Análise de excipientes em comprimidos de fármacos comercializados

Transcrição

Análise de excipientes em comprimidos de
fármacos comercializados
LAYSA PIRES DE FIGUEIREDO
Santo André - SP
2012
LAYSA PIRES DE FIGUEIREDO
Análise de excipientes em comprimidos de
fármacos comercializados
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação
em Nanociências e Materiais Avançados da Universidade
Federal do ABC como requisito parcial para a obtenção
do Título de Mestre em Nanociências e Materiais
Avançados.
Orientador: Prof. Dr. Fabio Furlan Ferreira
Santo André – SP
2012
“Este trabalho é dedicado aos meus pais, pessoas de incalculável valor, que
sempre estiveram presentes em minha vida, nos momentos bons e ruins.
Aconselharam quando deviam aconselhar, corrigiram quando deviam corrigir,
apoiaram quando deviam apoiar, e entenderam quando ninguém conseguia
entender. Fizeram o possível para que eu sempre alcançasse os meus objetivos e sonhos, não
somente pelo suporte financeiro, mas principalmente pelo incentivo afetivo e emocional, que
somente mãe e pai podem dar aos filhos.
Por fim, souberam esperar, muito mais do que eu, por esse momento, e, por esse motivo dedico
esse trabalho e todas as conquistas alcançadas aos meus maravilhosos pais!”
Agradecimentos
Uma dissertação de mestrado é um trabalho acadêmico, que pela natureza da originalidade
exigida é, em sua essência, individual. Entretanto no transcorrer de sua elaboração, são
recebidas inúmeras colaborações preciosas sem as quais a sua conclusão estaria
profundamente prejudicada. Razão essa pela qual quero externar os meus mais sinceros
agradecimentos:
Agradeço primeiramente a Deus que muitas vezes recorri, solicitando a paz e a tranquilidade
necessárias para a realização deste trabalho.
Aos meus pais, Arenor de Figueiredo e Nelita Maria Pires de Figueiredo, pelo apoio,
confiança, carinho e por terem me ensinado os valores da vida, vocês são simplesmente
maravilhosos. Minha singela e humilde retribuição por tudo que fizeram e fazem por mim.
Ao meu irmão, Arenor de Figueiredo Junior, por ter esse jeito único que eu amo muito e do
qual tenho muito orgulho. Muito obrigada por ter me ajudado sempre que precisei.
Às minhas tias, Nailda, Zezita, Osnilda e Gilmara, a minha avó Cinira Antunes Pires e aos
meus tios Elmo e Beto, por me ajudarem em orações e por sempre estarem ao meu lado nos
momentos difíceis da minha vida.
Um agradecimento especial à minha amiga e irmã Amanda Laura Ibiapino, que esteve
presente em todas as etapas deste trabalho. Muito obrigada pelas ideias, pela ajuda com as
minhas amostras e por compartilhar seus conhecimentos pessoais e profissionais, os quais
foram de extrema importância e me incentivaram quando já estava cansada de tudo. A sua
companhia tornou os dias em Santo André muito mais alegres e divertidos. A minha
conquista é sua também e as palavras jamais serão suficientes para agradecê-la, minha amiga.
Ao meu orientador Prof. Dr. Fabio Furlan Ferreira, pela dedicação e paciência com que
compartilhou seus conhecimentos e experiências durante todas as etapas deste trabalho. Uma
pessoa a quem tenho muita admiração, carinho, respeito e que me mostrou que não há modo
de ensinar mais forte, do que o exemplo.
Ao Prof. Dr. Carlos de Oliveira Paiva Santos, por me convidar para fazer parte de seu grupo
de pesquisa, pela confiança em mim depositada e por ter me ajudado em um dos momentos
que mais precisei. Muito obrigada por tudo!
Ao Prof. Dr. José Fernando Queiruga Rey, por todos os preciosos conselhos os quais
aperfeiçoaram de forma substancial o presente trabalho.
Ao programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados pela infraestrutura
fornecida, que foram cruciais para o desenvolvimento do meu projeto de mestrado.
Muito obrigada à UFABC e à CAPES pela bolsa de mestrado fornecida e à FAPESP (proc. n.
2008/10537-3) pelos recursos financeiros do projeto de pesquisa.
Aprendendo a Viver...
“Depois de algum tempo você aprende a diferença, a sutil diferença entre dar a mão
e acorrentar uma alma. E você aprende que amar não significa apoiar-se e que companhia
nem sempre significa segurança. E começa a aprender que beijos não são contratos e
presentes não são promessas. E começa a aceitar suas derrotas com a cabeça erguida e olhos
adiante, com a graça de um adulto e não com a tristeza de uma criança. E aprende a
construir todas as suas estradas no hoje, porque o terreno do amanhã é incerto demais para
os planos, e o futuro tem o costume de cair em meio ao vão. Depois de um tempo você
aprende que o sol queima se ficar exposto por muito tempo. E aprende que não importa o
quanto você se importe, algumas pessoas simplesmente não se importam... E aceita que não
importa quão boa seja uma pessoa, ela vai feri-lo de vez em quando e você precisa perdoá-la
por isso. Aprende que falar pode aliviar dores emocionais. Descobre que se leva anos para se
construir confiança e apenas segundos para destruí-la, e que você pode fazer coisas em um
instante, das quais se arrependerá pelo resto da vida. Aprende que verdadeiras amizades
continuam a crescer mesmo a longas distâncias. E o que importa não é o que você tem na
vida, mas quem você tem na vida. E que bons amigos são a família que nos permitiram
escolher. Aprende que não temos que mudar de amigos se compreendemos que os amigos
mudam, percebe que seu melhor amigo e você podem fazer qualquer coisa, ou nada, e terem
bons momentos juntos. Descobre que as pessoas com quem você mais se importa na vida são
tomadas de você muito depressa, por isso sempre devemos deixar as pessoas que amamos
com palavras amorosas, pode ser a última vez que as vejamos. Aprende que as circunstâncias
e os ambientes têm influência sobre nós, mas nós somos responsáveis por nós mesmos.
Começa a aprender que não se deve comparar com os outros, mas com o melhor que pode
ser. Descobre que se leva muito tempo para se tornar a pessoa que quer ser, e que o tempo é
curto. Aprende que não importa aonde já chegou, mas onde está indo, mas se você não sabe
para onde está indo, qualquer lugar serve. Aprende que, ou você controla seus pensamentos e
atos ou eles o controlarão, e que ser flexível não significa ser fraco ou não ter personalidade,
pois não importa quão delicada e frágil seja uma situação, sempre existem dois lados.
Aprende que heróis são pessoas que fizeram o que era necessário fazer, enfrentando as
consequências. Aprende que paciência requer muita prática. Descobre que algumas vezes a
pessoa que você espera que o chute quando você cai é uma das poucas que o ajudam a
levantar-se. Aprende que maturidade tem mais a ver com os tipos de experiência que se teve e
o que você aprendeu com elas do que com quantos aniversários você celebrou. Aprende que
há mais dos seus pais em você do que você supunha. Aprende que nunca se deve dizer a uma
criança que sonhos são bobagens. Poucas coisas são tão humilhantes e seria uma tragédia se
ela acreditasse nisso. Aprende que quando está com raiva tem o direito de estar com raiva,
mas isso não te dá o direito de ser cruel. Descobre que só porque alguém não o ama do jeito
que você quer que ame, não significa que esse alguém não o ama com tudo o que pode, pois
existem pessoas que nos amam, mas simplesmente não sabem como demonstrar ou viver isso.
Aprende que nem sempre é suficiente ser perdoado por alguém, algumas vezes você tem que
aprender a perdoar-se a si mesmo. Aprende que com a mesma severidade com que julga,
você será em algum momento condenado. Aprende que não importa em quantos pedaços seu
coração foi partido, o mundo não pára para que você o conserte. Aprende que o tempo não é
algo que possa voltar para trás. Portanto, plante seu jardim e decore sua alma, ao invés de
esperar que alguém lhe traga flores. E você aprende que realmente pode suportar... que
realmente é forte, e que pode ir muito mais longe depois de pensar que não se pode mais.
Aprende que nossas dúvidas são traidoras e nos fazem perder o bem que poderíamos
conquistar, se não fosse o medo de tentar. E que realmente a vida tem valor e que VOCÊ tem
valor diante da vida!”
William Shakespeare
Sumário
Resumo ................................................................................................................................................................ xiv
Abstract ................................................................................................................................................................ xv
LISTA DE FIGURAS ........................................................................................................................................ xvi
LISTA DE TABELAS ....................................................................................................................................... xix
1 – Introdução ..................................................................................................................................................... 20
2 - Revisão da Literatura .................................................................................................................................... 22
2.1 - Conceito e relevância do polimorfismo .................................................................................................... 22
2.1.1 - Polimorfismo e biodisponibilidade ........................................................................................................ 24
2.1.2 - Aspectos regulatórios do polimorfismo na área farmacêutica .............................................................. 27
2.2 - Excipientes ............................................................................................................................................... 28
2.2.1 - Escolha dos excipientes ......................................................................................................................... 28
2.2.2 - Funções dos excipientes ........................................................................................................................ 29
2.2.3 - Celulose microcristalina ....................................................................................................................... 31
2.2.4 - Croscarmelose sódica ........................................................................................................................... 32
2.2.5 - Estearato de magnésio .......................................................................................................................... 32
2.2.6 - Lactose monohidratada ......................................................................................................................... 33
2.2.7 - Lauril sulfato de sódio ........................................................................................................................... 35
2.2.8 - Povidona................................................................................................................................................ 35
2.3 – Princípio ativo do medicamento em estudo ............................................................................................. 36
2.3.1- Ezetimiba ................................................................................................................................................ 36
2.4 - Técnicas empregadas no estudo do polimorfismo .................................................................................... 38
2.4.1 - Técnicas de caracterização dos cristais ................................................................................................ 38
2.4.1.1 - Difração de raios X por policristais (DRXP) ..................................................................................... 39
2.4.1.1.1 - Histórico .......................................................................................................................................... 39
2.4.1.1.2 - A produção de raios X ..................................................................................................................... 40
2.4.1.1.3 - A Lei de Bragg ................................................................................................................................. 41
2.4.1.1.4 - Utilização da difração de raios X na caracterização de polimorfos na área farmacêutica ............ 42
2.4.2 - Método de Rietveld ................................................................................................................................ 43
2.4.2.1 - Método de Rietveld para análise quantitativa de fases ...................................................................... 44
2.4.2.1.1 - Método de adição ............................................................................................................................ 45
2.4.2.1.1.1 - Método do padrão interno ............................................................................................................ 45
2.4.2.2 - Índices de qualidade do refinamento.................................................................................................. 47
2.4.3 - Análise Térmica ..................................................................................................................................... 50
2.4.3.1 - Calorimetria exploratória diferencial (DSC) ..................................................................................... 50
2.4.3.2 - Termogravimetria (TG) ...................................................................................................................... 52
2.4.3.3 - Considerações gerais para interpretação dos parâmetros obtidos pelas técnicas de DSC e TG ...... 54
2.4.3.4 - Análise térmica: interesse na área farmacêutica ............................................................................... 54
2.4.4 - Espectroscopia de absorção na região do infravermelho ..................................................................... 56
2.4.4.1 - Reflectância Total Atenuada (ATR) .................................................................................................... 58
3 - Objetivos ......................................................................................................................................................... 60
3.1 - Objetivos Gerais ....................................................................................................................................... 60
3.2 - Objetivos Específicos ............................................................................................................................... 60
4 - Parte experimental ......................................................................................................................................... 61
4.1 – Amostras .................................................................................................................................................. 61
4.1.1 - Excipientes estudados............................................................................................................................ 61
4.1.2 - Medicamento em estudo ........................................................................................................................ 61
4.2 - Condições experimentais das medidas ..................................................................................................... 61
4.2.1 - Difração de raios X por policristais (DRXP) ........................................................................................ 61
4.2.2 - Análise Térmica ..................................................................................................................................... 62
4.2.2.1 - Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) ................................................................................... 62
4.2.2.2 - Termogravimetria (TG) ...................................................................................................................... 63
4.2.3 - Espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) ............................................... 63
5 - Resultados e Discussão .................................................................................................................................. 64
5.1 - Considerações acerca da celulose microcristalina .................................................................................. 64
5.1.1 - Resultados de difração de raios X por policristais (modo de transmissão) para as amostras de celulose
microcristalina.................................................................................................................................................. 65
5.1.2 - Calorimetria exploratória diferencial (DSC) e termogravimetria / termogravimetria derivada
(TG/DTG) ......................................................................................................................................................... 67
5.1.4 - Índice de cristalinidade ......................................................................................................................... 75
5.1.4.1 - Bandas sensíveis à cristalinidade (FTIR) ........................................................................................... 75
5.1.4.2 - Acessibilidade da celulose microcristalina por calorimetria exploratória diferencial (DSC) ........... 76
5.1.5 - Análise quantitativa de fases com a adição de um padrão interno – Determinação da porcentagem de
amorfo............................................................................................................................................................... 77
5.2 – Croscarmelose sódica .............................................................................................................................. 82
5.2.1 - Resultados de difração de raios X por policristais (modo de transmissão) para a amostra
croscarmelose sódica........................................................................................................................................ 82
5.2.2 - Calorimetria exploratória diferencial (DSC) e termogravimetria / termogravimetria derivada
(TG/DTG) ......................................................................................................................................................... 83
5.3 - Estearato de magnésio ............................................................................................................................. 87
5.3.1 - Resultados de difração de raios X por policristais (modo de transmissão) para as amostras estearato
de magnésio ...................................................................................................................................................... 87
5.3.2 - Resultados de difração de raios X por policristais (modo de transmissão versus reflexão) para a
amostra de estearato de magnésio VG ............................................................................................................. 92
5.3.3 - Calorimetria exploratória diferencial (DSC), termogravimetria / termogravimetria derivada
(TG/DTG) ......................................................................................................................................................... 94
5.3.3.1 - Estearato de magnésio ML, L0 e SL ................................................................................................... 96
5.3.3.1.1 - Estearato de magnésio ML .............................................................................................................. 96
5.3.3.1.2 - Estearato de magnésio L0 ............................................................................................................... 98
5.3.3.1.3 - Estearato de magnésio SL ............................................................................................................... 99
5.3.3.2 - Estearato de magnésio EM e NF ...................................................................................................... 101
5.3.3.2.1 - Estearato de magnésio EM ............................................................................................................ 102
5.3.3.2.2 - Estearato de magnésio NF ............................................................................................................ 103
5.3.3.3 - Estearato de magnésio CA e VG ...................................................................................................... 105
5.3.3.3.1 - Estearato de magnésio CA ............................................................................................................ 106
5.3.3.3.2 - Estearato de magnésio VG ............................................................................................................ 108
5.3.3.4 - Considerações acerca das sete diferentes amostras de estearato de magnésio ............................... 110
5.3.3.5 - Espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) .......................................... 111
5.4 - Lactose monohidratada .......................................................................................................................... 116
(TG/DTG) e difração de raios X por policristais (modo de transmissão) ...................................................... 116
5.4.2 - Resultados de difração de raios X por policristais (modo de reflexão) para a amostra lactose
monohidratada................................................................................................................................................ 124
5.4.2.1 - Preparo da amostra.......................................................................................................................... 124
5.4.2.1.1 - Efeito de granularidade ................................................................................................................. 124
5.4.3 - Resultados de difração de raios X por policristais (transmissão) para a amostra de lactose
monohidratada................................................................................................................................................ 127
5.4.4 - Resultados de difração de raios X por policristais (modo de transmissão versus reflexão) para a
amostra de lactose monohidratada................................................................................................................. 129
5.4.5 - Espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) ............................................. 132
5.5 - Lauril sulfato de sódio ............................................................................................................................ 133
5.5.1 - Resultados de difração de raios X por policristais (transmissão) para a amostra de lauril sulfato de
sódio ............................................................................................................................................................... 133
(TG/DTG) ....................................................................................................................................................... 135
5.5.2.1 - Determinação da pureza por DSC ................................................................................................... 137
5.6 – Povidona ................................................................................................................................................ 140
5.6.1 - Resultados de difração de raios X por policristais (transmissão) para a amostra povidona ............. 140
(TG/DTG) ....................................................................................................................................................... 140
5.7 - Medicamento comercial ......................................................................................................................... 145
5.7.1 – Ezetrol® ............................................................................................................................................... 145
5.7.1.1 - Calorimetria exploratória diferencial (DSC), termogravimetria / termogravimetria derivada
(TG/DTG) ....................................................................................................................................................... 145
5.7.1.2 - Resultados de difração de raios X por policristais (transmissão) para o medicamento Ezetrol ® .... 152
6 – Conclusões ................................................................................................................................................... 155
7 – Referências Bibliográficas .......................................................................................................................... 158
Resumo
Atualmente, o polimorfismo em fármacos e excipientes é, sem dúvida, uma das linhas de
pesquisa mais contempladas da área de ciências farmacêuticas, devido à relevância não
apenas no aspecto econômico de uma indústria farmacêutica, mas, principalmente,
relacionado à ação farmacológica e toxicológica. Os excipientes que antes eram vistos como
substâncias inertes, assim como os fármacos, também podem apresentar transformações
polimórficas. Diante deste fato, estudos relacionados ao polimorfismo de fármacos e
excipientes se tornam de grande importância. Desta forma, este trabalho reporta o estudo dos
excipientes celulose microcristalina PH-101 e PH-102, croscarmelose sódica, estearato de
magnésio, lactose monohidratada, lauril sulfato de sódio e povidona, utilizados na produção
do medicamento Ezetrol®. A técnica de difração de raios X por policristais (DRXP) aliada ao
método de Rietveld de refinamento de estruturas cristalinas foi a principal técnica utilizada
para a caracterização estrutural destes excipientes. Todavia, as técnicas de calorimetria
exploratória diferencial (DSC), termogravimetria (TG) e espectroscopia no infravermelho por
transformada Fourier (FTIR) também foram utilizadas de maneira auxiliar nestes estudos.
Com o uso da técnica de DSC foi possível verificar que as amostras celulose microcristalina
PH-101 e celulose microcristalina PH-102 possuem diferenças no conteúdo de umidade, e os
resultados de DRXP mostraram que estas são semicristalinas; a fração de amorfo destes
excipientes foi quantificada com o método de Rietveld, e a partir disso foi possível classificálas como celulose I (nativa), isto é, uma das formas polimórficas da celulose. Sete amostras
comerciais de estearato de magnésio de diferentes fornecedores foram estudadas,
apresentando importantes diferenças em relação ao comportamento térmico, padrões de
difração e espectros de FTIR, o que nos dá indícios da existência de polimorfismo, impurezas
(palmitato de magnésio) e hidratos entre estas amostras. Pela análise do espectro de FTIR
pode-se confirmar que a molécula de lauril sulfato de sódio é constituída por uma região polar
(hidrofílica) e outra região apolar (hidrofóbica), o que torna este excipiente útil para diversas
finalidades. Também foi possível estimar o grau de pureza desta amostra pela curva de DSC.
Para a lactose monohidratada fez-se um estudo criterioso, em que a amostra foi submetida a
uma isoterma de 1 hora a 150 °C, resultando em uma mistura de fases, as quais foram
quantificadas pelo método de Rietveld. Ainda para esta amostra, no difratograma de raios X
obtido em um difratômetro operando no modo de reflexão, foi evidenciada a influência do
preparo da amostra na obtenção das principais informações contidas no padrão de difração.
Verificou-se também que os excipientes croscarmelose sódica e povidona não apresentaram
ordenamento cristalino de longo alcance. Este resultado foi confirmado pelos estudos de DSC
e TG/DTG e, principalmente, pela DRXP, sendo que nesta última técnica os difratogramas de
raios X obtidos para estas amostras mostraram-se característicos de materiais amorfos.
xiv
Abstract
Currently, the polymorphism in pharmaceuticals and excipients is undoubtedly one of the
most studied lines of research in the pharmaceutical area, due to the relevance not only in the
economic aspect of a pharmaceutical industry, but mainly related to the toxicological and
pharmacological action. The excipients that were previously seen as inert substances, just like
pharmaceuticals, may also exhibit polymorphic transformations. Given this fact, studies
related to polymorphism in pharmaceuticals and excipients become of great importance. In
this way, this work reports on the study of excipients microcrystalline cellulose PH-101 and
PH-102, croscarmellose sodium, magnesium stearate, lactose monohydrate, sodium lauryl
sulfate and povidone, all of them used in the production of the Ezetrol® medicine. The X-ray
powder diffraction (XRPD) technique in conjunction with the Rietveld method of refinement
of crystal structures was the main technique used for the structural characterization of
excipients. However, differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetry (TG) and
Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) techniques were also used as auxiliary
techniques. By means of the DSC technique it was possible to verify that microcrystalline
cellulose PH-101 as well as microcrystalline cellulose PH-102 samples display differences in
moisture content and the XRPD results showed that these are semicrystalline; the amorphous
contents of these excipients were quantified by means of the Rietveld method, being possible
to classify them as cellulose I (native). Seven commercial samples of magnesium stearate
from different companies were studied, presenting significant differences in thermal behavior,
X-ray diffraction patterns and FTIR spectra, which gave us evidence of the existence of
polymorphism, impurities (magnesium palmitate) and hydrates between these samples. By
means of the FTIR spectrum of the molecule of sodium lauryl sulfate it was possible to verify
that it is formed by a polar region (hydrophilic) and other apolar one (hydrophobic), which
makes this excipient useful for several purposes. It was also possible to estimate the degree of
purity of this sample by the DSC curve. For the lactose monohydrate a careful study was
carried out, in which the sample was subjected to an isotherm of 1 h to 150° C, resulting in a
mixture of phases, which were then quantified by Rietveld method. Also, in the X-ray
diffraction pattern collected in a diffractometer operating in reflection mode, it was evidenced
the influence of sample preparation in obtaining key information contained in the diffraction
pattern. It was also verified that the croscarmellose sodium and povidone excipients showed
no long range crystalline order. This result was confirmed by DSC and TG/DTG studies and,
mainly, by means of the XRPD patterns, which were characteristic of amorphous materials.
xv
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Estrutura molecular da celulose microcristalina (C6H10O5)n. ................................................................ 31
Figura 2 – Estrutura molecular da croscarmelose sódica [C6H7O2 (OH)3x (OCH2 - COONa)x]n. ............................... 32
Figura 3 – Estrutura molecular do estearato de magnésio (C36H70MgO4). ........................................................... 33
Figura 4 – Estrutura molecular da lactose monohidratada (C12H22O11 . H2O). ...................................................... 34
Figura 5 – Estrutura molecular do lauril sulfato de sódio (C12H25NaO4S). ............................................................. 35
Figura 6 – Estrutura molecular da povidona (C6H9NO)n. ....................................................................................... 36
Figura 7 – Estrutura molecular da ezetimiba (C24H21F2NO3). ................................................................................ 37
Figura 8 – Produção de raios X a nível atômico [28]. ............................................................................................ 40
Figura 9 – Difração de raios X por um cristal [71]................................................................................................. 41
Figura 10 – Componentes do gráfico de Rietveld, com o difratograma calculado (linha contínua vermelha);
observado (x em preto); radiação de fundo ou background (linha contínua verde); a diferença entre o observado
e o calculado (linha contínua azul) e os picos de Bragg (barra vertical magenta) [Adaptado da referência 28]. 49
Figura 11 – Curva genérica para um experimento DSC. I) mudança de linha de base sem pico; II e III) picos
endotérmicos; IV) pico exotérmico [Adaptado da referência 87]. ........................................................................ 51
Figura 12 – Curvas TG (azul) e sua derivada, DTG (vermelho) [93]. ..................................................................... 53
Figura 13 – Difratogramas de raios X das amostras celulose microcristalina PH-101 e PH-102 obtidos no modo
de transmissão. ..................................................................................................................................................... 66
-1
Figura 14 – Curva de DSC da celulose microcristalina PH-101, obtida a 10 ºC min , sob atmosfera dinâmica de
-1
N2 (50 mL min ). ................................................................................................................................................... 67
-1
Figura 15 – Curva de DSC da celulose microcristalina PH-102, obtida a 10 ºC min , sob atmosfera dinâmica de
-1
N2 (50 mL min ). ................................................................................................................................................... 68
-1
Figura 16 – Curvas de DSC da celulose microcristalina PH-101 e PH-102, obtidas a 10 ºC min , sob atmosfera
-1
dinâmica de N2 (50 mL min ). ............................................................................................................................... 69
-1
Figura 17 – Curvas TG/DTG da celulose microcristalina PH-101, obtidas a 10 ºC min , sob atmosfera dinâmica
de N2. ..................................................................................................................................................................... 70
Figura 18 – Curvas TG/DTG da celulose microcristalina PH-102, obtidas a 10 ºC min-1, sob atmosfera dinâmica
de N2. ..................................................................................................................................................................... 70
-1
Figura 19 – Espectro de FTIR da celulose microcristalina PH-101, obtido com resolução de 4 cm na região de
-1
4000 a 650 cm . .................................................................................................................................................... 74
-1
Figura 20 – Espectro de FTIR para a amostra celulose microcristalina PH-102, obtido com resolução de 4cm na
-1
região de 4000 a 650 cm . .................................................................................................................................... 74
Figura 21 – Difratogramas de raios X das amostras de celulose microcristalina PH-101 e celulose microcristalina
PH-102 adicionadas ao padrão interno (alumina), e a comparação com a ficha cristalográfica 88027 (alumina)
obtida no banco de dados do Inorganic Crystal Structure Database (ICSD). ........................................................ 78
Figura 22 – Refinamento de Rietveld da celulose microcristalina PH-101 com a adição do padrão interno
(alumina). .............................................................................................................................................................. 81
(alumina). .............................................................................................................................................................. 81
Figura 24 – Difratograma de raios X da croscarmelose sódica. ............................................................................ 82
-1
Figura 25 – Curva de DSC da croscarmelose sódica, obtida a 10 ºC min , sob atmosfera dinâmica de N 2 (50 mL
-1
min ). .................................................................................................................................................................... 83
-1
Figura 26 – Curvas TG/DTG da croscarmelose sódica, obtidas a 10 ºC min , sob atmosfera dinâmica de N2. .... 84
-1
Figura 27 – Espectro de FTIR da croscarmelose sódica, obtido com resolução de 4 cm na região de 4000 a 650
-1
cm . ...................................................................................................................................................................... 85
xvi
Figura 28 – Difratogramas de raios X das sete diferentes amostras de estearato de magnésio (ML, L0, SL, EM,
NF, CA e VG) obtidos no modo de transmissão. .................................................................................................... 87
Figura 29 – Região ampliada (2° a 10° em 2) dos difratogramas de raios X das sete amostras de estearato de
magnésio investigadas neste estudo. ................................................................................................................... 88
Figura 30 – Região ampliada em 2 (18° a 28°) ressaltando as diferenças entre as amostras de estearato de
magnésio. .............................................................................................................................................................. 89
Figura 31 – Região ampliada (18° a 28° em 2) do difratograma de raios X do estearato de magnésio VG
medido no modo de transmissão. ......................................................................................................................... 93
Figura 32 – Região ampliada (18° a 28° em 2) do difratograma de raios X do estearato de magnésio medido no
modo de reflexão. ................................................................................................................................................. 93
Figura 33 – Curvas de DSC das sete diferentes amostras de estearato de magnésio denominadas ML, L0, SL, EM,
-1
-1
NF, CA e VG, obtidas a 5 ºC min , sob atmosfera dinâmica de N2 (50 mL min ).................................................. 95
Figura 34 – Curvas de DSC das amostras de estearato de magnésio ML (verde), L0 (roxo) e SL (vermelho) obtidas
-1
-1
a 5 ºC min , sob atmosfera dinâmica de N2 (50 mL min ). .................................................................................. 96
-1
Figura 35 – Curvas TG/DTG do estearato de magnésio ML, obtidas a 10 ºC min , sob atmosfera dinâmica de N2.
.............................................................................................................................................................................. 97
-1
Figura 36 – Curvas TG/DTG do estearato de magnésio L0, obtidas a 10 º C min , sob atmosfera dinâmica de N2.
.............................................................................................................................................................................. 98
-1
Figura 37 – Curvas TG/DTG do estearato de magnésio SL, obtidas a 10 ºC min , sob atmosfera dinâmica de N2.
............................................................................................................................................................................ 100
Figura 38 – Curvas de DSC das amostras de estearato de magnésio EM (amarelo escuro) e NF (preto) obtidas a
-1
-1
5 ºC min , sob atmosfera dinâmica de N2 (50 mL min ). ................................................................................... 101
-1
Figura 39 – Curvas TG/DTG do estearato de magnésio EM, obtidas a 10 ºC min , sob atmosfera dinâmica de N2.
............................................................................................................................................................................ 102
-1
Figura 40 – Curvas TG/DTG do estearato de magnésio NF, obtidas a 10 ºC min , sob atmosfera dinâmica de N2.
............................................................................................................................................................................ 104
-1
Figura 41 – Curvas de DSC das amostras de estearato de magnésio CA (azul) e VG (rosa) obtidas a 5 ºC min ,
-1
sob atmosfera dinâmica de N2 (50 mL min ). ..................................................................................................... 106
-1
Figura 42 – Curvas TG/DTG do estearato de magnésio CA, obtidas a 10 ºC min , sob atmosfera dinâmica de N2.
