Os difratogramas de raios X (FIGURA 2) das amostras 1 e 4 indicam picos de difração em torno de 7,0°, 10,5° e 25° (2θ), o que, de acordo com Pranzo et al. (2010), caracteriza a presença do polimorfo II. Além disso, observou-se, no difratograma da amostra 4, um pico de difração em 32,0° (2θ), que parece indicar a presença de alguma outra estrutura cristalina, também presente nesta amostra.
Por outro lado, comparando os picos de difração dessas amostras com os da amostra 5, pode-se observar diferença na forma do pico em 25° (2θ) e presença de um pico em 12°, que não se apresentaram nas amostras 1 e 4. Segundo Pranzo et al. (2010), a existência destes picos de difração é característica do polimorfo I. Entretanto, ao redor de 3° (2θ), um pico pequeno foi observado, o que pode ser indicativo de outra estrutura cristalina presente nesta amostra.
Com relação às amostras 2 e 6, estas apresentaram, além dos picos de difração característicos do fármaco (7,9° e 17,5°), pequenos picos em 11,5°, 19,7°, 20,8° e 24,8°, na posição 2θ, que parecem indicar a existência de novas formas cristalinas do ABZ. Por outro lado, na amostra 3 foram encontrados picos de difração característicos do polimorfo I, na faixa de 11° a 12°(2θ), e do polimorfo II, ao redor de 25°(2θ).
No difratograma da amostra 7, observou-se que o formato do pico a 25° (2θ), bem como a presença de dois picos pequenos na faixa de 11,0° a 12,0° (2θ), evidenciam a presença do polimorfo II (PRANZO et al., 2010).
1 Albendazol 1 2Theta (°)30 35 40 45 50 55 25 20 15 10 5 60,000 50,000 40,000 30,000 20,000 10,000 Albendazol 2 2Theta (°)30 35 40 45 50 55 25 20 15 10 5 250,000 200,000 150,000 100,000 50,000 Albendazol 3 2Theta (°)30 35 40 45 50 55 25 20 15 10 5 140,000 120,000 100,000 80,000 60,000 40,000 20,000 Albendazol 4 2Theta (°)30 35 40 45 50 55 25 20 15 10 5 80,000 70,000 60,000 50,000 40,000 30,000 20,000 10,000 Albendazol 5 2Theta (°)30 35 40 45 50 55 25 20 15 10 5 140,000 120,000 100,000 80,000 60,000 40,000 20,000 Albendazol 6 2Theta (°)30 35 40 45 50 55 25 20 15 10 5 250,000 200,000 150,000 100,000 50,000 Albendazol 7 2Theta (°)30 35 40 45 50 55 25 20 15 10 5 120,000 100,000 80,000 60,000 40,000 20,000
FIGURA 2. Difratogramas das sete amostras de ABZ analisadas e plotadas no programa de refinamento de estruturas Topas Academic V4.1. Em destaque picos característicos do polimorfo II (linha sólida) nas amostras 1 e 4, e do polimorfo I (linha tracejada) na amostra 5. 2 3 4 5 6 7
As curvas TG das amostras de ABZ (FIGURA 3) indicaram que o processo de decomposição térmica ocorreu em três eventos. O primeiro, entre 175 e 235°C, o segundo, entre 235 e 350°C, e o terceiro, entre 350 e 400°C. Embora todas as curvas tenham apresentado o mesmo perfil, os dados termogravimétricos obtidos mostraram que a perda de massa total variou de 63,39 a 69,98%, sendo os menores valores observados para as amostras 2 e 4 e os maiores valores para as amostras 1 e 7, indicando processo de decomposição térmica mais acentuado neste caso (TABELA 1).
FIGURA 3. Curvas TG das amostras de ABZ, razão de aquecimento 20°C/min, com intervalo de temperatura de 25°C até 600°C sob atmosfera dinâmica de N2.
