UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
INSTITUTO DE QUÍMICA
ELMAR DAMASCENO JUNIOR
AVALIAÇÃO DA LIBERAÇÃO DO ÁCIDO ASCÓRBICO EM COMPRIMIDOS DE LIBERAÇÃO PROLONGADA ATRAVÉS DE TESTES DE DISSOLUÇÃO IN VITRO
NATAL-RN DEZ/2017
ELMAR DAMASCENO JUNIOR
AVALIAÇÃO DA LIBERAÇÃO DO ÁCIDO ASCÓRBICO EM COMPRIMIDOS DE LIBERAÇÃO PROLONGADA ATRAVÉS DE TESTES DE DISSOLUÇÃO IN VITRO
Trabalho de conclusão de curso apresentado ao curso de Química Bacharelado da Universidade Federal do Rio Grande do Norte – UFRN como parte dos requisitos para a obtenção do título de bacharel em Química.
Orientadora: Profª Dra. Nedja Suely Fernandes
Co-Orientadora: MSc. Janiele Mayara Ferreira de Almeda
NATAL-RN DEZ/2017
Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN Sistema de Bibliotecas - SISBI
AGRADECIMENTOS
À Deus por sempre estar presente na minha vida, pelo consolo e discernimento em todos os momentos de dificuldade que enfrentei. Por me permitir querer entender o mundo a minha volta e me abençoar todos os dias!
Aos meus pais, Elmar e Inez, pela dedicação e luta para concretizar a minha educação; pelo incentivo e apoio em todos os momentos da minha vida. Aos meus irmãos, Italo e Sheila, pelo companheirismo e por sempre terem acreditado em mim.
A minha orientadora, Profª Dra. Nedja Suely Fernandes, por ter me acompanhado durante todos esses anos, desde a iniciação científica até a conclusão do curso. Pelos ensinamentos, pela paciência e, acima de tudo, pela confiança. Sempre me incentivou a ir mais longe, não medindo esforços para que eu alcançasse êxito nos meus trabalhos. Obrigado por tudo!
A minha co-orientadora e “mãe acadêmica”, MSc. Janiele Mayara Ferreira de Almeida, pelo companheirismo e amizade ao longo de todos esses anos. Pelo auxílio e por sempre estar apta a me ajudar. Pelo consolo e conselhos nos momentos que mais precisei. Você que nunca duvidou da minha capacidade e sempre me apoiou, meu muito obrigado!
As minhas amigas Isabel, Érica, Lamara, Simone, Karina e Maria. Obrigado pelo companheirismo, auxílio e incentivo durante a realização deste trabalho. A amizade de vocês foi essencial para que eu não desistisse dessa árdua caminhada. A todos os colegas que fiz ao longo da graduação.
Aos meus amigos Allan, Ana Paula, Pedro, Brenda, Leonardo, Íris, Henrique, Jessica, João Victor e Ramon. Sou eternamente grato pela amizade de vocês. Obrigado por todos os momentos de descontração e risadas. Eram neles que eu encontrava ânimo para seguir em frente.
Agradeço a Central Analítica do Instituto de Química da UFRN pelas análises de IV, TG/DTG e DSC. Ao Núcleo de Pesquisa em Alimentos e Medicamentos (NUPLAM) da UFRN por permitir o uso do dissolutor para a realização dos testes de dissolução. Ao FINEP, CNPQ e PETROBRAS pelo suporte instrumental.
“É graça divina começar bem. Graça maior persistir na caminhada certa. Mas graça das graças é não desistir nunca”
RESUMO
A qualidade dos medicamentos é um atributo de caráter legal e moral, sendo o controle de qualidade uma etapa crucial no desenvolvimento de formas farmacêuticas para comercialização. Os testes de dissolução in vitro são uma ferramenta de suma importância no desenvolvimento e controle de qualidade de medicamentos, possibilitando avaliar o desempenho ou eficiência da forma farmacêutica em liberar a substância ativa, através da quantidade dissolvida no meio de dissolução quando o produto é submetido à ação de aparelhagem específica. Nesse sentido, o presente trabalho teve como objetivo principal avaliar a liberação do ácido ascórbico em comprimidos comerciais de vitamina C de liberação prolongada através da realização de testes de dissolução. O ácido ascórbico (princípio ativo) e os medicamentos de duas marcas distintas (marca A e marca B) foram caracterizados utilizando as técnicas de Espectroscopia de Absorção Molecular na Região do Infravermelho (IV), Termogravimetria/Termogravimetria Derivada (TG/DTG) e Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC). Os testes de dissolução in vitro foram realizados em um dissolutor com aparato pá a uma temperatura de 37 °C (± 0,5 ºC), empregando 900 mL de água ultrapura como meio de dissolução e uma velocidade de agitação de 50 rpm. O ácido ascórbico dissolvido nas alíquotas de meio de dissolução obtidas durante a realização dos testes, foi quantificado por meio da técnica de Espectroscopia de Absorção Molecular na Região do UV-Visível (UV-Vis). A partir dos perfis de dissolução, observou-se que as formulações de ambas as marcas promoveram uma liberação prolongada do ácido ascórbico. O medicamento da marca A teve cerca de 67% do princípio ativo dissolvido em 360 minutos. Já para o medicamento da marca B, ocorreu dissolução de cerca de 72% nesse mesmo tempo. A cinética de liberação foi avaliada através do emprego de modelos cinéticos do tipo ordem zero, primeira ordem e Higuchi. O modelo que melhor se ajustou aos dados experimentais foi o de Higuchi.
Palavras-Chaves: Ácido ascórbico. Liberação prolongada. Dissolução. Cinética de liberação.
ABSTRACT
The quality of drugs is a legal and moral attribute, and quality control is a crucial step in the development of pharmaceutical forms for commercialization. In vitro dissolution tests are an extremely important tool in the development and quality control of drugs, making it possible to evaluate the performance or efficiency of the pharmaceutical form in releasing the active substance through the amount dissolved in the dissolution medium when the product is subjected to specific equipment. In this sense, the main objective of the present study was to evaluate the release of ascorbic acid in prolonged release commercial vitamin C tablets by dissolution tests. Ascorbic acid (active principle) and drugs of two different brands (brand A and brand B) were characterized using the techniques of Molecular Absorption Spectroscopy in the Region of Infrared (IV), Thermogravimetry/Derived Thermogravimetry (TG/DTG) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). The in vitro dissolution tests were performed in a dissolver with a paddle apparatus at a temperature of 37 ° C (± 0.5 ° C), employing 900 mL of ultrapure water as the dissolution medium and a stirring speed of 50 rpm. The ascorbic acid dissolved in the aliquots of dissolution media obtained during the tests was quantified using the UV-Vis Molecular Absorption Spectroscopy technique. From the dissolution profiles, it was observed that the formulations of both brands promoted a prolonged release of ascorbic acid. Brand-name drug A dissolved about 67% of the active ingredient in about 360 minutes. Brand-name drug B, however, dissolved about 72% at the same dissolution time. Release kinetics were evaluated using kinetic models such as order zero, first order and Higuchi. The model that best fit the experimental data was that of Higuchi.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Estrutura química do ácido L-ascórbico (C6H8O6). ... 15
Figura 2 – Oxidação do ácido ascórbico ao ácido dehidroascórbico ... 16
Figura 3 – Curvas hipotéticas de níveis plasmáticos de fármaco versus tempo para: a) forma farmacêutica sólida convencional e um medicamento de diversas doses e b) uma forma farmacêutica sólida convencional e uma de liberação prolongada. ... 22
Figura 4 – Sistema de Liberação de Matriz Hidrofílica ... 25
Figura 5 – Aparatos para realização de testes de dissolução conforme método da agitação em copo: a) cesto de rede e b) pá agitadora. ... 30
Figura 6 – Fotografia do dissolutor DT 80 da Ewerka utilizado para a realização do teste ... 33
Figura 7 – Espectro de absorção na região do IV para o ácido ascórbico ... 35
Figura 8 – Espectro de absorção na região do IV para o medicamento: (a) marca A e (b) marca B ... 36
Figura 9 – Curva TG/DTG do ácido ascórbico ... 38
Figura 10 – Curva TG/DTG do medicamento: (a) marca A e (b) marca B ... 40
Figura 11 – Curva DSC do ácido ascórbico... 42