............................................................................................................................................................................ 107
-1
Figura 43 – Curvas TG/DTG do estearato de magnésio VG, obtidas a 10 ºC min , sob atmosfera dinâmica de N2.
............................................................................................................................................................................ 108
Figura 44 – Espectros de FTIR obtidos para as sete amostras de estearato de magnésio, obtidos com resolução
-1
-1
-1
de 4 cm na região de 4000 cm a 650 cm . ...................................................................................................... 112
-1
-1
-1
de 4 cm na região de 2000 cm a 1000 cm . .................................................................................................... 113
-1
-1
-1
de 4 cm na região de 3200 cm a 2600 cm . .................................................................................................... 114
Figura 47 – Espectros de FTIR obtidos para as amostras de estearato de magnésio CA, NF e EM, obtidos com
-1
-1
-1
resolução de 4 cm na região de 4000 cm a 650 cm . ..................................................................................... 115
-1
Figura 48 – Curva de DSC da lactose monohidratada, obtida a 10 ºC min , sob atmosfera dinâmica de N2. ... 116
-1
Figura 49 – Curvas TG/DTG da lactose monohidratada, obtidas a 10 ºC min , sob atmosfera dinâmica de O2.117
Figura 50 – Curvas de DSC das amostras de lactose monohidratada (roxo) e após isoterma (1h/150 °C). ........ 118
-1
Figura 51 – Curvas TG/DTG da lactose monohidratada, obtidas a 10 ºC min , sob atmosfera dinâmica de O2.119
Figura 52 – Difratogramas de raios X obtidos no modo de transmissão da amostra lactose monohidratada
(azul) comparado com a amostra após isoterma (1h/150 ° C) (roxo). ................................................................ 120
xvii
Figura 53 – Comparação dos difratogramas de raios X normalizados da amostra após isoterma (1h/150 °C) (em
vermelho), com a ficha LACTOS03 obtida no CSD (em preto). ............................................................................ 121
Figura 54 – Refinamento de Rietveld da amostra de lactose após isoterma. ..................................................... 123
Figura 55 – Difratogramas de raios X da amostra lactose monohidratada após moagem manual e como
recebida do laboratório....................................................................................................................................... 125
Figura 56 – Refinamento de Rietveld da amostra lactose monohidratada após moagem manual, utilizando a
estrutura (LACTOS03) disponível no banco de dados do CSD (Cambridge Structural Database). ....................... 126
Figura 57 – Comparação do difratograma de raios X da lactose monohidratada com a ficha LACTOS03 obtida no
CSD. ..................................................................................................................................................................... 128
Figura 58 – Comparação do difratograma de raios X com dados normalizados da lactose monohidratada com a
ficha LACTOS03 (normalizado) obtida no CSD. ................................................................................................... 129
Figura 59 – Região ampliada (12° a 22° em 2) do difratograma de raios X da lactose monohidratada medida
no modo de transmissão. .................................................................................................................................... 130
Figura 60 – Região ampliada (12° a 22° em 2) do difratograma de raios X da lactose monohidratada medida
no modo de reflexão. .......................................................................................................................................... 130
-1
Figura 61 – Espectro de FTIR da lactose monohidratada, obtido com resolução de 4 cm na região de 4000 a
-1
650 cm ............................................................................................................................................................... 132
Figura 62 – Difratograma de raios X do lauril sulfato de sódio. ......................................................................... 133
-1
Figura 63 – Curva de DSC do lauril sulfato de sódio obtida a 10 ºC min , sob atmosfera dinâmica de N2 (50 mL
-1
min ). .................................................................................................................................................................. 135
-1
Figura 64 – Curvas TG/DTG do lauril sulfato de sódio, obtidas a 10 ºC min , sob atmosfera dinâmica de N2... 136
Figura 65 – Estrutura química do lauril sulfato de sódio ressaltando a dupla natureza da molécula. ............... 137
-1
Figura 66 – Espectro de FTIR para a amostra lauril sulfato de sódio, obtido com resolução de 4 cm na região de
-1
4000 a 650 cm . .................................................................................................................................................. 139
Figura 67 – Difratograma de raios X da povidona. ............................................................................................. 140
-1
-1
Figura 68 – Curva de DSC da povidona, obtida a 5 ºC min , sob atmosfera dinâmica de N2 (50 mL min ). ...... 141
-1
Figura 69 – Curvas TG/DTG da povidona, obtidas a 10ºC min , sob atmosfera dinâmica de N2. ...................... 142
-1
Figura 70 – Espectro de FTIR para a amostra povidona, obtido com resolução de 4 cm na região de 4000 a 650
-1
cm . .................................................................................................................................................................... 144
®
-1
Figura 71 – Curvas de DSC do comprimido Ezetrol , obtidas a 10 °C min , sob atmosfera dinâmica de N2....... 146
Figura 72 – Curvas de DSC das amostras celulose microcristalina PH-102, croscarmelose sódica, povidona e
Ezetrol 2460. ....................................................................................................................................................... 147
Figura 73 – Curvas de DSC das amostras lactose monohidratada e Ezetrol 2460. ............................................. 148
Figura 74 – Curvas de DSC das amostras estearato de magnésio ML, lauril sulfato de sódio e Ezetrol 2460. ... 149
Figura 75 – Curvas de DSC das amostras lauril sulfato de sódio, lactose monohidratada e Ezetrol 2460.......... 150
Figura 76 – Difratogramas de raios X normalizados do comprimido Ezetrol 2460 e da lactose monohidratada,
obtidos no difratômetro de raios X por policristais com geometria de transmissão. ......................................... 152
®
Figura 77 – Refinamento de Rietveld do medicamento Ezetrol . Os parâmetros de qualidade do ajuste foram:
Rwp = 3,709%, Rexp = 1,737%, RBragg = 1,815% (ezetimiba), RBragg = 1,628% (lactose monohidratada), RBragg =
2
0,147% (celulose microcristalina PH-102), RBragg = 2,499% (lauril sulfato de sódio) e χ = 2,135. ...................... 153
xviii
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Técnicas utilizadas no estudo do polimorfismo [26]. ........................................................................... 38
Tabela 2 - Dimensões de celas unitárias para polimorfos da celulose determinadas por difração de raios X [116].
.............................................................................................................................................................................. 65
Tabela 3 - Parâmetros térmicos obtidos para as amostras celulose microcristalina PH-101 (denominada 101) e
celulose microcristalina PH-102 (denominada 102). ............................................................................................. 68
Tabela 4 – Parâmetros obtidos por análise termogravimétrica para a amostra celulose microcristalina PH-101.
.............................................................................................................................................................................. 71
Tabela 5 – Parâmetros obtidos por análise termogravimétrica para a amostra celulose microcristalina PH-102.
.............................................................................................................................................................................. 71
Tabela 6 - Localização das bandas de absorção características da celulose I (nativa) com suas respectivas
ligações químicas [Adaptado da referência 120]. ................................................................................................. 72
Tabela 7 - Localização das bandas de absorção características das amostras celulose microcristalina PH-101 e
celulose microcristalina PH-102 com suas respectivas ligações químicas. ........................................................... 73
Tabela 8 – Resultados para o índice de cristalinidade das amostras celulose microcristalina PH-101 (C.M. PH101) e celulose microcristalina PH-102 (C.M. PH-102) determinados através do método proposto por Nelson &
O’Connor [121]. ..................................................................................................................................................... 76
-1
Tabela 9 – Valores obtidos para a energia calorífica (J g ) referente à integração do pico endotérmico atribuído
à perda de água superficial das amostras de celulose microcristalina PH-101 (C.M. PH-101) e celulose
microcristalina PH-102 (C.M. PH-102). ................................................................................................................. 77
Tabela 10 – Fichas cristalográficas PADTUL (CSD), JINROO01 (CSD) e 88027 (ICSD) que foram utilizadas como
arquivo de entrada no refinamento de Rietveld. .................................................................................................. 79
Tabela 11 – Resultados obtidos após o refinamento de Rietveld das amostras de celulose microcristalina PH-101
(C.M. PH-101) e celulose microcristalina PH-102 (C.M. PH-102). ......................................................................... 79
Tabela 12 – Parâmetros obtidos por análise termogravimétrica para a amostra croscarmelose sódica. ........... 85
Tabela 13 – Tamanhos médios de cristalitos obtidos a partir do método descrito por Scherrer. ......................... 90
Tabela 14 – Parâmetros obtidos por análise termogravimétrica para o estearato de magnésio ML. ................. 97
Tabela 15 – Parâmetros obtidos por análise termogravimétrica para o estearato de magnésio L0.................... 99
Tabela 16 – Parâmetros obtidos por análise termogravimétrica para o estearato de magnésio SL. ................. 100
Tabela 17 – Parâmetros obtidos por análise termogravimétrica para o estearato de magnésio EM. ............... 102
Tabela 18 – Parâmetros obtidos por análise termogravimétrica para o estearato de magnésio NF. ................ 104
Tabela 19 – Parâmetros obtidos por análise termogravimétrica para o estearato de magnésio CA. ................ 107
Tabela 20 – Parâmetros obtidos por análise termogravimétrica para o estearato de magnésio VG. ............... 109
Tabela 21 – Bandas características no espectro de FTIR do estearato de magnésio. ........................................ 112
Tabela 22 – Parâmetros obtidos por análise termogravimétrica para a amostra lactose monohidratada. ...... 117
Tabela 23 – Parâmetros obtidos por análise termogravimétrica para a amostra após isoterma de 1h/150 °C. 119
Tabela 24 – Fichas cristalográficas EYOCUQ01 e LAKKEO01 disponíveis no CSD referentes às fases α-lactose
anidra e α,β,D-lactose respectivamente, as quais foram utilizadas como arquivo de entrada no refinamento de
Rietveld. .............................................................................................................................................................. 122
Tabela 25 – Parâmetros cristalográficos obtidos após o refinamento de Rietveld das fases α-lactose anidra e
α,β, D-lactose presentes na amostra após isoterma (1h/150 °C). ...................................................................... 123
Tabela 26 – Dados cristalográficos obtidos na ficha LACTOS03 disponível no banco de dados do CSD. ............ 127
Tabela 27 – Valores de distância interplanar observados utilizando dados de DRXP e os reportados por
Bittencourt [137]. ................................................................................................................................................ 134
Tabela 28 – Parâmetros obtidos por análise termogravimétrica para a amostra de lauril sulfato de sódio. .... 137
xix
Tabela 29 – Parâmetros obtidos por análise termogravimétrica para a povidona. ........................................... 143
Tabela 30 – Temperaturas (Tmáx) dos principais eventos encontrados nas curvas de DSC de amostras do
®
medicamento Ezetrol . ........................................................................................................................................ 146
Tabela 31 – Ficha cristalográfica QATNEF (CSD) que foi utilizada como arquivo de entrada no refinamento de
®
Rietveld do medicamento Ezetrol , e os resultados (princípio ativo) obtidos após o refinamento de Rietveld. . 153
®
Tabela 32 - Resultados obtidos após o refinamento de Rietveld do medicamento Ezetrol . .............................. 154
xx
1 – Introdução
Até o início da década de 60, era comum que se considerasse um medicamento eficaz
clinicamente apenas assegurando-se o controle de qualidade, mediante o conhecimento das
propriedades físicas e físico-químicas do fármaco. Nesta época não havia preocupações em
relação ao comportamento da forma farmacêutica no organismo. Entretanto, várias evidências
demonstraram que determinados componentes da formulação, assim como as técnicas de
fabricação, poderiam dar origem a um medicamento ineficaz ou até mesmo tóxico [1].
Diversos relatos apresentados na literatura mencionam que esta ineficácia clínica e,
em alguns casos, intoxicações graves, serviram de alerta para estudos mais aprofundados
sobre os componentes da formulação, processos empregados e características físico-químicas
dos fármacos [2].
É neste contexto que surge o termo polimorfismo, que pode ser definido como a
habilidade de um composto cristalizar em duas ou mais formas e estruturas cristalinas
diferentes, de mesma composição química, em função de diferenças nos arranjos espaciais
e/ou conformacionais [3]. Este fato pode afetar o desempenho de formas farmacêuticas
sólidas, afetando seu perfil de dissolução, biodisponibilidade e/ou estabilidade.
Vale ressaltar que estas formas farmacêuticas citadas anteriormente, não são
compostas apenas por fármacos, que representam o princípio ativo de um determinado
medicamento, mas também por uma mistura de excipientes, os quais são utilizados para
diversos fins, como solubilizar, suspender, espessar, diluir, emulsificar, estabilizar, conservar,
colorir, flavorizar e possibilitar a obtenção de formas farmacêuticas estáveis, eficazes e
atraentes [3].
Nos dias atuais, as indústrias farmacêuticas ainda são muitas vezes surpreendidas ao
ter que lidar com o fenômeno do polimorfismo, quando se quer obter um princípio ativo e até
mesmo um excipiente adequado para ser utilizado em um determinado medicamento.
Normalmente estas surpresas estão relacionadas ao comportamento do sólido obtido, quer seja
durante sua caracterização química ou durante seu processamento e armazenamento [4].
Desta forma, qualquer propriedade física ou química pode, a priori, variar entre os
polimorfos, visto que estes possuem diferentes estruturas cristalinas. Assim, qualquer técnica
que possa medir as propriedades de um sólido pode, em princípio, ser utilizada para detectar o
polimorfismo. Algumas técnicas são mais sensíveis a estas diferenças na estrutura cristalina e,
20
portanto, são mais adequadas. Neste trabalho, com o objetivo de caracterizar estruturalmente
alguns excipientes farmacêuticos, foi utilizada a difração de raios X por policristais (DRXP)
aliada ao método de Rietveld de refinamento de estruturas cristalinas. Outras técnicas
auxiliaram nos estudos dos diferentes excipientes como a calorimetria exploratória diferencial
(DSC), termogravimetria (TG) e espectroscopia no infravermelho por transformada de
Fourier (FTIR). As diferentes técnicas fornecem uma ampla gama de informações estruturais,
muitas vezes complementando uma a outra, o que nos leva a um conhecimento da relação
entre os diferentes polimorfos.
21
2 - Revisão da Literatura
Este capítulo aborda inicialmente os aspectos teóricos do fenômeno do polimorfismo
em fármacos e excipientes e algumas considerações preliminares sobre o conceito de
fármacos e sua biodisponibilidade. Outros temas importantes que serão abordados neste
capítulo são a definição de excipientes, suas funções, a descrição dos excipientes estudados
neste trabalho, e por fim a contextualização do estudo da arte em relação à ezetimiba.
2.1 - Conceito e relevância do polimorfismo
Muitos compostos orgânicos são capazes de adotar uma ou mais formas cristalinas
puras de configuração identificável e definida ou uma forma amorfa sem estrutura de longo
alcance definida, dependendo das condições (temperatura, solvente, tempo) sob as quais a
cristalização é induzida. Essa propriedade pela qual uma única substância pode existir em
mais de uma forma ou estrutura cristalina é chamada de polimorfismo [3, 5-7]. Vale ressaltar
que o polimorfismo pode ter um impacto direto sobre diversas características do fármaco,
excipientes e, consequentemente do medicamento, podendo ser observados resultados
inesperados, os quais podem comprometer a eficácia do medicamento.
Dois polimorfos de um mesmo composto podem ser tão diferentes em estrutura
cristalina e propriedades como dois compostos distintos, sendo que essas diferenças
manifestam-se enquanto o fármaco está em estado sólido, ou seja, uma vez obtida a solução,
as diferentes formas não podem mais ser distinguidas. Portanto, podem ser esperadas
diferenças na ação do fármaco, em termos farmacológicos e terapêuticos, devido à presença
de polimorfos em formas farmacêuticas sólidas, assim como em suspensões líquidas [5,7].
Haleblian & McCrone [8], afirmaram que os polimorfos conhecidos de um
determinado composto são proporcionais ao tempo e recursos (econômicos e humanos)
dedicados à investigação do mesmo, sendo estas palavras ainda válidas atualmente. Desta
forma, demonstra-se a necessidade de estudos que levantem questões relacionadas ao
polimorfismo de fármacos e excipientes.
Atualmente, o polimorfismo em fármacos e excipientes é, sem dúvida, uma das
linhas de pesquisa mais contempladas da área de ciências farmacêuticas, devido à relevância
não apenas econômica, mas, principalmente, farmacológica e toxicológica. As indústrias
22
farmacêuticas reconheceram a importância do polimorfismo apenas recentemente e um dos
exemplos mais conhecidos dos problemas causados pelo polimorfismo na indústria
farmacêutica é o do Ritonavir, marca comercial Norvir®, um antirretroviral inibidor da
protease do HIV, o agente causador da Síndrome da Imunodeficiência Adquirida (SIDA) [9].
Este fármaco começou a ser comercializado em 1996 pela empresa Abbott, tendo sua
formulação composta por apenas um polimorfo. Dois anos após o lançamento do produto,
mesmo utilizando processo idêntico de síntese, vários lotes de Norvir® começaram a ser
reprovados no teste de solubilidade devido ao aparecimento de um segundo polimorfo que
impedia sua formulação original. Devido a este episódio, a Abbott teve sérios prejuízos
financeiros. Além de ter tido sua imagem ferida, precisou retirar o medicamento do mercado
até encontrar uma nova maneira de produzir exclusivamente o primeiro polimorfo, deixando
sem acesso ao tratamento os pacientes que utilizavam este fármaco [10].
O fármaco denominado paracetamol (acetaminofem), um importante analgésico e
antipirético, também é citado na literatura por apresentar diferentes polimorfos. O
monoclínico (P21/n) é termodinamicamente estável à temperatura ambiente e é facilmente
obtido como monocristal. O ortorrômbico (Pcab) é metaestável à temperatura ambiente, pois
com o armazenamento prolongado (3-4 meses em temperatura ambiente, ou 1 hora a 90 ºC e
pressão aproximadamente de 2,34 kPa) a estrutura passa para monoclínica [11]. Porém, em
uma busca no Cambridge Structural Database®, mais estruturas são encontradas do que as
normalmente citadas na literatura: 1 estrutura triclínica, 12 monoclínicas e 7 ortorrômbicas.
Vale ressaltar que o polimorfismo assume uma importância não só na área
farmacêutica, como também na agroalimentar. Como exemplo de tal fato, podemos citar a
manteiga de cacau, principal constituinte do chocolate e que se apresenta em seis formas
polimórficas, sendo a forma V a ideal, uma vez que o seu ponto de fusão é de
aproximadamente 33,8 °C, temperatura acima da temperatura ambiente e abaixo da
temperatura corporal [12].
Além das sérias implicações que pode causar na vida de uma sociedade, o
polimorfismo tem influência direta no aspecto econômico de uma indústria farmacêutica,
como apresentado no caso do Ritonavir. Dessa forma, a pesquisa na área de polimorfismo é
intensa, de grande importância e extremamente atual, pois antigas substâncias podem
apresentar novos polimorfos e formas completamente desconhecidas poderão surgir a partir
de qualquer deslize no procedimento de cristalização [13].
23
Os excipientes também podem apresentar transformações polimórficas, sendo um
fator preocupante para a indústria farmacêutica. A escolha do excipiente adequado para
determinada fórmula é fundamental para a eficácia terapêutica do medicamento manipulado.
Esta escolha deve se basear nas características das substâncias contidas na fórmula, bem como
na possibilidade de interação das mesmas com o excipiente. Por exemplo, as formas de
lactose apresentam propriedades diferentes que são escolhidas de acordo com o fim a que se
destinam. Os cristais de monohidrato mostram uma resistência mecânica mais elevada
relativamente às formas anidras. Em compensação, esta absorve água mais facilmente, o que a
torna imprópria para granulação por via úmida. Os comprimidos com quantidades elevadas de
lactose amorfa estão sujeitos a variações de dureza durante o tempo de armazenagem [14].
Vale ressaltar que a definição e uma explicação mais detalhada a respeito dos excipientes
serão discutidas na seção 2.2.
Diante disso, é vital que um pesquisador envolvido em formulações seja capaz de
selecionar a estrutura polimórfica correta de um fármaco. Além disso, deve escolher sempre o
excipiente que não sofra qualquer tipo de interação, assegurando com isso biodisponibilidade
e consequentemente, o efeito farmacológico. Desta forma, a pesquisa do polimorfismo em
fármacos e excipientes é um dos principais parâmetros a ser considerado antes da produção de
um medicamento, pois o desconhecimento de diferentes formas cristalinas pode influenciar no
preparo do mesmo e levar danos à saúde da população e prejuízos financeiros a seus
fabricantes [15, 16].
2.1.1 - Polimorfismo e biodisponibilidade
Estruturas polimórficas de um fármaco normalmente apresentam diferenças
significativas de processabilidade, solubilidade, estabilidade física e química. Estas diferenças
físico-químicas podem modificar o comportamento da molécula quando em um meio
biológico, inclusive podendo alterar sua biodisponibilidade. Deste modo, se torna altamente
relevante o estudo das possíveis formas cristalinas dos fármacos (polimorfos). O
conhecimento das estruturas cristalinas dos polimorfos reduz a possibilidade de surpresas no
resultado, pois permite controlar o processamento de forma a se obter o resultado desejado.
Quando um fármaco é administrado por via intravenosa, a sua biodisponibilidade é
de 100%, ou seja, ele é colocado diretamente no sangue e, por esta razão, poderemos ter
24
certeza de que todo o fármaco alcançou a circulação sistêmica. No entanto, quando o fármaco
é administrado por outra via de administração, não existe uma garantia de que a totalidade da
dose chegou até a circulação sistêmica de forma intacta. A fração de fármaco que chega de
forma inalterada à circulação sistêmica após sua administração é denominada de dose
biodisponível [16].
Na década de 1970, o termo biodisponibilidade foi introduzido na literatura científica
e em poucos anos o termo e o conceito de biodisponibilidade se expandiu na literatura
específica [17]. A consequência mais importante do polimorfismo é a possível diferença na
biodisponibilidade das diferentes formas polimórficas de um fármaco, particularmente quando
a substância é pouco solúvel. A título de exemplo, a biodisponibilidade do Captopril pode ser
reduzida em cerca de 50% caso se verifique ingestão simultânea do medicamento com uma
refeição.
Para o FDA (U.S. Food and Drug Administration), órgão do Departamento de Saúde
e Serviços Humanos dos Estados Unidos, “biodisponibilidade” significa a velocidade e
extensão pela qual uma substância ou porção terapêutica é absorvida da forma farmacêutica
(assim denominada quando os fármacos estão disponibilizados em combinação com um ou
mais excipientes) e torna-se disponível no local de ação do fármaco [18, 19].
O EMEA (European Medicines Evaluation Agency) define biodisponibilidade como
sendo a extensão e a velocidade pela qual a substância ou porção terapêutica é liberada da
forma farmacêutica para a circulação sistêmica [18, 19].
No Brasil, segundo a Lei nº 9.787 de 10 de fevereiro de 1999, que estabeleceu as
bases legais para a instituição do medicamento genérico no país, e a regulamentação para
medicamentos genéricos, após processo contínuo de atualização e revisão através da RDC nº
135, de 29 de maio de 2003, o termo biodisponibilidade indica a velocidade e a extensão de
absorção de um princípio ativo em uma forma de dosagem, a partir de sua curva
concentração/tempo na circulação sistêmica ou sua excreção na urina [20, 21].
Por isso, a biodisponibilidade apresentada por um fármaco é muito importante no
sentido de determinar se este alcançou o sítio de ação em uma concentração terapeuticamente
eficaz.
Diversos fatores podem alterar a biodisponibilidade de um fármaco, entre eles
podemos citar:
25
- Fatores fisiológicos e características do paciente: idade; presença de patologias
associadas; trato gastrointestinal; pH e tipo de dieta [22].
- Metabolismo do fármaco (no intestino e na primeira passagem pelo fígado): o
alimento ingerido junto com o fármaco também pode influenciar na biodisponibilidade do
fármaco através da modificação do pH do conteúdo gastrointestinal, esvaziamento gástrico,
aumento de trânsito intestinal e ligação direta do fármaco com componentes dos alimentos.
Assim, a composição da dieta influencia o tempo de permanência dos fármacos no trato
digestivo e, consequentemente, aumenta ou diminui a absorção dos mesmos [22].
- Fatores físico-químicos: solubilidade; polimorfismo; estado físico (forma cristalina
ou amorfa); solvatos, hidratos e anidros; tamanho de partícula e a quiralidade [16].
- Fatores relacionados à forma farmacêutica: excipientes; natureza química;
capacidade de adsorção; quantidade empregada na formulação; fatores tecnológicos; tipo de
processo; tempo e velocidade de agitação; tipo de granulação; temperatura de secagem e força
de compressão [16]. Dentre estes fatores é importante ressaltar que os excipientes presentes
em uma forma farmacêutica podem afetar a dissolução do fármaco e, consequentemente, a
velocidade e a quantidade pelas quais o mesmo estará disponível para ser absorvido. Alguns
componentes das formulações, como amido e outros desintegrantes, tendem a favorecer a
dissolução. Outros como o talco e o estearato de magnésio, dificultam a dissolução [23, 24].
A compatibilidade dos excipientes com o fármaco e alguns traços de elementos nos
excipientes também podem afetar a estabilidade do produto.
Vários fatores físico-químicos podem realmente comprometer os estágios de
desenvolvimento de um fármaco e, por isto, os fabricantes empregam estudos de
biodisponibilidade para comparar diferentes formulações, de modo a determinar qual delas
apresenta o padrão de absorção mais desejável. Posteriormente, estes estudos podem ser
usados para comparar a biodisponibilidade de um medicamento em diferentes lotes e
comparar a biodisponibilidade em formas farmacêuticas diferentes, como, por exemplo,
comprimidos, cápsulas, elixir, ou de uma mesma forma farmacêutica produzida por diferentes
fabricantes [16]. Vale ressaltar que estes estudos não fazem parte dos objetivos propostos
neste estudo.
O polimorfismo começou a despertar uma atenção especial a partir dos finais da
década de 60, e desde então, diversos relatos têm sido apresentados na literatura sobre o tema.
Os primeiros trabalhos de Aguiar e colaboradores [25], efetuados nos laboratórios de Parke
26
Davis, sobre o polimorfismo do palmitato de cloranfenicol, contribuíram para o
desencadeamento do estudo do tema e pode ser citado como um dos casos mais conhecidos
sobre a influência do polimorfismo na biodisponibilidade de fármacos. Estes autores
demonstraram que a absorção do polimorfo B deste composto era significativamente maior do
que a do polimorfo A [26].
Outro fármaco descrito na literatura por apresentar polimorfismo é a carbamazepina,
que se destaca pelo impacto que os diferentes polimorfos causam no seu perfil de dissolução e
biodisponibilidade [27, 28].
2.1.2 - Aspectos regulatórios do polimorfismo na área farmacêutica
Tendo em vista a importância do fenômeno do polimorfismo para a qualidade dos
medicamentos, os órgãos reguladores têm acelerado a adoção de novas normas sobre o tema
no setor farmacêutico, de modo a minimizar os riscos à população, exigindo, para o registro
de medicamentos com fármacos novos ou mesmo genéricos, estudos que comprovem o
monitoramento e o controle de qualidade das formas cristalinas existentes [26, 29].
O guia mais completo atualmente disponível foi publicado pela FDA (U.S. Food and
Drugs Administration) em julho de 2007. Nesse guia, a FDA aborda os principais aspectos do
fenômeno sobre a qualidade dos medicamentos, discute a não necessidade do medicamento
genérico possuir o mesmo polimorfo (uma vez que a identidade química do fármaco é a
mesma) e destaca a responsabilidade da empresa no controle da forma cristalina caso a
biodisponibilidade possa ser afetada. É também recomendação do guia que procedimentos
analíticos apropriados sejam utilizados para detectar as formas cristalinas e coloca a difração
de raios X como a técnica principal e inequívoca para comprovação do fenômeno [26]. Este
fato pode ser apontado com um dos grandes motivadores do presente estudo.
A ANVISA também possui documentações em que o tema polimorfismo é abordado.
Neste caso, é solicitado para o registro de medicamentos (genéricos, similares e inovadores)
informações sobre os prováveis polimorfos e, sempre que possível, a metodologia analítica
para sua determinação [26, 30].
27
2.2 - Excipientes
O conceito tradicional de excipiente farmacêutico como sendo simples adjuvante e
veículo, química e farmacologicamente inerte, vem sofrendo grande evolução. Os excipientes
eram vistos anteriormente como meras substâncias capazes de facilitar a administração e
proteger o fármaco. Entretanto, nos dias atuais, são considerados como constituintes
essenciais, que garantem o desempenho do medicamento e otimizam a obtenção do efeito
terapêutico. No passado, a atenção da indústria farmacêutica e dos órgãos de regulamentação
direcionava-se, principalmente, para o controle da qualidade do fármaco, dando menor
atenção aos excipientes. Contudo, a evolução tecnológica, científica, econômica e dos fatores
de regulamentação, facilitaram a observação de considerações especiais a respeito do papel
dos excipientes, de acordo com suas características físicas, inerentes ao emprego dos mesmos
nos processos produtivos e na liberação do fármaco a partir da forma farmacêutica [31-33].
