribuição amorfa).
Tabela 10 – Dados do cálculo do grau de cristalinidade por PDRX TOPAS em
180 dias do estudo de estabilidade
SOL-2(MA)T180
PEG-2(SD)T180
SINV T180
Contribuição Cristalina
72741,59
7909,0
76340
Contribuição Amorfa
35582,97
34035
426,5
Grau de Cristalinidade
67,2%
18,7%
99,4%
Grau de Refinamento
2,08
21,30
3,74
Os cálculos de cristalinidade feitos por Topas (Tabela 12) revelaram que não
houve modificação da cristalinidade da SINV após 180 dias (99,4%). O mesmo
ocorreu com PEG-2(SD) que apresentou uma baixa cristalinidade no tempo inicial
(18,2%), não tendo se alterado após 180 dias (18,7%). Somente em SOL-2(MA)
houve um aumento de cristalinidade de 7,9% (de 59,3 para 67,2%) em relação ao
tempo inicial.
Para o cálculo da cristalinidade de PEG-2(SD) por PDRX TOPAS foi utilizada
a função FP (Parâmetro Fundamental); para o cálculo de SINV e SOL-2(MA) foi
utilizada a função Pearson VII.
As dispersões sólidas mantiveram o percentual de cristalinidade inicial, o que
é uma informação importante, pois outros autores que utilizaram estratégias para
aumentar a solubilidade de SINV com produção de material amorfo relataram o
retorno ao estado cristalino do fármaco, ou seja, as amostras mostraram-se instáveis
quanto à cristalinidade. É o caso de Margulis-Goshen e Magdassi (2009), os quais
104
verificaram que 14% da SINV amorfa retornou para a forma cristalina em 280 h na
temperatura ambiente. A estabilidade do material amorfo só foi possível quando
mantido a -12 º C, tendo sido estável por até 4 meses. Esse fato foi também
observado por Zhang e colaboradores (2009) que avaliaram a estabilidade de SINV
amorfa produzida por diferentes técnicas e verificaram a instabilidade dessa forma,
havendo um retorno a forma cristalina durante o processo de estocagem, que é
acelerado pelo aumento de temperatura.
Ainda Zhang e colaboradores (2009) verificaram que partículas amorfas de
SINV com tamanho menor que 10 µm apresentaram maior instabilidade física. Na
presente tese as partículas de PEG-2(SD) foram caracterizadas por microscopia
ótica como tendo 50% (já descrito em 3.2.5) das partículas com 1- 6 µm de tamanho.
É provável que o tamanho reduzido de partícula tenha contribuído para uma
degradação mais rápida, pois partículas menores possuem maior superfície de
contato havendo maior interação com oxigênio atmosférico, facilitando a oxidação
(instabilidade química), evidenciados pelas análises de teor.
Graeser e colaboradores (2008) avaliaram a estabilidade da SINV amorfa,
produzidas por duas técnicas diferentes: “crio-milling”, onde é feita uma moagem em
condições criogênicas (nitrogênio líquido) e “quench-cooling”, onde o fármaco foi
fundido (150ºC) e subitamente resfriado em nitrogênio líquido. Os autores colocaram
ambos os materiais em estocagem a 20ºC com 35% URA e observaram que o
produzido por “quench-cooling” não recristalizou, mesmo quando estocado a 40ºC;
já o produzido por “crio-milling” recristalizou completamente em 20 h de estocagem a
20ºC, o que comprova que a técnica para modificação da cristalinidade da SINV
pode comprometer a estabilidade cristalina. Esse resultado foi semelhante ao
encontrado na presente tese, onde também não houve recristalização da SINV
durante a estocagem.
Correlacionando os resultados de teor do fármaco com os dados obtidos por
PDRX-TOPAS (Tabela 10), nesse estudo de estabilidade, observou-se que os dados
de cristalinidade foram mantidos, porém ocorreu degradação química, evidenciados
pela diminuição do teor de fármaco, principalmente de PEG-2(SD), possivelmente
pelo processo de secagem ser feito com ar ou pela diminuição do tamanho de
partículas.