TABELA 1 - Dados sobre a temperatura de decomposição das amostras de ABZ
As curvas de DSC das amostras de ABZ são apresentadas na FIGURA 4. Todas as amostras apresentaram um pico endotérmico, bem definido, na faixa de 175 a 220°C, característico da fusão com decomposição do fármaco (PRANZO et al., 2010; ALASANI et al., 2007; KALAISELVAN et al., 2006; MALAN; DE VILLIERS; LÖTTER, 1997). Para as amostras 2, 3, 5 e 6, este evento se apresentou como um único pico bem definido, enquanto que para as amostras 1 e 7 o mesmo evento foi observado em dois picos. A ocorrência deste evento foi correlacionada com a primeira perda de massa da curva TG (FIGURA 3), na qual se observou claramente que próximo a 185°C houve degradação do fármaco.
Em relação às curvas de DSC das amostras 1 e 4, estas indicaram, na faixa de 140 a 165°C, a ocorrência de dois eventos discretos, sendo o primeiro endotérmico (Tpico = 155°C) e o segundo exotérmico (Tpico = 165°C). De acordo com Pranzo et al.
(2010), estes eventos correspondem, respectivamente, à fusão da forma polimórfica II e recristalização da forma I. De fato, nenhum evento de perda de massa foi observado na análise termogravimétrica (FIGURA 3) nesta faixa de temperatura, confirmando ter havido apenas uma transição cristalina. A curva DSC evidenciou, também, um terceiro evento endotérmico, entre 175 e 220°C, característico da fusão com decomposição térmica da forma polimórfica I.
Por outro lado, a amostra 4 apresentou um evento endotérmico ao redor de 70 a 85°C. Este evento está sendo descrito pela primeira vez neste trabalho e poderia
Amostras
1° Evento 2° Evento 3° Evento
Resíduo (%) Tpico DTG (°C) Perda de massa (%) Tpico DTG (°C) Perda de massa (%) Tpico DTG (°C) Perda de massa (%) 1 238 14,8 354 30,1 407 23,3 23,3 2 239 14,3 351 22,3 405 26,2 27,8 3 234 14,1 353 25,8 407 25,2 26,1 4 235 14,3 354 22,0 407 26,0 28,7 5 241 14,2 357 27,2 403 24,4 25,1 6 238 14,4 357 25,6 405 24,0 26,6 7 235 14,3 351 29,8 401 24,2 24,6
indicar a presença de um solvato ou de uma estrutura cristalina ainda não reportada na literatura. A presença do solvato não foi confirmada pela curva TG, pois não houve perda de massa que indicasse a saída da água de solvatacão. Entretanto, o aparecimento de um pequeno pico no espectro de DRX em 32,4° (2θ) corrobora a hipótese da presença de uma nova estrutura cristalina na amostra (FIGURA 2).
FIGURA 4. Curva DSC das amostras de ABZ, razão de aquecimento 10°C/min, no intervalo de temperatura de 25°C até 300°C sob atmosfera dinâmica de N2. Em
destaque evento endotérmico característico do polimorfo II (linha sólida) nas amostras 1 e 4.
Para a densidade verdadeira (TABELA 2) verificou-se que os valores mais elevados foram registrados para as amostras 1 e 4 (polimorfo II), enquanto 3 e 7 (polimorfo I e II) apresentaram mais baixa densidade.
Segundo Signhal e Curatolo (2004), o polimorfo mais estável apresentará maior densidade de empacotamento cristalino, devido à organização de seus átomos. Neste
trabalho, as amostras 1 e 4 (polimorfo II) foram as que apresentaram valores de densidade verdadeira mais elevados. Portanto, o polimorfo II poderia ser considerado a forma mais estável do ABZ.
TABELA 2 - Valores de densidade verdadeira (g/mL), área superficial (m2/g) e diâmetro médio de partículas (µm) das amostras de ABZ. Os valores entre parênteses indicam os respectivos desvios-padrão (DP)
Amostras Densidade ASBET Diâmetro médio
1 (1,50 ± 0,01) 13,840 (9,84 ± 0,27) 2 (1,35 ± 0,01) 7,056 (5,94 ± 0,12) 3 (1,35 ± 0,01) 9,268 (3,64 ± 0,02) 4 (1,54 ± 0,01) 14,300 (12,42 ± 0,12) 5 (1,36 ± 0,01) 7,149 (10,81 ± 0,11) 6 (1,36 ± 0,01) 5,300 (8,70 ± 0,01) 7 (1,33 ± 0,01) 10,560 (2,74 ± 0,07)
Na FIGURA 5 são apresentadas as fotomicrografias das amostras de ABZ. Observou-se que as amostras 1, 3 e 6 apresentaram partículas cristalinas, aproximadamente esféricas e de superfície rugosa. Enquanto a amostra 2 apresentou a aglomeração de cristais com aparência de plaquetas densamente aderidas sobre uma superfície esférica. Com relação à amostra 4, observou-se o acúmulo de partículas em forma de escamas, dispersas sobre uma superfície. A amostra 7 apresentou partículas menores que as demais amostras, de formato irregular e dispersas.