Figura 12 – Curva DSC do medicamento: (a) marca A e (b) marca B ... 43
Figura 13 – Curva de calibração para as soluções de ácido ascórbico: (a) Curva de Calibração 1, (b) Curva de Calibração 2 e (c) Curva de Calibração 3 ... 46
Figura 14 – Perfil de dissolução dos comprimidos de liberação prolongada de ácido ascórbico 500 mg de marca A () e marca B (). ... 51
Figura 15 – Fotografias dos testes de dissolução: (a) comprimido no primeiro minuto do teste de dissolução e (b) comprimido após duas horas do teste de dissolução. ... 51
Figura 16 – Fotografia dos comprimidos após o tempo final do teste de dissolução .... ... 52
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Vias de administração e principais formas farmacêuticas. ... 20 Tabela 2 – Modelos matemáticos de cinética de liberação usados na avaliação do perfil de dissolução dos comprimidos comercias de liberação prolongada de ácido ascórbico ... 34 Tabela 3 – Valores do coeficiente linear, do coeficiente angular e do coeficiente de correlação linear (r2) ... 47 Tabela 4 – Valores obtidos a partir das curvas de calibração para o cálculo do limite de detecção (LD) e do limite de quantificação (LQ). ... 48 Tabela 5 – Porcentagens de ácido ascórbico 500 mg dissolvido (média ± desvio padrão) em função do tempo (minutos), para os comprimidos de liberação prolongada de marcas A e B. ... 49 Tabela 6 – Coeficiente de variação (CV) obtido a partir dos valores das médias ± desvios-padrão das porcentagens de ácido ascórbico 500 mg dissolvido em função do tempo (minutos), para os comprimidos de liberação prolongada de marcas A e B ... 50 Tabela 7 – Coeficientes de correlação linear (r2) obtidos a partir do ajuste a modelos cinéticos de ordem zero, primeira ordem e Higuchi. ... 52
LISTA DE SIGLAS-ABREVIATURAS
AA Ácido ascórbico
ANVISA Agência Nacional de Vigilância Sanitária CV Coeficiente de variação
DSC Calorimetria Exploratória Diferencial FF Forma farmacêutica
FFLC Formas farmacêuticas de liberação convencional FFLM Formas farmacêuticas de liberação modificada FFSO Formas farmacêuticas sólidas de uso oral HPMC Hidroxipropilmetilcelulose
IV Espectroscopia de Absorção Molecular na Região do Infravermelho
LD Limite de detecção LQ Limite de quantificação
RDC Resolução da Diretoria Colegiada
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ... 12 2 OBJETIVOS ... 14 2.1 OBJETIVOS GERAIS ... 14 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 14 3 REVISÃO DA LITERATURA ... 15 3.1 ÁCIDO ASCÓRBICO... 15
3.1.1 Aspectos históricos e descoberta da Vitamina C ... 16
3.1.2 Relevância biológica e principais indicações médicas e nutricionais ... 18
3.2 FORMAS FARMACÊUTICAS ... 19
3.2.1 Formas farmacêuticas sólidas de liberação prolongada ... 21
3.2.2 Sistemas de liberação modificada de fármacos ... 24
3.2.3 Controle de qualidade de formas farmacêuticas sólidas ... 26
3.3 ESTUDOS DE DISSOLUÇÃO ... 27
3.3.1 Testes de dissolução in vitro ... 29
3.3.2 Perfil de dissolução e cinética de liberação ... 30
4 METODOLOGIA ... 31
4.1 CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS ... 31
4.1.1 Espectroscopia de Absorção Molecular na Região do Infravermelho (IV) 31 4.1.2 Análise Térmica (TG/DTG/DSC) e Determinação da Pureza do Ácido Ascórbico ... 31
4.2 PREPARO DAS SOLUÇÕES DE ÁCIDO ASCÓRBICO E OBTENÇÃO DAS CURVAS DE CALIBRAÇÃO ... 32
4.3 PERFIL DE DISSOLUÇÃO E CINÉTICA DE LIBERAÇÃO ... 33
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 35
5.1 ESPECTROSCOPIA DE ABSORÇÃO MOLECULAR NA REGIÃO DO INFRAVERMELHO (IV) ... 35
5.2 ANÁLISE TÉRMICA (TG/DTG/DSC) ... 37
5.2.1 Termogravimetria/Termogravimetria Derivada (TG/DTG) ... 37
5.2.2 Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) ... 41
5.3 CURVA DE CALIBRAÇÃO E CÁLCULO DO LIMITE DE DETECÇÃO (LD) E DO LIMITE DE QUANTIFICAÇÃO (LC) ... 45
5.4 PERFIL DE DISSOLUÇÃO ... 48
6 CONCLUSÕES ... 49
1 INTRODUÇÃO
O controle de qualidade dentro da indústria farmacêutica é uma condição indispensável, visto que o mesmo garante a qualidade e a eficácia do medicamento que segue para comercialização. A sua ausência ao longo do processo de produção pode ocasionar sérios transtornos e gerar danos irreparáveis à saúde do consumidor final, sendo a qualidade de um medicamento, indubitavelmente, um atributo de caráter moral. Portanto, é de suma importância a realização de testes físico-químicos dentro das especificações e parâmetros de qualidade estabelecidos pelos órgãos de controle e fiscalização, com o objetivo de verificar se o produto está em conformidade com a legislação vigente (BARBOZA et al. 2010; ANDRADE, CARVALHO e FREITAS, 2013; COLOMBO, BRUM e ZANIN, 2016).
O avanço nos estudos e desenvolvimento de novas tecnologias farmacêuticas tem possibilitado a obtenção das chamadas formas farmacêuticas (FF) de liberação prolongada, elaboradas para liberarem o fármaco gradualmente, mantendo a concentração plasmática em níveis terapêuticos por um período de tempo prolongado. Diferentemente das formas farmacêuticas convencionais, que são desenvolvidas para liberarem o fármaco rapidamente após a administração, as FF de liberação prolongada possibilitam uma ação mais prolongada, mais regular e mais localizada, diminuindo a ocorrência de efeitos secundários sem comprometer a eficácia farmacêutica. Além disso, essas FF aumentam a adesão do paciente ao tratamento, pois requer administrações menos frequentes (NICOLETTI e FRASSON, 2006; PEZZINI, SILVA e FERRAZ, 2007).
O ácido ascórbico (AA) ou, simplesmente, vitamina C, é uma vitamina hidrossolúvel e termolábil, sendo um nutriente essencial para a vida humana. Mesmo sendo uma substância de extrema importância para o organismo, essa vitamina não é sintetizada pelos seres humanos, pois os mesmos não possuem a enzima gulonolactona oxidase, envolvida na biossíntese do ácido L-ascórbico a partir da D-glicose. Portanto, para suprir as necessidades diárias, faz-se necessária a ingestão de alimentos ricos em vitamina C ou a ingestão de medicamentos que contenham o ácido ascórbico como princípio ativo (AZULAY et al. 2003; FIORUCCI, SOARES e CAVALHEIRO, 2003;GAO et al. 2014; ILIE et al. 2016; SANTOS et al. 2016).
Para manutenção de nível de saturação dessa substância no organismo, recomenda-se uma dose diária de cerca de 100mg. Entretanto, o AA em meio aquoso sofre oxidação rapidamente sob condições naturais de luz, térmicas e alcalinas, resultando na sua decomposição e na perda de sua atividade biológica. Sendo assim, é de suma importância a busca por formas farmacêuticas que sejam capazes de liberar o ácido ascórbico em um local específico e por um período de tempo prolongado (GAO et al. 2014).
Os testes de dissolução in vitro têm desempenhando um papel de crucial importância no delineamento e fabricação de formas farmacêuticas pois, através da realização de ensaios desse tipo, é possível identificar potenciais riscos que possam afetar a biodisponibilidade de um fármaco administrado a partir de uma forma farmacêutica sólida e prever a liberação do princípio ativo em uma área específica do organismo. Além disso, os testes de dissolução preveem o comportamento in
vivo de um medicamento e estabelecem a semelhança entre formas farmacêuticas
que contenham o mesmo princípio ativo (CASCONE, 2017; SANTOS et al. 2017). O desenvolvimento de novas formulações farmacêuticas com perfis de liberação modificada justifica a necessidade de definir especificações e critérios alternativos para a realização dos ensaios de dissolução in vitro, visto que os mesmos garantem a qualidade, segurança e eficácia do produto. Sendo assim, agências reguladoras, tais como a Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA), buscam procedimentos de calibração cada vez mais rigorosos e definidos com o objetivo de se manter a credibilidade e validade dos resultados obtidos nestes ensaios (MANADAS, PINA e VEIGA, 2002; KOHLER et al. 2009; SANTOS et al. 2017).