Portanto, a qualidade dos medicamentos depende não somente dos ingredientes ativos
(princípio ativo) e dos processos de preparação, mas também do desempenho dos excipientes,
[34] uma vez que os mesmos são capazes de modificar a liberação e/ou a estabilidade das
substâncias ativas, e assim sua biodisponibilidade, por isso não podem ser considerados
aditivos inertes [31].
2.2.1 - Escolha dos excipientes
Nas formulações, os excipientes são responsáveis pela maior parte da forma
farmacêutica (em relação ao volume da forma), quando comparados com a concentração do
princípio ativo. Desta forma, a seleção adequada dos excipientes a serem utilizados em
medicamentos é de suma importância para o cumprimento dos objetivos propostos de uma
forma
farmacêutica,
pois
estes
componentes
podem
diminuir
ou
aumentar
a
biodisponibilidade de fármacos, o que pode comprometer a eficácia clínica ou promover
reações indesejáveis, assim como causar problemas de toxicidade inerentes a alguns
excipientes [35, 36].
A escolha dos excipientes depende de vários fatores, tais como: o fármaco utilizado,
o processo envolvido, o formulador e o custo do excipiente. Tendo isso em vista e visando a
utilização destes excipientes em uma formulação farmacêutica, é necessário o estudo das
propriedades físico-químicas, físico-mecânicas e a sua influência no desempenho da
28
formulação final, verificando-se assim, a influência da solubilidade, distribuição
granulométrica,
cristalinidade/polimorfismo,
higroscopia,
densidade
aparente
e
de
compactação, nas propriedades mecânicas e biodisponibilidade do produto fabricado, sendo
este processo chamado de estudo de funcionalidade de excipiente [37, 38]. Vale ressaltar
novamente que o objetivo deste trabalho não é o de estudar estas propriedades, e sim o de
caracterizar estruturalmente alguns excipientes farmacêuticos.
2.2.2 - Funções dos excipientes
As principais funções e propriedades dos excipientes se encontram abaixo descritas.
Será dada maior ênfase na descrição dos excipientes estudados neste trabalho.
Diluentes: são excipientes que fornecem o volume necessário para a formulação,
possibilitando preparar comprimidos com peso conveniente [39]. Diferentes substâncias têm
sido empregadas como diluentes e a escolha destes é fundamental para a estabilidade dos
fármacos. Soares e Petrocick [40] destacam o uso da lactose que é o diluente mais empregado
na indústria farmacêutica, visto que, além do baixo custo e das suas propriedades redutoras,
tem poder aglutinante originando comprimidos de bom aspecto. Além deste excipiente,
podemos citar o amido, a celulose microcristalina e o uso de alguns sais inorgânicos, com
destaque para o fosfato de cálcio.
Um exemplo conhecido do efeito que os diluentes podem ter sobre a
biodisponibilidade dos fármacos é dado pelo surto de intoxicações com fenitoína que ocorreu
na Austrália em pacientes epilépticos, devido à alteração do diluente utilizado na preparação
de cápsulas contendo fenitoína sódica. Muitos pacientes epilépticos, os quais tinham sido
estabilizados com cápsulas de fenitoína sódica contendo sulfato de cálcio dihidratado como
diluente, desenvolveram um quadro clínico de superdosificação com fenitoína quando
receberam fenitoína sódica contendo o excipiente lactose como diluente e apresentaram
sintomas tais como ataxia, diplopia e vômitos. Com a restituição do excipiente original, houve
remissão completa destes sintomas [36, 41, 42].
Aglutinantes: são adicionados na forma de pó ou em solução, durante a granulação
por via úmida ou para facilitar a produção de comprimidos coesos por compressão direta. Um
bom aglutinante deve não somente ter boas propriedades ligantes, mas também ser de fácil
29
manuseio para produção em escala. Os aglutinantes tradicionais, como açúcares ou
biopolímeros naturais, têm sido substituídos por polímeros sintéticos, os quais oferecem
melhor qualidade farmacotécnica e microbiológica. Os mais comuns usados na indústria
farmacêutica são de origem sintética, como a povidona e diferentes derivados da celulose
como a metilcelulose, carboximetilcelulose sódica, etilcelulose, entre outros [43].
Lubrificantes: são incorporados para promover a redução da fricção entre as
partículas e a máquina de compressão durante a obtenção do comprimido, tendo em vista que
o elevado atrito pode ser responsável pela baixa qualidade do comprimido [25]. São
insolúveis em água e dotados de propriedades hidrofóbicas, opondo-se, portanto, de certo
modo, à penetração de água no comprimido (estearato de magnésio e talco). O estearato de
magnésio é o lubrificante mais frequentemente utilizado na fabricação de comprimidos [36].
Tensoativos (agentes molhantes): são utilizados para aumentar a molhabilidade dos
pós insolúveis em água, inclusive os fármacos. Aumentam o contato do fármaco com o meio,
através da diminuição da tensão superficial pó/água, o que contribui para um aumento da
solubilidade aquosa de vários fármacos pouco solúveis em água [44]. Exemplos: lauril sulfato
de sódio, docusato sódico e polissorbato 80.
Desintegrantes: são utilizados para acelerar a dissolução ou desintegração dos
comprimidos em água ou nos líquidos do organismo, pois para que se verifique adequada
atividade terapêutica é necessário que os comprimidos se desagreguem rapidamente para se
permitir a ação desejada. Devido à sua propriedade de desintegração, o amido é o mais
utilizado. Porém, se observa o crescente uso dos chamados superdesintegrantes. Eles são
assim denominados, pois possuem grande poder de desintegração com a utilização de
pequenas quantidades (entre 0,5 e 5%); todavia sua eficiência depende do método de
fabricação e/ou características físico-químicas da formulação [45]. Dentre esses
superdesintegrantes destacam-se a croscarmelose sódica (carboximetilcelulose sódica
reticulada), o amidoglicolato de sódio e a crospovidona [36].
Tendo em vista que neste trabalho foram estudados a celulose microcristalina PH101 e PH-102, a croscarmelose sódica, o estearato de magnésio, a lactose monohidratada, o
lauril sulfato de sódio e a povidona, abaixo teremos uma descrição mais detalhada a respeito
destes excipientes, que são constituintes do medicamento Ezetrol®.
30
2.2.3 - Celulose microcristalina
A utilização da celulose na produção de comprimidos teve início na década de 50,
com um produto denominado Solka-Floc®. Entretanto, por se tratar de um produto com
pobres características de fluxo e de compressibilidade, deixou de ser usado [46]. No início dos
anos 60, a celulose microcristalina (Figura 1) foi introduzida no mercado como excipiente
farmacêutico com o nome comercial Avicel®.
Tal diluente é uma forma de celulose não fibrosa, originada da parede celular da fibra
vegetal fragmentada em pequenas partículas. É produzida a partir da hidrólise controlada da
α-celulose despolimerizada, empregando soluções diluídas de ácidos minerais. O processo de
hidrólise foi patenteado por Battista e Smith da empresa American Viscose Company [47-49].
A celulose microcristalina apresenta-se como um pó cristalino branco, inodoro,
insípido, praticamente isenta de contaminantes orgânicos e inorgânicos [50]. Existem
diferentes especificações para este excipiente, as quais diferem entre si no tamanho médio de
partícula e conteúdo de umidade. A celulose microcristalina, com partículas compreendidas
entre 50 m (PH-101, na forma de pó) e 100 m (PH-102, na forma de grânulos), se mostra
mais adequada como diluente de cápsulas [51].
Devido à elevada pureza química e ao baixo conteúdo de umidade, melhora a
estabilidade química e a cor dos comprimidos resultantes. Embora a celulose microcristalina
possa ser utilizada em todos os métodos de produção de comprimidos, é muito utilizada na
produção de comprimidos por compressão direta devido às características de não aderência,
fluxo relativamente livre, boa compressibilidade, fácil desintegração e alto potencial de
diluição, tornando-a compatível com outros excipientes. Além disso, exibe alta
compactabilidade e não apresenta nenhum potencial tóxico ou irritante [52]. Quando
comparada com outros excipientes, a celulose microcristalina apresenta alto custo. Portanto,
pode ser usada em combinação com outros excipientes mais baratos, tais como: lactose,
manitol, amido, entre outros.
Figura 1
– Estrutura molecular da celulose microcristalina (C6H10O5)n.
31
2.2.4 - Croscarmelose sódica
A croscarmelose sódica (Figura 2) é um derivado da celulose obtido pela reação da
celulose alcalina com o monocloroacetato de sódio [53].
Apresenta-se como um pó branco obu branco acinzentado, inodoro, higroscópico e é
insolúvel em água, praticamente insolúvel em acetona, etanol e tolueno. É uma substância
muito utilizada na indústria farmacêutica especialmente em formulações orais, onde é
utilizada como desagregante em cápsulas, comprimidos e grânulos [53]. Não é compatível
com ácidos fortes ou com sais solúveis de ferro e outros metais, como alumínio, mercúrio e
zinco [54].
Além disso, melhora as características de desintegração e dissolução do
medicamento, aumentando a biodisponibilidade da formulação, e pode também influir no
poder de intumescimento de outros excipientes, como a celulose microcristalina [54].
Figura 2 – Estrutura molecular da croscarmelose sódica [C6H7O2 (OH)3x (OCH2 - COONa)x]n.
2.2.5 - Estearato de magnésio
O estearato de magnésio (Figura 3) é amplamente utilizado em cosméticos, alimentos
e formulações farmacêuticas. Este excipiente é composto por magnésio com uma mistura de
ácidos orgânicos sólidos (ácido palmítico e ácido esteárico), principalmente de porções
variáveis de estearato de magnésio e palmitato de magnésio. É granuloso, fino, de cor branca,
inodoro ou com leve odor de ácido esteárico e gosto característico [50]. São grânulos de baixa
densidade, oleoso ao toque que aderem facilmente à pele. Ele é praticamente insolúvel em
álcool, éter e água, e é pouco solúvel em álcool a 95% aquecido. Age como lubrificante e
32
antiaderente nas formulações, apresentando natureza hidrofóbica sendo incompatível com
substâncias ácidas, alcalinas e sais de ferro [50, 55]. Além disso, pelo fato de ser hidrofóbico,
o estearato de magnésio pode retardar a dissolução de um fármaco em uma forma
farmacêutica sólida. Portanto, a menor concentração possível desse lubrificante deve ser
utilizada nas formulações.
Desde a descoberta da propriedade lubrificante do estearato de magnésio comercial,
o polimorfismo do composto e sua relação às propriedades de lubrificação têm sido estudados
por vários pesquisadores [56, 57]. Embora o polimorfismo do estearato de magnésio atraia
muita atenção, pouco se sabe sobre o assunto até o momento. Segundo Ertel & Carstensen
[58], quatro estados de hidratação do estearato de magnésio foram identificados e são eles, o
monohidratado, dihidratado, trihidratado e anidro.
Figura 3 – Estrutura molecular do estearato de magnésio (C36H70MgO4).
2.2.6 - Lactose monohidratada
A lactose é amplamente utilizada pela indústria farmacêutica como diluente na
produção de comprimidos. De origem natural, pode ser modificada, física ou quimicamente,
com facilidade [50].
Kibbe [52] descreve a lactose como um dissacarídeo natural, composto por galactose
e glicose, que é obtido por cristalização a partir do leite, o qual contém 4,4% a 5,2% de
lactose. A lactose está disponível comercialmente em diversas formas, incluindo a -lactose
monohidratada (Figura 4), a -lactose anidra e em menor extensão a -lactose. A forma mais
comum, comercialmente disponível, é a -lactose monohidratada. Essa é obtida através da
cristalização de soluções supersaturadas em temperaturas inferiores a 93,5 ºC. Noordik e
colaboradores [59] relatam a estrutura cristalina da -lactose monohidratada pertencente ao
33
sistema cristalino monoclínico, grupo espacial P21, com parâmetros de cela unitária a =
7,937(2) Å, b = 21,568(7) Å, c = 4,815(1) Å e  = 109,77(2)°.
Outra forma de lactose, a -anidra, é obtida nos processos de cristalização acima de
93,5 ºC. A -lactose comercialmente disponível, normalmente contém 70% da forma  e 30%
da forma , sendo obtida através de processo de secagem por rolagem. Outros graus de
lactose com quantidades mais elevadas da forma beta também são disponíveis no mercado.
A lactose é composta de partículas cristalinas brancas ou quase brancas, é inodora e
tem um sabor levemente adocicado. Como excipiente farmacêutico, é muito utilizada por sua
ação aglutinante e diluente na produção de comprimidos e cápsulas e, de uma forma não tão
usual, na preparação de formas farmacêuticas liofilizadas e alimentos pediátricos [52]. Para a
produção de formas farmacêuticas sólidas, em especial os comprimidos, as lactoses cristalina
e atomizada, são as mais adequadas.
As formulações que apresentam lactose têm velocidades adequadas de liberação do
fármaco e o tempo de desintegração não é afetado em função da variação de dureza desses
comprimidos. Por outro lado, apresentam a desvantagem de formar compostos de cor marrom
na presença de fármacos e outros excipientes que contenham grupamentos amina ou sais de
compostos aminados. Isso ocorre facilmente com a porção amorfa da lactose, a qual também é
responsável pela reação de descoloração. Assim, a lactose é incompatível com aminoácidos,
aminofilina, e anfetaminas [60].
Figura 4 – Estrutura molecular da lactose monohidratada (C12H22O11 . H2O)
34
2.2.7 - Lauril sulfato de sódio
O lauril sulfato de sódio (Figura 5) é um agente tensoativo aniônico e apresenta-se
como um pó cristalino branco ou amarelado. Possui sabor amargo e um leve odor
característico de substâncias gordurosas e é solúvel em água em qualquer concentração. A
temperatura de fusão da substância pura é em torno de 204-207 °C [50].
Este
excipiente
possui
propriedades
molhante,
detergente,
emulsificante,
espumógena e solubilizante, características comuns a toda a classe de tensoativos. Por esse
motivo, vem sendo utilizado há vários anos para diferentes fins, como cremes emolientes,
cremes depilatórios, banhos de espuma, loções para mãos, xampus, dentifrícios, além de
produtos saneantes, como detergentes domissanitários [61].
Figura 5 – Estrutura molecular do lauril sulfato de sódio (C12H25NaO4S).
2.2.8 - Povidona
A polivinilpirrolidona também chamada de povidona (Figura 6) é um homopolímero
de N-vinil-2-pirrolidona, obtido por polimerização via radicalar em água ou em álcool
isopropílico, de natureza higroscópica e compatível com uma ampla faixa de resinas
hidrofílicas e hidrofóbicas [50]. É um pó branco a esbranquiçado, inodoro ou quase sem odor,
solúvel tanto em água quanto em solventes orgânicos. Este polímero é extensivamente
utilizado como excipiente farmacêutico, em combinação com uma ampla variedade de
fármacos, sendo empregado em diversas formas farmacêuticas com finalidades diferentes
[62].
Moneghini e colaboradores [63] relataram através de estudos por difração de raios X
e DSC que o fármaco atenolol, um anti-hipertensivo, se apresentou na forma amorfa na
presença do excipiente povidona.
35
Figura 6 – Estrutura molecular da povidona (C6H9NO)n.
2.3 – Princípio ativo do medicamento em estudo
2.3.1- Ezetimiba
A ezetimiba é um fármaco recém-lançado e ainda pouco estudado, porém pode ter
grande aplicação clínica, tendo em vista que até o momento raros efeitos colaterais foram
apontados. Vendida sob o nome comercial de Ezetrol®, a ezetimiba é o princípio ativo deste
medicamento, que contém os seguintes excipientes: celulose microcristalina, croscarmelose
sódica, estearato de magnésio, lactose monohidratada, lauril sulfato de sódio e povidona. É
indicada como terapia adjuntiva à dieta para a redução do colesterol total elevado (C-total),
colesterol de lipoproteína de baixa densidade (LDL-C), apolipoproteína B (Apo B) e
triglicérides (TGs) e para aumentar o colesterol de lipoproteína de alta densidade (HDL-C) em
pacientes com hipercolesterolemia primária. Deve ser empregada na dose única de 10 mg ao
dia, podendo ser administrada a qualquer hora do dia, com ou sem alimentação e
diferentemente de outros agentes de ação sistêmica, não interfere na absorção de gorduras e
vitaminas lipossolúveis [64-66].
Este fármaco é denominado pela União Internacional de Química Pura e Aplicada
(IUPAC)
como
1-(4-fluorofenil)-3(R)-[3-(4-fluorofenil)-3(S)-hidroxipropil]-4(S)-(4-
hidroxifenil)-2-azetidinona, sendo um pó branco, cristalino, muito solúvel em etanol, metanol
e acetona e, praticamente insolúvel em água. Tem um ponto de fusão de, aproximadamente,
163 °C e é estável à temperatura ambiente. Possui massa molecular de 409,4 g mol-1, fórmula
molecular C24H21F2NO3, com a estrutura molecular mostrada na Figura 7 [64-66].
36
Figura 7 – Estrutura molecular da ezetimiba (C24H21F2NO3).
Os polimorfos da ezetimiba têm sido descritos como monohidratado, anidro ou
amorfo [67] e estes podem ser identificados utilizando dados de difração de raios X e DSC,
por exemplo. Vale ressaltar que diferentes processos de preparação podem ser utilizados para
produzir estes diferentes polimorfos da ezetimiba.
Em 2005, Ravikumar & Sridhar [68] a fim de obterem os cristais apropriados para
estudos por difração de raios X por monocristais, dissolveram a ezetimiba monohidratada
(C24H21F2NO3 . H2O) em uma mistura de metanol e água (90:10) e posteriormente a solução
foi evaporada lentamente. Os difratogramas de raios X foram medidos na faixa angular 2 =
2,3° - 21,9° e verificou-se que esta estrutura se cristaliza num sistema cristalino ortorrômbico
(P212121) com parâmetros de cela unitária a = 6,2396(4) Å, b = 15,4657(10) Å, c =
22,3320(14) Å e V = 2155,0(2) Å3.
Em uma publicação recente, Brüning e colaboradores [69] obtiveram a forma anidra
por desidratação da forma monohidratada em 393 K. Esta forma anidra foi caracterizada
utilizando a DRXP, e para realizar o refinamento Rietveld, utilizou-se o programa Topas
Academic v. 4.1 [146]. Dessa forma, verificou-se que esta estrutura se cristaliza num sistema
cristalino ortorrômbico (P212121) com parâmetros de cela unitária a = 5,94606(19) Å, b =
15,8898(5) Å, c = 21,3765(6) Å e V = 2019,69(11) Å3. Os parâmetros de qualidade do ajuste
foram: Rwp = 0,082%, Rexp = 0,071%, RBragg = 1,094% e χ2 = 1,161.
37
2.4 - Técnicas empregadas no estudo do polimorfismo
No presente capítulo serão abordadas as principais técnicas utilizadas para identificar
as diferentes formas cristalinas de fármacos e excipientes e será descrita com maiores detalhes
a técnica de difração de raios X por policristais (DRXP) aliada ao método de Rietveld, que
constitui a principal técnica utilizada neste trabalho para a caracterização estrutural das
amostras estudadas. Serão apresentadas também outras técnicas utilizadas nestes estudos,
como a calorimetria exploratória diferencial (DSC), termogravimetria (TG) e espectroscopia
no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR).
2.4.1 - Técnicas de caracterização dos cristais
Como mostrado até aqui, é de suma importância que qualquer característica de um
fármaco e/ou excipiente que possa afetar a estabilidade, a segurança e a biodisponibilidade
seja monitorada e controlada, tendo em vista que os desvios de qualidade oriundos do
polimorfismo podem trazer graves consequências para o setor farmacêutico.
Diversas técnicas têm sido utilizadas para identificar as diferentes formas cristalinas
de fármacos e excipientes. A Tabela 1 resume as técnicas utilizadas para o estudo do
polimorfismo.
Tabela 1 - Técnicas utilizadas no estudo do polimorfismo [26].
Técnica
Medida obtida
Calorimetria exploratória diferencial
Fluxo de calor versus temperatura
Difração de raios X
Espectroscopia de absorção na região
do infravermelho
Microscopia e Microscopia eletrônica
de varredura
Microcalorimetria
RMN no estado sólido
Raman
Difratograma de raios X
Termogravimetria
Espectro no infravermelho
Microscopia por reflexão da luz
ou de elétrons
Fluxo de calor versus tempo
Espectro de Ressonância
Espectro Raman
Variação de massa em função
da temperatura
38
Vale ressaltar que cada uma das técnicas apresentadas pode ser utilizada com sucesso
para a identificação de uma fase, no entanto em função das peculiaridades e limitações de
cada uma delas, além das características do fármaco e/ou excipientes a serem avaliados, a
ferramenta mais recomendada e potente é a combinação entre elas.
A técnica de DRXP aliada ao método de Rietveld de refinamento de estrutura
cristalina será descrita com maior ênfase neste trabalho, uma vez que constitui a principal
técnica utilizada para a caracterização estrutural das amostras estudadas. Além desta, as
técnicas de calorimetria exploratória diferencial (DSC), termogravimetria (TG) e
espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) serão descritas nas
seções a seguir.
2.4.1.1 - Difração de raios X por policristais (DRXP)
2.4.1.1.1 - Histórico
Os raios X foram descobertos em 1895 pelo físico alemão Wilhelm Conrad Röntgen
no Laboratório do Instituto de Física da Universidade Julius Maximilians, de Wüzburg, na
Bavária. Röntgen construiu um tubo de raios catódicos e guardou-o dentro de uma caixa de
papelão, protegendo-o da luz. Após algum tempo ele observou que, toda vez que era emitido
um feixe de raios catódicos pelo tubo, um anteparo de platinocianeto de bário que se
localizava a certa distância do tubo fluorescia [70, 71].
Esta fluorescência não poderia ser causada pelos raios catódicos, pois os mesmos
teriam sido absorvidos pelo vidro que envolvia o tubo, pela caixa de papelão e pelo ar da sala.
Uma rápida sucessão de experimentos mostrou que a radiação responsável por esta
fluorescência era emitida pela parte do vidro que envolvia o tubo. Também, que era um raio
que viajava em linha reta e que era absorvido pela matéria, contudo, muito menos que os raios
catódicos. Röntgen chamou esses misteriosos raios, de “raios X”.
Em seguida, o físico demonstrou que os raios X têm mais facilidade em atravessar a
carne do que os ossos, mostrando para isso a radiografia da mão de sua esposa. Röntgen
também mostrou que os raios X podiam ser produzidos com mais eficiência se os raios
catódicos forem conduzidos para atingir um alvo de metal no lugar de um tubo de vidro [70,
71]. As novas descobertas de Röntgen rapidamente se espalharam na comunidade científica, e
39
logo em seguida, aplicações para os raios X foram surgindo, a primeira foi a radiografia,
utilizada na medicina e mais tarde, por indústrias.
Röntgen deu continuidade às suas pesquisas e descobriu que um ânodo feito de um
elemento pesado, como a platina, emite raios X mais intensamente do que se for feito de um
metal leve, como o alumínio. Além disso, descobriu que os raios X sensibilizavam filmes
fotográficos e ionizavam um gás se o atravessasse, que a penetrabilidade dos raios X aumenta
com o aumento da voltagem no tubo, entre outras coisas. Por suas descobertas, Röntgen
recebeu em 1901 o primeiro prêmio Nobel em Física.
2.4.1.1.2 - A produção de raios X
Os raios X são produzidos em laboratório, basicamente de duas maneiras: a primeira
é utilizando um tubo de raios X, sendo este o método mais utilizado para a produção. Na
Figura 8 é mostrada a descrição desse fenômeno a nível atômico: um elétron de alta energia
(gerado no cátodo do tubo catódico), proveniente de um filamento, colide com um elétron no
estado fundamental do alvo metálico (ânodo). Quando esse elétron atinge o alvo (I), um
elétron da camada K de um átomo do material é liberado na forma de fotoelétron (II), fazendo
que haja uma vacância nessa camada. Para ocupar o espaço deixado por esse elétron, outro
elétron de uma camada mais externa passa à camada K (III), liberando energia na forma de
um fóton de raios X (IV) [28].
Figura 8 – Produção de raios X a nível atômico [28].
40
Outra maneira de se produzir raios X é através de um acelerador síncrotron, como o
que existe em Campinas-SP no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), no qual um
feixe de elétrons é acelerado a grandes velocidades, próximas à da luz, por campos
eletromagnéticos e, ao serem desviados num dipolo magnético do anel de armazenamento do
síncrotron, produzem raios X em vários comprimentos de onda (radiação branca) [28].
Ferreira e colaboradores [72] verificaram que o emprego de fontes de luz síncrotron
para experimentos DRXP aumenta de modo significativo a quantidade de informações
estruturais obtidas, quando comparadas a fontes convencionais.
2.4.1.1.3 - A Lei de Bragg
A teoria que define o estudo de materiais cristalinos por difração de raios X baseia-se
no fato de que as distribuições espaciais dos átomos no material definem diferentes planos
atômicos que espalham os raios X, causando interferências construtivas e destrutivas, as quais
se manifestam no padrão de difração de raios X como máximos e mínimos.
Se considerarmos um cristal como sendo constituído por planos paralelos de átomos
periodicamente espaçados por uma distância d um dos outros, então a estrutura de um cristal
pode ser imaginada ao longo de planos como mostrado na Figura 9.
Figura 9 – Difração de raios X por um cristal [71].
41
Considere três feixes que incidam na superfície de uma amostra, cada um num plano
atômico com índices de Miller (hkl) formando um ângulo θ com um plano cristalino de
espaçamento d. Para que haja interferência construtiva isto é, para que se produza um pico de
difração, é preciso que a diferença entre os caminhos percorridos pelos feixes de raios X
difratados por dois planos sucessivos seja um múltiplo inteiro do comprimento de onda, ou
seja, Δ = n.λ (onde n = 1, 2, 3, ...).
Analisando a figura anterior, concluímos pela geometria da mesma que:
=2dsen
Assim, temos que:
nλ=2dsenθ
(1)
Por meio de relações geométricas entre o feixe incidente e o feixe difratado pelos
planos, W.L. Bragg formulou esta equação (1) que é conhecida como lei de Bragg, onde:
λ é o comprimento de onda da radiação incidente, θ corresponde ao ângulo entre o
feixe de incidência e o(s) plano(s) paralelo(s) à superfície, d é a distância interplanar e n é um
número inteiro que indica a ordem de difração [73].
2.4.1.1.4 - Utilização da difração de raios X na caracterização de polimorfos na
área farmacêutica
As amostras a serem analisadas por difração de raios X podem estar na forma de
monocristais ou policristais. A difração de raios X por monocristais é uma técnica bem
estabelecida, usada na determinação de estruturas cristalinas. Neste método, como o próprio
nome diz, monocristais precisam ser obtidos, o que nem sempre é possível. Desta forma,
torna-se conveniente utilizar a DRXP sempre que não é possível se obter um monocristal
perfeito. Nesta técnica ao invés de um único cristal com orientação definida em relação ao
feixe de raios X (como é o caso do método de monocristais), se utiliza um pó fino formado
por pequenos monocristais orientados aleatoriamente [73].
42
A DRXP assume muitas funções nas análises farmacêuticas, sendo uma poderosa
ferramenta no estudo de polimorfos; primeiro, porque permite alta precisão nos resultados de
estrutura cristalina. Permite, também, o estudo de sistemas com mais de uma fase e,
consequentemente, de diferentes polimorfos, podendo assim ser identificada a contribuição de
cada fase [28]. Para análise de fármacos e excipientes, a DRXP tem se mostrado viável graças
aos avanços tecnológicos que permitiram melhorar significativamente os dispositivos de
geração de raios X (ânodo rotatório, luz síncrotron), detecção de raios X (detectores de estado
sólido,
sensíveis
à
posição,
múltiplos
detectores)
e
resolução
(luz
síncrotron,
monocromadores sagitais, espelhos de focalização e outros).
2.4.2 - Método de Rietveld
O método de Rietveld [74] de refinamento de estruturas cristalinas tem mostrado um
grande potencial para a identificação e quantificação de compostos orgânicos, principalmente
devido aos avanços, citados acima, de geração e detecção de raios X, e aos avanços dos
recursos computacionais. Com o método de Rietveld é possível identificar, sem ambiguidade,
os polimorfos e quantificar cada um. Entretanto, o método é limitado aos casos onde a
estrutura cristalina é conhecida. Este método já se mostrou bastante viável, visto os resultados
recentes obtidos em nosso grupo de pesquisa [75].
Este método de refinamento consiste na construção matemática de um padrão de
difração de raios X (simulação), baseando-se em um modelo estrutural adotado (estrutura que
se espera para o material estudado). Uma grande quantidade de cálculos está envolvida no
método, portanto são necessários programas computacionais especialmente escritos para isso
[28, 70, 71]. Dentre estes programas podem ser citados o GSAS (General Structure Analysis
System®) [76] e o Topas Academic v. 4.1 [146].
Uma das vantagens desse método é a obtenção de um padrão de difração por
modelos matemáticos, eliminando a necessidade de preparação de amostras padrão para
comparação das intensidades dos picos. Sendo assim, os dados de difração são usados da
maneira que saíram do difratômetro, sem necessidade de qualquer tratamento, ou seja, os
dados observados não sofrem qualquer alteração, o que segue o critério científico de que as
observações não devem ser modificadas para serem analisadas [28, 70].