Comparando-se as amostras 3, 5 e 7, que possuem o polimorfo I em sua composição, observa-se que quanto maior é a área superficial menor o valor obtido para densidade verdadeira. Isso poderia ser atribuído as suas diferentes morfologias (FIGURA 5), ou seja, partículas mais esféricas (3 e 5) acarretariam maior densidade do que partículas irregulares (amostra 7).
FIGURA 5. Fotomicrografias de microscopia eletrônica de varredura das amostras de ABZ, aumento de 7.500 vezes
ABZ-4
ABZ-7
ABZ-5 ABZ-6
Na TABELA 3 são apresentados os diâmetros das partículas nas porcentagens 10, 50 e 90%. Pode-se observar que as amostras 4 e 5 apresentaram maior tamanho de partícula nos três porcentagens. A distribuição granulométrica é apresentada na FIGURA 6, em que se observa claramente que a amostras 4 apresenta curva bimodal bem definida, a amostra 5 mostrou curva de distribuição granulométrica multimodal com maior amplitude, indicando a presença de partículas mais heterogêneas.
Por outro lado, a amostra 7 apresentou maior grau de micronização, quando comparada às demais, nas porcentagens de 0,5 e 0,9%, indicando uma distribuição granulométrica mais homogênea, uma vez que, a sua curva é unimodal e com amplitude reduzida. As demais amostras apresentam distribuições bimodais e portanto, maior heterogeneidade de suas partículas.
TABELA 3 - Diâmetro a 10, 50 e 90% das partículas em µm das amostras de ABZ. Os
valores entre parênteses indicam os respectivos desvios-padrão (DP) de três determinações Amostras d(0,1) d(0,5) d(0,9) 1 (0,93 ± 0,03) (4,21 ± 0,12) (25,90 ± 0,23) 2 (0,37 ± 0,01) (4,45 ± 0,06) (13,12 ± 0,32) 3 (0,73 ± 0,02) (2,49 ± 0,06) (9,19 ± 0,07) 4 (1,89 ± 0,12) (12,29 ± 0,14) (23,54 ± 0,06) 5 (1,33 ± 0,01) (7,53 ± 0,02) (25,49 ± 0,23) 6 (1,33 ± 0,02) (6,98 ± 0,05) (18,61 ± 0,03) 7 (0,85 ± 0,03) (2,28 ± 0,08) (5,33 ± 0,07)
FIGURA 6. Distribuição granulométrica das sete amostras de ABZ obtidas pelo método de dispersão líquida.
Embora a amostra 1 (polimorfo II) tenha apresentado maior tamanho de partícula do que a amostra 7 (polimorfo I e II), sua área superficial foi maior (TABELA 2). Este fato poderia ser atribuído a sua morfologia (FIGURA 5), como se sabe, a forma da partícula influencia na área superficial mais do que o tamanho de partícula (LOWELL et al., 2004).
5. Conclusão
Os resultados obtidos indicaram que as amostras analisadas apresentaram as duas formas polimórficas do ABZ, além da presença de outras formas cristalinas ainda não descritas na literatura. As amostras 1 e 4 apresentaram o polimorfo II e nesta última encontrou-se, também, a existência de outra estrutura cristalina. A amostra 5 correspondeu ao polimorfo I, as amostras 3 e 7 apresentaram a mistura das duas formas polimórficas. Em relação às amostras 2 e 6, estas apresentaram o polimorfo I e novas formas cristalinas.