Nesse contexto, o presente trabalho tem como finalidade a investigação da liberação do ácido ascórbico em comprimidos de liberação prolongada através da obtenção dos perfis de dissolução, por meio de testes in vitro. A cinética de liberação foi avaliada através do emprego de modelos cinéticos do tipo ordem zero, primeira ordem e Higuchi.
2 OBJETIVOS
2.1 OBJETIVOS GERAIS
Este trabalho tem como objetivo geral avaliar a liberação do ácido ascórbico em comprimidos comerciais de vitamina C de liberação prolongada através da realização de testes de dissolução.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Caracterizar as amostras do princípio ativo e dos comprimidos utilizando as técnicas de Espectroscopia de Absorção Molecular na Região do Infravermelho (IV), Termogravimetria/Termogravimetria Derivada (TG/DTG) e Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC);
• Realizar os testes de dissolução dos comprimidos comerciais através do procedimento descrito na Farmacopeia Brasileira.
• Obter os parâmetros de validação analítica, como limite de detecção e limite de quantificação, para averiguar a capacidade da técnica de Espectroscopia de Absorção na Região do Ultravioleta-Visível (UV-Vis) como suficiente e eficaz na identificação e quantificação do ácido ascórbico;
• Avaliar o perfil de dissolução do ácido ascórbico in vitro empregado modelos cinéticos de ordem zero, primeira ordem e Higuchi.
3 REVISÃO DA LITERATURA
3.1 ÁCIDO ASCÓRBICO
O ácido ascórbico (AA), também conhecido como Vitamina C, é encontrado, em condições normais de temperatura e pressão, na forma de um pó cristalino de coloração branca. Apresenta alta solubilidade em água. Apesar de não conter grupos carboxila em sua estrutura, o AA é uma substância de caráter ácido, visto que o pKa do grupo hidroxila (OH) no carbono 3 da molécula apresenta um valor de 4,17. Conforme a IUPAC, a nomenclatura oficial para a Vitamina C é a 3-oxo-L-gulofuranolactona (BRUICE, 2006; SOUZA et al. 2015; ILIE et al. 2016). A Figura 1 apresenta a estrutura química do ácido L-ascórbico (C6H8O6).
Figura 1 – Estrutura química do ácido L-ascórbico (C6H8O6).
Fonte: Souza et al. 2015.
Conforme observado na Figura 1, a estrutura química do ácido L-ascórbico contém um grupo hidróxi-enólico, tautômero da α-hidroxicetona. A presença desse grupo em sua estrutura faz com que o AA seja um agente redutor poderoso. A estabilidade desse composto diminui quando o mesmo é dissolvido em água. Essa estabilidade é ainda mais afetada pela ação de alguns fatores, tais como a temperatura, pH e incidência de radiação ultravioleta. Sendo assim, o ácido ascórbico é facilmente oxidado e, devido a essa característica, funciona como um bom antioxidante, protegendo outras espécies químicas de possíveis oxidações (FIORUCCI, SOARES e CAVALHEIRO, 2003; SOUZA et al. 2015).
A Figura 2 apresenta a reação de oxidação do ácido ascórbico. A formação do ácido dehidroascórbico (forma oxidada da vitamina C) ocorre na presença de oxigênio e de um catalisador. O produto formado apresenta maior estabilidade em pH ácido (valores de pH abaixo de 4). Em valores de pH acima de 4, o ácido dehidroascórbico sofre uma espécie de rearranjo irreversível, ocasionando numa perda total da sua atividade biológica (FIORUCCI, SOARES e CAVALHEIRO, 2003).
Figura 2 – Oxidação do ácido ascórbico ao ácido dehidroascórbico
Fonte: Fiorucci, Soares e Cavalheiro (2003)
A biossíntese do ácido ascórbico na natureza ocorre a partir de açúcares simples, através da conversão enzimática de D-glicose em ácido L-gulônico, que é então convertido em uma lactona pela ação da enzima lactonase. Uma outra enzima, a oxidase, promove a oxidação da lactona, levando à formação do ácido L-ascórbico. As plantas e a maioria dos animais vertebrados são capazes de realizá-la. Os seres humanos não são capazes de sintetizar o AA, visto que os mesmos não possuem a enzima necessária para a última etapa da síntese. Sendo assim, faz-se necessária a ingestão de alimentos e/ou medicamentos que contenham esse nutriente vital para o nosso organismo (BRUICE, 2006; CLAYDEN, GREEVES e WARREN, 2012; GRZYBOWSKI e PIETRZAK, 2013; MENDEZ e ARANCIBIA, 2015).
3.1.1 Aspectos históricos e descoberta da Vitamina C
A descoberta da Vitamina C está intrinsicamente ligada à história das grandes navegações. Os marinheiros que permaneciam a bordo por longos períodos
não tinham acesso a alimentos frescos, o que acarretava no aparecimento de sintomas ligados a uma doença denominada de escorbuto. O escorbuto é uma doença desencadeada pela deficiência de Vitamina C no organismo, caracterizada por manifestações como inchaço em algumas partes do corpo (principalmente braços, pernas e gengivas), sangramentos subcutâneos, fadiga, vertigem, anorexia e infecções. Além disso, a cicatrização de feridas é significativamente prejudicada. Um número inestimável de pessoas chegaram a falecer devido a essa enfermidade (AZULAY et al. 2003; FIORUCCI, SOARES e CAVALHEIRO, 2003; GRZYBOWSKI e PIETRZAK, 2013).
Em 1747, James Lind, um médico escocês da Marinha Britânica, realizou o primeiro estudo clínico com um grupo de pacientes para determinar o tratamento mais eficaz para o escorbuto e correlacionar a alta mortalidade dos marinheiros ingleses com a deficiência de vitamina C. Em seus resultados, publicados em 1753, James concluiu que a ingestão de frutas cítricas traziam efeitos benéficos contra a doença. Durante os meses de inverno no norte europeu, até o final da idade média, as pessoas não tinham acesso à alimentos frescos e, consequentemente, a ausência de vitamina C na dieta gerou um grande surto de escorbuto naquela localidade (FIORUCCI, SOARES e CAVALHEIRO, 2003; MAGIORKINIS, BELOUKAS e DIAMANTIS, 2011).
A fórmula química da vitamina C só foi determinada em meados de 1930 por Albert Szent-Györgyi. Albert era um bioquímico húngaro que, em seus estudos, isolou pequenas quantidade de um agente redutor de glândulas adrenais de cobaias. Na mesma época, Charles Glen King, um bioquímico americano, conseguiu isolar quantidades significativas de sucos de limão, identificando assim o que mais tarde seria chamado de ácido ascórbico, nome derivado do latin que significa “sem escorbuto”. A primeira síntese artificial bem sucedida dessa vitamina foi obtida em 1935 por meio de um trabalho conjunto entre Szent-Györgyi e dois químicos britânicos (AZULAY et al. 2003; FIORUCCI, SOARES e CAVALHEIRO, 2003; MAGIORKINIS, BELOUKAS e DIAMANTIS, 2011; GRZYBOWSKI e PIETRZAK, 2013).
3.1.2 Relevância biológica e principais indicações médicas e nutricionais
A vitamina C deve, obrigatoriamente, estar presente na dieta dos seres humanos, visto que é um composto crucial para a saúde humana. É comumente encontrada em frutas como goiaba, laranja, maçã, morango, kiwi e vegetais como a couve-flor. Estima-se que a quantidade mínima diária para suprimir as necessidades do organismo é de 90 mg para os homens e 75 mg para as mulheres. Alguns estudos e avaliações encontrados na literatura indicam que a dosagem diária de 200 mg é a ingestão ideal. Outros pesquisadores ainda acreditam que 1.000 mg (500 mg duas vezes ao dia) proporcionam os melhores efeitos para a saúde (PACIER e MARTIROSYAN, 2015; SOUZA et al. 2015).
A poderosa capacidade antioxidante do ácido ascórbico desempenha um papel importante nos processos celulares de oxirredução, funcionando como um sistema oxirredutor capaz de transportar hidrogênio nos processos de respiração. Além disso, previne a formação de excesso de radicais livres e desempenha um papel importante na proteção das lipoproteínas de baixa densidade (LDL), evitando sua oxidação (AZULAY et al. 2003; FIORUCCI, SOARES e CAVALHEIRO, 2003; GRZYBOWSKI e PIETRZAK, 2013; PACIER e MARTIROSYAN, 2015).