43
Os requisitos básicos para o refinamento pelo método de Rietveld são [70, 71]:
a) Medidas precisas de intensidades dadas em intervalos fixos de 2;
b) Um modelo inicial próximo à estrutura real do cristal;
c) Um modelo que descreva a forma, largura e erros sistemáticos nas posições dos
picos de Bragg.
O método de Rietveld pode ser aplicado na análise quantitativa de fases, ajuste de
parâmetros de cela e estudos estruturais como: determinação de tamanho médio de cristalitos,
distribuição de cátions, incorporação de átomos e formação de vacâncias, posições atômicas e
posições de ocupação [70, 71].
2.4.2.1 - Método de Rietveld para análise quantitativa de fases
Diversos métodos são utilizados na análise quantitativa de fases por difração de raios
X, tendo como premissa básica o fato de considerarem os efeitos da absorção sobre as
intensidades e utilizarem as intensidades integradas através de comparações entre picos
arbitrariamente [77]. Nesta análise a quantidade em massa de cada fase presente é calculada
pelo método de Hill & Howard [78], conforme mostrado na equação (2).
Wp 
Sp ( ZMV ) p
n
 Si ( ZMV )i
(2)
i=1
onde p se refere à fase cuja quantidade se está determinando, i se refere a cada uma das N
fases presentes, Si é o fator de escala, Z é o número de fórmulas unitárias por cela unitária, M
é a massa da cela unitária em unidade atômica de massa, e V é o volume da cela unitária da iésima fase.
44
2.4.2.1.1 - Método de adição
O método de adição relaciona a intensidade de uma determinada fase em uma
amostra original com a intensidade da amostra após a adição de uma quantidade conhecida da
mesma fase pura. É aplicado normalmente em materiais cuja fase de interesse seja um
composto estável, com picos definidos e sem sobreposição dos picos de interesse.
2.4.2.1.1.1 - Método do padrão interno
Entre estes métodos o mais utilizado é o método do padrão interno, denominado de
análise quantitativa de fases com padrão interno. Tendo isso em vista e por este ter sido
utilizado para determinar a fração de amorfo de duas amostras estudadas neste trabalho, serão
apresentadas algumas considerações a respeito do método.
A teoria envolvida na descrição da análise quantitativa de fases pelo método de
Rietveld é semelhante às teorias aplicadas nas análises por métodos tradicionais. O método do
padrão interno pode ser aplicado juntamente com o método de Rietveld para a determinação
de fase amorfa em compostos parcialmente cristalinos; além de não ser possível quantificar
sem o uso de um padrão, diferentes fases amorfas não podem ser distinguidas pela difração de
raios X. Desta forma, para determinar a fração de amorfo deve-se fazer uso de um padrão
interno, o qual deve ser refinado como mais uma fase cristalina. Como o padrão interno é
introduzido em uma quantidade conhecida, os cálculos são realizados de forma a fornecer
essa mesma quantidade no final de cada ciclo do refinamento. Ou seja, após cada ciclo a
proporção é determinada e multiplicada por um fator de escala para fornecer a mesma
quantidade adicionada. Todas as outras fases são corrigidas pelo mesmo fator de escala. A
soma de todas as fases refinadas, incluindo o padrão interno, deverá ser menor do que 100%.
A diferença para 100% é a proporção de amorfo no material [77].
Vale ressaltar que se deve tomar cuidado na preparação da amostra de forma a
garantir que seja reduzida ao máximo a orientação preferencial, a qual altera de maneira
significativa as intensidades relativas e, consequentemente, prejudica os cálculos da
quantificação das fases cristalinas.
As vantagens da análise quantitativa de fases pelo método de Rietveld sobre os
métodos tradicionais de análise por intensidade integrada, estão na possibilidade de:
45
a) utilização de todo padrão difratométrico, isto é, de todas as classes de reflexão,
reduzindo os efeitos sistemáticos da orientação preferencial;
b) ajuste da orientação preferencial de cada fase;
c) tratamento mais eficiente de superposição de picos;
d) refinamento da estrutura cristalina e do perfil do pico para fases individuais em
misturas;
e) correção de propagação de erros entre os resultados da análise de fase, usando o
desvio-padrão do fator de escala de cada fase, estimado pelos mínimos quadrados.
46
2.4.2.2 - Índices de qualidade do refinamento
O processo de refinamento do método de Rietveld ajusta os parâmetros até que o
resíduo seja minimizado. Para tal, torna-se necessária a utilização de alguns critérios
estatísticos que auxiliem no julgamento da qualidade dos refinamentos. Seus valores
numéricos podem indicar a presença de um mínimo local, a existência de problemas com os
dados originais de partida, a qualidade dos dados refinados e, ainda, o momento em que se
deve parar o refinamento [28, 70, 71, 74].
Vários critérios são considerados para avaliar a qualidade do refinamento, os mais
comumente usados são [28, 70, 71, 74]:
RBragg – fator de Bragg: indica a qualidade dos parâmetros estruturais refinados,
sendo expresso por:
RBragg 
 Ik (obs)  Ik (calc)
 Ik (obs)
onde Ik é a intensidade atribuída a k-ésima reflexão de Bragg ao final do refinamento. Ik(*obs*),
que não é realmente observado, é a intensidade integrada atribuída à reflexão de Bragg (hkl),
obtida da maneira descrita por Rietveld em 1969:
Ik (*obs*)   wjJKLpk | Fk |2
j
yi ( obs )
yi ( calc)
Rwp – fator de R-perfil ponderado: definido por:
Rwp  100
i wi(yi(obs)  yi(calc))
2
 wiyi
i
O índice de qualidade do refinamento denominado de Rwp é o índice que deve ser
analisado para verificar se o refinamento está convergindo. Se, durante o refinamento, R wp
convergir para valores pequenos, isto sugere um bom procedimento no refinamento. Porém,
se este convergir para valores maiores que os do ciclo anterior, significa que algum(ns)
47
parâmetro(s) apresenta(m) problema(s). Nesse caso, deve-se parar o refinamento e analisar
com cuidado os parâmetros para identificar aqueles com problemas e, então, tomar decisões
que dependem dos parâmetros envolvidos. Após as correções necessárias, prossegue-se com
os refinamentos, sempre buscando diminuir Rwp ao menor valor possível [28, 70, 71, 74].
Rexp – valor estatisticamente esperado para Rwp, dado por:
1/2
 (N  P) 
Re xp  100 
2

  wiyi (obs) 
onde P é o número de parâmetros refinados e N é o número de observações.
Como já visto, é considerado o melhor resultado aquele que fornecer o difratograma
de raios X calculado mais próximo possível do observado. Ou seja, o que fornecer o mais
baixo índice Rwp.
– qualidade do ajuste: compara o valor de Rwp obtido com o esperado Rexp, ou
seja:
2
 
O índice
R wp
R exp
é a razão entre Rwp e Rexp, sendo que o último é o valor estatisticamente
esperado para o Rwp.
é chamado de “goodness of fit” e deve estar próximo de 1,0 ao final
do refinamento, significando que nada mais pode ser melhorado, pois o Rwp já atingiu o limite
que se pode esperar para aqueles dados de difração medidos [28, 70, 71, 74,79].
Rwp e
são os principais parâmetros numéricos que refletem o andamento do
refinamento. Porém, é recomendada a contínua utilização dos gráficos durante o refinamento,
devido a facilidade de visualização geral do refinamento e ajuste final.
Nos gráficos de Rietveld são representados os padrões calculados, os observados, a
diferença entre eles (yo - yc) e as posições dos picos de Bragg (2B). Na Figura 10 mostrada
abaixo, o “x” representa o difratograma observado (yo) e a linha contínua representa o
difratograma calculado (yc). A linha contínua mais abaixo representa a diferença entre os
48
difratogramas observado e calculado (residual, yo - yc), e a contínua sobrepondo a radiação de
fundo é a radiação de fundo ou background.
Figura 10 – Componentes do gráfico de Rietveld, com o difratograma calculado (linha contínua
vermelha); observado (x em preto); radiação de fundo ou background (linha contínua verde); a diferença
entre o observado e o calculado (linha contínua azul) e os picos de Bragg (barra vertical magenta)
[Adaptado da referência 28].
Com este gráfico de Rietveld é possível verificar até mesmo a presença de uma
segunda fase que, porventura, não esteja sendo considerada no refinamento, ou então
identificar problemas de refinamento, auxiliando no desenvolvimento do mesmo [28, 70, 71,
74].
49
2.4.3 - Análise Térmica
A definição aceita de análise térmica, como dada por Mackenzie [80] e a
Confederação Internacional de Análise Térmica e Calorimetria (ICTAC) é: “Um grupo de
técnicas nas quais uma propriedade física de uma substância e/ou seus produtos de reação é
medida como função da temperatura, enquanto a substância é submetida a um programa
controlado de temperatura” [81].
Wendlant [82] destaca três critérios que devem ser seguidos para uma técnica ser
aceita como termoanalítica: a) Uma propriedade física deve ser medida; b) A medida deve ser
expressa (direta ou indiretamente) em função da temperatura; c) A medida deve ser feita sob
um programa controlado de temperatura.
Embora exista um número grande de técnicas de análise térmica, a calorimetria
exploratória diferencial (DSC) e a termogravimetria (TG) destacam-se na área farmacêutica
devido à grande importância adquirida na caracterização de materiais e no estudo de
compatibilidade entre fármaco e excipientes [83, 84], sendo utilizadas pelos farmacêuticos e
pesquisadores há mais de 30 anos. Ocasionalmente o uso de mais de uma técnica
termoanalítica é aconselhável a fim de responder completamente a um problema específico.
Tendo em vista que as amostras deste trabalho foram estudadas através das técnicas
termoanalíticas de DSC e TG, apenas estas serão descritas detalhadamente a seguir.
2.4.3.1 - Calorimetria exploratória diferencial (DSC)
DSC é uma técnica de análise térmica que tem sido utilizada por várias décadas e é
aplicada para uma variedade de materiais como produtos farmacêuticos, polímeros, alimentos
e substâncias inorgânicas [85].
Existem dois tipos de instrumentos que realizam as medidas: DSC com compensação
de potência, no qual a amostra e a referência são aquecidas em compartimentos separados, ou
seja, individualmente, e outro é o DSC com fluxo de calor, sendo que este último foi utilizado
neste trabalho.
Nas medidas de DSC com fluxo de calor, a amostra e a referência são colocadas
sobre um disco termoelétrico e aquecidas por uma única fonte de calor. Neste sistema, o calor
50
é transferido através do disco termoelétrico para a amostra e a referência, e o fluxo de calor
diferencial entre ambas é monitorado por termopares [86].
Os registros das curvas de DSC encontram-se como fluxo de calor versus
temperatura e a área do sinal é diretamente proporcional à quantidade de calor absorvido
(evento endotérmico) ou liberado (evento exotérmico), sendo que a integração desse sinal
fornece a quantidade de calor envolvida em J g-1 ou cal g-1 [16]. Os eventos térmicos
observados podem possuir características endotérmicas e exotérmicas [82]. Uma curva típica
resultante de um experimento de DSC para uma dada amostra é representada na Figura 11,
onde são representados estes eventos.
Figura 11 – Curva genérica para um experimento DSC. I) mudança de linha de base sem pico; II e III)
picos endotérmicos; IV) pico exotérmico [Adaptado da referência 87].
Desta forma, através da técnica de DSC é possível acompanhar os efeitos de calor
associados com alterações físicas ou químicas da amostra, tais como fusão, ebulição,
sublimação, vaporização, dessolvatação (que geralmente são eventos endotérmicos), e a
cristalização, oxidação, e algumas reações de decomposição (normalmente processos
exotérmicos). As medições quantitativas destes processos têm aplicações em estudos de préformulação, incluindo a determinação do grau de pureza, polimorfismo, solvatação e
degradação de substâncias [81].
Vale ressaltar que esta técnica é uma ferramenta útil em estudos de polimorfismo de
fármacos e excipientes, entretanto, é essencial que sejam aplicadas outras técnicas, como por
51
exemplo, a difração de raios X, a qual se destaca pelo grande número de informações que é
capaz de fornecer, sendo complementar para confirmar interpretações sugeridas [89].
A técnica de DSC tem como principais vantagens, a versatilidade e a necessidade de
pequenas quantidades de amostra para ser desenvolvida. Sua principal desvantagem está no
fato de, em alguns momentos, resultarem em registros de difícil interpretação ou o surgimento
de falsos resultados (positivos ou negativos para polimorfismo) [89].
Neste âmbito, alguns estudos mostraram que as formas I, II e III da carbamazepina e
do cloridrato de gepirona podem ser distinguidas por meio da utilização de curvas de DSC
[86, 90].
Sacchetti [91] caracterizou por DSC duas formas polimórficas do paracetamol,
determinando ainda a temperatura de transição cristalina.
2.4.3.2 - Termogravimetria (TG)
A TG é a técnica de análise térmica na qual a mudança da massa de uma amostra
(perda ou ganho de massa) é medida em função da temperatura e/ou do tempo, enquanto a
amostra é submetida à programação controlada de temperatura. Os experimentos para avaliar
as variações na massa de um material em função da temperatura são executados por meio da
termobalança, que deve permitir o trabalho sob as mais variadas condições experimentais.
No método termogravimétrico, convencional ou dinâmico, mais comumente
empregado, a massa da amostra (m), é continuamente registrada como função da temperatura
(T) ou tempo (t) [81].
M = f (T ou t)
Na Termogravimetria derivada (DTG), a derivada da variação de massa em relação
ao tempo (dm/dt) é registrada em função da temperatura ou tempo.
dm/dt = f (T ou t)
A curva DTG é a derivada primeira da curva TG e nos quais os degraus
correspondentes às variações de massa da curva TG são substituídos por picos que
determinam áreas proporcionais às variações de massa.
52
Esta curva traz as mesmas informações que a TG, porém apresenta informações de
uma forma visualmente acessível (maior resolução), além de permitir a partir da altura do
pico, a qualquer temperatura, obter a razão de variação de massa (∆m) naquela temperatura,
como também, permite a pronta determinação da Tmáx (temperatura na qual a ∆m ocorre mais
rapidamente) [92]. Tipicamente curvas TG e sua derivada (DTG) são apresentadas como
mostrado na Figura 12.
Figura 12 – Curvas TG (azul) e sua derivada, DTG (vermelho) [93].
Note que a ordenada é apresentada usualmente em percentual de massa ao invés da
massa total, proporcionando assim uma fácil comparação entre várias curvas em uma base
normalizada.
O estudo de polimorfismo com a utilização do DSC e TG para elucidar as formas
polimórficas é relatado por alguns autores, como Moneghini e colaboradores [63] que
investigaram o fármaco atenolol, Hassan e colaboradores [94] que estudaram a famotidina,
Palacio e colaboradores [95] que analisaram o fármaco albuterol, entre outros.
Outro grande potencial da TG é na caracterização, na diferenciação e na detecção de
traços de pseudopolimorfos (moléculas de solvente estão presentes na estrutura cristalina) em
uma amostra [96].
53
2.4.3.3 - Considerações gerais para interpretação dos parâmetros obtidos pelas
técnicas de DSC e TG
Para facilitar o entendimento dos dados obtidos por DSC e TG, algumas definições
[82] se fazem necessárias, pois estes termos serão utilizados nas discussões apresentadas para
as amostras em estudo. Vale ressaltar que apenas para as amostras de estearato de magnésio
será utilizada a temperatura endset, pois para estas, os eventos encontrados nas curvas DSC
encontram-se muito próximos uns dos outros.
Temperatura onset (Tonset) em DSC: é a temperatura onde a transição começa a
desviar-se da linha de base. O programa computacional disponível para analisar os eventos
térmicos fornece a Tonset extrapolada, que é definida pela interseção da tangente ao ponto de
máxima inclinação do pico com a linha de base extrapolada. A endoterma de fusão pode ser
descrita e caracterizada pela Tonset.
Temperatura máxima (Tmáx): é a distância máxima da linha de base, temperatura
medida no ápice do evento (pico), endotérmico ou exotérmico.
Temperatura endset (Tendset): é conhecida como a temperatura final extrapolada.
Tonset em TG: é a temperatura na qual as variações acumuladas de massa totalizam o
valor em que a balança é capaz de detectar a perda de massa. Indica o momento de inflexão da
linha de base, reconhecido como início da perda de massa.
2.4.3.4 - Análise térmica: interesse na área farmacêutica
Recentemente, muitos trabalhos em análise térmica têm sido publicados na área
aplicada à indústria farmacêutica [38]. Paralelamente a este fato, observou-se o interesse
crescente das indústrias farmacêuticas na utilização da análise térmica devido, principalmente,
à diversidade de informações físicas e químicas obtidas a partir de sua utilização. Este grupo
de técnicas é particularmente muito adequado para o estudo de polimorfismo e
pseudopolimorfismo em fármacos e excipientes, sendo utilizadas como técnicas de rotina para
estudos de pré-formulação, no controle de qualidade de fármacos e excipientes, e no controle
de processos farmacêuticos [97, 98].
Os requerimentos inseridos nas normas do ICH (U.S. International Conference of
Harmonisation) para a caracterização e quantificação de formas polimórficas de fármacos
54
reforçam a importância adquirida pela análise térmica neste cenário. Assim sendo, podem-se
observar diversas aplicações da análise térmica na área farmacêutica, dentre as quais podem
ser citadas: (a) o estudo de compatibilidade entre fármaco e excipiente, fato que consente a
técnica adquirir grande importância, uma vez que há a possibilidade de se estudar potenciais
interações físicas e químicas entre o(s) princípio(s) ativo(s) e excipiente(s) da fórmula,
permitindo prever eventuais incompatibilidades no produto final [98-100]; (b) o estudo do
polimorfismo; (c) as determinações realizadas com o fármaco e excipientes na avaliação das
temperaturas em que ocorre a decomposição dos produtos intermediários formados nos
processos térmicos; (d) determinações realizadas com a formulação farmacêutica em etapas
do seu desenvolvimento; (e) o controle de processos e identificação de substâncias e até
mesmo aplicações em etapa de desenvolvimento de novos fármacos.
Conforme mencionado, foi verificado um crescente interesse no estudo de fármacos
e excipientes através das técnicas de análise térmica tais como DSC e TG, em contrapartida,
na classe de medicamentos antirretrovirais, por exemplo, poucos estudos têm sido explorados
até o momento em análise térmica e um dos pioneiros nestes estudos foi Araújo [100], que
estudou em específico o antirretroviral Zidovudina, demonstrando os produtos de
decomposição, através da TG [97]. Nesse sentido, vários trabalhos envolvendo medicamentos
estão sendo desenvolvidos por pesquisadores de todo o mundo, principalmente pela facilidade
na determinação de parâmetros cinéticos, os quais irão contribuir para as informações sobre a
estabilidade térmica e procedimento de armazenamento desses fármacos [101-103].
55
2.4.4 - Espectroscopia de absorção na região do infravermelho
A espectroscopia de absorção na região do infravermelho tem sido amplamente
utilizada na identificação de substâncias, através dos grupos funcionais presentes no material
em análise. Um espectro de infravermelho apresenta grande quantidade de sinais chamados de
bandas e é característico de uma molécula como um todo, porém os grupamentos e ligações
apresentam absorções que geram bandas de formato característico da estrutura da molécula
[104]. Desta forma, este espectro relaciona absorbância versus comprimento de onda
(normalmente é utilizado o número de onda, que é o intervalo de comprimento de onda) que
indica a ocorrência, ou não, de absorção pelo material de energia associada àquele
comprimento de onda. Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de
onda, é possível identificar os grupos funcionais presentes na amostra.
A espectroscopia de infravermelho vem sendo utilizada desde o final de 1950 para
fins qualitativos, que juntamente com a espectroscopia de ressonância magnética
revolucionou o modo como os químicos passaram a identificar espécies orgânicas,
inorgânicas e biológicas. Naquela época o infravermelho usando instrumentação dispersiva,
obtinha resultados quantitativos de qualidade inferior aos obtidos com espectroscopia de
ultravioleta-visível. Em delineamentos atuais, empregando o tratamento do espectro por
transformada de Fourier, a precisão e a exatidão das medidas melhoraram consideravelmente
os resultados [105].
Na técnica de espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), a
amostra é submetida a uma radiação de comprimento de onda na região do infravermelho, e
esta região espectral que corresponde ao infravermelho compreende a radiação com números
de onda no intervalo de aproximadamente 12800 a 10 cm-1. Do ponto de vista da aplicação
como dos instrumentos empregados, o espectro de infravermelho é dividido em infravermelho
próximo (NIR - do inglês, Near Infrared) com número de onda entre 12800 a 4000 cm-1,
médio (MID - do inglês, Middle Infrared) entre 4000 a 400 cm-1 e distante (FAR - do inglês,
Far Infrared) entre 400 a 10 cm-1 [105].
Para as regiões do infravermelho, em geral, há a possibilidade de se realizar medidas
de amostras em todos os estados e formas, como gases, líquidos, sólidos, sistemas binários e
terciários como as amostras semissólidas, pastas, géis e outras [106]. As principais aplicações
do infravermelho encontram-se na análise quantitativa de materiais industriais e agrícolas e no
56
controle de processos, destacando as aplicações farmacêuticas, além de constituir uma
ferramenta valiosa para a identificação de grupos funcionais.
O infravermelho médio é a região do espectro onde se encontra o maior número de
aplicações para a análise qualitativa de compostos orgânicos, pois nessa região ocorrem
essencialmente transições fundamentais e existe uma faixa espectral conhecida como região
de impressão digital (1200 a 700 cm-1). Nessa região pequenas alterações na estrutura e na
constituição de uma molécula resultam em mudanças significativas na distribuição das bandas
de absorção do espectro que são relacionados com a estrutura da molécula. Possuindo estas
informações, é possível identificar os compostos pela comparação do seu espectro MID com
bancos de dados existentes [105].
Vários grupos funcionais absorvem na região do infravermelho próximo (NIR),
entretanto apresentam absorções menos intensas quando comparadas as absorções no MID. Já
a região do infravermelho distante (FAR) tem uso limitado devido às limitações
instrumentais, pois são poucas as fontes para este tipo de radiação [106].
Numerosos artigos na literatura ilustram a aplicação da técnica de FTIR para ajudar a
resolver o problema do polimorfismo [108] por se tratar de uma técnica robusta e disponível
em muitos laboratórios, e além do que foi mencionado, principalmente, devido ao fato de os
padrões de ligação de hidrogênio frequentemente diferirem entre as formas, e os grupos
funcionais afetados mostrarem graus variados de mudanças nas posições das bandas dos
picos.
Neste âmbito, a técnica de FTIR é utilizada para pesquisa na área farmacêutica para a
identificação de fármacos e excipientes, análise de pureza de amostras, investigação
estrutural, cristalinidade, interações entre fármacos e excipientes, na caracterização de
estruturas polimórficas, quanto a sua estrutura química, fornecendo indicação de ocorrência
de modificações após o processo de cristalização [108]. Para poder ser utilizada com esta
finalidade é necessário produzir amostras puras de cada um dos polimorfos e caracterizá-los
previamente.
A combinação das técnicas de FTIR e a difração de raios X são utilizadas com
grande êxito para comprovar as interações entre fármacos, excipientes e sistemas binários
fármaco-excipientes [109]. As alterações observadas nos espectros de infravermelho como o
surgimento de novas bandas, ampliação ou alterações na intensidade ou posição das bandas,
57
observadas em relação ao espectro original devem ser associadas com as alterações nos
difratogramas de raios X obtidos em condições semelhantes [108].
Os fármacos carbamazepina, cloridrato de propanolol, cloridrato de ranitidina e
tolbutamida, meprobamato, entre outros, podem ser exemplificados por terem seus polimorfos
caracterizados e diferenciados pela aplicação da espectroscopia de absorção na região do
infravermelho [26, 89].
Atualmente, o baixo custo dos equipamentos, a simplicidade e rapidez para aquisição
dos espectros tornam esta técnica de importância incontestável [108].
Segundo a maioria dos autores [110], três métodos de reflexão no infravermelho têm
apresentado aplicações práticas na aquisição de espectros que contenham informações
químicas de determinada matriz. São eles: o método por reflexão especular (ou externa); o
método por reflexão difusa (DRIFTS); e o método por reflexão total atenuada (ATR), sendo
este último utilizado neste trabalho, portanto apenas este método será descrito sucintamente
abaixo.
2.4.4.1 - Reflectância Total Atenuada (ATR)
O modo de ATR é uma técnica de amostragem rápida, não destrutiva, que requer
uma mínima preparação da amostra e permite a obtenção de espectros de amostras sólidas ou
líquidas, tais como sólidos pouco solúveis, pós, pastas, entre outras. É também adequado para
caracterização de materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado
intensamente quando analisados por espectroscopia de transmissão. Na espectroscopia de
infravermelho por ATR, a superfície da amostra é colocada em contato com a superfície de
um cristal apropriado muitas vezes feito de seleneto de zinco (ZnSe) [111].
A dificuldade em se obter uma boa reprodutibilidade no contato da amostra com o
elemento de ATR é um fator de limitação dessa técnica. Isto é observado na variação da
intensidade das bandas com a pressão aplicada. Conforme se emprega a pressão, aumenta-se a
eficiência de contato e, por conseguinte, as intensidades das bandas. Outro fator que
influencia na intensidade das bandas para uma boa reprodutibilidade é a área de contato entre
o cristal e a amostra. Para aferirem-se as medidas quantitativas deve-se colocar toda a área do
cristal em contato com a amostra [111].
58
Vale ressaltar que nesta técnica pouca ou nenhuma preparação da amostra é
requerida conforme mencionado, o que constitui uma grande vantagem nos estudos de
polimorfismo, podendo ser usada na análise de uma grande variedade de sólidos e líquidos.
Salari & Young [112] foram os pioneiros na utilização desta técnica para a quantificação de
polimorfos.
59
3 - Objetivos
3.1 - Objetivos Gerais
O presente trabalho tem por objetivo a caracterização das propriedades estruturais
dos excipientes celulose microcristalina PH-101, celulose microcristalina PH-102,
croscarmelose sódica, estearato de magnésio, lactose monohidratada, lauril sulfato de sódio e
povidona, utilizados na produção do medicamento Ezetrol®. A principal técnica utilizada foi a
difração de raios X por policristais (DRXP) aliada ao método de Rietveld de refinamento de
estruturas cristalinas. Outras técnicas também auxiliaram nos estudos, entre elas a
calorimetria exploratória diferencial (DSC), temogravimetria (TG) e espectroscopia no
infravermelho por transformada de Fourier (FTIR).
3.2 - Objetivos Específicos
Caracterização estrutural dos excipientes pela difração de raios X por policristais
aliada ao método de Rietveld de refinamento de estruturas cristalinas.
Estudo complementar dos excipientes pelas técnicas de calorimetria exploratória
diferencial, termogravimetria e espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier,
a fim de fornecer informações que sirvam de subsídio para as indústrias farmacêuticas.
60
4 - Parte experimental
4.1 – Amostras
4.1.1 - Excipientes estudados
Foram estudados os excipientes celulose microcristalina PH-101, celulose
microcristalina PH-102, croscarmelose sódica, sete diferentes lotes de estearato de magnésio,
identificados como CA, EM, L0, ML, NF, SL e VG, lactose monohidratada, lauril sulfato de
sódio e povidona.
4.1.2 - Medicamento em estudo
O medicamento em estudo é denominado Ezetrol®, sendo este comercializado na
forma de comprimido.
Todas as amostras de excipientes e do medicamento encontravam-se na forma de pó
e foram gentilmente cedidas por laboratórios farmacêuticos, os quais não terão suas
informações divulgadas.
4.2 - Condições experimentais das medidas
4.2.1 - Difração de raios X por policristais (DRXP)
Os difratogramas de raios X foram adquiridos em dois difratômetros com diferentes
geometrias (reflexão e transmissão).
Alguns dados foram coletados em um difratômetro de raios X por policristais D8Focus, da Bruker, utilizando radiação CuKα, tensão de 40 kV e corrente de 40 mA, fenda de
divergência de 0,2 mm, fendas Soller (primária e secundária) de 2,5º, fenda de
antiespalhamento de 3 mm e um detector linear (LynxEye®). As varreduras para as amostras
de estearato de magnésio e lactose monohidratada foram realizadas nas faixas angulares de 3°
a 50° (2) com passo de 0,02º e tempo de aquisição por ponto de 1 segundo. Estas medidas
foram realizadas na Central Experimental Multiusuário (CEM) da Universidade Federal do
ABC (UFABC).
61
Outros dados foram coletados em um difratômetro por policristais STADI-P, da
marca Stoe, operando no modo de transmissão, utilizando radiação CuKα1 (1,54056 Å),
tensão de 40 kV e corrente de 40 mA, equipado com monocromador de feixe primário (cristal
curvo de Ge (111)), fendas e um detector linear (Mythen 1K). As varreduras foram realizadas
nas faixas angulares de: 3° a 60° (2) para as amostras de celulose microcristalina PH-101 e
PH-102, croscarmelose sódica, lactose monohidratada e povidona; 1,5° a 60° (2) para o
lauril sulfato de sódio; 2° a 60° (2) para todas as amostras de estearato de magnésio; 1° a
100° (2) para os comprimidos de Ezetrol®. Todas as aquisições foram realizadas com passo
de 0,015º e tempo de integração de 60 segundos a cada 1,05º.
