O papel crítico do tamanho e da forma das partículas nos ingredientes farmacêuticos ativos e excipientes
O papel crítico do tamanho e da forma das partículas nos ingredientes farmacêuticos ativos e excipientes
O tamanho e a forma das partículas são cruciais na indústria farmacêutica, impactando a formulação, a estabilidade e a eficácia dos medicamentos. Influenciam a solubilidade, a taxa de dissolução e a biodisponibilidade. Técnicas avançadas, como a análise dinâmica de imagens, auxiliam no desenvolvimento e controlo de medicamentos seguros e eficazes.
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O tamanho e a forma das partículas são cruciais na indústria farmacêutica, impactando a formulação, a estabilidade e a eficácia dos medicamentos. Influenciam a solubilidade, a taxa de dissolução e a biodisponibilidade. Técnicas avançadas, como a análise dinâmica de imagens, auxiliam no desenvolvimento e controlo de medicamentos seguros e eficazes.
1 Introdução
Na indústria farmacêutica, os ingredientes farmacêuticos ativos (IFAs) em pó e os excipientes são cruciais para a formulação de medicamentos. Os IFA, os componentes ativos dos medicamentos, são frequentemente micronizados para aumentar a dissolução e a biodisponibilidade. Muitos ingredientes ativos estão facilmente disponíveis no mercado para diversas utilizações, como o ácido acetilsalicílico, o ibuprofeno e as vitaminas.
Já os excipientes são ingredientes inativos que servem de transportadores para o IFA, facilitando a administração e a estabilidade. Estes materiais em pó são meticulosamente formulados para garantir um produto final com eficácia, segurança e adesão do doente.
O tamanho e a forma das partículas são fatores críticos nos produtos farmacêuticos, influenciando o comportamento de dissolução, que por sua vez afeta a biodisponibilidade e a eficácia. A Tabela 1 descreve a influência do tamanho e da forma das partículas em diversas propriedades cruciais dos produtos farmacêuticos. De um modo geral, o controlo do formato das partículas é essencial para a qualidade, eficácia e capacidade de fabrico dos produtos farmacêuticos.
Neste relatório de aplicação, examinámos pós farmacêuticos disponíveis comercialmente, nomeadamente, ácido ascórbico (vitamina C), pellets de ácido ascórbico com propriedades de libertação prolongada e uma mistura de extrato de acerola e lactose em pó, com foco no tamanho e morfologia das partículas. Além disso, analisámos o comportamento de dissolução do pó de vitamina C.
2 Configuração Experimental
2.1 Preparação da Amostra
Diferentes excipientes e IFAs disponíveis comercialmente foram utilizados neste relatório de aplicação.
- Lactose em pó A para granulação
- Lactose em pó B, um excipiente para cápsulas
- Vitamina C em pó (qualidade farmacopeica)
- Depósito em cápsulas de vitamina C (pellets)
- Extrato de vitamina C de acerola (mistura de vitamina C)
A lactose em pó A, a lactose em pó B, a vitamina C em pó e a mistura de vitamina C foram utilizadas diretamente nas medições. As cápsulas de vitamina C foram abertas manualmente e o conteúdo em pó ou pellets foi colocado no dispositivo para medição.
Tabela 1: Visão geral do tamanho e da forma que influenciam diferentes propriedades do pó para aplicações farmacêuticas.
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Tabela 1: Visão geral do tamanho e da forma que influenciam diferentes propriedades do pó para aplicações farmacêuticas.
2.2 Configuração e Parâmetros de Medição
O tamanho e a forma das partículas foram caracterizados através do Litesizer DIA 700, um analisador dinâmico de imagens de ponta da Série Litesizer DIA (Figura 1). Este instrumento oferece versatilidade com três unidades de dispersão intercambiáveis para acomodar diversos tipos de amostras.
Neste estudo foram utilizadas as três unidades de dispersão:
▪ Unidade de Dispersão por Jato Seco: Esta unidade, ideal para pós finos e aglomerados, utiliza um jato de ar pressurizado para dispersar as partículas. Foi utilizada para medir a lactose em pó A e a mistura de vitamina C.
▪ Unidade de Dispersão por Queda Livre: Concebida para partículas mais grossas e de fluxo livre, esta unidade utiliza a gravidade para dispersar a amostra. Foi utilizada para analisar a lactose em pó B e as formas em pó e em depósito (pellets) da vitamina C.
▪ Unidade de Dispersão por Fluxo Líquido: Esta unidade é adequada para suspensões líquidas, pós finos e emulsões. Utiliza a circulação de líquido com uma bomba centrífuga para dispersar as partículas e foi utilizado no estudo da dissolução do pó de vitamina C.
Para investigar como o pó de vitamina C se dissolve, foi utilizada uma solução salina tamponada com fosfato (PBS) como líquido transportador. Foram adicionados quatro gramas de pó de vitamina C diretamente à unidade de dispersão Liquid Flow imediatamente antes do início da medição.