O AA participa ativamente na formação adequada do tecido conjuntivo, na síntese do colágeno. A má formação desse tecido, devido à síntese irregular dessa proteína, pode ocascionar na perda de firmeza da pele, no aparecimento de rugas e na fragilidade de fios capilares. A vitamina C também atua na regulação da resolução dos processos inflamatórios, estimulando o reparo tecidual (cicatrização), visto que a mesma favorece a produção de anticorpos e diminui a taxa de proliferação de neutrófilos e linfócitos (AZULAY et al. 2003; GRZYBOWSKI e PIETRZAK, 2013; YUSSIF, AZIZ e RAHMAN, 2016).
O químico americano Linus Pauling foi um dos grandes icentivadores ao uso do ácido ascórbico no tratamento de doenças mentais e na prevenção de resfriados, doenças candiovasculares, cânceres e várias infecções. Ao longo dos anos, diversas pesquisas vêm apontando a eficácia da vitamina C na defesa do organismo contra as mais diversas enfermidades (MAGIORKINIS, BELOUKAS e DIAMANTIS, 2011; KUO, 2013; SANTOS et al. 2016).
3.2 FORMAS FARMACÊUTICAS
Um medicamento pode ser definido como o agente destinado a diagnóstico, mitigação, tratamento, cura ou prevenção de doenças, sendo o mesmo, indubitavelmente, a alternativa terapêutica mais utilizada dentre as demais opções que estão à disposição dos profissionais da saúde (PEZZINI, SILVA e FERRAZ, 2007; ALLEN, POPOVICH e ANSEL, 2013; COLOMBO, BRUM e ZANIN, 2016).
O componente responsável pela atividade farmacológica em um medicamento é denominado de fármaco ou princípio ativo. A administração de um fármaco raramente é feita de forma isolada, sendo necessária a associação com uma ou mais substâncias inativas (sem ação terapêutica ou farmacológica) que apresentam funções diversas e específicas. Essas substâncias são conhecidas como excipientes ou adjuvantes farmacêuticos (ALLEN, POPOVICH e ANSEL, 2013; ANDRIOLI et al. 2014). Portanto, o fármaco é veiculado em uma forma farmacêutica, que pode conter uma ou mais substâncias ativas farmacologicamente (PEZZINI, SILVA e FERRAZ, 2007).
Uma forma farmacêutica (FF) pode ser classificada de acordo com o estado físico na qual a mesma se encontra para uso, sendo então dividida em três grandes grupos: sólidas, semi-sólidas e líquidas. Podem ser administradas ao paciente em diferentes vias, sendo a via oral a mais utilizada devido ao grande número de FF sólidas. A via de administração mais apropriada depende do tipo de efeito que o fármaco exercerá (local ou sistemático) e deve ser imprescindivelmente avaliada na etapa de delineamento da forma farmacêutica (PEZZINI, SILVA e FERRAZ, 2007; ALLEN, POPOVICH e ANSEL, 2013; TAVARES et al. 2016). A Tabela 1 apresenta as principais vias de administração, bem como as formas farmacêuticas que podem ser administradas por meio dessas vias.
Tabela 1 – Vias de administração e principais formas farmacêuticas. Via de
Administração
Local de Administração
Principais Formas Farmacêuticas
Oral Oral Boca Boca Comprimidos Cápsulas Soluções Xaropes Suspensões Pós
Sublingual Sob a língua
Comprimidos Pastilhas Gotas (soluções) Parenteral Veia, artéria, coração, coluna, osso, articulação, pele ou músculo Soluções Suspensões Cutânea (tópica)
Transdérmica Sob a pele
Pomadas Cremes Pastas Loções Aerossóis Adesivos
Ocular Olho Soluções
Suspensões
Nasal Nariz
Soluções
Sprays
Inalantes
Retal Reto Soluções
Pomadas Supositórios Vaginal Vagina Soluções Pomadas Géis Supositórios Comprimidos Fonte: Adaptado de Allen, Popovich e Ansel (2013)
As formas farmacêuticas sólidas de uso oral (FFSO) são as mais utilizadas devido ao fato da via oral apresentar maior comodidade e segurança perante as demais vias, diminuindo a dor e os riscos de contaminação cruzada (ZHANG et al. 2017). Entretanto, para que um fármaco vinculado a uma FFSO possa agir num sítio de ação específico, o mesmo deve passar por etapas biofarmacêuticas que antecedem a etapa de absorção. Portanto, o delineamento desse tipo de FF é mais criterioso, sendo necessária a escolha de excipientes apropriados que irão compor a formulação e favorecer a liberação e absorção do fármaco (TAVARES et al. 2016).
As FFSO podem ser classificadas, conforme o modo de liberação do fármaco, em duas classes principais: as formas farmacêuticas de liberação convencional (FFLC) e as formas farmacêuticas de liberação modificada (FFLM). A diferença básica entre as duas classes está na velocidade de liberação do fármaco no organismo. As FFLC são formuladas para liberar o fármaco rapidamente após a sua administração. As FFLM podem ser subdivididas em dois grupos: FF de liberação retardada e FF de liberação prolongada. A liberação retardada consiste em retardar a liberação da substância ativa por um período de tempo determinado. Já nas FF de liberação prolongada, a taxa de liberação do princípio ativo é reduzida após a sua administração, com o intuito de prolongar a atividade terapêutica ou diminuir efeitos colaterais (MANADAS, PINA e VEIGA, 2002; ALLEN, POPOVICH e ANSEL, 2013).
3.2.1 Formas farmacêuticas sólidas de liberação prolongada
Para assegurar uma dose terapeuticamente eficaz, faz-se necessário o controle da dosagem administrada ao paciente para evitar flutuações significativas nos níveis plasmáticos e minimizar efeitos colaterais indesejados. Essas flutuações são mais frequentes com o uso de formas farmacêuticas de liberação convencional, onde o nível do fármaco no organismo pode atingir níveis inferiores ou superiores ao nível terapêutico. Em alguns casos, faz-se necessário a administração de doses repetidas do medicamento, acarretando em prejuízos ao usuário e diminuindo a
eficiência do tratamento (NICOLETTI e FRASSON, 2006; PEZZINI, SILVA e FERRAZ, 2007; RODRIGUES et al. 2013; ZHANG et al. 2017).
Com os avanços na pesquisa e com a busca incessante por medicamentos mais eficazes, surgem as chamadas formas farmacêuticas de liberação prolongada. As FF de liberação prolongada são formuladas para liberarem o fármaco de forma gradativa, mantendo a concentração plasmática em níveis terapêuticos por um extenso período de tempo (geralmente entre 8 e 12 horas). Além disso, a administração de medicamentos baseados neste sistema de liberação proporciona uma diminuição no número de doses, levando a um tratamento interrupto e, consequentemente, a eliminação ou minimização de efeitos colaterais associados. Portanto, consegue-se alcançar com mais êxito os objetivos desejados com o desempenho de uma FF: a cedência do fármaco no local apropriado do organismo e a manutenção da concentração exigida (MANADAS, PINA e VEIGA, 2002; NICOLETTI e FRASSON, 2006; PEZZINI, SILVA e FERRAZ, 2007; LYRA et al. 2007; ALEKSOVSKI, ALEKSOVSKA e JASIC, 2012).
A Figura 3 apresenta dois gráficos que representam curvas hipotéticas de níveis plasmáticos de fármaco versus tempo para uma forma farmacêutica de liberação convencional e para uma forma farmacêutica de liberação modificada.
Figura 3 – Curvas hipotéticas de níveis plasmáticos de fármaco versus tempo para: a) forma farmacêutica sólida convencional e um medicamento de diversas doses e b) uma forma
farmacêutica sólida convencional e uma de liberação prolongada.
Fonte: Allen, Popovich e Ansel (2013)
Segundo Allen, Popovich e Ansel (2013), as FFLC, que requerem a administração de mais de uma dose ao dia, conduzem ao aparecimento sequencial
de picos e vales de concentração sanguínea em níveis terapêuticos (conforme observado na Figura 3a), associados à ingestão de cada dose individual. Porém, o descumprimento da regularidade na administração da dose pode resultar em picos e vales de concentração que ficam abaixo dos valores terapêuticos ideais. Consequentemente, o aparecimento de efeitos colaterais pode ser observado quando a concentração mínima tóxica do fármaco (CMT) é alcançada. De forma análoga, o fármaco pode perder o seu efeito terapêutico se a concentração mínima eficaz (CME) for atingida. Com a administração de formas farmacêuticas de liberação prolongada, conforme observado na Figura 3b, é possível obter concentrações do fármaco em nível terapêutico por um período de tempo mais prolongado. Sendo assim, comprimidos e cápsulas de liberação prolongada são normalmente tomados apenas uma ou duas vezes ao dia, gerando os benefícios anteriormente citados para o paciente.