Estas análises foram realizadas no Laboratório de Cristalografia e Caracterização
Estrutural de Materiais (LCCEM) da UFABC.
Para a localização das estruturas cristalinas das amostras estudadas neste trabalho foi
usado o banco de dados Cambridge Structural Database® (CSD) e em um caso específico o
banco de dados Inorganic Crystal Structure Database® (ICSD) que fornecem arquivos de
extensão CIF (Crystallographic Information File), os quais foram analisados graficamente
através do software Mercury [113]. Esses dados cristalográficos obtidos no formato CIF
contêm informações necessárias para a obtenção da estrutura molecular e cristalina, tais como
os parâmetros da cela unitária, o sistema cristalino e grupo espacial, a fórmula molecular, as
operações de simetria pertinentes ao grupo espacial em questão, entre outras informações.
A caracterização estrutural das amostras foi realizada pelo método de Rietveld, a
partir de dados de DRXP. Para o refinamento das estruturas e análise quantitativa de fases, foi
utilizado o programa Topas Academic v.4.1[146].
4.2.2 - Análise Térmica
Os estudos termoanalíticos para as amostras foram realizados na CEM da UFABC,
com base na calorimetria exploratória diferencial (DSC) e termogravimetria (TG).
4.2.2.1 - Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC)
Os dados de DSC foram obtidos no equipamento DSC Q-2000, da marca TA
Instruments, sob atmosfera dinâmica de nitrogênio (50 mL min-1) e razão de aquecimento de
62
5 ºC min-1 (estearato de magnésio e povidona) e 10 ºC min-1 (celulose microcristalina,
croscarmelose sódica, Ezetrol®, lactose monohidratada e lauril sulfato de sódio).
As amostras foram acondicionadas em porta-amostra de alumínio hermético, com
massas aproximadas de 5-8 mg. As faixas de temperatura nas quais foram obtidos os dados de
DSC iniciam da temperatura ambiente (25 °C) para todas as amostras até: 250 °C (lauril
sulfato de sódio), 300 °C (croscarmelose sódica, Ezetrol® e lactose monohidratada), 400 °C
(povidona) e 450 °C (celulose microcristalina PH-101, celulose microcristalina PH-102 e
estearato de magnésio).
4.2.2.2 - Termogravimetria (TG)
Os dados de TG para o estudo do comportamento térmico das amostras foram
obtidos no equipamento TGA Q-500, da marca TA Instruments. Utilizou-se uma razão de
aquecimento de 10 °C min-1, sob atmosfera dinâmica de nitrogênio para todas as amostras,
exceto para a lactose monohidratada que foi realizada sob atmosfera dinâmica de oxigênio.
Para todas as amostras o intervalo das massas se encontrava na faixa de 6-10 mg, e estas
foram adicionadas em uma panela de Pt, e a perda de massa, foi registrada em função da
temperatura.
As faixas de temperatura nas quais foram adquiridos os dados de TG iniciam na
temperatura ambiente (25°C) até 600 °C para as amostras celulose microcristalina PH-101,
celulose microcristalina PH-102, croscarmelose sódica, estearato de magnésio, lauril sulfato
de sódio e povidona, apenas para a lactose monohidratada a temperatura final foi de 700 °C.
4.2.3 - Espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR)
Os dados espectrais foram adquiridos na faixa de 4000 a 650 cm-1 com resolução de
4 cm-1, em um espectrômetro por transformada de Fourier da marca Varian, modelo 660-IR,
equipado com um acessório de reflexão total atenuada (ATR), com cristal de ZnSe. O cristal
foi limpo entre as leituras das amostras com papel absorvente. Os ensaios foram realizados na
CEM da UFABC.
63
5 - Resultados e Discussão
Serão apresentados e discutidos nesta seção os resultados referentes à caracterização
das amostras com o uso das técnicas de calorimetria exploratória diferencial (DSC),
termogravimetria (TG), espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR)
e difração de raios X por policristais (DRXP) aliada ao método de Rietveld.
5.1 - Considerações acerca da celulose microcristalina
Segundo Ek, Alderborn e Nyströn [114], a celulose microcristalina (preparada a
partir da celulose nativa, após purificação) é um excipiente semicristalino, constituído de
regiões menos organizadas (amorfas) e altamente organizadas (cristalinas), sendo estas
últimas agrupadas em núcleos denominados cristalitos. Estes cristalitos, por sua vez, são
rodeados de regiões amorfas.
É importante ressaltar que a celulose possui diferentes formas cristalinas,
apresentando cinco formas polimórficas a partir da celulose nativa (Iα que possui uma
estrutura cristalina triclínica e Iβ com uma estrutura monoclínica), que recebem os seguintes
nomes: celulose II, celulose IIII, celulose IIIII, celulose IVI e celulose IVII [115].
Dentre as formas polimórficas citadas, a mais estudada é a celulose I, que é a
celulose nativa, isto é, na forma como ela é encontrada na natureza. Este polimorfo apresenta
reflexões próximas aos seguintes ângulos de difração (2θ): 15° (plano 101), 17° (plano 10),
21° (plano 021) e 23° (plano 002). Como a celulose existe em mais de uma forma
polimórfica, não há uma dimensão única para a cela unitária, conforme pode ser visualizado
na Tabela 2, que apresenta as dimensões de cela unitária para alguns polimorfos da celulose.
64
Tabela 2 - Dimensões de celas unitárias para polimorfos da celulose determinadas por difração de raios X
[116].
Dimensões
Polimorfo
a (Å)
b (Å)
c (Å)
β (°)
Celulose I
7,85
8,17
10,34
96,4
Celulose II
9,08
7,92
10,34
117,3
Celulose III
9,9
7,74
10,3
122,0
Celulose IV
7,9
8,11
10,3
90,0
5.1.1 - Resultados de difração de raios X por policristais (modo de transmissão)
para as amostras de celulose microcristalina
No presente trabalho foram estudadas por difração de raios X a celulose
microcristalina PH-101 e a celulose microcristalina PH-102. Vale enfatizar que os diferentes
tamanhos médios de partículas e conteúdo de umidade até então, são as diferenças entre os
diversos tipos de celulose microcristalina.
Na Figura 13 são mostrados os difratogramas de raios X obtidos no modo de
transmissão para as duas amostras de celulose microcristalina.
65
Figura 13 – Difratogramas de raios X das amostras celulose microcristalina PH-101 e PH-102 obtidos no
modo de transmissão.
Através dos difratogramas de raios X mostrados, pode-se verificar que ambos são
característicos de amostras semicristalinas, devido à presença de dois picos mais largos (14,7°
e 16,3° em 2θ), seguido de um pico mais estreito e intenso (22,5° em 2θ, sendo este pico de
maior intensidade para a celulose microcristalina PH-102). Além disso, é de grande
importância conhecer o comportamento da linha de base (background), o qual fornece
informações a respeito da presença de fases amorfas. Nota-se claramente que o
comportamento do background para as duas amostras de celulose microcristalina não é
característico de uma amostra totalmente cristalina.
Desta forma, os resultados obtidos mostram que as amostras deste trabalho não se
comportam de maneira diferente do que afirmaram os pesquisadores Ek, Alderborn e Nyströn
[114].
Além disso, verifica-se que os difratogramas de raios X para as duas amostras
estudadas são bastante semelhantes e característicos da celulose I (nativa) com picos de
difração centrados em 14,7°; 16,3°; 22,5° e 34,6° (2θ). Também pode ser visualizado um
66
ombro ao redor de 20,8° (2), referente ao halo amorfo. Entretanto, para afirmar se realmente
estas amostras pertencem a esta forma polimórfica da celulose e se cristalizam em um sistema
cristalino triclínico (Iα) ou monoclínico (Iβ) foram realizados os refinamentos de Rietveld para
ambas que serão mostrados na seção 5.1.5.
5.1.2 - Calorimetria exploratória diferencial (DSC) e termogravimetria /
termogravimetria derivada (TG/DTG)
Na avaliação da estabilidade térmica da celulose, normalmente se observa, a
temperaturas relativamente baixas, perda de água superficial. Este evento pode ser observado
através das curvas de DSC para as amostras celulose microcristalina PH-101 e PH-102
mostradas na Figura 14 e Figura 15 respectivamente, as quais apresentam um pico
endotérmico largo que corresponde à eliminação da água superficial destes excipientes.
Figura 14 – Curva de DSC da celulose microcristalina PH-101, obtida a 10 ºC min-1, sob atmosfera
dinâmica de N2 (50 mL min-1).
67
Figura 15 – Curva de DSC da celulose microcristalina PH-102, obtida a 10 ºC min-1, sob atmosfera
dinâmica de N2 (50 mL min-1).
Através da Tabela 3 pode-se verificar os parâmetros térmicos envolvidos nas curvas
de DSC para ambas as amostras de celulose microcristalina. Vale ressaltar que estes
resultados estão em concordância com os obtidos na literatura [117-119].
Tabela 3 - Parâmetros térmicos obtidos para as amostras celulose microcristalina PH-101 (denominada
101) e celulose microcristalina PH-102 (denominada 102).
Eventos
Amostras
Endotérmico
Tonset (°C) Tmáx (°C)
Endotérmico
Tonset (°C)
Tmáx (°C)
101
55,6
106,5
301,0
327,7
102
39,9
80,4
308,0
331,3
68
Na Figura 16 são comparadas as curvas de DSC das duas amostras de celulose
microcristalina. Nota-se claramente que existem diferenças entre as duas amostras, as quais
serão discutidas a seguir.
Figura 16 – Curvas de DSC da celulose microcristalina PH-101 e PH-102, obtidas a 10 ºC min-1, sob
atmosfera dinâmica de N2 (50 mL min-1).
Observa-se que este pico relacionado à perda de água superficial das amostras é mais
intenso para a celulose microcristalina PH-102, devido ao maior teor de umidade, conforme
indicado pelas curvas TG/DTG (Figura 17 e Figura 18), uma vez que a perda de massa
registrada para a amostra de celulose microcristalina PH-102 é cerca de 1,24% maior do que
para a celulose microcristalina PH-101, o que confirma o fato da umidade ser mais facilmente
absorvida por regiões não cristalinas da amostra (a quantificação da fração amorfa pelo
método de Rietveld será apresentada na seção 5.1.5).
Após a perda de água superficial, a celulose microcristalina PH-101 e PH-102
apresentam-se estáveis até, respectivamente, 236 °C e 241 °C, conforme mostrado nas curvas
TG/DTG. Verifica-se também que as duas amostras sofreram decomposição térmica em uma
única etapa, uma vez que foi verificado apenas um pico na curva DTG.
69
Figura 17 – Curvas TG/DTG da celulose microcristalina PH-101, obtidas a 10 ºC min-1, sob atmosfera
dinâmica de N2.
Figura 18 – Curvas TG/DTG da celulose microcristalina PH-102, obtidas a 10 ºC min-1, sob atmosfera
dinâmica de N2.
70
Os parâmetros obtidos por análise termogravimétrica para as duas amostras de
celulose microcristalina são mostrados na Tabela 4 e na Tabela 5, e são semelhantes aos
relatados na literatura [117-119].
Tabela 4 – Parâmetros obtidos por análise termogravimétrica para a amostra celulose microcristalina
PH-101.
Eventos Tonset (°C)
Tmáx (°C)
∆ perda de massa (%)
1
69,2
77,7
2,1
2
296,9
327,6
87,8
Tabela 5 – Parâmetros obtidos por análise termogravimétrica para a amostra celulose microcristalina
PH-102.
Eventos
Tonset (°C)
Tmáx (°C)
1
64,1
73,7
2,6
2
304,7
333,3
91,1
71
Na Tabela 6 são mostradas as principais energias de absorção da celulose I (nativa)
com a atribuição das respectivas ligações químicas descritas por Oh e colaboradores [120].
Tabela 6 - Localização das bandas de absorção características da celulose I (nativa) com suas respectivas
ligações químicas [Adaptado da referência 120].
Celulose I (nativa)
Absorções (cm-1)
Ligações químicas
3352
υO-H (ligação de Hidrogênio)
2901
υC-H
1431
δCH2 (simétrica em C6)
1373
δC-H
1319
δCH2
1282
δC-H
1236
δCOH no plano em C6
1202
1165
δCOC na ligação β(1-4)
1032
υCO em C6
983
υCO em C6
897
υCOC na ligação β(1-4), υCOC,
υCCO e υCCH em C5 e C6
*υ: estiramento e δ: deformação.
Na Tabela 7 são apresentadas as principais energias de absorção da celulose
microcristalina PH-101 (denominada C.M. PH-101) e PH-102 (denominada C.M. PH-102)
com suas respectivas ligações químicas.
72
Tabela 7 - Localização das bandas de absorção características das amostras celulose microcristalina PH101 e celulose microcristalina PH-102 com suas respectivas ligações químicas.
C.M. PH-101
C.M. PH-102
Absorções (cm-1)
Ligações químicas
3336
3339
υO-H (ligação de Hidrogênio)
2900
2900
υC-H
1430
1430
δCH2 (simétrica em C6)
1372
1372
δC-H
1318
1314
δCH2
1289
1287
δC-H
1230
1232
1206
1204
1156
1161
δCOC na ligação β(1-4)
1031
1031
υCO em C6
984
984
υCO em C6
897
896
υCOC na ligação β(1-4), υCOC, υCCO e
υCCH em C5 e C6
Na Figura 19 e Figura 20 são mostrados os espectros de FTIR obtidos para as
amostras de celulose microcristalina PH-101 e PH-102, respectivamente.
73
Figura 19 – Espectro de FTIR da celulose microcristalina PH-101, obtido com resolução de 4 cm-1 na
região de 4000 a 650 cm-1.
Figura 20 – Espectro de FTIR para a amostra celulose microcristalina PH-102, obtido com resolução de
4cm-1 na região de 4000 a 650 cm-1.
74
De acordo com os resultados apresentados, conclui-se que ambos os espectros são
característicos da celulose I (nativa), uma vez as bandas de absorção estão muito próximas aos
valores relatados para esta forma polimórfica da celulose. Desta forma, os resultados
observados por FTIR estão de acordo com os obtidos pela caracterização por DRXP, os quais
nos permitem concluir que as amostras de celulose microcristalina PH-101 e celulose
microcristalina PH-102 se tratam de uma forma polimórfica da celulose, denominada celulose
I (nativa).
5.1.4 - Índice de cristalinidade
É importante ressaltar que o índice de cristalinidade de uma determinada amostra de
celulose varia com a técnica empregada para a medida da cristalinidade, a origem da amostra,
processo de purificação, tratamento recebido pela amostra, entre outros [118].
5.1.4.1 - Bandas sensíveis à cristalinidade (FTIR)
Atualmente a técnica de FTIR é muito utilizada para estudar polímeros celulósicos e
a determinação do índice de cristalinidade também poder ser estimado por esta técnica,
através de bandas sensíveis à cristalinidade. Segundo o método proposto por Nelson &
O’Connor [121] pode ser utilizada para tal determinação a razão entre as absorbâncias
referentes às frequências em 1372 cm-1 e 2900 cm-1, uma vez que, a banda de 2900 cm-1
independe das mudanças de cristalinidade (atua como um padrão interno de correção da
amostra), enquanto que a banda em 1372 cm-1 considera a medida da intensidade em função
da variação da cristalinidade.
Na Tabela 8 são mostrados os valores encontrados para a determinação do índice de
cristalinidade através do método proposto por Nelson & O’Connor [121]. Vale enfatizar que
para efetuar os cálculos de ambas as amostras, os resultados dos espectros de FTIR dados em
transmitância foram convertidos em absorbância uma vez que o método proposto pelos
pesquisadores baseia-se na absorbância.
75
Tabela 8 – Resultados para o índice de cristalinidade das amostras celulose microcristalina PH-101 (C.M.
PH-101) e celulose microcristalina PH-102 (C.M. PH-102) determinados através do método proposto por
Nelson & O’Connor [121].
Amostras
C. M. PH-101
Índice de cristalinidade
0,56
C. M. PH-102
0,51
De acordo o método de Nelson & O’Connor [121] a amostra celulose microcristalina
PH-101 possui maior cristalinidade quando comparada à celulose microcristalina PH-102.
5.1.4.2 - Acessibilidade da celulose microcristalina por calorimetria exploratória
diferencial (DSC)
A técnica de DSC também poder ser utilizada para a determinação do índice de
cristalinidade das amostras de celulose acerca da acessibilidade da água para podermos inferir
conclusões acerca da cristalinidade das amostras em estudo. Conforme os resultados
apresentados neste trabalho, a temperaturas relativamente baixas, observam-se perda de água
superficial das amostras de celulose microcristalina e esta absorção da água ocorre quase na
sua totalidade nas zonas amorfas da celulose.
Usando este fato, Bertrand e colaboradores [122] estimaram a acessibilidade da água
à celulose, que estando diretamente relacionada com a cristalinidade da amostra, nos dá
indicações acerca da sua cristalinidade conforme citado, e desta forma foi determinado o
índice de cristalinidade das amostras celulose microcristalina PH-101 e celulose
microcristalina PH-102 pelo software TA Universal Analysis 2000.
Através do programa calculou-se a energia calorífica desta perda de água superficial
por integração do pico endotérmico de cada amostra. Os valores de energia calorífica (J g-1)
encontrados são mostrados na Tabela 9.
76
Tabela 9 – Valores obtidos para a energia calorífica (J g-1) referente à integração do pico endotérmico
atribuído à perda de água superficial das amostras de celulose microcristalina PH-101 (C.M. PH-101) e
celulose microcristalina PH-102 (C.M. PH-102).
Amostras
Energia calorífica (J g-1)
C. M. PH-101
- 288,0
C. M. PH-102
- 233,5
Tendo em vista que o pico endotérmico corresponde à altura em que se dá a perda de
água superficial das amostras de celulose microcristalina, e quanto maior o valor de energia
calorífica relativo a este evento, menor a cristalinidade, temos que a amostra celulose
microcristalina PH-101 possui maior cristalinidade, segundo este método de determinação.
Contudo, as determinações do índice de cristalinidade por FTIR e da acessibilidade
da celulose microcristalina por DSC, conduz-nos apenas a valores comparativos e não
absolutos, tendo em vista que para uma quantificação da fração de amorfo existente nestas
amostras foi realizado o refinamento de Rietveld utilizando o método do padrão interno.
5.1.5 - Análise quantitativa de fases com a adição de um padrão interno –
Determinação da porcentagem de amorfo
O método mais comum e preciso para determinar a cristalinidade de polímeros
semicristalinos é a partir de dados de difração de raios X. Tendo isto em vista, dados de
DRXP com a adição de um padrão interno de alumina (SRM 676A), foram utilizados em
conjunto com o método de Rietveld na quantificação da fração de amorfo das amostras
celulose microcristalina PH-101 e celulose microcristalina PH-102. O padrão interno utilizado
é comercialmente distribuído pelo National Institute of Standard and Technology (NIST)
[123].
A Figura 21 apresenta os difratogramas de raios X das amostras de celulose
microcristalina PH-101 e celulose microcristalina PH-102 com a adição do padrão interno de
alumina utilizado neste estudo, e mostra também o padrão de difração da alumina (ficha
cristalográfica 88027 [124]) obtido no banco de dados do Inorganic Crystal Structure
Database (ICSD).
77
Figura 21 – Difratogramas de raios X das amostras de celulose microcristalina PH-101 e celulose
microcristalina PH-102 adicionadas ao padrão interno (alumina), e a comparação com a ficha
cristalográfica 88027 (alumina) obtida no banco de dados do Inorganic Crystal Structure Database (ICSD).
Nota-se claramente que a alumina foi escolhida como padrão interno principalmente
pelo fato de não apresentar picos com sobreposições aos picos de maior intensidade das
amostras em estudo. Além disso, apresenta picos de alta intensidade, os quais permitem obter
boas contagens por um tempo razoável (a precisão do padrão interno tem impacto direto na
precisão da análise da amostra).
Na Tabela 10 são mostrados os parâmetros cristalográficos das fichas PADTUL
[125], JINROO01 [126] ambas disponíveis no banco de dados do CSD, e 88027 [124]
disponível no portal do ICSD, que foram utilizadas como o arquivo CIF de entrada no
refinamento de Rietveld. Vale ressaltar que a primeira ficha foi utilizada no refinamento da
estrutura cristalina da celulose microcristalina PH-101, enquanto que a segunda, no
refinamento da celulose microcristalina PH-102, e que ainda realizou-se a tentativa de inverter
os arquivos CIF, porém não foi obtido sucesso. Para ambos os refinamentos utilizou-se a ficha
88027 referente à amostra utilizada como padrão interno.
78
Tabela 10 – Fichas cristalográficas PADTUL (CSD), JINROO01 (CSD) e 88027 (ICSD) que foram
utilizadas como arquivo de entrada no refinamento de Rietveld.
Parâmetros de cela
unitária
a (Å)
PADTUL (CSD)
JINROO01 (CSD)
88027 (ICSD)
10,400(10)
7,784(8)
4,75919(1)
b (Å)
6,717(6)
8,201(8)
4,75919(1)
c (Å)
5,962(7)
10,380(10)
12,99183(1)
α (°)
80,37(5)
90,0
90,0
β (°)
118,08(5)
90,0
90,0
γ (°)
114,80(5)
96,55(5)
120,0
V (Å)3
333,337
658,299
254,84
Estrutura cristalina
Triclínica
Monoclínica
Trigonal
Grupo espacial
P1
P21
Rc
Os resultados obtidos pelo refinamento de Rietveld das amostras de celulose
microcristalina PH-101 e PH-102 confirmam os obtidos por DRXP que deram indícios da
forma polimórfica celulose I (nativa), sendo que a celulose microcristalina PH-101 pode ser
denominada celulose Iα uma vez que se cristaliza em um sistema cristalino triclínico,
enquanto que a celulose microcristalina PH-102 pode ser designada celulose Iβ por se
cristalizar num sistema cristalino monoclínico, conforme apresentado na Tabela 11. Vale
ressaltar que apenas com os resultados de DRXP aliados ao método de Rietveld foi possível
verificar qual forma polimórfica da celulose I (nativa) as amostras em estudo se cristalizaram,
isto é, Iα e Iβ.
79
Tabela 11 – Resultados obtidos após o refinamento de Rietveld das amostras de celulose microcristalina
PH-101 (C.M. PH-101) e celulose microcristalina PH-102 (C.M. PH-102).
Parâmetros de cela unitária
C.M. PH-101
C.M. PH-102
a (Å)
10,43(36)
7,85(48)
b (Å)
6,16(17)
8,20(16)
c (Å)
6,21(23)
10,39(20)
α (°)
82,55(35)
90,0
β (°)
113,99(27)
90,0
γ (°)
112,13(36)
98,92(15)
3
V (Å )
337,53(23)
659,55(17)
Triclínica
Monoclínica
Grupo espacial
P1
P21
Com os refinamentos de Rietveld das duas amostras, foi possível determinar a fração
de amorfo presente nas amostras de celulose microcristalina. Verificou-se que a celulose
microcristalina PH-101 apresentou a fração de amorfo de 52,5(0,7)% e 29,4(5)% em massa de
alumina, enquanto que a celulose microcristalina PH-102 apresentou a fração de amorfo de
42,1(1,0)% e 21,8(3)% em massa de alumina. Desta forma, pode-se afirmar que a celulose
microcristalina PH-101 (gráfico de Rietveld mostrado na Figura 22) possui maior
cristalinidade quando comparada à celulose microcristalina PH-102 (gráfico de Rietveld
mostrado na Figura 23).
80
(alumina).
Os parâmetros de qualidade do ajuste para a amostra celulose microcristalina PH-101
com a adição do padrão interno (alumina) foram: Rwp = 4,702%, Rexp = 3,660%, RBragg
(referente à amostra)= 0,398%, RBragg (referente à alumina)= 1,850% e χ2 = 1,285.
(alumina).
Os parâmetros de qualidade do ajuste referentes à celulose microcristalina PH-102
com a adição do padrão interno de alumina foram: Rwp = 4,209%, Rexp = 3,622%, RBragg
(referente à amostra) = 0,420%, RBragg (referente à alumina)= 1,958% e χ2 = 1,162.
81
5.2 – Croscarmelose sódica
para a amostra croscarmelose sódica
A Figura 24 representa o difratograma de raios X da croscarmelose sódica.
Figura 24 – Difratograma de raios X da croscarmelose sódica.
Através da figura mostrada, pode-se observar que a amostra croscarmelose sódica
apresenta halos amorfos (alargados), o que indica que este excipiente não possui ordenamento
de longo alcance.
82
5.2.2 - Calorimetria exploratória diferencial (DSC) e termogravimetria /
A curva de DSC da croscarmelose sódica (Figura 25) mostra um evento endotérmico
largo (Tonset = 51,1 °C e Tmáx= 104,0 °C), devido à eliminação de água superficial deste
excipiente.
Figura 25 – Curva de DSC da croscarmelose sódica, obtida a 10 ºC min-1, sob atmosfera dinâmica de N2
(50 mL min-1).
Conforme mostrado na curva de DSC a partir de, aproximadamente, 230 °C, a linha
de base progride no sentido exotérmico, indicando a despolimerização com decomposição da
croscarmelose sódica, conforme demonstrado por Costa [118].
As curvas TG/DTG mostradas na Figura 26, confirmam o processo de eliminação de
água superficial com a perda de massa de (∆m1 = 13,0%) relacionada a este evento.
83
Figura 26 – Curvas TG/DTG da croscarmelose sódica, obtidas a 10 ºC min-1, sob atmosfera dinâmica de
N2.
Ainda nas curvas TG/DTG é evidenciada uma perda de massa em Tonset = 288,7 °C
correspondente ao início da despolimerização e da decomposição térmica deste excipiente
(que ocorre em duas etapas, a primeira com Tonset descrita anteriormente e a segunda na Tonset
= 487,7 °C), confirmando o evento observado na curva de DSC. Entretanto, observa-se que
na temperatura de 600 °C não houve a completa decomposição da amostra, dado o teor de
resíduo de 35,3%, mas isto não representa um problema para a confiabilidade dos resultados
obtidos pelas curvas TG/DTG, uma vez que neste trabalho não há o interesse no estudo dos
produtos formados.
Os parâmetros obtidos na análise termogravimétrica deste excipiente são mostrados
na Tabela 12.
84
Tabela 12 – Parâmetros obtidos por análise termogravimétrica para a amostra croscarmelose sódica.
Eventos
Tonset (°C)
Tmáx (°C)
1
33,4
78,0
13,0
2
288,7
310,0
40,6
3
487,7
506,2
2,5
Vale enfatizar que o não aparecimento na curva de DSC de um pico endotérmico
referente à fusão, indica que este excipiente realmente não possui um ordenamento de longo
alcance definido. Tais resultados corroboram com o de DRXP, confirmando que a
croscarmelose sódica possui uma estrutura amorfa.
O espectro de FTIR observado para a croscarmelose sódica mostrou-se sobreponível
ao trabalho de Costa [118], conforme mostrado na Figura 27.
Figura 27 – Espectro de FTIR da croscarmelose sódica, obtido com resolução de 4 cm-1 na região de 4000 a
650 cm-1.
85
Conforme apresentado, é notável em 2919 cm-1, uma banda que representa a
deformação axial da ligação C-H, além desta, bandas características dos íons carboxilato, as
quais encontram-se em 1590 cm-1 e 1410 cm-1 e representam respectivamente, a deformação
axial assimétrica e simétrica do íon carboxilato. Entre 1374 cm-1 e 1322 cm-1, são visíveis as
deformações angulares da ligação O-H de álcoois primários e secundários, e por fim entre
1103 cm-1 e 995 cm-1 encontram-se as deformações axiais de C-O de álcool primário, éter
alifático e cíclico.
No entanto, a presença da banda de absorção em 3338 cm-1, correspondente à
deformação axial da ligação O-H para pontes de hidrogênio intermoleculares, foi suficiente
para verificar a presença de água na amostra de croscarmelose sódica. Tais resultados
corroboram com os apresentados pelas curvas de DSC e TG/DTG, os quais apresentaram um
evento endotérmico largo referente à perda de água superficial da amostra.
86
5.3 - Estearato de magnésio
para as amostras estearato de magnésio
Neste trabalho, sete amostras comerciais de estearato de magnésio de diferentes
fornecedores foram investigadas com o uso das técnicas de DRXP, FTIR, DSC e TG, e os
resultados serão discutidos a seguir. Vale enfatizar que, para confirmar a existência do
polimorfismo, é de grande importância que as amostras em estudo possuam diferentes
padrões de difração de raios X.
Na Figura 28 são mostrados os difratogramas de raios X das sete diferentes amostras
de estearato de magnésio. Nota-se claramente que há diferenças entre as mesmas, uma vez
que algumas apresentam diferentes padrões de difração (aparentemente, as amostras ML, L0 e
SL são semelhantes. Esta última, entretanto, apresenta as primeiras reflexões um pouco mais
intensas).
Figura 28 – Difratogramas de raios X das sete diferentes amostras de estearato de magnésio (ML, L0, SL,
EM, NF, CA e VG) obtidos no modo de transmissão.