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Capítulo 3
CARACTERIZAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA E AVALIAÇÃO DE POLIMORFOS
EM AMOSTRAS COMERCIAIS DE MEBENDAZOL
RESUMO
O mebendazol (MBZ) é um anti-helmíntico de amplo espectro, insolúvel em água, para o qual são relatadas três formas polimórficas (A, B e C). A forma C destaca-se como a melhor opção para a indústria farmacêutica, pois sua solubilidade é suficiente para alcançar uma boa biodisponibilidade. O presente trabalho teve como objetivo identificar os polimorfos existentes em amostras comerciais de MBZ. Foram realizadas análises de solubilidade, termogravimetria (TG), calorimetria exploratória diferencial (DSC), densidade verdadeira, área superficial, tamanho de partícula e difratometria de raios X (DRX). Os resultados mostraram que o MBZ é mais solúvel nos meios de HCl 0,1N e suco gástrico. Os difratogramas de raios X e DSC confirmaram a presença dos polimorfos A (amostras 1, 5, e 8) e C (amostras 2, 4, 6 e 7). Além disso, encontrou-se uma mistura das duas formas polimórficas na amostra 3.
1. Introdução
A infecção por helmintos é considerada uma doença crônica, que prejudica gravemente a saúde dos habitantes dos países tropicais ou subtropicais de baixa renda econômica. Estima-se que mais da metade da população mundial possa estar infestada por helmintos gastrointestinais, sobretudo nos países em desenvolvimento, onde existem condições precárias de saneamento básico e baixo nível educacional da população (RANG et al., 2007; GEARYet al., 2010).
O mebendazol (MBZ) (FIGURA 1) é um anti-helmíntico de amplo espectro que possui atividade larvicida e ovicida. É útil no tratamento da ascaridíase, enterobíase, tricuríase, ancilostomíase e teníase (GEARY et al., 2010). Sua designação química é metil 5-benzoil benzimidazol-2-carbamato e apresenta-se comercialmente na forma de comprimidos de 100 mg e suspensões de 100 mg/5mL (KOROKOLVAS; FRANÇA, 2009).
FIGURA 1. Estrutura química de MBZ
Muito embora o MBZ apresenta baixa solubilidade, o fármaco é designado como classe II ou IV de acordo com o Sistema de Classificação Biofarmacêutica (SCB), uma vez que sua permeabilidade não esta adequadamente estabelecida (LINDENBERG; KOPP; DRESSMAN, 2004).
O MBZ apresenta três formas polimórficas: A, B e C, que foram caracterizadas por Himmelreich, Rawson e Watson (1977) através de estudos de difração de raios X e análise térmica. Segundo Costa et al. (1991), estas formas cristalinas possuem diferenças de solubilidade em sistemas bifásicos octanol-tampão pH 1,2 e pH 7,3. O mesmo comportamento foi observado em ácido clorídrico 0,03N, no qual a forma B apresentou-se mais solúvel do que C e esta mais solúvel que A. Resultado semelhante
foi observado no estudo de Swanepoel et al. (2002), quando a solubilidade desses polimorfos foi medida em ácido clorídrico 0,1M a 30°C.
Sabe-se que as formas polimórficas de um mesmo fármaco podem apresentar diferentes propriedades físico-químicas, tais como solubilidade, velocidade de dissolução, estabilidade física, entre outras (VIPPAGUNTA; BRITTAIN; GRANT, 2001). Portanto, uma avaliação dos polimorfos presentes em amostras comerciais de MBZ é muito importante para a produção de formas farmacêuticas que contenham o fármaco. Assim, o presente trabalho tem como objetivo identificar os polimorfos existentes em amostras comerciais de MBZ.
2. Material e Métodos 2.1 Materiais
Oito amostras de MBZ foram obtidas de diferentes indústrias farmacêuticas brasileiras e designadas com números de 1 a 8. Empregaram-se os meios tampão citrato pH 3,0, tampão acetato pH 4,5, tampão fosfato pH 5,8 e tampão fosfato potássico pH 6,8 para os ensaios de solubilidade, que foram preparados conforme indicado pela Farmacopeia Americana (THE UNITED STATE PHARMACOPEIA, 2009). Além disso, utilizaram-se outros meios, tais como HCl 0,1N, HCl 0,01N, suco gástrico pH 1,2, lauril sulfato de sódio (LSS), nas concentrações de 0,1%, 0,5% e 1% e água deionizada.
