FERRAMENTAS ANALÍTICAS PARA CARACTERIZAÇÃO DE

Ainda que a estratégia de dispersões sólidas tenha sido efetiva para aumentar a solubilidade e a dissolução de vários fármacos, como pode ser observado pelo número elevado de estudos publicados nestes últimos anos, problemas de instabilidade física limitam sua aplicação comercial, onde formas de alta energia se convertem espontaneamente em formas mais estáveis e menos solúveis. Neste sentido, a utilização de métodos analíticos para monitorar esta estabilidade física são de suma importância durante o processo de otimização de novas formulações, pois permite compreender os mecanismos de estabilização. Estas ferramentas analíticas proporcionam evidências diretas das alterações que ocorrem, nos níveis molecular e intermolecular, em determinada amostra, tal como a cristalização que ocorre em uma matriz de dispersão (exemplos, pico de difração do cristal, variações nas características térmicas, alterações nas vibrações de ligações intermoleculares). Nos casos em que métodos quantitativos podem ser empregados, os efeitos de diferentes fatores que interferem na tendência e na taxa de cristalização podem ser estimados, tais como o tipo de polímero e as condições ambientais de estocagem (PALERMO; ANDERSON; DRENNEN, 2012). Cabe ressaltar que nenhum destes métodos é efetivo quando tratado isoladamente com o propósito de caracterizar um sistema sólido e, desta forma, uma análise conjunta dos resultados obtidos com as diferentes técnicas deve ser realizada.

3.6.1. DIFRAÇÃO DE RAIOS X

A combinação entre difração de raios X (DRX) e análise térmica representa o padrão ouro para se determinar diferenças de ordem molecular (periodicidade de átomos ou moléculas em cristais), bem como para diferenciar compostos amorfos de compostos cristalinos. Fracas características de dispersão de materiais não cristalinos resultam em um amplo halo amorfo nos difratogramas. Por outro lado, a repetição de estruturas cristalinas construtivamente difrata os raios X de modo que picos agudos com ângulos específicos poderão ser observados, facilitando a rápida identificação da amostra. Esta informação é compartilhada na análise térmica com uma única temperatura de transição vítrea (Tg). No entanto, com materiais amorfos, a ausência de endoterma de fusão é observada (PALERMO; ANDERSON; DRENNEN, 2012).

A difração de raios X de pós (DRXP) também pode ser utilizada para quantificar determinado componente de uma DS, incluindo o grau/percentual de cristalinidade da amostra, através de técnicas específicas de refinamento (ALEXANDER; KLUG, 1948). Este método é bastante laborioso e exige a inclusão de um padrão interno, a fim de aumentar a confiabilidade dos resultados obtidos. Este padrão interno geralmente é misturado com a amostra e seus picos de difração não devem interferir naqueles da amostra, assim como problemas de orientação preferencial também não deverão ser observados (ZEVIN; KIMMEL, 1995). Recentemente, alternativas, tal como a análise multivariada de dados de padrões de difração, têm se mostrado efetivas para a quantificação de preparações multicomponentes, como é o caso de DS contendo misturas de polímero e fármaco, dispensando o uso de padrão interno (RUMONDOR; TAYLOR, 2010).

O limite de detecção pode variar dependendo do instrumento utilizado (sistema convencional ou síncronton), protocolo de amostragem (tempo de coleta, geometria), e características da amostra. Para misturas com fármaco cristalino e excipientes amorfos, um limite na ordem de 0,2 a 0,5% (w/w) é descrito (SARSFIELD et al., 2006). Quanto maior o grau de cristalinidade do carreador/excipiente, menor será o limite de detecção para o fármaco estudado.

3.6.2. ESPECTROSCOPIA VIBRACIONAL RAMAN

Espectros Raman são obtidos pela irradiação da amostra com uma fonte de laser com captura da radiação dispersa ao feixe incidente, e as análises exigem uma alteração da polarizabilidade das moléculas irradiadas. Moléculas não-cristalinas e excipientes hidrofílicos são fracos dispersores Raman em relação a pequenas moléculas aromáticas e heterocíclicas (PALERMO; ANDERSON; DRENNEN, 2012).