87
Na Figura 29 é mostrada a região ampliada, de 2° a 10° em 2, para uma melhor
visualização das diferenças apresentadas pelas amostras.
Figura 29 – Região ampliada (2° a 10° em 2) dos difratogramas de raios X das sete amostras de estearato
de magnésio investigadas neste estudo.
Na figura mostrada anteriormente, nota-se que as amostras ML, L0 e SL
apresentaram bastante similaridade entre si, com os seguintes valores para as três reflexões
mostradas nesta região do difratograma de raios X: 3,6°; 5,4° e 9,4° em 2. Embora haja uma
pequena diferença nas intensidades destas reflexões para a amostra SL, seus difratogramas de
raios X são praticamente sobreponíveis.
As amostras EM e NF apresentaram similaridade entre si, diferindo um pouco das
amostras ML, L0 e SL. Para a amostra EM as reflexões encontram-se nos seguintes valores
em 2, 3,5° e 5,4°, entretanto, esta última reflexão, pela assimetria apresentada, não deve ser
descrita por um pico só. Há, com isso, orientações diferentes entre estas reflexões (3,5° e 5,4°
em 2), enquanto que para a amostra NF as reflexões aparecem nas posições 3,5° e 5,2° em
2. Nota-se também que estas reflexões são mais intensas para a amostra NF.
88
Os difratogramas de raios X ampliados na região de 2° a 10° em 2 para as amostras
CA e VG são muito semelhantes entre si, apresentando os seguintes valores em 2, 3,6° e
5,4°. No entanto, esta última reflexão pode ser descrita como um desdobramento em dois
picos, 5,4° e 5,5° (2). As duas amostras (CA e VG) diferem, por exemplo, das amostras ML,
L0 e SL. Estas diferenças podem ser visualizadas com o deslocamento das reflexões, e
também em relação ao formato dos picos, uma vez que estes são mais largos quando
comparados com os picos nesta mesma região para as demais amostras.
Vale ressaltar que embora tenham sido visualizadas algumas diferenças nos padrões
de difração apresentados para estas amostras na região de 2° a 10° em 2, diferenças mais
significativas são encontradas a mais altos ângulos. Tais diferenças podem ser visualizadas
nos difratogramas de raios X com a região ampliada de 18° a 28° em 2, os quais são
apresentados na Figura 30.
Figura 30 – Região ampliada em 2 (18° a 28°) ressaltando as diferenças entre as amostras de estearato de
magnésio.
Nota-se, novamente, uma similaridade entre os padrões de difração das amostras
denominadas ML, L0 e SL. As amostras EM e NF apresentam padrões de difração similares
entre si e diferentes das demais.
89
O tamanho médio de cristalito de todas as amostras de estearato de magnésio foi
calculado com o uso da fórmula de Scherrer [73] que é dada por:
D
0,9
 cos 
sendo λ o comprimento de onda (Ǻ), β a largura integral em radianos (área/intensidade), θ o
ângulo de difração de Bragg em radianos e o termo 0,9 está relacionado com cristalitos
esféricos. Vale ressaltar que o alargamento instrumental, nestas condições, é praticamente
desprezível, tendo em vista que a largura de um pico de uma amostra padrão seria da ordem
de 0,04° (2θ).
A partir dos cálculos utilizando a equação de Scherrer obteve-se os valores de
tamanhos médios de cristalitos descritos na Tabela 13.
Tabela 13 – Tamanhos médios de cristalitos obtidos a partir do método descrito por Scherrer.
Amostras estudadas
Ângulo em 2θ (°)
D (nm)
ML
21,3
34,0(1,0)
L0
21,3
35,3(1,0)
SL
21,3
32,7(0,9)
EM
21,8
28,6(0,9)
NF
21,8
22,9(1,0)
CA
5,4
3,4(0,9)
VG
5,4
15,9(1,0)
De acordo com o os resultados apresentados, verifica-se que realmente as amostras
EM e NF apresentam menores tamanhos médios de cristalitos, quando comparadas às
amostras ML, L0 e SL.
Para as duas amostras (ML e L0), as reflexões mais intensas ocorrem nas posições
21,3°; 21,7°; 21,9° e 22,5º em 2. Ainda para a amostra SL, verifica-se as três primeiras
reflexões mencionadas, entretanto há um dubleto, sendo estes nas posições (2) 22,5° e 22,6°.
De acordo com os resultados obtidos pela fórmula de Scherrer, os valores de tamanhos
médios de cristalitos para estas amostras são muito próximos, isto pode estar relacionado à
similaridade apresentada pelos padrões de difração entre estas amostras.
90
Nesta região de 18° a 28° em (2) é visualizada uma grande semelhança entre as
reflexões apresentadas pelas amostras EM e NF, embora os picos referentes à amostra EM
estejam mais bem resolvidos, devido aos cristalitos para esta amostra serem maiores quando
comparados à amostra NF. As reflexões mais intensas ocorrem nas posições 19,8°; 21,3°;
21,8°; 22,5° e 23,4° em (2). Percebe-se claramente que os padrões de difração apresentados
para estas duas amostras diferem dos apresentados pelas amostras discutidas (ML, L0 e SL).
Embora os difratogramas de raios X das amostras CA e VG tenham apresentado
reflexões semelhantes na região de 2° a 10° (2), os mesmos não podem mais ser agrupados,
uma vez que na região onde se encontram as principais diferenças (18° a 28° em 2), as
reflexões para ambas as amostras sejam diferentes. Nota-se que a amostra CA apresenta um
único pico alargado, na posição 21,4°, enquanto que para a amostra VG há três reflexões nas
seguintes posições (2) iguais a 21,3°; 21,7° e 22,4°. Considera-se então que os padrões de
difração apresentados por estas duas amostras são diferentes entre si, e também diferentes das
demais amostras estudadas neste trabalho. Isto pode ser decorrente do fato dos cristalitos
serem muito pequenos, levando à formação de estruturas nanocristalinas como pode ser
evidenciado para a amostra CA.
Desta forma, de acordo com os resultados de DRXP pode-se agrupar as sete amostras
da seguinte forma: há semelhança entre os padrões de difração apresentados pelas amostras
ML, L0 e SL, os quais diferem dos apresentados pelas amostras EM e NF. Diferenças mais
significativas são encontradas em relação aos padrões de difração das amostras CA e VG,
sendo que estas não são semelhantes entre si, e nem mesmo são similares às outras cinco
amostras estudadas. Para a caracterização inequívoca dos possíveis polimorfos do estearato de
magnésio, a DRXP se mostrou uma importante ferramenta, uma vez que com o uso desta
técnica ficou evidente diferenças entre os padrões difração das amostras. Estas diferenças
entre as intensidades destes principais picos podem estar relacionadas ao histórico das
amostras (como, processamento e até mesmo os diferentes graus de pureza), entretanto, o
estudo destas diferenças não fazem parte do objetivo proposto.
Vale enfatizar que o estudo de DRXP para as amostras de estearato de magnésio foi
realizado de maneira comparativa, como discutido anteriormente, uma vez que há
dificuldades em se encontrar trabalhos na literatura que relatem o completo estudo da
caracterização estrutural destas amostras. Foi realizada uma busca no banco de dados
cristalográficos do Cambridge Structural Database (CSD), a fim de encontrar informações
91
estruturais destas amostras, mas não foram encontradas fichas cristalográficas que relatem a
estrutura cristalina do estearato de magnésio.
5.3.2 - Resultados de difração de raios X por policristais (modo de transmissão
versus reflexão) para a amostra de estearato de magnésio VG
Um dos problemas mais importantes nas análises apresentadas está relacionado à
resolução do equipamento que pode causar ambiguidade tanto nas intensidades quanto no
alargamento dos picos. Sendo assim, foi conveniente a utilização de um difratômetro de alta
resolução com a geometria de transmissão, que além de diminuir estas sobreposições de
picos, tem a vantagem de fazer com que a forma como as amostras são preparadas no portaamostras para a aquisição de dados, seja capaz de minimizar o efeito de orientação
preferencial, visto que uma distribuição aleatória das partículas pode ser obtida em função do
modo de preparo destas amostras. Para exemplificar o que foi mencionado, são mostradas na
Figura 31 e Figura 32, a região ampliada (18° a 28° em 2) dos difratogramas de raios X da
amostra estearato de magnésio VG obtidos no modo de transmissão e reflexão.
92
Figura 31 – Região ampliada (18° a 28° em 2) do difratograma de raios X do estearato de magnésio VG
medido no modo de transmissão.
Figura 32 – Região ampliada (18° a 28° em 2) do difratograma de raios X do estearato de magnésio
medido no modo de reflexão.
93
5.3.3 - Calorimetria exploratória diferencial (DSC), termogravimetria /
Vale ressaltar que importantes informações acerca do estearato de magnésio devem
ser apresentadas antes de avaliar o comportamento térmico destas amostras. De acordo com a
USP/NF [50], o estearato de magnésio é descrito com uma substância que contém pelo menos
40% de ácido esteárico, e a soma de ácido esteárico e ácido palmítico é cerca de 90% e não
mais de 6% de água. Desta forma, as matérias-primas de estearato de magnésio utilizadas em
aplicações farmacêuticas são quimicamente impuras, sendo formadas por uma mistura de
estearato de magnésio e palmitato de magnésio, uma vez que as fontes para a síntese do
estearato de magnésio incluem sebo, óleo de palma, óleo de soja, entre outros, todos sendo
ésteres de glicerol C16 (palmítico) e C18 (esteárico).
É válido enfatizar que o estearato de magnésio provém de fontes vegetais, mas pode
também provir de fontes animais. Entretanto, devido ao aumento da ameaça de doença em
bovinos, tal como a doença da vaca louca [127], muitos fabricantes estão migrando de
derivados bovinos para os vegetais na obtenção do estearato de magnésio.
Diante destas informações e tendo em vista que este excipiente é o lubrificante mais
utilizado na fabricação de comprimidos, foi realizada uma intensa busca na literatura acerca
de informações sobre o comportamento térmico deste excipiente e verificou-se que, embora
muitos pesquisadores estudem as propriedades do estearato de magnésio, e o polimorfismo
apresentado por este excipiente atraia grande atenção, há uma grande dificuldade em se
encontrar trabalhos que relatem uma curva de DSC acima de 150 °C. Ainda realizando esta
busca, constatou-se que o estudo mais completo até o momento a respeito deste excipiente foi
o realizado pelos pesquisadores Wada & Matsubara [128], os quais pesquisaram 23 lotes de
diferentes fornecedores de estearato de magnésio e puderam agrupá-los em seis grupos
mediante o comportamento térmico apresentado pelas curvas de DSC.
Vale ressaltar que para as amostras de estearato de magnésio estudadas neste
trabalho, inicialmente foram obtidas curvas de DSC na razão de aquecimento de 10 °C min -1;
entretanto, foram observados alguns eventos consecutivos que encontravam-se indefinidos.
Partindo do pressuposto de que no estudo do comportamento térmico de polimorfos é
aconselhável que a investigação seja realizada sob diferentes razões de aquecimento e tendo
em vista que uma razão de aquecimento mais baixa (lenta) permite uma melhor separação de
tais eventos, novas curvas de DSC foram obtidas na razão de aquecimento de 5 °C min -1.
94
Portanto, apenas as curvas na razão de aquecimento de 5 °C min-1 serão mostradas, uma vez
que apresentaram melhores resultados para avaliar o comportamento térmico das amostras em
estudo.
Na Figura 33 são mostradas as sete curvas de DSC para todas as amostras de
estearato de magnésio investigadas.
Figura 33 – Curvas de DSC das sete diferentes amostras de estearato de magnésio denominadas ML, L0,
SL, EM, NF, CA e VG, obtidas a 5 ºC min-1, sob atmosfera dinâmica de N2 (50 mL min-1).
Uma simples análise das curvas de DSC (Figura 33) aponta claramente para a
existência de diferenças entre o comportamento térmico das amostras. A fim de uma melhor
visualização das diferenças entre as amostras de estearato de magnésio, as curvas de DSC
foram agrupadas em três grupos. O primeiro grupo é composto pelas amostras de estearato de
magnésio ML, L0 e VG, cujas curvas de DSC estão mostradas na Figura 34.
95
5.3.3.1 - Estearato de magnésio ML, L0 e SL
Figura 34 – Curvas de DSC das amostras de estearato de magnésio ML (verde), L0 (roxo) e SL (vermelho)
obtidas a 5 ºC min-1, sob atmosfera dinâmica de N2 (50 mL min-1).
Embora estas amostras tenham sido agrupadas, a descrição detalhada dos eventos
térmicos identificados nas curvas de DSC para cada amostra será apresentada de forma
separada, conforme pode ser visto a seguir.
5.3.3.1.1 - Estearato de magnésio ML
A curva de DSC da amostra de estearato de magnésio ML apresentou cinco eventos
endotérmicos. O primeiro evento endotérmico encontrado na curva de DSC ocorreu na
temperatura de Tonset = 71,6 °C e Tmáx = 85,7 °C e foi confirmado pelas curvas TG/DTG
mostradas na Figura 35, cujos parâmetros obtidos podem ser visualizados na Tabela 14. Este
evento foi associado à perda de água superficial do excipiente, onde houve uma pequena
perda de massa (∆m1 = 1,4%).
96
Figura 35 – Curvas TG/DTG do estearato de magnésio ML, obtidas a 10 ºC min-1, sob atmosfera
dinâmica de N2.
Tabela 14 – Parâmetros obtidos por análise termogravimétrica para o estearato de magnésio ML.
Tmáx (°C)
Tendset (°C)
1
89,8
102,4
128,1
3,6
2
324,4
351,6
409,3
82,1
3
416,3
434,3
477,1
4,1
Os outros dois eventos endotérmicos visualizados na curva de DSC são associados à
fusão do estearato e do palmitato de magnésio, respectivamente. Wada & Matsubara [128]
encontraram as temperaturas de fusão de 127 °C e 202 °C, enquanto que neste trabalho as
temperaturas encontradas para esta amostra foram de Tonset = 125,3 °C e Tmáx = 127,1 °C;
Tonset = 200,9 °C e Tmáx = 204,3 °C. Apenas o primeiro evento é visualizado nas curvas
TG/DTG com uma perda de massa (∆m2 = 2,2%). É provável que estas diferenças sejam
atribuídas às diferenças nos parâmetros de análises, além do fato de a literatura relatar
diferentes temperaturas de fusão para o estearato de magnésio. Há uma extensa faixa de fusão
97
aceita para o estearato de magnésio, podendo variar para as amostras comerciais de 117 °C a
150 °C e para as amostras com elevada pureza de 126 °C a 130 °C [50].
Após isso, há o início da decomposição térmica do excipiente, que de acordo com as
curvas TG/DTG ocorre em duas etapas – a primeira, apresenta uma curva mais acentuada em
Tonset = 324,4 °C, e a segunda, ocorre em Tonset = 416,3 °C.
5.3.3.1.2 - Estearato de magnésio L0
Um comportamento similar ao apresentado pela amostra de estearato de magnésio
ML ocorre com a amostra de estearato de magnésio L0. Entretanto, são observados sete
eventos endotérmicos. Os dois primeiros eventos endotérmicos visualizados na curva de DSC
são associados à perda de água superficial deste excipiente que ocorre nas temperaturas (Tonset
= 71,9 °C e Tmáx = 81,9 °C) e (Tonset = 90,4 °C e Tmáx = 104,8 °C). Estes eventos são
confirmados pelas curvas TG/DTG (Figura 36), onde verifica-se uma perda de massa (∆m1 =
3,2%), conforme visualizado na Tabela 15.
Figura 36 – Curvas TG/DTG do estearato de magnésio L0, obtidas a 10 º C min-1, sob atmosfera dinâmica
de N2.
98
Tabela 15 – Parâmetros obtidos por análise termogravimétrica para o estearato de magnésio L0.
Tmáx (°C)
Tendset (°C)
1
85,6
99,5
120,3
3,2
2
332,7
348,1
397,8
77,3
3
415,5
432,0
479,5
4,5
Os outros dois eventos endotérmicos são relacionados à fusão deste excipiente que
ocorre nas temperaturas Tonset = 125,8 °C e Tmáx = 126,8 °C; Tonset = 200,4 °C e Tmáx = 203,6
°C, sendo o primeiro atribuído à fusão do estearato de magnésio e o segundo à do palmitato
de magnésio. Não são observadas perdas de massa nas curvas TG/DTG relacionadas aos
eventos de fusão.
Estes eventos são seguidos pela decomposição térmica do excipiente que ocorre em
duas etapas – a primeira apresenta-se de forma mais acentuada em Tonset = 332,7 °C, e a
segunda, em Tonset = 415,5 °C, como pode ser visto nas curvas TG/DTG.
5.3.3.1.3 - Estearato de magnésio SL
A amostra de estearato de magnésio SL também apresenta um comportamento
térmico semelhante ao relatado para as amostras ML e L0. Para esta amostra há seis eventos
endotérmicos, conforme visualizado na curva de DSC.
Os dois primeiros eventos endotérmicos encontrados na curva de DSC ocorreram nas
temperaturas de Tonset = 71,2 °C e Tmáx = 84,6 °C; Tonset = 94,2 °C e Tmáx = 107,9 °C, e foram
confirmados pelas curvas TG/DTG (Figura 37) com uma perda de massa (∆m1 = 2,2%), cujos
parâmetros obtidos podem ser visualizados na Tabela 16.
99
Figura 37 – Curvas TG/DTG do estearato de magnésio SL, obtidas a 10 ºC min -1, sob atmosfera dinâmica
de N2.
Tabela 16 – Parâmetros obtidos por análise termogravimétrica para o estearato de magnésio SL.
Tmáx (°C)
Tendset (°C)
1
83,4
95,8
111,4
2,2
2
317,2
336,6
389,3
55,2
3
409,2
423,5
490,4
7,7
O terceiro e quarto eventos são relacionados à fusão do estearato de magnésio e do
palmitato de magnésio, respectivamente, que ocorrem nas temperaturas Tonset = 122,6 °C e
Tmáx = 127,3 °C e Tonset = 201,3 °C e Tmáx = 204,4 °C. Da mesma forma como ocorrido com a
amostra L0, não observadas para estes eventos perdas de massa nas curvas TG/DTG.
Posteriormente, há a decomposição térmica deste excipiente que, de acordo com as
curvas TG/DTG, ocorre em duas etapas – a primeira apresenta uma curva mais acentuada em
Tonset = 317,2 °C, e a segunda ocorre em Tonset = 409,2 °C.
100
Vale ressaltar que a similaridade entre as três amostras de estearato de magnésio ML,
L0 e SL, no que se diz respeito aos eventos de perda de água superficial e, principalmente, a
presença da temperatura de fusão relacionada ao palmitato de magnésio ocorre tanto com os
resultados obtidos pela caracterização das amostras por DRXP, quanto pelas curvas de DSC e
TG/DTG.
5.3.3.2 - Estearato de magnésio EM e NF
O segundo grupo é composto pelas amostras de estearato de magnésio EM e NF,
cujas curvas de DSC estão mostradas na Figura 38.
Figura 38 – Curvas de DSC das amostras de estearato de magnésio EM (amarelo escuro) e NF (preto)
obtidas a 5 ºC min-1, sob atmosfera dinâmica de N2 (50 mL min-1).
101
5.3.3.2.1 - Estearato de magnésio EM
A curva de DSC do estearato de magnésio EM apresentou sete eventos endotérmicos,
como pode ser visualizado na figura anterior. Os dois primeiros ocorreram em Tonset = 71,4 °C
e Tmáx= 81,5 °C; Tonset = 94,7 °C e Tmáx= 103,7 °C, respectivamente. Todos foram atribuídos à
perda de água superficial do excipiente e são confirmados pelas curvas TG/DTG (Figura 39),
cujos parâmetros obtidos são mostrados na Tabela 17.
Figura 39 – Curvas TG/DTG do estearato de magnésio EM, obtidas a 10 ºC min -1, sob atmosfera dinâmica
de N2.
Tabela 17 – Parâmetros obtidos por análise termogravimétrica para o estearato de magnésio EM.
Tmáx (°C)
Tendset (°C)
1
75,2
76,9
84,2
1,1
2
85,9
93,8
119,3
1,3
3
325,9
347,4
405,0
74,9
4
418,6
431,6
486,7
6,3
102
Os outros três eventos endotérmicos são relacionados à fusão do estearato de
magnésio e do palmitato de magnésio, que ocorreram nas temperaturas Tonset = 125,0 °C e
Tmáx = 128,1 °C; Tonset = 201,7 °C e Tmáx = 204,8 °C. Vale ressaltar, que em função da redução
da razão de aquecimento (5 °C min-1) para melhor visualização dos eventos, os dois eventos
endotérmicos referentes à fusão do estearato de magnésio aparecem separados. Embora não
sejam mostradas neste trabalho, as curvas de DSC obtidas com a razão de aquecimento de 10
°C min-1 evidenciaram um único evento. Desta forma, considerou-se a existência de um
evento para a determinação das temperaturas Tonset e Tmáx. Não são observadas perdas de
massa referente aos dois eventos nas curvas TG/DTG, indicando que esta amostra funde sem
se decompor. Em seguida, há a decomposição térmica deste excipiente que, de acordo com as
curvas TG/DTG, ocorre em duas etapas – a primeira apresenta uma curva mais acentuada em
Tonset = 325,9 °C, e a segunda ocorre em Tonset = 418,6 °C.
5.3.3.2.2 - Estearato de magnésio NF
A amostra NF apresenta uma curva de DSC com cinco eventos endotérmicos. O
primeiro e o segundo eventos são referentes à perda de água superficial da amostra e ocorrem
nas temperaturas de Tonset = 72,8 °C e Tmáx = 81,8 °C; Tonset = 94,2 °C e Tmáx = 101,0 °C, sendo
confirmados nas curvas TG/DTG (Figura 40). Nota-se, também, outra perda de massa nas
curvas TG/DTG, conforme apresentado na Tabela 18, não tendo sido visualizado nenhum
evento endotérmico ou exotérmico na curva de DSC nesta mesma faixa de temperatura.
103
Figura 40 – Curvas TG/DTG do estearato de magnésio NF, obtidas a 10 ºC min -1, sob atmosfera dinâmica
de N2.
Tabela 18 – Parâmetros obtidos por análise termogravimétrica para o estearato de magnésio NF.
Tmáx (°C)
Tendset (°C)
1
44,3
52,4
57,6
1,2
2
67,1
76,5
87,3
2,8
3
96,4
103,3
113,9
0,8
4
326,5
344,5
403,8
71,4
5
414,4
429,5
484,3
5,4
Estes eventos de perda de água superficial são seguidos da fusão do estearato de
magnésio, que ocorre em Tonset = 106,5 °C e Tmáx = 110,7 °C. Observa-se que este evento é
confirmado pelas curvas TG/DTG, pois apresentam um único evento de perda de massa tanto
para o segundo evento de perda de água superficial (temperatura mais elevada), quanto para o
104
relacionado à fusão, apresentando uma perda de massa total (∆m2 = 0,8%). Pode-se atribuir
esta pequena perda de massa relacionada a ambos, à pequena intensidade apresentada pelos
eventos endotérmicos na curva de DSC.
Posteriormente, há a decomposição térmica desta amostra, que ocorre em duas etapas
de perda de massa. A primeira (∆m3 = 71,4%) ocorre de forma acentuada, conforme mostra a
alta perda de massa associada a este evento e segundo as curvas TG/DTG em uma
temperatura (Tonset = 326,5 °C). O outro evento ocorre na temperatura Tonset = 414,4 °C com
uma perda de massa (∆m3 = 5,4%).
De acordo com o apresentado as amostras EM e NF apresentam pequenas diferenças
relacionadas ao comportamento térmico. Não se observa para a amostra de estearato de
magnésio NF o evento endotérmico relacionado à fusão do palmitato de magnésio. Neste
caso, como foi observado este evento para todas as amostras do grupo composto por ML, L0 e
SL, verifica-se maior semelhança entre o comportamento térmico apresentado pelas amostras
ML, L0, SL e EM, uma vez que este evento encontra-se em uma temperatura muito próxima
entre as quatro amostras.
5.3.3.3 - Estearato de magnésio CA e VG
O terceiro grupo é composto pelas amostras estearato de magnésio CA e VG, cujas
curvas de DSC estão representadas na Figura 41.
105
Figura 41 – Curvas de DSC das amostras de estearato de magnésio CA (azul) e VG (rosa) obtidas a 5 ºC
min-1, sob atmosfera dinâmica de N2 (50 mL min-1).
5.3.3.3.1 - Estearato de magnésio CA
A curva de DSC do estearato de magnésio CA apresentou quatro eventos
endotérmicos. Os dois primeiros eventos estão relacionados à perda de água superficial deste
excipiente que ocorreu na Tonset = 54,0 °C e Tmáx = 71,5 °C; Tonset = 95,0 °C e Tmáx = 102,6 °C,
sendo confirmado pelas curvas TG/DTG (Figura 42) conforme parâmetros mostrados na
Tabela 19, apresentando apenas um evento de perda de massa, os quais são referentes a estes
dois eventos (∆m1 = 3,4%).
106
Figura 42 – Curvas TG/DTG do estearato de magnésio CA, obtidas a 10 ºC min -1, sob atmosfera dinâmica
de N2.
Tabela 19 – Parâmetros obtidos por análise termogravimétrica para o estearato de magnésio CA.
Tmáx (°C)
Tendset (°C)
1
33,1
68,4
107,8
3,4
2
319,3
348,8
424,4
84,1
3
459,2
475,6
487,3
2,2
Após os dois primeiros eventos endotérmicos, nota-se a presença de uma pequena
endoterma, que não se encontra bem definida, e que sugere estar relacionada à fusão do
estearato de magnésio de acordo com a curva de DSC (Tonset = 114,9 °C e Tmáx = 119,7 °C).
Verifica-se que não há perda de massa nas curvas TG/DTG, provavelmente devido ao
pequeno evento relacionado na curva de DSC, o qual sugere que esta amostra funde sem
apresentar decomposição.
107
Em seguida há a decomposição térmica deste excipiente que de acordo com as curvas
TG/DTG ocorre em duas etapas – a primeira apresenta uma curva mais acentuada em Tonset =
319,3 °C, e a segunda ocorre em Tonset = 459,2 °C.
Nota-se certa semelhança entre o comportamento térmico desta amostra (CA) e a
denominada NF, as quais não apresentaram o evento relacionado à fusão do palmitato de
magnésio.
5.3.3.3.2 - Estearato de magnésio VG
A curva de DSC da amostra VG mostra cinco eventos endotérmicos. O primeiro
evento está relacionado à perda de água superficial que ocorre na Tonset = 94,3 °C e Tmáx =
107,8 °C. As curvas TG/DTG (Figura 43) mostram que este evento ocorreu com uma perda
de massa (∆m1 = 1,7%), conforme mostrado na Tabela 20.
Figura 43 – Curvas TG/DTG do estearato de magnésio VG, obtidas a 10 ºC min -1, sob atmosfera dinâmica
de N2.
108
Tabela 20 – Parâmetros obtidos por análise termogravimétrica para o estearato de magnésio VG.
Tmáx (°C)
Tendset (°C)
1
81,9
92,7
113,3
1,7
2
324,3
341,5
392,3
63,1
3
410,2
423,1
452,8
5,0
O segundo e terceiro eventos são relacionados à fusão do estearato de magnésio e do
palmitato de magnésio, respectivamente, que ocorrem nas temperaturas Tonset = 117,9 °C e
Tmáx = 121,9 °C; Tonset = 193,0 °C e Tmáx = 202,4 °C. Nas curvas TG/DTG desta amostra não
são observadas perdas de massa no intervalo de temperatura em que ocorre a fusão - neste
caso pode-se dizer que esta amostra funde sem apresentar decomposição.
Em seguida, como pode ser visualizado nas curvas TG/DTG, a decomposição
térmica da amostra ocorre em duas etapas – a primeira apresenta uma curva mais acentuada
em Tonset = 324,3 °C, e a segunda ocorre em Tonset = 410,2 °C, com as respectivas perdas de
massa, (∆m2 = 63,1% e ∆m3= 5,0%).
Como observado nos resultados apresentados para as amostras denominadas CA e
VG, o comportamento térmico observado para a amostra VG é semelhante ao encontrado para
as amostras ML, L0, SL e EM, apresentando um evento referente à fusão do palmitato de
magnésio. Já a amostra CA, além de não apresentar este evento, não teve a endoterma de
fusão do estearato de magnésio bem definida. Mesmo não apresentando este evento, esta
amostra se assemelha ao resultado apresentado para a amostra NF, as quais não apresentam o
evento de fusão do palmitato de magnésio.
109
5.3.3.4 - Considerações acerca das sete diferentes amostras de estearato de
magnésio
Com os resultados obtidos por TG pode-se propor uma ordem de estabilidade
térmica para as diferentes amostras de estearato de magnésio, diante da razão de aquecimento
estudada (10 °C min-1).