As curvas DSC obtidas nas análises do estudo de estabilidade podem ser
observadas nas Figuras 43-45 e os dados relativos às curvas nas Tabelas 13 e 14.
105
Figura 43 - Curvas DSC de SINV durante Estudo de Estabilidade.
Tabela 11 – Dados obtidos a partir das curvas DSC para SINV.
SINV
T0
T90
T 180
Onset(ºC)
139,92
138,29
139,43
Pico de fusão (ºC)
Entalpia de
Fusão(J/g)
143,92
141,23
143,07
59,93
57,35
54,44
Figura 44 - Curvas DSC de PEG-2(SD) durante Estudo de Estabilidade
106
Tabela 12 – Dados obtidos a partir das curvas DSC para PEG-2 (SD)
PEG-2(SD)
T0
T90
T 180
Onset(ºC)
52,34
49,85
45,92
Pico de fusão(ºC)
Entalpia de
Fusão(J/g)
57,66
55,38
49,26
34,99
27,08
5,39
Dados referentes a PEG.
Figura 45– Curvas DSC de SOL-2(MA) durante Estudo de Estabilidade
Dados não calculados devido a ausência de eventos de fusão
Os dados de DSC de SINV revelam um aumento do pico de fusão em torno
de 2ºC (Tabela 13), havendo pequena modificação entre 90 e 180 dias, tendo os
valores de entalpia de fusão se mantido próximos. Desse modo não houve
modificação física de SINV nas condições de análise.
Avaliando as curvas DSC de PEG-2(SD) (Figura 44) no período até 180 dias
observou-se que o perfil da curva se manteve, porém o evento de fusão de PEG
sofreu alteração (Tabela 14), tendo o pico de fusão do PEG deslocado para valores
menores demonstrando a formação de produto mais instável, o que é confirmado
pela diminuição da entalpia de fusão (STORPIRTIS et al, 2009). Essas informações
estão de acordo com as obtidas por análise de teor para PEG-2(SD).
As curvas DSC de SOL-2(MA) (Figura 45) apresentaram perfis semelhantes
em todos os tempos de análise, sugerindo não ter ocorrido modificação física.
107
De forma geral as dispersões sólidas mantiveram a estabilidade quanto ao
percentual de contribuição amorfa, bem como a cristalinidade de SINV. Porém
quanto ao teor da SINV em ambas as dispersões sólidas houve provável
degradação química, com possível oxidação, visto ser um fator de instabilidade do
fármaco. Uma possibilidade de evitar essa degradação seria produzir um
comprimido revestido logo após a preparação da dispersão sólida. Para uma
compreensão mais completa da estabilidade de PEG-2(SD) e SOL-2(MA) é
necessário identificar os produtos de degradação por cromatografia líquida de alta
eficiência (HPLC) e repetir o estudo de estabilidade, porém em atmosfera inerte.
Os achados sobre estabilidade da contribuição amorfa das dispersões sólidas
no presente trabalho deixa clara a importância de estudar a cristalinidade dos
fármacos com recursos como Topas, complementadas com análises que avaliem o
aspecto químico dos mesmos.
108
PARTE 5
CONCLUSÃO
109
PARTE 5
CONCLUSÃO
De acordo com os resultados encontrados conclui-se que houve aumento de
solubilidade em todas as dispersões sólidas, com exceção de SOL-2(SD), com
influência da técnica no aumento de solubilidade, como no caso das dispersões
sólidas preparadas com PEG, onde se conclui que os mecanismos de aumento de
solubilidade foram multifatoriais.
Através da caracterização das dispersões sólidas utilizando FTIR, DSC e
PDRX-TOPAS foi possível compreender as interações físico-químicas, bem como
propor teorias para o aumento de solubilidade.
Com o estudo de estabilidade foi possível avaliar o comportamento das
dispersões sólidas ao longo do tempo. Esses aspectos são importantes para o
aperfeiçoamento das técnicas de obtenção das dispersões sólidas de forma racional,
sendo viável aprimorar as técnicas de PEG-2(SD) e SOL-2(MA) visando a
estabilidade físico-química.