2.2 Difratometria de raios X (DRX)
As análises de DRX foram realizadas na linha D10B-XPD do Laboratório
Nacional de Luz Síncontron (LNLS) (Campinas, São Paulo). Para a realização das
análises, as amostras foram acondicionadas em capilares de vidro de borosilicato de 0,7 mm de diâmetro, à temperatura ambiente, durante 5 segundos de irradiação e passo angular de 0,01°. O comprimento de onda empregado foi de λ=1,239277 Å. Os resultados foram plotados no programa de refinamento de estruturas Topas Academic
2.3 Termogravimetria (TG)
Para a análise termogravimétrica foi empregado equipamento TGA 2950 (TA Instruments®, New Castle, USA) no intervalo de temperatura de 25°C a 600C. Utilizou-
se um cadinho de platina no qual a amostra foi pesada e acondicionada. A quantidade de mebendazol analisada foi de 15 a 17 mg, na razão de aquecimento de 20°C/min., sob atmosfera dinâmica de nitrogênio, com vazão de 100 mL/min¹.
2.4 Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC)
Na análise calorimétrica das amostras empregou-se o equipamento DSC 2920 (TA Instruments®, New Castle, USA) no intervalo de temperatura de 25°C a 350C.
Utilizou-se uma cápsula de alumínio fechada, na qual a amostra foi acondicionada. A quantidade de mebendazol analisada foi de aproximadamente 3,0 mg, na razão de aquecimento de 10C/min., sob atmosfera dinâmica de nitrogênio com vazão de 50 mL/min.
2.5 Solubilidade
A solubilidade do fármaco foi determinada pelo método do equilíbrio, no qual um excesso de fármaco é colocado em um solvente e agitado em temperatura constante por período prolongado, até que se atinja o equilíbrio.
As análises foram executadas em triplicata, mediante o emprego de frascos plásticos com tampa, para os quais foram transferidos 50 mg de MBZ e 20 mL do meio. Estas suspensões foram submetidas a agitação em equipamento Tecnal TE-420 (Tecnal, Piracicaba, SP, Brasil) a 150 rpm por 72 horas, à temperatura constante de 37ºC. Posteriormente, as suspensões foram filtradas e analisadas por espectrofotometria ultravioleta, em espectrofotômetro UV-Vis Cary 50 (Vankel®, North Caroline, USA).
Analisaram-se, inicialmente, duas amostras de MBZ (2 e 7) escolhidas ao acaso, e, a partir dos resultados obtidos, foram selecionados os seguintes meios nos quais o
fármaco apresentou maior solubilidade: suco gástrico, HCl 0,01N, HCl 0,1N e lauril sulfato de sódio (LSS), nas concentrações de 0,1, 0,5 e 1%.
2.6 Densidade verdadeira
Para a determinação da densidade verdadeira foi empregado picnômetro de hélio modelo Ultropycnometer® 1000 (Quantachrome Instruments®, Boynton Beach,
USA). A quantidade de amostra utilizada foi de aproximadamente 2,0 gramas.
2.7 Determinação da área superficial
As análises de área superficial foram conduzidas em equipamento Nova 2200e Surface Area & Pore Size Analizer (Quantachrome Instruments®, Boynton Beach, USA), utilizando-se nitrogênio ultrapuro como gás de análise. Empregou-se porta-amostra de vidro previamente calibrado e a quantidade de amostra utilizada foi de 0,9 a 1,4g.
2.8 Análise de tamanho de partícula
As análises foram realizadas no equipamento Particle Size Analyzer 1090 (Cilas,
Orleans, França) no módulo de via úmida. Para a condução dos ensaios utilizou-se o analisador granulométrico com dois lasers, abrangendo a faixa de leitura de 0,04 a 500 µm. O meio utilizado para a leitura e o preparo das amostras foi uma solução aquosa do fármaco. Para a preparação dos ensaios se empregou 60 mg de MBZ e 40 mL de água. Após adição do meio dispersante, as amostras foram deixadas sob agitação por dez minutos, seguidos de trinta segundos de ultrassom, tempo suficiente para permitir a dispersão adequada das partículas.