Empregamos uma série de medições curtas de cinco segundos para monitorizar a forma como o número de partículas detetadas, o seu tamanho e a sua forma se alteraram ao longo do processo de dissolução. Esta abordagem repetitiva permitiu-nos rastrear o comportamento do pó ao longo do tempo. As Tabelas 2 e 3 detalham os parâmetros de medição específicos utilizados para cada amostra.
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Tabela 2: Parâmetros de medição para as medições de lactose e vitamina C com o Litesizer DIA 700.
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Tabela 3: Parâmetros de medição para o estudo de dissolução do pó de vitamina C com o Litesizer DIA 700.
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Tabela 2: Parâmetros de medição para as medições de lactose e vitamina C com o Litesizer DIA 700.
Tabela 3: Parâmetros de medição para o estudo de dissolução do pó de vitamina C com o Litesizer DIA 700.
3 Resultados e Discussão
3.1 Medidas do Tamanho das Partículas
Os pós de lactose A e B apresentaram diferenças significativas tanto no tamanho das partículas como na morfologia, como se pode observar nas Figuras 2 e 3.
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Ambas as amostras de lactose apresentaram uma distribuição de tamanhos de partículas ampla e monomodal. No entanto, a lactose em pó A apresentou uma gama de tamanhos consideravelmente mais reduzida, com a maioria das partículas a variar entre 11 μm e 60 μm de diâmetro. Em contraste, a lactose em pó B apresentou uma distribuição de tamanhos muito mais ampla, com a maioria das partículas a variar entre 100 μm e 230 μm de diâmetro.
As imagens de câmara captadas durante as medições, apresentadas na Figura 3, destacam ainda mais estas variações. Notavelmente, a lactose em pó A apresentou um formato mais regular (a), enquanto a lactose em pó B foi caracterizada por bordos desfiados (b).
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A distribuição do tamanho das partículas e a morfologia das amostras de vitamina C revelaram características diferentes com base na sua fonte e forma (Figura 4). A mistura de vitamina C apresentou uma distribuição monomodal com o menor tamanho de partícula entre as três. O tamanho médio das partículas (xFmin) foi de aproximadamente 44 μm, indicando uma população de partículas finas. Este pequeno tamanho poderá potencialmente aumentar a taxa de dissolução e a biodisponibilidade.
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A distribuição do tamanho das partículas e a morfologia das amostras de vitamina C revelaram características diferentes com base na sua fonte e forma (Figura 4). A mistura de vitamina C apresentou uma distribuição monomodal com o menor tamanho de partícula entre as três. O tamanho médio das partículas (xFmin) foi de aproximadamente 44 μm, indicando uma população de partículas finas. Este pequeno tamanho poderá potencialmente aumentar a taxa de dissolução e a biodisponibilidade.
O pó de vitamina C apresentou uma distribuição bimodal. A população primária de partículas situou-se no intervalo de 100 a 600 micrómetros, com uma população secundária mais pequena, variando entre 20 a 100 micrómetros.
A forma de depósito de vitamina C apresentou a gama de tamanhos de partículas mais grosseira, com partículas com cerca de 1 milímetro de diâmetro. Este tamanho maior pode ser atribuído ao design deliberado do depósito para libertação sustentada de vitamina C. Além disso, as imagens da câmara confirmam a forma esférica das partículas do depósito, reforçando ainda mais a sua função na libertação controlada.
A peneiração desempenha um papel crítico para garantir a distribuição consistente do tamanho das partículas dos excipientes no fabrico farmacêutico. Isto impacta diretamente a qualidade e o desempenho do produto final. A Figura 5 demonstra uma correlação quase perfeita entre a distribuição do tamanho das partículas obtida a partir da peneiração da lactose em pó A (amostra) e a análise dinâmica da imagem utilizando o descritor xFmin.
3.2 Comportamento de Dissolução
Observa-se uma tendência clara durante o estudo de dissolução ao dissolver o pó de vitamina C em tampão PBS (Figura 6). A análise da distribuição do tamanho das partículas baseada em números revela uma redução significativa do tamanho das partículas ao longo do tempo, que atinge um patamar após aproximadamente 40 segundos. O número de partículas medidas corrobora ainda mais esta tendência; inicialmente, foram detetadas 16.968 partículas em 5 segundos de medição, número que diminuiu para 1.143 após 100 segundos, como se pode observar na Figura 6.
Após apenas cinco segundos, é também possível observar uma ligeira suavização das arestas das partículas, onde o formato original, nítido e irregular, se transforma em partículas mais suaves.
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Conclusão
O Litesizer DIA 700 pode realizar análises de tamanho e formato de partículas em diversos pós farmacêuticos, tanto em dispersão seca como líquida.
Neste relatório, também demonstramos que a análise dinâmica de imagens pode ser utilizada para monitorizar o comportamento de dissolução. Esta técnica envolve a captura e análise de uma série de imagens ao longo do tempo para observar as mudanças no tamanho, forma e distribuição das partículas à medida que se dissolvem e se decompõem, fornecendo dados de amostra em tempo real.
Em resumo, a análise dinâmica de imagens oferece uma forma abrangente de monitorizar e analisar o comportamento de dissolução das partículas, fornecendo informações sobre a cinética e os mecanismos dos processos de dissolução.