A estabilidade térmica [82] é definida como a capacidade da substância em manter
suas propriedades, durante o processo térmico, o mais próximo possível de suas
características iniciais. Vale ressaltar que esta estabilidade térmica foi determinada através da
temperatura na qual a massa permaneceu inalterada, a partir da primeira perda de massa (∆m=
0,1%), a mesma já foi considerada instável termicamente. Portanto, a estabilidade térmica
proposta diante da razão de aquecimento estudada para as diferentes amostras de estearato de
magnésio é:
EM (70 °C) > L0 (45 °C) > SL (41 °C) >
CA (34 °C) > NF (32 °C) > VG (31 °C) > ML (28 °C)
Desta forma, dentre as sete amostras, o excipiente estearato de magnésio EM possui
maior estabilidade térmica. Embora este não seja objeto de estudo neste trabalho, a
investigação da estabilidade térmica é um parâmetro importante para se buscar alternativas
para o processamento e armazenamento de medicamentos visando garantir a melhor
estabilidade térmica possível tanto dos excipientes quanto do fármaco.
Além disso, a investigação do comportamento térmico destas amostras permitiu
determinar as diferenças na temperatura de fusão. Tais informações são fundamentais na
formulação, processamento e armazenamento dos medicamentos em geral. É sabido que no
estado sólido os polimorfos apresentam a mesma composição química, mas possuem
diferentes estruturas cristalinas. Por este motivo, possuem diferentes propriedades físicoquímicas, entre elas a temperatura de fusão e a estabilidade térmica. Para as amostras de
estearato de magnésio estudadas, foi observado que a temperatura de fusão ocorre entre Tmáx =
110,7 °C e 128,1 °C - estas diferentes temperaturas de fusão encontradas dão indícios da
presença de polimorfismo para estas amostras.
Além do mais, é relatada na literatura [129] que a análise da temperatura de fusão é
considerada uma indicativa da pureza dos compostos, pois várias substâncias apresentam
110
temperatura/faixa de fusão características e a presença de qualquer impureza altera seu
resultado. A técnica de DSC é muito aplicada para este fim, entretanto para as amostras deste
trabalho não é apropriada a determinação da pureza por esta técnica, visto que não é possível
observar um pico de fusão bem definido, a partir do qual é efetuada a determinação da pureza
por DSC. Embora não tenha sido possível avaliar o grau de pureza das diferentes amostras,
devido ao fato de que algumas apresentaram eventos endotérmicos de fusão do palmitato de
magnésio e outras não, além de diferentes temperaturas de fusão, pode-se inferir que as
amostras possuem certo grau de impurezas.
Conforme os resultados apresentados por DRXP, estas amostras apresentaram
padrões de difração diferentes, os quais também são característicos da presença de
polimorfismo. Desta forma, excetuando-se a pureza, outra causa para a diferença dos
comportamentos térmicos observados poderia estar relacionada à presença de polimorfismo
para o estearato de magnésio, conforme informações da literatura [58, 128, 130].
Portanto, diante do que foi apresentado, os resultados obtidos pelas curvas de DSC e
TG/DTG, juntamente com os obtidos por DRXP nos dão indícios da presença de polimorfos,
impurezas (palmitato de magnésio) e hidratos (de acordo com as curvas TG/DTG foram
obtidas diferentes perdas de massa associadas à perda de água superficial destas amostras,
com valores entre 0,3% e 4,0%) entre as amostras analisadas.
5.3.3.5 - Espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR)
A técnica de FTIR utilizada neste trabalho teve como principal finalidade verificar,
através das bandas de absorção das moléculas de estearato de magnésio, se existe diferenças
entre os sete lotes estudados.
As bandas características no espectro de FTIR observadas para as diferentes amostras
de estearato de magnésio mostraram-se sobreponíveis aos obtidos em trabalhos anteriores
[118, 128]. A Tabela 21 apresenta as bandas características das amostras de estearato de
magnésio de um modo geral, sendo utilizada para a discussão dos resultados encontrados para
as diferentes amostras do presente estudo.
111
Tabela 21 – Bandas características no espectro de FTIR do estearato de magnésio.
Número de onda (cm-1) Absorções características
3600-3100
υO-H
3300-2500
υO-H
2900
υC-H
1700
υC=O
1616-1540
υCOO-
1470-1460
δC-H
720
δCH2
Na Figura 44 são mostrados os espectros de FTIR das sete amostras estudadas.
Figura 44 – Espectros de FTIR obtidos para as sete amostras de estearato de magnésio, obtidos com
resolução de 4 cm-1 na região de 4000 cm-1 a 650 cm-1.
112
Nota-se claramente algumas pequenas diferenças, principalmente relacionadas aos
espectros das amostras NF e EM quando comparados com as demais amostras. Estas
diferenças ficam mais evidentes quando temos a ampliação da região de 2000 a 1000 cm-1,
conforme apresentado na Figura 45.
Os espectros de FTIR de todas as amostras apresentaram, nesta região, bandas
características em 1465 cm-1. Além desta, as amostras CA, L0, ML, SL e VG, mostraram uma
banda em 1570 cm-1. Enquanto que para as amostras EM e NF esta banda apareceu um pouco
deslocada, em 1573 cm-1, além de outra banda em 1539 cm-1, cuja absorção neste número de
onda não está presente para as amostras CA, L0, ML, SL e VG. Desta forma verifica-se
similaridade nesta região dos espectros de FTIR das amostras CA, L0, ML, SL e VG, os quais
se diferem dos apresentados pelas amostras EM e NF.
Vale ressaltar que o interesse na verificação mais detalhada do espectro de FTIR
nesta região, se deve ao fato de se ter entre 1616 cm-1 e 1540 cm-1 uma região de sobreposição
da deformação axial assimétrica do íon carboxilato, de estearato e do palmitato.
113
Na Figura 46 é mostrada a ampliação da região de 3200 cm-1 a 2600 cm-1, a qual
mostra claramente que a amostra EM possui bandas de absorção deslocadas quando
comparadas com as demais amostras.
As amostras CA, L0, ML, NF, SL e VG apresentam bandas características em 2845
-1
cm e 2916 cm-1. Observa-se que para a amostra EM estas bandas também estão deslocadas,
aparecendo em 3037 cm-1 e 3103 cm-1.
A Figura 47 apresenta os espectros de FTIR para as amostras de estearato de
magnésio CA, EM e NF. Esta forma de visualização ressalta as diferenças e semelhanças
entre elas, conforme descrito anteriormente. É possível verificar a partir desta figura que as
três amostras apresentam uma ampla banda na região de 3700-3100 cm-1.
114
Figura 47 – Espectros de FTIR obtidos para as amostras de estearato de magnésio CA, NF e EM, obtidos
com resolução de 4 cm-1 na região de 4000 cm-1 a 650 cm-1.
Os resultados de FTIR confirmam que há diferenças entre os sete diferentes lotes de
estearato de magnésio estudados. Desta forma, estes resultados corroboram com os
apresentados por DRXP, DSC e TG/DTG, os quais dão indícios da existência de
polimorfismo entre as amostras de estearato de magnésio estudadas. Também foi possível
verificar por FTIR que este excipiente não tem uma composição simples, uma vez que as
amostras comerciais apresentam um grau elevado de impurezas.
115
5.4 - Lactose monohidratada
termogravimetria derivada (TG/DTG) e difração de raios X por policristais
(modo de transmissão)
A curva de aquecimento obtida por DSC para a lactose monohidratada pode ser
visualizada na Figura 48.
Figura 48 – Curva de DSC da lactose monohidratada, obtida a 10 ºC min-1, sob atmosfera dinâmica de N2.
De acordo com a literatura [131], pode-se relacionar o primeiro pico endotérmico ao
processo de desidratação deste excipiente que ocorreu em (Tonset = 143,4 °C e Tmáx = 147,3
°C), também verificado nas curvas TG/DTG que são mostradas na Figura 49, onde os
parâmetros obtidos por análise termogravimétrica são mostrados na Tabela 22.
116
1.5
Massa (%)
80
1.0
60
0.5
40
20
0.0
Deriv. Massa (% °C-1)
100
0
-0.5
0
100
200
300
400
Temperatura(ºC)
500
600
Figura 49 – Curvas TG/DTG da lactose monohidratada, obtidas a 10 ºC min-1, sob atmosfera dinâmica de
O2.
Tabela 22 – Parâmetros obtidos por análise termogravimétrica para a amostra lactose monohidratada.
Eventos
1
2
3
4
Tonset (°C)
142,1
218,7
299,1
470,2
Tpeak (°C)
150,4
236,8
327,2
506,6
4,9
12,3
53,3
25,4
Este evento causou uma perda de massa (∆m1 = 4,9%) na mesma faixa de temperatura
(Tonset = 142,1 °C e T peak = 150,4 °C) e permite atribuir que este excipiente se trata da lactose
monohidratada, a qual apresenta estequiometricamente 5% de água [131, 132]. Vale ressaltar
que no trabalho de Costa [118], ao ser caracterizada a lactose monohidratada por DSC,
também foram obtidos valores altos de Tonset para o pico endotérmico relacionado com a perda
de água da molécula.
A partir do momento que ocorre a fusão (Tonset = 216,7 °C; Tpeak = 220,4 °C; ∆H = 105,9 J g-1), inicia-se o processo de decomposição térmica do excipiente. Os resultados
obtidos por DSC são confirmados pelas curvas TG/DTG, e evidenciam a fusão do excipiente
117
(Tpeak = 236,8 °C), seguida pela decomposição térmica que ocorre em duas etapas de perda de
massa – a primeira ocorreu em Tonset = 299,1 °C, e a segunda em Tonset = 470,2 °C.
Embora não seja objeto de estudo neste trabalho, é extensivamente relatado [133]
que facilmente pode ocorrer a desidratação de fármacos e/ou excipientes hidratados
dependendo das condições de armazenamento e fabricação destes, e as indústrias
farmacêuticas devem estar atentas com a possibilidade da ocorrência de tal fato. Para
exemplificar o que foi comentado, uma vez que esta investigação é motivada pelo fato deste
excipiente ser um dos mais empregados na indústria farmacêutica, além de ser utilizado em
grande quantidade (comparada à concentração do princípio ativo) na formulação do
medicamento Ezetrol® (conforme mostrado na seção 5.7.1.2), foi realizada uma isoterma de 1
hora na temperatura de 150 °C. As curvas de DSC da lactose monohidratada e da isoterma de
1h/150 °C são mostradas na Figura 50.
Figura 50 – Curvas de DSC das amostras de lactose monohidratada (roxo) e após isoterma (1h/150 °C).
Comparando-se as duas curvas percebe-se claramente que a exposição da lactose
monohidratada a uma isoterma (1h/150 °C) resulta na sua desidratação, ou seja, a endoterma
118
antes visualizada na amostra monohidratada, agora é observada como uma linha de base
quase plana na mesma faixa de temperatura. Na nova curva de DSC é observado apenas um
evento endotérmico referente à fusão (Tonset = 217,4 °C; Tpeak = 221,0 °C; ∆H = - 139,3 J g-1)
que ocorre de maneira análoga ao apresentado para a lactose monohidratada, sendo este
evento seguido pela decomposição térmica deste excipiente.
Na Figura 51 são apresentadas as curvas TG/DTG da amostra após isoterma de
1h/150 °C e os parâmetros obtidos por análise termogravimétrica podem ser visualizados na
Tabela 23.
1.5
Massa (%)
80
1.0
60
0.5
40
20
0.0
Deriv. Massa (% °C-1)
100
0
-0.5
0
100
200
300
400
Temperatura(ºC)
500
600
Figura 51 – Curvas TG/DTG da lactose monohidratada, obtidas a 10 ºC min-1, sob atmosfera dinâmica de
O2.
Tabela 23 – Parâmetros obtidos por análise termogravimétrica para a amostra após isoterma de
1h/150°C.
Eventos
1
2
3
Tonset (°C)
214,0
300,1
469,2
Tpeak (°C)
235,8
327,5
510,9
12,0
60,4
24,8
119
Nota-se que se excetuando pequenos deslocamentos nas temperaturas e a perda de
massa associadas a estes eventos, a única diferença entre as curvas TG/DTG apresentadas na
Figura 49 e na Figura 51, é a perda de massa de 4,9% observada na lactose monohidratada
que é ausente na amostra após isoterma de 1h a 150 °C. A partir disto, pode-se inferir que este
aquecimento resultou na perda de 1 mol de água, entretanto para uma melhor compreensão
deste processo, e para verificar se houve mudança na estrutura cristalina desta amostra, é
necessário que se faça uma investigação mais criteriosa utilizando outra técnica para a
caracterização estrutural, como a DRXP aliada ao método de Rietveld. A medida foi realizada
com o resíduo do estudo por DSC e os difratogramas de raios X após a isoterma e da amostra
de partida (lactose monohidratada), podem ser visualizados na Figura 52.
Figura 52 – Difratogramas de raios X obtidos no modo de transmissão da amostra lactose monohidratada
(azul) comparado com a amostra após isoterma (1h/150 ° C) (roxo).
Nota-se que a técnica de DRXP discrimina claramente entre as formas totalmente
hidratadas e a nova forma obtida após a isoterma (1h/ 150 °C) da lactose monohidratada.
Conforme apresentado, em razão deste aquecimento alguns picos que estavam presentes na
lactose monohidratada desapareceram, enquanto novos picos surgiram na amostra após
120
isoterma (1h/150 °C). Vale ressaltar que este resultado é de extrema importância para as
indústrias farmacêuticas uma vez que uma simples desidratação pode originar novas formas
cristalinas menos hidratadas e este fato pode afetar a eficácia do medicamento.
Na Figura 53 são mostrados os difratogramas de raios X da amostra após isoterma e
também com uma das fichas (LACTOS03) disponíveis no banco de dados CSD, referente à
lactose monohidratada [59]. Pode-se observar claramente a diferença nos padrões de difração
referente à lactose após isoterma (1h/150 °C) e a ficha (LACTOS03), ou seja, após a isoterma
é possível verificar mudança na estrutura cristalina da lactose monohidratada. Como pode ser
visto, as intensidades dos picos foram normalizadas com o auxílio do programa Origin
(Origin - versão 8.5.1, Microcal Inc., Northampton, MA, USA) a fim de se obter dados que
pudessem ser melhores visualizados.
Figura 53 – Comparação dos difratogramas de raios X normalizados da amostra após isoterma (1h/150
°C) (em vermelho), com a ficha LACTOS03 obtida no CSD (em preto).
Desta forma, a fim de se determinar a(s) nova(s) estrutura(s) cristalina(s) originada(s)
após a isoterma (1h/150 °C), foi realizado o refinamento de Rietveld desta amostra utilizando
121
duas estruturas cristalinas disponíveis no banco de dados do CSD (EYOCUQ01 [134] e
LAKKEO01 [135])as quais se referem respectivamente, a α-lactose anidra e α,β,D-lactose
(ambas com fórmula molecular C12H22O11). Na Tabela 24 são mostradas as informações
cristalográficas destas duas estruturas utilizadas como arquivo de entrada (formato CIF) no
refinamento de Rietveld.
Tabela 24 – Fichas cristalográficas EYOCUQ01 e LAKKEO01 disponíveis no CSD referentes às fases αlactose anidra e α,β,D-lactose respectivamente, as quais foram utilizadas como arquivo de entrada no
EYOCUQ01 (CSD)
LAKKEO01 (CSD)
a (Å)
7,65217(17)
5,030(3)
b (Å)
19,8637(5)
7,593(5)
c (Å)
4,98773(13)
19,374(12)
α (°)
92,0279(10)
81,026(10)
β (°)
106,2610(7)
85,044(9)
γ (°)
97,1529(8)
74,247(9)
V (Å)3
720,178
702,687
Triclínica
Triclínica
Grupo espacial
P1
P1
O gráfico de Rietveld está representado na Figura 54, enquanto que na Tabela 25 são
apresentados os resultados obtidos pelo refinamento de Rietveld.
122
Figura 54 – Refinamento de Rietveld da amostra de lactose após isoterma.
Tabela 25 – Parâmetros cristalográficos obtidos após o refinamento de Rietveld das fases α-lactose anidra
e α,β, D-lactose presentes na amostra após isoterma (1h/150 °C).
Parâmetros de cela
unitária
a (Å)
α-lactose anidra
α,β, D-lactose
7,64(6)
5,07(11)
b (Å)
19,84(14)
7,62(29)
c (Å)
4,99(33)
19,52(42)
α (°)
92,25(56)
80,80(28)
β (°)
106,23(52)
84,61(22)
γ (°)
97,07(61)
74,15(21)
V (Å)3
718,35(95)
715,51(36)
Triclínica
Triclínica
Grupo espacial
P1
P1
Uma análise quantitativa de fases pelo método de Rietveld mostrou que após
isoterma (1h/150 °C) a lactose monohidratada que se cristalizava em um sistema cristalino
monoclínico, grupo espacial P21, agora se apresenta como uma mistura de fases, sendo uma
delas a α-lactose anidra - 87,3(6)% em massa, e em menor proporção, a α,β,D-lactose 12,7(6)% em massa, ambas pertencentes ao sistema cristalino triclínico, grupo espacial P1.
Os parâmetros de qualidade do ajuste foram: Rwp = 4,635%, Rexp = 1,721%, RBragg =
1,462% referente à fase α-lactose anidra, RBragg = 1,266% referente à fase α,β, D-lactose e χ2
123
= 2,694. Observamos que o ajuste está compatível com os dados experimentais. É importante
ressaltar que, se deve tomar cuidado no preparo da amostra de forma a evitar a orientação
preferencial, a qual altera inadequadamente a intensidade dos picos e, consequentemente,
prejudica os cálculos da quantificação das fases cristalinas.
5.4.2 - Resultados de difração de raios X por policristais (modo de reflexão) para
a amostra lactose monohidratada
O padrão de difração de uma amostra cristalina revela detalhes da estrutura do
material pela análise de três tipos principais de informação que contém: posição angular,
intensidade e perfil do pico. Desta forma, fatores relacionados à preparação de amostras são
considerados a maior fonte de erro na obtenção destas três principais informações de cada
reflexão. A orientação preferencial corresponde à tendência dos cristalitos de apresentarem
planos preferencialmente paralelos à superfície do porta-amostras, e este efeito pode interferir
nos resultados do ponto de vista estrutural e influenciar nos resultados quantitativos por afetar
inadequadamente a intensidade dos picos [73].
Nesta seção serão apresentados resultados para a lactose monohidratada obtidos no
difratômetro operando no modo de reflexão, aonde é evidenciada a influência do preparo da
amostra na obtenção das principais informações contidas no padrão de difração desta amostra,
além de ser apresentadas alternativas na tentativa de se obter dados de melhor qualidade nos
estudos por DRXP.
5.4.2.1 - Preparo da amostra
5.4.2.1.1 - Efeito de granularidade
Durante a aquisição de dados, quer seja em modo de reflexão ou de transmissão, é
conveniente manter o porta-amostras girando. Isto faz com que tanto o número de partículas
irradiadas bem como a aleatoriedade de distribuição das mesmas aumente, podendo até
diminuir a orientação preferencial dos cristalitos. Um efeito conhecido como “granularidade”,
que implica na falta de cristalitos aleatoriamente distribuídos para todos os planos
cristalográficos, é uma das causas para que ocorra orientação preferencial. Um observador
desatento pode acreditar que a coleta feita com a amostra parada esteja correta, levando a
124
óbvios problemas de identificação dos dados coletados, como por exemplo, pode-se
interpretar determinado resultado como a presença de uma segunda fase do material em
questão, quando na verdade o efeito que pode estar ocorrendo refere-se à presença de
cristalitos extremamente grandes para estudos por difração de raios X. Desta forma, além de
considerar a rotação do porta-amostras, é aconselhável que as amostras sejam passadas por
peneiras micrométricas (preferencialmente, menores que 20 μm) de forma a diminuir a
polidispersão de tamanhos de partículas [136]. Vale ressaltar que esta última alternativa não
foi realizada neste trabalho.
No caso de fármacos e excipientes, o efeito de granularidade também pode
comprometer a interpretação dos dados. A Figura 55 apresenta este efeito para a amostra de
lactose monohidratada, aonde é mostrado o difratograma de raios X da lactose como recebida
do laboratório e também pode ser visto o difratograma de raios X do mesmo pó, após uma
quantidade ter sido moída em um almofariz de ágata. Vale ressaltar que os dois difratogramas
de raios X foram obtidos no difratômetro operando no modo de reflexão.
Figura 55 – Difratogramas de raios X da amostra lactose monohidratada após moagem manual e como
recebida do laboratório.
125
Nota-se na amostra lactose monohidratada como recebida, alguns pequenos
“ombros” que são causados por cristalitos grandes e conforme o material foi moído, este
efeito de granularidade diminuiu, o que nos permitiu obter dados de melhor qualidade, os
quais foram utilizados no refinamento de Rietveld desta amostra que é mostrado na Figura 56.
Para tanto, utilizou-se uma das estruturas disponíveis (LACTOS03 [59]) no banco de dados
do CSD (Cambridge Structural Database).
Figura 56 – Refinamento de Rietveld da amostra lactose monohidratada após moagem manual, utilizando
a estrutura (LACTOS03) disponível no banco de dados do CSD (Cambridge Structural Database).
Os resultados obtidos pelo método de Rietveld mostram que esta estrutura se
cristaliza num sistema cristalino monoclínico, grupo espacial P21, com parâmetros de cela
unitária refinados, a = 7,93(4) Å, b = 21,58(10) Å, c = 4,81(2) Å, β = 109,78(2)º e V=
775,58(7) Å3. Os parâmetros de qualidade do ajuste foram: Rwp = 2,954%, Rexp = 2,243%,
RBragg = 0,095% e χ2 = 1,110.
Na Tabela 26 são mostrados os parâmetros cristalográficos da estrutura cristalina
LACTOS03 disponível no CSD, a qual foi utilizada como arquivo de entrada CIF para o
126
Tabela 26 – Dados cristalográficos obtidos na ficha LACTOS03 disponível no banco de dados do CSD.
LACTOS03 (CSD)
a (Å)
7,937(2)
b (Å)
21,568(7)
c (Å)
4,815(1)
α = γ (°)
90,00
β (°)
109,77(2)
V (Å)3
775,67
Sistema cristalino
Monoclínico
Grupo espacial
P21
Observamos que o ajuste está compatível com os dados experimentais, e o valor
obtido para o fator de confiança (Rwp) foi de 2,954%. Este valor é considerado bom para o
ajuste realizado, uma vez que o Rwp é o fator estatisticamente mais significativo de todos os
outros fatores e reflete melhor o progresso do refinamento.
Vale ressaltar que esta mesma amostra foi medida no modo de transmissão e
apresentou importantes diferenças quando comparada com a medida obtida pelo modo de
reflexão. Uma discussão mais detalhada a respeito destas diferenças serão discutidas na seção
5.4.4.
5.4.3 - Resultados de difração de raios X por policristais (transmissão) para a
amostra de lactose monohidratada
Cada composto cristalino apresenta um difratograma característico, permitindo sua
identificação através da comparação com o padrão difratométrico disponibilizado pelo CSD.
Na Figura 57 são mostrados o padrão de difração da lactose monohidratada estudada
neste trabalho e um dos padrões disponíveis no CSD, cujas informações estão
disponibilizadas na ficha cristalográfica LACTOS03.
127
Figura 57 – Comparação do difratograma de raios X da lactose monohidratada com a ficha LACTOS03
obtida no CSD.
Verifica-se que o difratograma de raios X da lactose monohidratada é característico
de material cristalino, com picos finos e bem definidos, sendo os mais intensos observados em
valores de (2iguais a: 12,5°; 16,4°; 19,1°; 19,6°; 20,0° e 23,8°. Para uma melhor
comparação entre os difratogramas de raios X, as intensidades foram normalizadas novamente
com o auxílio do programa Origin (Origin - versão 8.5.1, Microcal Inc., Northampton, MA,
USA) e estes dados são mostrados na Figura 58. Nota-se claramente que os dois padrões de
difração são praticamente sobreponíveis.
128
Figura 58 – Comparação do difratograma de raios X com dados normalizados da lactose monohidratada
com a ficha LACTOS03 (normalizado) obtida no CSD.
Os resultados obtidos por DRXP confirmam os obtidos por DSC e TG/DTG, os quais
mostraram características que permitiram concluir que este excipiente se trata da lactose
monohidratada.
5.4.4 - Resultados de difração de raios X por policristais (modo de transmissão
versus reflexão) para a amostra de lactose monohidratada
Para a caracterização da estrutura cristalina de um material é de extrema importância
que se tenha resultados de boa qualidade. Isto pode ser exemplificado através da ampliação na
região de 12° a 22° (2θ) dos difratogramas de raios X mostrados na Figura 59 e Figura 60,
que comparam os resultados obtidos pelos dois modos de geometria (transmissão e reflexão).
129
Figura 59 – Região ampliada (12° a 22° em 2) do difratograma de raios X da lactose monohidratada
medida no modo de transmissão.
Figura 60 – Região ampliada (12° a 22° em 2) do difratograma de raios X da lactose monohidratada
medida no modo de reflexão.
130
Neste caso fica evidente que a aquisição de dados em um difratômetro de alta
resolução (modo de transmissão) facilitou a identificação desta estrutura cristalina através da
técnica de DRXP aliada ao método de Rietveld. Verifica-se através do difratograma de raios
X obtido pelo modo de transmissão reflexões bem nítidas referentes à lactose monohidratada,
enquanto que na aquisição de dados no modo de reflexão as mesmas existiam, porém não
eram bem resolvidas. Vale enfatizar, que estas diferenças estão relacionadas à natureza da
radiação monocromática, no caso da aquisição de dados no modo de transmissão, onde não
são encontrados picos referentes à linha Kα2. Além disso, devido à maior resolução
instrumental obtida neste modo, e também em função da redução da orientação preferencial
no modo de preparo da amostra a ser medida verifica-se uma menor sobreposição dos picos
quando comparados com as medidas no modo de reflexão.
131
O espectro de FTIR obtido para a amostra lactose monohidratada (Figura 61)
mostrou-se sobreponível ao obtido em trabalhos anteriores [132] e apresentou uma banda
fraca em 1656 cm-1 e entre 1200 cm-1 e 1070 cm-1, que correspondem respectivamente, à
deformação angular dos grupos OH da água, e ao estiramento assimétrico da ligação C-O-C.
Figura 61 – Espectro de FTIR da lactose monohidratada, obtido com resolução de 4 cm-1 na região de
4000 a 650 cm-1.
Além disso, apresentou bandas características entre 3600 cm-1 e 3200 cm-1,
correspondentes ao estiramento axial do grupo hidroxila, sendo que em 3521 cm-1 é visível
uma acentuada banda característica da forma monohidratada, confirmando os resultados
apresentados pelas técnicas de DSC, TG/DTG e DRXP.
Vale ressaltar que o estudo desta amostra por FTIR teve por objetivo apenas verificar
a existência de banda(s) característica(s) que pudesse(m) ser atribuída(s) à forma
monohidratada apresentada por esta estrutura, a fim de confirmar os resultados obtidos pelas
outras técnicas experimentais utilizadas neste trabalho.
132
5.5 - Lauril sulfato de sódio
amostra de lauril sulfato de sódio
O difratograma de raios X do lauril sulfato de sódio é mostrado na Figura 62.
Figura 62 – Difratograma de raios X do lauril sulfato de sódio.
Observa-se que o perfil apresentado pelo difratograma de raios X mostrado
anteriormente é característico de uma amostra cristalina, com uma intensa reflexão na posição
2,2° em 2θ. Além de reflexões menos intensas nos seguintes valores em (2θ): 4,4°; 6,6°;
20,4°; 20,7° e 21,8°. Este resultado está de acordo com a indexação reportada por Bittencourt
[137].
Pode-se, a partir destes resultados, obter a distância interplanar (d) e estimar o
tamanho médio de cristalito (D) a partir da fórmula de Scherrer [73] para esta amostra. Os
133
valores encontrados para as distâncias interplanares para a amostra lauril sulfato de sódio e os
observados por Bittencourt [137] estão apresentados na Tabela 27.
Tabela 27 – Valores de distância interplanar observados utilizando dados de DRXP e os reportados por
Bittencourt [137].
Lauril sulfato de
Sódio
Reportados por
Bittencourt
2θ (°)
dhkl (Ǻ)
2θ (°)
dhkl (Ǻ)
2,17
40,62
2,297
38,429
4,37
20,19
4,539
19,451
6,57
13,46
6,821
12,948
20,35
4,36
20,310
4,369
20,67
4,30
20,665
4,294
21,82
4,07
21,841
4,066
A determinação do tamanho médio de cristalito para esta amostra foi realizada de
maneira análoga à descrita anteriormente para as amostras de estearato de magnésio. No caso
da amostra de lauril sulfato de sódio foi utilizada a reflexão em 4,37° (2θ) e o valor
encontrado para o tamanho médio de cristalito foi de 59,3(9) nm.
134
A curva de DSC do lauril sulfato de sódio apresentou dois picos endotérmicos em
T1onset = 50,5 °C; T1máx= 52,9 °C e T2onset= 72,6 °C; T2máx= 76,0 °C, respectivamente, como
mostrado na Figura 63.
Figura 63 – Curva de DSC do lauril sulfato de sódio obtida a 10 ºC min-1, sob atmosfera dinâmica de N2
(50 mL min-1).
Estes eventos endotérmicos são referentes à perda de água superficial deste
excipiente e apenas o segundo evento pode ser confirmado pelas curvas TG/DTG (Figura 64)
que mostram uma perda de massa (∆m1 = 0,9%).