Apesar do grande número de trabalhos encontrados na literatura com os mais diferentes tipos de princípios ativos, as FF de liberação modificada ainda apresenta algumas desvantagens, dentre elas: restrições para fármacos com baixo tempo de meia-vida, com dificuldade de absorção no trato gastrointestinal e muito potentes; impossibilidade de interrupção do efeito terapêutico imediato em caso de intoxicação ou intolerância; risco de acumulação do fármaco com velocidade de eliminação lenta; entre outras (LYRA et al. 2007; RODRIGUES et al. 2013; SILVA et al. 2016a).
Zhang et al (2017) desenvolveram em seu trabalho um novo sistema de liberação prolongada para um fármaco antitumoral, o Docetaxel, utilizando nanopartículas de carbono mesoporosas como carreador. Os autores ressaltam em seus estudos a necessidade de se buscar sistemas de liberação inovadores que possam proteger o fármaco incorporado contra a degradação gástrica, regular a sua taxa de liberação e aumentar a sua biodisponibilidade oral, visto que fármacos antitumorais apresentam um índice terapêutico baixo. Os pesquisadores obtiveram resultados satifatórias e através dos testes de dissolução in vitro comprovaram que o sistema desenvolvido é capaz de liberar o fármaco gradativamente por um período de tempo prolongado, alcançando 80% de liberação em 24 horas. Os resultados obtidos se mostram bastante favoráveis, comprovando a eficiência do sistema obtido em liberar o fármaco gradativamente, apesar do mesmo apresentar algumas
desvantagens que não se encaixavam dentro dos parâmetros estabelecidos para a obtenção de formas farmacêuticas de liberação prolongada.
3.2.2 Sistemas de liberação modificada de fármacos
Dentre as mais diversas tecnologias disponíveis para sustentar a liberação de fármacos a partir de uma forma farmacêutica sólida de uso oral estão: os sistemas de matriz (hidrofílicos e hidrofóbicos), os sistemas controlados por membranas e os sistemas osmóticos. A seleção do método mais adequado para a liberação de um determinado princípio ativo depende de diversos fatores como custo, perfil de liberação desejado, propriedades físico-químicas do fármaco, dentre outros (PEZZINI, SILVA e FERRAZ, 2007; ALEKSOVSKI, ALEKSOVSKA e JASIC, 2012).
Os sistemas matriciais hidrofílicos são, indubitavelmente, uma das estratégias mais empregadas para a obtenção de formas farmacêuticas de liberação prolongada. Um sistema matricial pode ser definido como um sistema que controla a liberação da substância ativa, onde a mesma encontra-se dispersa ou dissolvida num suporte resistente à desintegração, denominado de agente formador da matriz (LOPES, LOBO e COSTA, 2005; OLIVEIRA et al. 2015).
A maneira mais simples e, consequentemente, a mais utilizada para se obter um sistema de liberação matricial consiste na mistura do princípio ativo com um polímero hidrofílico (inundável em água), seguida de uma compressão para a formação de um comprimido (ALEKSOVSKI, ALEKSOVSKA e JASIC, 2012; OLIVEIRA et al. 2015; AVADI e HEDAYATZADEH, 2016). Os polímeros mais empregados neste tipo de formulação são os polímeros hidrodispersíveis. Dentre as substâncias pertencentes a esse grupo estão os ésteres derivados da celulose, tais como o hidroxipropilmetilcelulose (HPMC), o hidroxipropilcelulose (HPC) e o carboximetil celulose de sódio (CMCS) (LOPES, LOBO e COSTA, 2005; IURIAN, TURDEAN e TOMUTA, 2017).
Stulzer e Silva (2007) obtiveram em seu estudo formas farmacêuticas sólidas de liberação prolongada do fármaco Captopril, utilizando alguns polímeros derivados da celulose para revestimento dos comprimidos. Por meio dos testes de
dissolução, concluíram que os polímeros empregados foram adequados para promover a liberação prolongada do fármaco, apresentando um tempo de liberação de cerca de 4 horas. Já Aleksovski, Aleksovska e Jasic (2012) desenvolveram em seu trabalho comprimidos de liberação prolongada de ácido ascórbico, utilizando o hidroxipropilmetilcelulose (HPMC) e o óxido de polietileno (PEO) como polímeros hidrofílicos formadores de matriz. Por meio dos resultados obtidos com os estudos de dissolução, os autores observaram que alguns lotes de comprimidos produzidos porporcionaram a liberação prolongada do ácido ascórbico por cerca de 12 horas. Além disso, o emprego do óxido de polietileno como agente formador de matriz apresentou melhores resutados, se comparado com os resultados obtidos com o HPMC, tornando-se a escolha mais adequada para o desenvolvimento de comprimidos de liberação prolongada contendo 350 mg do princípio ativo.
Basicamente, a vantagem na utilização de polímeros hidrofílicos para tal finalidade está na versatilidade, eficácia, baixo custo e, principalmente, a recorrência de equipamentos e técnicas convencionais para fabricação de tais formulações (OLIVEIRA et al. 2015; PYGALL et al. 2017). A Figura 4 apresenta o mecanismo que rege a liberação de um fármaco a partir de um sistema de matriz hidrofílica.
Figura 4 – Sistema de Liberação de Matriz Hidrofílica
Fonte: Pezzini, Silva e Ferraz (2007)
Numa primeira fase, a matriz hidrofílica absorve água ao entrar em contato com o fluido aquoso gastrointestinal. O polímero hidratado forma uma espécie de camada gelificada em decorrência do intumescimento/relaxamento das cadeias poliméricas. À medida que a água penetra no sistema, a camada de gel vai aumentando (inchaço). O fármaco contido nessa camada de gel se dissolve e,
consequentemente, se difunde através da matriz. Em outros casos, o fármaco só é liberado quando a forma farmacêutica sofre erosão, sendo a camada viscosa de gel responsável por manter a integridade do comprimido e evitar a sua rápida desintegração. Ambos os processos podem ocorrer de forma simultânea. Sendo assim, a liberação é regulada pelos processos de intumescimento, difusão e erosão (LOPES, LOBO e COSTA, 2005; PEZZINI, SILVA e FERRAZ, 2007; ALEKSOVSKI, ALEKSOVSKA e JASIC, 2012).
A cinética de liberação do fármaco está ligada a algumas características intrínsecas do polímero empregado na formulação, tais como a concentração, a viscosidade, a estabilidade e a sua estrutura química (AVADI e HEDAYATZADEH, 2016; IURIAN, TURDEAN e TOMUTA, 2017). A utilização de excipientes também pode modificar a cinética de liberação, influenciando o comportamento de hidratação do polímero, visto que os mesmos podem retardar a formação e inchaço da camada de gel e, consequentemente, encurtar o tempo de liberação do fármaco (PYGALL et al. 2017).
Odeniyi e Jayeoba (2009) desenvolveram um estudo para avaliar os fatores mais significativos na formulação de comprimidos de ácido ascórbico empregando polímeros hidrofílicos para manter a integridade e evitar a oxidação do princípio ativo. Os resultados obtidos, através de planejamento fatorial e análise de regressão, mostraram que fatores como a natureza e a concentração do polímero podem influenciar significativamente nas características farmacocinéticas do comprimido, podendo afetar o seu tempo de desintegração, a sua taxa de resistência e a sua dissolução.
3.2.3 Controle de qualidade de formas farmacêuticas sólidas
A qualidade dos medicamentos é um atributo de caráter legal e moral, sendo o controle de qualidade uma etapa crucial no desenvolvimento de formas farmacêuticas para comercialização. Portanto, o não cumprimento de especificações de qualidade consideradas imprescindíveis pode acarretar em sérias implicações para o consumidor como, por exemplo, a falta de eficácia no tratamento devido a
doses terapêuticas insuficientes ou efeitos colaterais provocados pela ingestão de doses irregulares do medicamento (KOHLER et al. 2009).