O estudo de solubilidade de fases apontou que é possível utilizar proporções
maiores de carreadores do que as utilizadas em nosso estudo, podendo ser restrita
pela técnica de preparação.
O carreador SOL apresentou grande potencial para o aumento da solubilidade
de SINV, porém não através de secagem por “spray dryer” (SD).
As propostas de teorias que explicam o aumento de solubilidade das
dispersões sólidas, bem como o estudo de estabilidade preencheram uma lacuna na
pesquisa para o aumento da solubilidade de SINV, colaborando com futuros
trabalhos.
A técnica PDRX-TOPAS deu um novo enfoque tanto na teoria proposta para o
aumento de solubilidade das dispersões sólidas, quanto para o estudo de
estabilidade, revelando a manutenção do estado amorfo de PEG-2(SD) e SOL2(MA).
A técnica NIR-CI contribuiu com a informação sobre a homogeneidade dos
componentes, podendo ser utilizado como uma alternativa mais rápida e eficiente ao
teste de uniformidade de conteúdo e ao controle de qualidade dos processos de
misturas realizados na indústria farmacêutica.
110
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111
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120
PERSPECTIVAS PARA
PESQUISAS FUTURAS
121
PERSPECTIVAS PARA PESQUISAS FUTURAS
Ao finalizar esse projeto de tese surgem novos questionamentos motivadores
da continuação dessa pesquisa com o foco no desenvolvimento de um medicamento
contendo sinvastatina, com melhores propriedades tecnológicas e biofarmacêuticas.
Dessa forma temos as seguintes propostas futuras:
1. Testar novas dispersões sólidas contendo Soluplus (SOL) com maiores
proporções do carreador, produzidas por malaxagem, por ser um método de fácil
execução e por ter os resultados do ensaio de solubilidade de fases com SINV e
SOL terem demonstrado melhores resultados são em concentrações maiores de
SOL.
2. Realizar ensaio de solubilidade de fases com SINV e SOL + lactose,
maltodextrina ou ciclodextrina em diversas proporções para avaliar o
comportamento termodinâmico, bem como a solubilidade de saturação. Com as
amostras selecionadas, testar por extrusão a quente, por ser um método que o
próprio fabricante (BASF) indica para ser utilizado com SOL; fazer a
caracterização e estudo de estabilidade.
3. Produzir novas dispersões sólidas de SINV e PEG com concentrações maiores
de PEG (pois o estudo de solubilidade de fases revelou resultados promissores
em concentrações maiores de PEG), com otimização do método por spray dryer.
Fazer a caracterização e estudo de estabilidade por termogravimetria das
dispersões obtidas.
4. Com PEG-2(SD) e SOL-2(MA), objeto de estudo da presente tese, produzir
comprimidos revestidos com a função de proteger as dispersões sólidas da
oxidação; fazer novo estudo de estabilidade, comparando com estudo por
termogravimetria (análise térmica). Avaliar o perfil de dissolução comparando
com comprimidos comerciais de sinvastatina. Fazer estudo de permeabilidade
intestinal (in vitro) e se o resultado for satisfatório fazer estudo de
biodisponibilidade (in vivo).
5. Avaliar através de Topas a disposição dos átomos componentes das dispersões
PEG-2(SD) e SOL-2(MA) dentro da rede cristalina e a conformação espacial
122
desta para melhor entendimento das características verificadas nas demais
análises executadas.
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PRODUÇÃO RESULTANTE DO
PROJETO DE TESE
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PRODUÇÃO RESULTANTE DO PROJETO DE TESE
Artigo 1 (publicação) - VARGAS, Mara Rúbia Winter; RAFFIN, Fernanda Nervo;
MOURA,Túlio Flávio Accioly de Lima. Strategies used for to improve aqueous
solubility of simvastatin: a systematic review. Revista de Ciências Farmacêuticas
Básica e Aplicada, V.33, n.4, p. 497-507, 2012.
Artigo 2 (submissão) – VARGAS, Mara Rúbia Winter et al. Solid dispersions of
simvastatin: solubility improvement, characterization and evaluation of interactions.
AAPS PharmScitech.