Ainda que existam estas limitações, é relativamente fácil identificar picos de fármacos, mesmo em baixas concentrações de uma matriz (TAYLOR; LANGKILDE, 2000). Outra vantagem é que, na maioria dos casos, formas farmacêuticas sólidas podem ser rapidamente analisadas com pouca ou nenhuma preparação da amostra, na maioria dos casos, o que torna esta técnica bastante versátil e permite sua utilização nas etapas de controle e desenvolvimento de novas formulações. A instrumentação pode incluir tanto a Transformação de Fourier (TF) quanto fontes dispersivas. A coleta do espectro com a TF reforça a relação sinal-ruído, enquanto que a fonte de comprimento de onda com infravermelho próximo evita problemas em amostras fluorescentes (PALERMO; ANDERSON; DRENNEN, 2012).

Métodos de espectroscopia RAMAN têm sido efetivos na diferenciação de formas amorfas e cristalinas de um mesmo fármaco (HU et al. 2007). Além disto, a técnica pode ser utilizada para monitorar e quantificar transições de fase no estado sólido in situ que ocorrem durante a dissolução de fármacos amorfos (SAVOLAINEN et al. 2009). A combinação de um desenho experimental bem definido e um tratamento matemático apropriado pode permitir a utilização da técnica para análises quantitativas de misturas no estado sólido (HEINZ et al., 2007).

O deslocamento da frequência Raman é idêntico ao da frequência de absorção no infravermelho (IR), o que torna as técnicas complementares. Ao invés de alterações da polarizabilidade, a absorção no IR requer alterações no momento dipolo (ou seja, na distribuição de carga) durante a vibração ou rotação das moléculas. Uma desvantagem do IR é que a preparação da amostra não é tão trivial quanto na espectroscopia Raman e, em alguns casos, podem não ser representativa. No IR, amostras são geralmente preparadas como

pellets triturados e diluídos com brometo de potássio. Os processos de

trituração ou compactação podem promover certo estresse mecânico, resultando em modificações de fase cristalina (YOSHIOKA; HANCOCK; ZOGRAFI, 1994; OKUMURA; OTSUKA, 2005).

As interações entre polímero e água, bem como entre fármaco e polímero, podem ser visualizadas com esta técnica. Polímeros polares e outros excipientes solúveis em água podem absorver quantidades significativas de água, aumentando a plasticidade e as trocas estruturais que, por sua vez, afetam a mobilidade do fármaco disperso. Além disto, a absorção de água pode potencializar a degradação de fármacos (KARARLI; CATALANO, 1990). Interações entre água e polímeros têm sido confirmadas por deslocamento dos picos da carbonila. Por exemplo, quando os polímeros PVP e PVA são considerados, a cadeia lateral pirrolidona estabelece interações com água mais fortes que sua cadeia acetato (TAYLOR; LANGKILDE; ZOGRAFI, 2001).

As interações químicas intermoleculares entre fármaco e excipientes nas DS são comumente relatadas, porém, pouco compreendidas. A miscibilidade molecular esperada nas DS requer alguma interação, que pode ser específica (ex.: ligações de hidrogênio e interações íon-dipolo) ou não específicas (ex.: forças de Van der Wals). Exemplos de DS estabilizadas por interações químicas intermoleculares incluem fármacos com grupos doadores de hidrogênio e excipientes com um anel pirrolidona (TAYLOR; ZOGRAFI, 1997). Nas análises espectroscópicas, com o propósito de se observar interações entre polímero e fármaco, picos de grupos funcionais específicos e com modos de vibração distintos têm sido selecionados e monitorados quanto aos seus deslocamentos e alterações de intensidade (FORSTER; HEMPENSTALL; RADES, 2001). Quanto menor a proporção de fármaco relativamente à de polímero, mais difícil será a identificação dos sinais espectrais do fármaco e, desta forma, técnicas complementares se mostram necessárias para a validação dos dados obtidos.