Para se avaliar a qualidade de um medicamento acabado e garantir a sua eficácia, o mesmo é submetido a uma série de testes durante a etapa de controle de qualidade, dentre eles: inspeção visual e análise do tamanho, peso médio, desintegração, dissolução e doseamento (quantificação do teor de fármaco presente em uma determinada formulação) (NICOLETTI e FRASSON, 2006; COLOMBO, BRUM e ZANIN, 2016). Esse processo fundamenta-se no cumprimento da regulamentação sanitária vigente, seguindo fielmente os termos estabelecidos pelas normas e resoluções instituídas pelas agências de controle e fiscalização. O órgão responsável por toda regulamentação em âmbito nacional é a Agência Nacional de Vigilância Sanitária – ANVISA (KOHLER et al. 2009).
Conforme Ferreira (2011), o termo biodisponibilidade refere-se à velocidade e à extensão no qual um fármaco é absorvido no organismo a partir da forma farmacêutica, tornando-se disponível no sítio de ação. As formas farmacêuticas sólidas de uso oral, apesar de apresentarem vasta aplicabilidade devido à sua fácil administração e maior estabilidade, são os tipos de medicamentos que apresentam maiores problemas em relação à biodisponibilidade. Portanto, é de suma importância a realização de testes in vitro para a avaliação do impacto ocasionado por fatores que interferem na dissolução do fármaco a partir da sua forma farmacêutica (NERY et al. 2007; KOHLER et al. 2009; CHORILLI et al. 2010).
3.3 ESTUDOS DE DISSOLUÇÃO
A dissolução pode ser definida, de uma forma concisa, como o processo pelo qual o fármaco é liberado de sua forma farmacêutica e passa a ser absorvido pelo organismo. Dessa forma, para se avaliar o perfil de liberação do fármaco e sua absorção, é preciso determinar a velocidade pela qual o processo de dissolução ocorre (CHORILLI et al. 2010).
O processo de dissolução em formas farmacêuticas sólidas abrange cinco etapas principais: contato da superfície da partícula com o fluido no sítio de absorção, quebra de ligações de estado sólido nas partículas de fármaco,
solvatação das espécies de fármacos (sejam elas íons ou moléculas), difusão através da camada líquida e, por fim, a convecção dentro do fluido sob agitação (ALLEN, POPOVICH e ANSEL, 2013; JUG et al. 2017). Conforme Andrade, Carvalho e Freitas (2013), forma-se uma camada dita estagnante na interface fármaco-solução, na qual as espécies de fármaco se difundem através do líquido solvente e entram em contato com as membranas biológicas, ocorrendo à absorção.
A teoria de velocidade de dissolução mais aceita foi elaborada em 1904 por Erich Brunner e Walther Nernst, na qual foram inseridos à teoria anterior, parâmetros influentes, tais como o coeficiente de difusão (D), a área de superfície (S), a espessura da camada de difusão (h) e o volume do meio de dissolução (V). Anteriormente, determinava-se a relação entre a velocidade de dissolução e a solubilidade do soluto, utilizando-se apenas a concentração e o tempo de dissolução como parâmetros. A relação estabelecida por Brunner e Nernst está representada abaixo (Equação 1) (MANADAS, PINA e VEIGA, 2002; DOKOUMETZIDIS e MACHERAS, 2006).
𝑑𝐶
𝑑𝑇
= 𝐾
𝐷𝑆
𝑉ℎ
(𝐶
𝑠− 𝐶
𝑡)
(Equação 1)Dentre os fatores que influenciam no processo de dissolução e, consequentemente, na biodisponibilidade estão: as propriedades físico-químicas do próprio fármaco, bem como a sua forma cristalina e a sua solubilidade; características da forma farmacêutica, como a natureza dos excipientes que compõe a formulação e a técnica de fabricação empregada; e fatores fisiológicos, como o pH, sais biliares, taxa de esvaziamento gástrico, volume intestinal e motilidade intestinal (MUDIE et al., 2012; RIGOBELLO et al. 2013). Dessa forma, é imprescindível a caracterização da forma farmacêutica para identificação de alterações de propriedades, sendo o teste de dissolução um dos parâmetros avaliados por determinar a quantidade de substância ativa dissolvida em condições específicas (ANVISA, 2010; ROSA, 2015).
3.3.1 Testes de dissolução in vitro
Os testes de dissolução in vitro são procedimentos de suma importância no desenvolvimento e controle de qualidade de medicamentos, possibilitando avaliar o desempenho ou eficiência da forma farmacêutica em liberar a substância ativa, através da quantidade dissolvida no meio de dissolução quando o produto é submetido à ação de aparelhagem específica (MANADAS, PINA e VEIGA, 2002; ANVISA, 2010). Através desse tipo de teste, é possível prever a liberação do princípio ativo para uma determinada área do organismo, numa determinada quantidade e no tempo correto (MANADAS, PINA e VEIGA, 2002; NERY et al. 2007; SILVA et al. 2016b).
Basicamente, existem dois tipos de técnicas para a realização de ensaios de dissolução: o método da agitação em copo – que se subdivide no método do cesto de rede e no método da pá agitadora – e o sistema de fluxo contínuo, sendo o primeiro método o mais utilizado em todo mundo para ensaios de formulações de liberação prolongada, devido à simplicidade e robustez da aparelhagem empregada. As características físico-químicas da forma farmacêutica é o fator determinante para a escolha do tipo de aparelhagem (MANADAS, PINA e VEIGA, 2002).
Andrade, Carvalho e Freitas (2013) realizaram um estudo in vitro de avaliação das condições ideais para a realização de testes de dissolução de cápsulas de fluoxetina disponibilizadas pelo Sistema Único de Saúde (SUS). Os autores avaliaram a influência do meio de dissolução e do sistema de agitação no desempenho das cápsulas através do perfil de dissolução. A partir dos resultados, eles observaram que os testes que utilizaram a solução de ácido clorídrico 0,1 mol. L-1, como meio de dissolução, e a aparelhagem do tipo pá proporcionaram uma maior porcentagem de fluoxetina dissolvida.
O equipamento utilizado para a verificação do tempo de dissolução de comprimidos, bem como a quantificação do teor de princípio ativo dissolvido no meio é denominado de dissolutor. Um aparelho de dissolução para a realização de testes de acordo com o método da agitação em copo é composto por quatro componentes básicos: i) Recipientes abertos de forma cilíndrica e fundo hemisférico, denominados de cubas; ii) Hastes em aço inoxidável para promover a agitação do meio, podendo se apresentar sob duas formas: cestas (Figura 5a) ou pás (Figura 5b); iii) Motor no
qual seja possível o ajuste da velocidade de rotação da haste; iv) Banho termostatizado que permita manter a temperatura do meio de dissolução a 37 ºC (±0,5 ºC) durante todo o ensaio (ANVISA, 2010; SILVA et al. 2016b).
Figura 5 –Aparatos para realização de testes de dissolução conforme método da agitação em copo: a) cesto de rede e b) pá agitadora.
Fonte: Manadas, Pina e Veiga (2002)
3.3.2 Perfil de dissolução e cinética de liberação
O perfil de dissolução relaciona a porcentagem de fármaco liberado a partir de uma forma farmacêutica em função do tempo (com um número pré-determinado de pontos), sendo possível avaliar os fatores que influenciam na cinética de liberação de um determinado fármaco. A interpretação quantitativa dos resultados obtidos com estes perfis é facilitada pela utilização de modelos cinéticos, como o de ordem zero, o de primeira ordem e o de Higuchi. A aplicação desses modelos permite descrever a liberação do princípio ativo a partir da forma farmacêutica que o contém (MANADAS, PINA e VEIGA, 2002; KASBAUM, 2010; SILVA et al. 2016b).
4 METODOLOGIA
4.1 CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS
O ácido ascórbico (princípio ativo) e os comprimidos comerciais de liberação prolongada de duas marcas distintas (marca A e marca B) foram caracterizados utilizando as técnicas de Espectroscopia de Absorção Molecular na Região do Infravermelho (IV), Termogravimetria/Termogravimetria Derivada (TG/DTG) e Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC). As amostras dos medicamentos foram previamente pulverizadas em um almofariz de ágata com o auxílio de um pistilo.
4.1.1 Espectroscopia de Absorção Molecular na Região do Infravermelho (IV)
Para obtenção dos espectros de Infravermelho dos materiais, utilizou-se um espectrofotômetro FTIR-8400S IRAFFINITY-1 da SHIMADZU, nas seguintes especificações: 32 scans; faixa de análise de 400-4000 cm-1; resolução de 4 cm-1, utilizando pastilhas de KBr.