135
Figura 64 – Curvas TG/DTG do lauril sulfato de sódio, obtidas a 10 ºC min-1, sob atmosfera dinâmica de
N2.
Além destes eventos, são mostrados na curva de DSC uma endoterma intensa em
Tonset = 107,6 °C. Segundo o Aldrich Chemical Catalog [138], o valor da temperatura de fusão
para este excipiente puro varia em torno de 204-207 °C. As curvas TG/DTG apresentaram
uma perda de massa de (∆m2 = 68,7%) que ocorreu a Tonset = 222,8 °C.
Uma possível explicação para o aparecimento desta endoterma em 107,6 °C, quando
o esperado era em torno de 204-207 °C, pode estar relacionada à dupla natureza da molécula
de lauril sulfato de sódio, isto é, uma região polar (hidrofílica) e outra região apolar
(hidrofóbica) na mesma molécula (característica que justifica sua utilidade para diversas
finalidades), conforme a estrutura química mostrada na Figura 65.
136
Figura 65 – Estrutura química do lauril sulfato de sódio ressaltando a dupla natureza da molécula.
Vale ressaltar que a temperatura apresentada anteriormente (Tonset = 222,8 °C) não é
significativamente maior do que a temperatura de fusão apresentada pelo excipiente, o que
nos permite inferir que este começou a decompor-se rapidamente após ter fundido. Isso pode
ser confirmado através dos eventos endotérmicos e exotérmicos observados na curva de DSC
a partir de aproximadamente 180,5 °C, os quais demonstram a decomposição térmica do
excipiente e são confirmados pelas curvas TG/DTG, que mostram esta decomposição
ocorrendo em duas etapas (T1onset = 222,8 °C e T2onset = 324,6 °C). Na Tabela 28 estão
mostrados os parâmetros obtidos da análise termogravimétrica da amostra de lauril sulfato de
sódio.
Tabela 28 – Parâmetros obtidos por análise termogravimétrica para a amostra de lauril sulfato de sódio.
Eventos
Tonset (°C)
Tmáx (°C)
1
75,8
89,5
0,9
2
222,8
253,6
68,7
3
324,6
354,4
2,9
5.5.2.1 - Determinação da pureza por DSC
A análise da pureza por DSC é uma técnica bem consolidada, sendo que a
metodologia empregada está descrita na Norma ASTM E 928-03 [83]. O método avalia a
pureza do composto por meio de uma análise do pico de fusão obtido, aplicando a lei da
depreciação do ponto de fusão de Van’t Hoff (que prevê a depreciação do ponto de fusão do
composto puro devido à presença de impurezas) [138]. Segundo Wada & Matsubara [128]
para uma amostra que possui uma faixa mais estreita de intervalo de fusão, pode-se considerar
que a mesma apresenta níveis mais baixos de impurezas.
137
A determinação por DSC do teor de pureza deste excipiente foi realizada utilizando o
software TA Universal Analysis 2000 desenvolvido pela TA Instruments. Para a determinação
foi utilizada 50 áreas parciais para a análise do pico, que tem uma fração máxima permitida de
50%, sendo o valor da altura de corte da primeira área parcial de 0,01%.
Desta forma, o emprego da equação de Van’t Hoff sobre o evento endotérmico
relativo à fusão do lauril sulfato de sódio permitiu estimar o grau de pureza esperado para este
excipiente, sendo encontrado o valor de 98,9%. Este resultado está de acordo com o relatado
na literatura para o lauril sulfato de sódio [139].
138
O espectro de FTIR para a amostra lauril sulfato de sódio (Figura 66), apresentou
entre outras, bandas características de hidrocarbonetos em 1467 cm-1 e 2958 cm-1,
correspondentes às deformações angular e axial de ligação C-H, respectivamente. Podem ser
vistas também bandas correspondentes à deformação axial simétrica de CH3 e assimétrica de
CH2 em 2850 cm-1 e 2918 cm-1, respectivamente. Na frequência de 1081 cm-1 é visualizada
uma banda de deformação axial do sistema S-O-C e em 1218 cm-1, uma deformação axial do
grupo S=O.
Figura 66 – Espectro de FTIR para a amostra lauril sulfato de sódio, obtido com resolução de 4 cm-1 na
região de 4000 a 650 cm-1.
Estes resultados corroboram ao que foi mencionado anteriormente (resultados de
DSC) em relação à dupla natureza da molécula de lauril sulfato de sódio e justifica o objetivo
pelo qual foi utilizada esta técnica neste trabalho.
139
5.6 – Povidona
amostra povidona
O difratograma de raios X da povidona está representado na Figura 67.
Figura 67 – Difratograma de raios X da povidona.
Para a povidona não se observa um padrão de difração característico de uma amostra
cristalina, o que a caracteriza como uma estrutura amorfa, pela ausência de um ordenamento
de longo alcance definido.
A curva de DSC da povidona mostrada na Figura 68, evidencia dois eventos típicos
bem descritos na literatura.
140
Figura 68 – Curva de DSC da povidona, obtida a 5 ºC min-1, sob atmosfera dinâmica de N2 (50 mL min-1).
Inicialmente ocorreu um evento endotérmico amplo em (Tonset = 37,7 °C e Tmáx =
79,8 °C). Esta endoterma foi detectada por praticamente todos os autores que fizeram DSC
deste excipiente e é atribuída à eliminação de água superficial devido à natureza
extremamente higroscópica da povidona (conforme será mostrado no espectro de FTIR). Este
evento pode ser corroborado nas curvas TG/DTG (Figura 69), pela perda de massa de (∆m1 =
15,0%) nessa faixa de temperatura.
141
Figura 69 – Curvas TG/DTG da povidona, obtidas a 10ºC min-1, sob atmosfera dinâmica de N2.
O segundo evento observado na curva de DSC da povidona foi um deslocamento da
linha de base, atribuído à temperatura de transição vítrea (Tg), que de acordo com Tajber e
colaboradores [140] fica em torno de 129 °C. Entretanto para esta amostra a Tg encontrada foi
de Tonset = 161,1 °C, sendo este evento confirmado por uma pequena perda de massa (∆m2 =
1,1%) nas curvas TG/DTG. Vale ressaltar que esta divergência pode ocorrer em experimentos
para determinação da Tg por DSC, uma vez que esta medida pode ser afetada pela história
térmica do material, pela razão de aquecimento, entre outros.
Recentemente Buckton e colaboradores [141] estudaram o efeito da razão de
aquecimento sobre a determinação da Tg da povidona, onde os autores mediram o valor da Tg
utilizando razões de aquecimento de 20 a 500 °C min-1 e obtiveram valores que variavam de
162 °C a 169 °C estando, portanto, muito próximos aos valores encontrados no presente
trabalho (Tonset = 161,1 °C), em que a razão de aquecimento foi de 5 °C min-1. Além disso,
para esta amostra também foi obtida uma curva de DSC em que a razão de aquecimento foi de
10 °C min-1, entretanto este resultado não foi utilizado tendo em vista que com esta razão de
aquecimento não foi possível determinar a Tg da povidona.
142
Após o evento da Tg, o excipiente começa a sofrer decomposição térmica. Este
evento coincide com os resultados obtidos pelas curvas TG/DTG, sendo observada uma perda
de massa de (∆m2 = 82,0%) relacionada ao processo de decomposição térmica que ocorre em
uma única etapa de acordo com a curva DTG (Tonset = 319,7 °C). Os parâmetros obtidos por
análise termogravimétrica desta amostra são mostrados na Tabela 29.
Tabela 29 – Parâmetros obtidos por análise termogravimétrica para a povidona.
Eventos
Tonset (°C)
Tmáx (°C)
1
51,4
83,1
15,0
2
169,2
189,9
1,1
3
319,7
394,4
82,0
Da mesma forma como ocorreu para a croscarmelose sódica, a comparação dos
resultados obtidos pelas técnicas de DSC e TG/DTG permitem constatar que a povidona não
apresenta estrutura cristalina, o que a caracteriza como um sólido amorfo, devido a sofrer
decomposição sem exibir qualquer pico endotérmico de fusão. Este resultado corrobora com o
apresentado pela técnica de DRXP.
143
O espectro de FTIR da povidona apresentado na Figura 70, se mostrou semelhante
aos apresentados por Pavia e colaboradores [142], e mais recentemente por Costa [118],
revelando, entre outras, bandas de absorção características em aproximadamente, 2902 cm-1
correspondente à deformação axial da ligação C-N, em 2955 cm-1, correspondente ao
estiramento C-H, e 1652 cm-1 e 1421 cm-1, as quais referem-se respectivamente, à deformação
axial da ligação C=O e a deformação angular de C-H.
Figura 70 – Espectro de FTIR para a amostra povidona, obtido com resolução de 4 cm -1 na região de 4000
a 650 cm-1.
Em virtude da natureza altamente hidrofílica da povidona é esperado que ocorra a
presença de moléculas de água. Através da interpretação do espectro de FTIR é notável a
presença de uma ampla banda na região de 3374 cm-1. Esta banda é atribuída à presença de
água e é confirmada através da perda de massa observada no experimento de TG e na
depressão endotérmica encontrada no experimento de DSC. Estes resultados estão de acordo
com os resultados obtidos por Sethia e Squillante [143].
144
5.7 - Medicamento comercial
5.7.1 – Ezetrol®
Serão mostrados os resultados obtidos pelos estudos por DSC e DRXP de amostras
do medicamento comercial, denominado Ezetrol®, o qual é comercializado em forma de
comprimido. Dentre as formas farmacêuticas destinadas à administração pela via oral, aquela
apresentada na forma de comprimido tem sido o sistema de liberação de fármacos preferido
para obtenção de efeito sistêmico e é a mais difundida por apresentar as maiores vantagens em
relação ao seu uso. Dentre estas vantagens, podem ser citadas a grande precisão de dosagem,
a baixa variabilidade do conteúdo e a facilidade de administração [144].
Este medicamento contém em sua formulação a ezetimiba (princípio ativo), e os
excipientes estudados neste trabalho: celulose microcristalina, croscarmelose sódica, estearato
de magnésio, lactose monohidratada, lauril sulfato de sódio e povidona.
5.7.1.1 - Calorimetria exploratória diferencial (DSC), termogravimetria /
A Figura 71 mostra as curvas de DSC obtidas para as duas amostras do medicamento
Ezetrol®, denominadas Ezetrol 2460 e Ezetrol 21110.
145
Figura 71 – Curvas de DSC do comprimido Ezetrol®, obtidas a 10 °C min-1, sob atmosfera dinâmica de N2.
As curvas de DSC para as amostras Ezetrol 2460 e Ezetrol 21110 são praticamente
sobreponíveis. As temperaturas (Tmáx) dos principais eventos são apresentadas na Tabela 30.
Tabela 30 – Temperaturas (Tmáx) dos principais eventos encontrados nas curvas de DSC de amostras do
medicamento Ezetrol®.
Eventos
Amostras
1
2
Tmáx (°C) Tmáx (°C)
3
4
5
Tmáx (°C)
Tmáx (°C)
Tmáx (°C)
Ezetrol 2460
65,4
149,1
169,8
191,3
210,3
Ezetrol 21110
65,7
146,9
172,0
190,8
210,8
146
Uma vez que não houve eventos adicionais entre as amostras, optou-se por utilizar
apenas a curva de DSC referente à amostra Ezetrol 2460 para a discussão dos resultados.
A curva de DSC do Ezetrol 2460 apresenta como primeiro evento uma endoterma
larga. Este evento ocorre nas temperaturas (Tonset = 40,0 °C e Tmáx = 65,4 °C) e pode ser
atribuído a uma perda de água superficial dos excipientes contidos no medicamento. Na
Figura 72 são mostradas as curvas de DSC do medicamento, juntamente com as curvas dos
excipientes celulose microcristalina PH-102, croscarmelose sódica e povidona, todos os quais
apresentam este evento endotérmico.
Figura 72 – Curvas de DSC das amostras celulose microcristalina PH-102, croscarmelose sódica, povidona
e Ezetrol 2460.
Nota-se claramente que este primeiro evento está relacionado a estes excipientes,
principalmente à celulose microcristalina PH-102, a qual exibe um pico endotérmico na Tonset
= 39,9 °C, temperatura muito próxima à encontrada para este evento na curva de DSC do
medicamento.
O segundo evento endotérmico que ocorre na curva de DSC do Ezetrol 2460 ocorre
nas temperaturas (Tonset = 143,4 °C e Tmáx = 149,1 °C). Os valores encontrados estão muito
147
próximos ao encontrado para o evento endotérmico de desidratação da lactose monohidratada,
que ocorre em (Tonset = 142,1 °C e Tmáx= 150,4 °C), conforme mostrado na Figura 73.
Figura 73 – Curvas de DSC das amostras lactose monohidratada e Ezetrol 2460.
No evento denominado “3” na curva de DSC, nota-se a presença de um pequeno
evento endotérmico exibido nas temperaturas (Tonset = 167,7 °C e Tmáx= 169,8 °C), o qual
pode estar relacionado ao princípio ativo do medicamento (ezetimiba), que, de acordo com a
literatura [64-66], apresenta uma temperatura de fusão de aproximadamente 163 °C. Vale
ressaltar que este evento está muito próximo à temperatura de fusão deste fármaco e o
pequeno deslocamento pode estar relacionado à influência dos excipientes presentes no
medicamento. Entretanto, apenas com este estudo não é possível afirmar a causa para este
deslocamento, sendo ideal um estudo mais aprofundado sobre uma possível interação entre os
excipientes presentes no medicamento em estudo e o fármaco, porém isto foge ao escopo
deste trabalho. Além disso, a pequena intensidade deste evento endotérmico pode também
estar relacionada à pequena quantidade do fármaco que é utilizado na formulação, o que dá
evidências de que se fosse utilizada uma razão de aquecimento maior que a utilizada no
presente estudo, este evento provavelmente não seria identificado na curva de DSC,
148
mostrando que se deve estar atento às limitações desta técnica quando se utiliza pequenas
quantidades de amostra (neste caso, princípio ativo do medicamento), fato que não ocorreu
nos experimentos de DRXP que serão discutidos posteriormente.
Este evento é seguido por um pequeno evento endotérmico que ocorre em (Tonset =
188,5 °C e Tmáx = 191,3 °C) e de acordo com as curvas de DSC está relacionado à fusão do
palmitato de magnésio presente no excipiente estearato de magnésio e da fusão do lauril
sulfato de sódio (Figura 74). Estes eventos dão início à fusão do comprimido que ocorre em
(Tonset = 199,1 °C e Tmáx = 210,3 °C). Vale ressaltar que a amostra de estearato de magnésio
denominada ML foi utilizada nesta comparação, e a mesma não é a mostrada no decorrer
deste trabalho, pois optou-se pela sua utilização por se tratar de uma medida utilizando a
mesma razão de aquecimento (10 °C min-1) na qual foi adquirida a curva de DSC do
medicamento.
Figura 74 – Curvas de DSC das amostras estearato de magnésio ML, lauril sulfato de sódio e Ezetrol 2460.
Imediatamente após a fusão, o medicamento entra em decomposição térmica a partir
de aproximadamente 219 °C, ocorrendo de forma semelhante ao que ocorre com as amostras
149
lactose monohidratada e lauril sulfato de sódio, mas com a temperatura um pouco deslocada,
conforme apresentado na Figura 75.
Figura 75 – Curvas de DSC das amostras lauril sulfato de sódio, lactose monohidratada e Ezetrol 2460.
Nota-se claramente que o estearato de magnésio não mostrou muitas influências nos
resultados, o que sugere que este excipiente foi utilizado em pequena quantidade na
formulação do medicamento em estudo. Conforme já mencionado, a informação é apenas
sugestiva tendo em vista que não existem informações sobre a quantidade exata dos
excipientes utilizados em medicamentos, pois isto se constitui segredo industrial. A única
informação a que temos acesso é que este excipiente pode retardar a dissolução de um
fármaco em uma forma farmacêutica sólida, desta forma a menor concentração possível do
mesmo deve ser utilizada nas formulações [50]. Além disso, de acordo com as curvas de DSC
e TG/DTG deste excipiente, a estabilidade térmica do mesmo é muito baixa, o que mostra que
se deve tomar certo cuidado em relação, por exemplo, à armazenagem de medicamentos que
contém o estearato de magnésio em sua formulação, pois uma pequena elevação na
temperatura pode dar origem a mudanças estruturais neste excipiente. Embora não tenha sido
150
realizado este estudo no presente trabalho, há relatos na literatura que mencionam tal fato.
Tendo isso em vista, foi realizada uma rápida busca a fim de obter informações sobre quais as
condições descritas para o armazenamento do medicamento Ezetrol®, e obteve-se a
informação na bula que o mesmo deve ser armazenado em uma temperatura abaixo de 30 °C,
temperatura que está muito próxima à encontrada pelos estudos de estabilidade térmica por
TG para os excipientes: croscarmelose sódica (33 °C), estearato de magnésio ML, VG e NF,
os quais apresentam temperaturas aproximadas de, respectivamente, 28 °C, 31 °C e 32 °C, e
lauril sulfato de sódio (29 °C).
151
5.7.1.2 - Resultados de difração de raios X por policristais (transmissão) para o
medicamento Ezetrol®
Na Figura 76 são mostrados os difratogramas de raios X normalizados do Ezetrol
2460 e da lactose monohidratada, um dos excipientes constituintes deste medicamento.
Figura 76 – Difratogramas de raios X normalizados do comprimido Ezetrol 2460 e da lactose
monohidratada, obtidos no difratômetro de raios X por policristais com geometria de transmissão.
Uma análise qualitativa destes difratogramas de raios X nos mostra a importância de
estudos relacionados aos excipientes farmacêuticos, que conforme mencionado neste trabalho
e pode ser visualizado nesta figura, representam a maior parte da forma farmacêutica. Nota-se
claramente que a lactose monohidratada é utilizada em grande quantidade no medicamento
Ezetrol®, o que corrobora com os resultados apresentados pela curva de DSC do
medicamento, que mostrou claramente um pico endotérmico relacionado à amostra de lactose
monohidratada. Vale ressaltar, que para uma quantificação não só deste excipiente no
medicamento, como também dos demais, e do princípio ativo, é necessário que se realize uma
análise quantitativa de fases pelo método de Rietveld desta amostra de medicamento. Esta
determinação foi realizada e será mostrada na Figura 77.
152
Figura 77 – Refinamento de Rietveld do medicamento Ezetrol®. Os parâmetros de qualidade do ajuste
foram: Rwp = 3,709%, Rexp = 1,737%, RBragg = 1,815% (ezetimiba), RBragg = 1,628% (lactose
monohidratada), RBragg = 0,147% (celulose microcristalina PH-102), RBragg = 2,499% (lauril sulfato de
sódio) e χ2 = 2,135.
Na Tabela 31 são mostrados os parâmetros cristalográficos da ficha QATNEF [68]
disponível no CSD que foi utilizada como o arquivo CIF de entrada no refinamento, referente
ao princípio ativo (ezetimiba monohidratada), e os obtidos após o refinamento de Rietveld.
Tabela 31 – Ficha cristalográfica QATNEF (CSD) que foi utilizada como arquivo de entrada no
refinamento de Rietveld do medicamento Ezetrol®, e os resultados (princípio ativo) obtidos após o
QATNEF (CSD)
Ezetimiba monohidratada
(Ezetrol®)
a (Å)
6,240(<1)
6,25(95)
b (Å)
15,466(1)
15,50(33)
c (Å)
22,332(1)
22,37(40)
α = β = γ (°)
90,00
90,00
V (Å)3
2155,033
2167,80(68)
Sistema cristalino
Ortorrômbico
Ortorrômbico
Grupo espacial
P212121
P212121
153
As fichas referentes à celulose microcristalina PH-102 (JINROO01) e lactose
monohidratada (LACTOS03) são as mesmas utilizadas no decorrer deste trabalho. Os
parâmetros de cela unitária do lauril sulfato de sódio estão de acordo com os reportados pelos
pesquisadores Smith e colaboradores [145]. Vale ressaltar que não foram inclusos no
refinamento de Rietveld do medicamento as reflexões referentes aos excipientes
croscarmelose sódica, estearato de magnésio e povidona.
Na Tabela 32 são mostrados os resultados obtidos após o refinamento de Rietveld
dos excipientes celulose microcristalina PH-102 (C. M. PH-102), lactose monohidratada e
lauril sulfato de sódio, todos estes presentes no medicamento Ezetrol®.
Tabela 32 - Resultados obtidos após o refinamento de Rietveld do medicamento Ezetrol®.
Parâmetros de cela
unitária
C. M.
PH-102
Lactose
monohidratada
Lauril sulfato de
sódio
a (Å)
8,32(28)
7,94(55)
40,78(16)
b (Å)
7,67(53)
21,57(16)
4,71(12)
c (Å)
10,27(23)
4,82(15)
7,98(28)
α (°)
90,0
90,0
90,0
β (°)
90,0
109,75(21)
90,10(84)
γ (°)
95,91(79)
90,0
90,0
V (Å)3
651,85(15)
777,52(84)
1533,01(86)
Sistema cristalino
Monoclínico
Monoclínico
Monoclínico
Grupo espacial
P21
P21
P21/c
De acordo com a quantificação de fases do medicamento Ezetrol®, foi possível
identificar e quantificar o princípio ativo, ezetimiba, mesmo este presente em pequena
quantidade no medicamento. Verificou-se que a forma polimórfica encontrada no
medicamento é a ezetimiba monohidratada, conhecida como Forma B [68]. Além disso, com
a quantificação de fases pelo método de Rietveld pode-se confirmar o que é descrito na
literatura, de que os excipientes são responsáveis pela maior parte da forma farmacêutica,
quando comparados com a concentração do princípio ativo, devido à elevada quantidade de
excipientes presentes no medicamento em estudo.
154
6 – Conclusões
Utilizando as técnicas de DRXP aliada ao método de Rietveld, DSC, TG e FTIR, foi
possível fazer um estudo detalhado das propriedades estruturais dos excipientes celulose
microcristalina PH-101, celulose microcristalina PH-102, croscarmelose sódica,
estearato de magnésio, lactose monohidratada, lauril sulfato de sódio e povidona, os
quais são utilizados na fabricação do medicamento Ezetrol®.
Pelas análises dos difratogramas de raios X verificou-se que as amostras celulose
microcristalina PH-101 e celulose microcristalina PH-102 possuem regiões amorfas e
cristalinas (excipiente semicristalino). Foi possível quantificar a fração de amorfo pelo
refinamento de Rietveld da amostra de celulose com a adição de um padrão interno (Al2O3), e
verificou-se que a celulose microcristalina PH-101 possui maior cristalinidade quando
comparada à amostra de celulose microcristalina PH-102. Estes resultados estão em
concordância com os estimados pelo cálculo da cristalinidade com resultados de FTIR, e com
a acessibilidade da celulose microcristalina por DSC. Também com o método de Rietveld foi
possível identificar as amostras como sendo a celulose I (nativa), que, por sua vez, possui
duas formas polimórficas conhecidas como celulose Iα e Iβ. A celulose microcristalina PH101 se cristalizou em um sistema cristalino triclínico (celulose Iα), enquanto que a celulose
microcristalina PH-102 se cristalizou num sistema cristalino monoclínico (celulose Iβ). Com
os resultados de DSC e TG/DTG foi verificado que as duas amostras apresentaram diferenças
no teor de umidade, sendo a celulose microcristalina PH-102 a de menor umidade. Este
resultado corrobora com os apresentados em relação à menor cristalinidade desta amostra
quando comparada à celulose microcristalina PH-101, uma vez que a umidade é mais
facilmente absorvida por regiões não cristalinas da amostra.
A técnica de DRXP se mostrou uma importante ferramenta para a caracterização
inequívoca dos possíveis polimorfos do estearato de magnésio. Com o uso desta técnica
foram evidenciadas diferenças entre os padrões de difração das amostras. Utilizando os
resultados de DRXP também foi possível calcular os tamanhos médios de cristalitos
utilizando a fórmula de Scherrer e correlacioná-los ao perfil apresentado pelos difratogramas
de raios X das amostras em estudo. Os resultados obtidos pelas curvas de DSC e TG/DTG,
juntamente com os obtidos por DRXP, deram indícios da presença de polimorfos, impurezas
(palmitato de magnésio) e hidratos entre as amostras analisadas. Também foram identificadas
155
algumas diferenças entre os espectros de FTIR dos sete diferentes lotes de estearato de
magnésio. Além disso, foi possível propor por TG uma ordem de estabilidade térmica para as
diferentes amostras de estearato de magnésio, diante da razão de aquecimento estudada (10 °C
min-1). Esta informação é de grande importância para as indústrias farmacêuticas, uma vez
que o estearato de magnésio é um dos excipientes mais utilizados como lubrificante na
produção de medicamentos. Além disso, verificou-se que é aconselhável o estudo do
comportamento térmico da amostra de estearato de magnésio sob diferentes razões de
aquecimento. Utilizando uma razão de aquecimento mais baixa (5 °C min-1) foi obtida uma
melhor separação dos eventos térmicos ocorridos com as amostras. Como não foram
encontradas fichas cristalográficas no banco de dados do Cambridge Structural Database
(CSD) sobre as estruturas cristalinas do estearato de magnésio, os estudos por DRXP foram
feitos de maneira comparativa. A utilização de um equipamento de alta resolução, na
geometria de transmissão, mostrou-se mais conveniente, pois além de diminuir as
sobreposições dos picos, devido a uma maior aleatoriedade da distribuição dos cristalitos na
preparação da amostra no porta-amostras, fez com que a orientação preferencial dos mesmos
fosse reduzida.
Para a amostra lactose monohidratada, as técnicas de DSC e TG/DTG permitiram a
identificação de uma forma hidratada da lactose. Também foi realizado um estudo que reporta
a desidratação deste excipiente após uma isoterma de 1 hora na temperatura de 150 °C que
ocasionou uma mudança na estrutura cristalina desta amostra. A lactose monohidratada que se
cristaliza em um sistema cristalino monoclínico, após a isoterma, apresentou uma mistura de
fases que foi quantificada com o método de Rietveld, sendo uma delas a α-lactose anidra
(87,3(6)% em massa) e em menor proporção, a α,β,D-lactose (12,7(6)% em massa). Isto
mostra claramente que as indústrias farmacêuticas devem estar atentas a este fato, pois a
lactose monohidratada é um dos excipientes mais utilizados na produção de medicamentos.
Esta amostra também foi medida no difratômetro operando no modo de reflexão e foi
evidenciada a influência do preparo da amostra na obtenção das principais informações
contidas no padrão de difração e com isso foram apresentadas alternativas na tentativa de se
obter dados de melhor qualidade nos estudos por DRXP.
Os resultados de DRXP do lauril sulfato de sódio estão de acordo com a indexação
reportada por Bittencourt [137]. Com a utilização da técnica de FTIR foi possível verificar a
dupla natureza da molécula do lauril sulfato de sódio (molécula constituída de uma parte
156
orgânica e outra inorgânica), isto é, uma região polar (hidrofílica) e outra região apolar
(hidrofóbica) na mesma molécula, fato este que justifica sua utilidade para diversas
finalidades. A análise de pureza deste excipiente foi realizada por DSC sendo encontrado o
valor de 98,9%. Este resultado está de acordo com o relatado na literatura para o lauril sulfato
de sódio.
De acordo com os resultados obtidos pela DRXP observou-se que as amostras
croscarmelose sódica e povidona apresentaram um padrão característico de amostras que
não possuem ordenamento cristalino de longo alcance (amorfas). Os resultados de DSC e
TG/DTG corroboraram com os encontrados por DRXP e permitiram constatar que a
croscarmelose sódica e a povidona não apresentam estrutura cristalina, uma vez que sofreram
decomposição sem exibir quaisquer picos endotérmicos de fusão. Assim como demonstrado
para o estearato de magnésio, para a povidona, também fica clara a importância de se
estabelecer razões de aquecimento adequadas na aquisição das curvas de DSC para avaliar o
comportamento térmico desta amostra, pois utilizando uma razão de aquecimento de 10 °C
min-1, não foi possível evidenciar um evento típico – transição vítrea para esta amostra, o que
ocorreu de forma diferente quando se utilizou uma razão de aquecimento de 5 °C min-1.
Para a amostra do medicamento comercial, Ezetrol®, foram obtidas curvas de DSC
cujos eventos puderam ser relacionados aos excipientes constituintes deste medicamento.
Também foi realizada uma rápida busca na tentativa de obtenção de informações sobre quais
as condições descritas para o armazenamento do medicamento Ezetrol®, e obteve-se a
informação na bula que o mesmo deve ser armazenado em uma temperatura abaixo de 30°C,
temperatura que está muito próxima à encontrada pelos estudos de TG para verificar a
estabilidade térmica de alguns excipientes utilizados em sua formulação. Os resultados de
DRXP confirmaram o que é descrito na literatura de que os excipientes são responsáveis pela
maior parte da forma farmacêutica (em relação ao volume da forma), quando comparados
com a concentração do princípio ativo. Embora a concentração do princípio ativo, ezetimiba,
seja muito pequena, foi possível identificá-la (inequivocamente em algumas regiões do
difratograma) e quantificá-la no difratograma de raios X do medicamento Ezetrol®, mesmo os
picos relativos à lactose monohidratada sendo muito mais intensos.
157
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