4.1.2 Análise Térmica (TG/DTG/DSC) e Determinação da Pureza do Ácido Ascórbico
Os materiais foram submetidos a um estudo de análise térmica (TG/DTG/DSC) por meio de um analisador termogravimétrico e calorímetro simultâneo SDTQ600 da TA INSTRUMENTS utilizando as seguintes condições de análise: cadinho de platina; nitrogênio como gás de purga (atmosfera inerte); fluxo de gás de 100mL/min; razão de aquecimento de 10ºC/min e temperatura final de análise de 900ºC.
A determinação da pureza do ácido ascórbico nos comprimidos comerciais pela técnica de DSC foi realizada por meio do método de Van’t Hoff, aplicando-se a lei da depreciação do ponto de fusão (Equação 2):
𝑇
𝑆= 𝑇
0−
𝑅𝑇02𝑋∆𝐻 1
𝐹 (Equação 2)
Onde TS é a temperatura observada da amostra, T0 é a temperatura de fusão da
amostra pura (100%), χ é a fração molar das impurezas, ΔH é o calor de fusão da amostra pura e F é fração de material fundido (determinada através da medida das áreas parciais do pico de fusão experimental) (MOREIRA et al. 2010; ATTIA et al. 2017).
4.2 PREPARO DAS SOLUÇÕES DE ÁCIDO ASCÓRBICO E OBTENÇÃO DAS CURVAS DE CALIBRAÇÃO
Uma quantidade adequada de ácido ascórbico (ácido L-ascórbico P.A., C6H8O6, massa molar de 176,12 g/mol, marca SYNTH) foi pesada, dissolvida e diluída em água destilada, de forma a obter uma solução-estoque de concentração final de 50 mg/L. A soluções-padrões foram preparadas a partir de diluições volumétricas da solução-estoque, utilizando como diluente água destilada, nas seguintes concentrações: 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 e 16 mg/L. O procedimento descrito anteriormente foi feito em triplicata, conforme estabelecido na RDC de número 166 da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (BRASIL, 2017).
Os valores de absorbância foram determinados a partir da leitura de cada solução no comprimento de onda de 265 nm, em um espectrofotômetro de absorção molecular na região do UV-Visível modelo UV-1800 da SHIMADZU, utilizando cubetas de quartzo com caminho óptico de 1 cm. As curvas de calibração foram obtidas fazendo-se a relação entre as concentrações e as absorbâncias das soluções-padrões de ácido ascórbico, baseadas na lei de Lambert-Berr (Equação 3):
Na qual A é a Absorbância, ε é o coeficiente de absortividade molar (L. mol-1. cm-1) e
b é o caminho óptico (1 cm).
Após a obtenção das curvas, avaliou-se alguns parâmetros de validação de metodologia, mais especificamente a linearidade, limite de detecção (LD) e o limite de quantificação (LQ). O procedimento utilizado durante a avaliação também está descrito na RDC de número 166 da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (BRASIL, 2017).
4.3 PERFIL DE DISSOLUÇÃO E CINÉTICA DE LIBERAÇÃO
Os testes de dissolução in vitro com os comprimidos comerciais de liberação prolongada foram realizados em um dissolutor DT 80 da ERWEKA (Figura 6), empregando-se 900 mL de água ultrapura como meio de dissolução a uma temperatura de 37 °C (± 0,5 ºC). O aparato utilizado durante os testes foi do tipo pá (aparato tipo I), a uma velocidade de agitação de 50 rpm. Para a obtenção do perfil de dissolução, foram utilizados três comprimidos de cada marca. Alíquotas foram retiradas da zona média em 30, 60, 150, 180, 210, 240, 270, 300, 330 e 360 minutos, as quais foram diluídas e analisadas em um espectrofotômetro (1700 – Shimadzu) em comprimento de onda de 265 nm.
Figura 6 – Fotografia do dissolutor DT 80 da Ewerka utilizado para a realização do teste
Para a avaliação da cinética de liberação, aplicaram-se modelos cinéticos aos resultados dos perfis de dissolução. As equações de regressão das retas foram obtidas por meio das linhas de tendência dos gráficos correspondentes, seguindo as fórmulas gerais que estão descritas na Tabela 2. A escolha do modelo matemático que melhor se ajustou aos dados foi realizada a partir da análise do coeficiente de correlação linear (r2). Quanto mais próximo de 1 o valor numérico de r2, melhor a amostra se ajusta ao modelo. Os cálculos foram realizados utilizando o software OriginPro 8®.
Tabela 2 – Modelos matemáticos de cinética de liberação usados na avaliação do perfil de dissolução dos comprimidos comercias de liberação prolongada de ácido ascórbico
Modelo Equação* Gráficos plotados
Ordem Zero Qt = Q0 + K0t Qt versus t
Primeira Ordem ln Qt = ln Q0 + K1t log Qt versus t
Higuchi Qt = KH.t1/2 Qt versus t1/2
*Qt - quantidade de fármaco liberado no tempo t; Q0 – quantidade inicial de fármaco em solução; K0,
K1, KH, constantes características de cada modelo; t – tempo.
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.1 ESPECTROSCOPIA DE ABSORÇÃO MOLECULAR NA REGIÃO DO INFRAVERMELHO (IV)
O espectro de absorção na região do IV para o ácido ascórbico (Figura 7) apresenta bandas características de vibrações de deformação axial de ligações OH na região entre 3626 cm-1 e 3216 cm-1(PANICKER, VARGHESE e PHILIP, 2006). Em concordância com Silverstein, Webster e Kiemle (2012), as bandas mais agudas correspondem aos grupos hidroxilas “livres” e ocorrem na faixa entre 3650 cm-1 e 3584 cm-1. As bandas que aparecem em frequência mais baixas, entre 3550 e 3200 cm-1, são características de grupos hidroxilas que participam de interações intermoleculares do tipo ligação de hidrogênio.
Figura 7 – Espectro de absorção na região do IV para o ácido ascórbico
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 20 40 60 80 100 Número de Onda (cm-1) %Transmitância Fonte: AUTOR
As bandas observadas próximas de 3000 cm-1 correspondem ao estiramento de ligações CH, que ocorrem na região de 3000 cm-1 a 2840 cm-1. Já as bandas apresentadas em 1764 cm-1 e 1675 cm-1 são, respectivamente,
características das vibrações de deformação axial de C=O do anel γ-lactona e da ligação dupla adjacente ao grupo O. Conforme Silverstein, Webster e Kiemle (2012), a ocorrência de instauração na molécula de γ-lactona afeta a absorção da carbonila e, devido a presença da ligação dupla adjacente, observa-se uma absorção intensa na região entre 1685 cm-1 e 1660 cm-1 referente ao grupo C=C.
Várias bandas de absorção são observadas na região entre 1500 cm-1 e 1200 cm-1, características das vibrações de deformação angular de CH em grupos CH2 e CH. A região de baixa frequência, denominada de “impressão digital”, é uma região muito complexa e de difícil interpretação. Entretanto, Panicker, Varghese e Philip (2006) conseguiram correlacionar a posição de algumas bandas com vibrações específicas em seu estudo. Segundo os autores, as bandas que ocorrem na faixa do espectro entre 1277 cm-1 e 1046 cm-1 correspondem às vibrações de deformação axial de CO de álcoois. As vibrações de deformação angular de O-H são observadas na região entre 990 cm-1 e 1027 cm-1.
A Figura 8 apresenta os espectros de absorção na região do infravermelho obtidos para as amostras de medicamentos.
Figura 8 – Espectro de absorção na região do IV para o medicamento: (a) marca A e (b) marca B
Fonte: AUTOR
Os espectros de ambos os medicamentos se mostram bastantes semelhantes ao espectro do composto puro. As bandas características de vibrações de deformação axial de ligações OH ocorreram na mesma região, entre 3626 cm-1 e
3216 cm-1. Também foi possível identificar as bandas características das vibrações de deformação axial de C=O do anel γ-lactona e da ligação dupla adjacente ao grupo O, que ocorreram, respectivamente, em 1764 cm-1 e 1675 cm-1.
5.2 ANÁLISE TÉRMICA (TG/DTG/DSC)
A análise térmica vem sendo vastamente aplicada na indústria farmacêutica como um conjunto de técnicas alternativas para a caracterização e determinação de parâmetros de qualidade de medicamentos, produzindo resultados rápidos e reprodutíveis (OLIVEIRA, YOSHIDA e GOMES, 2011; SILVA et al. 2016c). Dessa forma, o ácido ascórbico e os medicamentos estudados neste presente trabalho foram caracterizados pelas técnicas de termogravimetria/termogravimetria derivada (TG/DTG) e pela técnica de calorimetria exploratória diferencial (DSC). Os resultados obtidos estão relatados nas seções a seguir.
5.2.1 Termogravimetria/Termogravimetria Derivada (TG/DTG)
A estabilidade química de um fármaco é um fator de extrema relevância, pois afeta a segurança e a eficácia do medicamento no qual a substância está contida. Conforme M et al. (2014), os testes de estabilidade desempenham um papel importante na avaliação da qualidade de um medicamento. O conhecimento da estabilidade de uma dada forma farmacêutica ajuda a selecionar a embalagem adequada para o produto, além de proporcionar as condições de armazenamento ideais para prolongar a sua vida útil.
A termogravimetria (TG) está fundamentada na medição da variação de massa em função da temperatura em uma atmosfera controlada sob um programa de aquecimento. Através do emprego desta técnica, é possível caracterizar e avaliar a estabilidade térmica de fármacos e produtos farmacêuticos por meio da
identificação e quantificação de perdas de massas (OLIVEIRA, YOSHIDA e GOMES, 2011).
O ácido ascórbico e os comprimidos comerciais de duas marcas foram submetidos a um estudo de estabilidade térmica através de análise termogravimétrica. A Figura 9 ilustra a curva TG/DTG para o ácido ascórbico.
Figura 9 – Curva TG/DTG do ácido ascórbico
Fonte: AUTOR
Com o auxílio da curva DTG, observa-se a ocorrência de dois estágios de decomposição consecutivos e/ou simultâneos. O primeiro estágio apresenta uma perda de massa equivalente a 37%, que ocorre, aproximadamente, na faixa de temperatura entre 175 ºC e 260 ºC. A velocidade máxima de decomposição acontece em aproximadamente 224 ºC. O segundo estágio apresenta uma perda de massa equivalente a 33%, que ocorre, aproximadamente, na faixa de temperatura entre 265 ºC e 500 ºC. Ao final da análise, observou-se a formação de um resíduo carbonizado equivalente a 22% da massa inicial.
Otero et al. (2011) realizou um estudo para a quantificação de ácido ascórbico em formulações não efervescentes utilizando a termogravimetria. Conforme os autores, a obtenção da curva DTG é de suma importância para a
-0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 DTG (%/° C) 20 40 60 80 100 120 Perda de Ma ssa (%) 0 200 400 600 800 1000 Temperatura (°C) Sample: AAPA Size: 7.1550 mg
Method: Ramp DSC-TGA
File: C:...\Desktop\TG.DTG.DSC\AAPA.001 Operator: Nome do usuário
Run Date: 18-Oct-2017 17:05 Instrument: SDT Q600 V20.9 Build 20
identificação dessas etapas que ocorrem de forma consecutiva, visto que, utilizando apenas a curva termogravimétrica, se torna difícil determinar com exatidão as temperaturas iniciais e finais que caracterizam a sua ocorrência.
Juhász et al. (2012) utilizou a termogravimetria para avaliar a estabilidade térmica da vitamina C. Os testes foram realizados em atmosfera de nitrogênio e os resultados foram semelhantes aos obtidos neste trabalho. De forma análoga, foi possível observar dois eventos de perda de massa. O composto começou a se decompor em aproximadamente 191 °C, com a velocidade máxima de decomposição ocorrendo em 221 °C. O segundo estágio foi observado na faixa de temperatura entre 251 °C e 500 °C, com uma formação de 11% de resíduo final carbonizado.
As curvas TG/DTG das formulações comerciais (Figura 10 a e b), de ambas as marcas, apresentaram perfis semelhantes ao observado na curva do ácido ascórbico. Entretanto, os eventos de decomposição foram descolados para temperaturas mais altas. Segundo Otero et al. (2011), tais deslocamentos podem indicar um certo tipo de interação entre o ácido ascórbico e os excipientes contidos na formulação, visto que a sua decomposição térmica ocorreu de maneira dessemelhante em relação ao composto puro.
(a)
(b)
Figura 10 – Curva TG/DTG do medicamento: (a) marca A e (b) marca B
Fonte: AUTOR -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 DTG (%/° C) 20 40 60 80 100 120 Perda de Ma ssa (%) 0 200 400 600 800 1000 Temperatura (°C) Size: 7.0040 mg Method: Ramp
DSC-TGA Operator: Nome do usuário
Run Date: 10-Aug-2017 09:40 Instrument: SDT Q600 V20.9 Build 20
Universal V4.5A TA Instruments
-0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 DTG (%/° C) 20 40 60 80 100 120 Perda de Ma ssa (%) 0 200 400 600 800 1000 Temperatura (°C) Sample: CEBION Size: 6.9695 mg
Method: Ramp DSC-TGA
File: ...\CEBION (07 AGO 2017 ) (10°C_min).txt Operator: Nome do usuário
Run Date: 09-Aug-2017 13:58 Instrument: SDT Q600 V20.9 Build 20
A partir da curva TG/DTG do medicamento de marca A (Figura 10(a)) é possível observar dois estágios de decomposição consecutivos e/ou simultâneos. O primeiro estágio apresenta uma perda de massa equivalente a 50%, que ocorre, aproximadamente, na faixa de temperatura entre 165 ºC e 305 ºC. A velocidade máxima de decomposição acontece em aproximadamente 205 ºC. O segundo estágio apresenta uma perda de massa equivalente a 24%, que ocorre, aproximadamente, na faixa de temperatura entre 305 ºC e 600 ºC. A Figura 10(b) ilustra a curva TG/DTG para o medicamento de marca B. De forma análoga, também é possível observar dois estágios de decomposição consecutivos e/ou simultâneos. Ambos os estágios ocorreram nas mesmas faixas de temperatura em que se ocorreu as perdas de massa na curva TG/DTG do medicamento de marca A. O primeiro e o segundo estágios apresentam perdas de massas equivalentes a, respectivamente, 52% e 23%. Em ambos os medicamentos, observou-se ao final da análise a formação de um resíduo que corresponde a 22% da massa inicial, provavelmente composto de óxido de magnésio (MgO) e dióxido de silício (SiO2), oriundos dos excipientes que compõem tais formulações.
5.2.2 Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC)
A calorimetria exploratória diferencial (DSC) fundamenta-se na medição da diferença de fluxo de calor entre uma substância e um material de referência em função de um programa de aquecimento ou resfriamento. Esta técnica é empregada para diversos fins na indústria farmacêutica, como: caracterização térmica, determinação de pureza de fármacos, estudos de compatibilidade entre os constituintes da formulação, dentre outros (OLIVEIRA, YOSHIDA e GOMES, 2011). A Figura 11 apresenta a curva DSC obtida para a amostra de ácido ascórbico.
Figura 11 – Curva DSC do ácido ascórbico
Fonte: AUTOR
Conforme observado na Figura 11, a curva DSC do ácido ascórbico apresenta um único evento endotérmico, correspondente à fusão do composto, que ocorreu numa faixa de temperatura entre 185 ºC e 220 ºC e possui um pico em, aproximadamente, 192 °C. Apesar de ser bem definido, esse pico não apresenta simetria. Isso se deve ao fato de que a decomposição do ácido ascórbico se inicia logo após a sua temperatura inicial de fusão, conforme observado nos resultados da análise termogravimétrica descritos na seção anterior.
O DSC vem se mostrando como uma técnica alternativa simples e rápida na determinação da pureza de substâncias orgânicas, dentre elas os fármacos. Uma das principais vantagens do emprego do DSC para esse fim é que ele não requer um padrão de referência correspondente. O método avalia a pureza do composto por meio da análise do ponto de fusão do analito, aplicando a equação de Van't Hoff modificada. A equação de Van’t Hoff se baseia no princípio de que as impurezas solúveis na massa fundida, mas que não são sólidas, causam uma espécie de depreciação do ponto de fusão do composto puro. Essa depreciação é utilizada para estimar a pureza da amostra (MATHKAR et al. 2009; MOREIRA et al. 2010; ATTIA et al. 2017). -8 -6 -4 -2 0 2 Fluxo d e Calo r (W/g) 0 200 400 600 800 1000 Temperatura (°C) Size: 7.1550 mg
Method: Ramp DSC-TGA
Operator: Nome do usuário Run Date: 18-Oct-2017 17:05 Instrument: SDT Q600 V20.9 Build 20
