Análise termogravimétrica para indústria farmacêutica

Olá, hoje nós vamos entender, como a termogravimetria pode auxiliar na área farmacêutica.

Primeiro vamos entender o que é o TGA.

A definição seguindo o ICTAC é a técnica no qual a massa de uma substância é medida em função da temperatura, enquanto essa substância é submetida a uma programação controlada de temperatura. Nada mais é do que a gente imaginar que é uma balança sob um aquecimento.

Então nós vamos ver o que está sendo decomposto, degradado em função do aquecimento do material.

Os gráficos gerados têm perfil de variação de massa em função da temperatura ou de tempo. Vamos entender um pouco melhor um gráfico de termogravimetria. Geralmente no eixo y a gente tem a massa em porcentagem. A gente começa no 100% e a gente tem no eixo x a temperatura.

Em geral os materiais começam com uma temperatura estável, no qual a gente tem o patamar inicial de massa constante, e depois a gente começa a ter uma perda de massa até uma temperatura final que é a menor temperatura que indica que o processo responsável pela variação da massa foi concluído.

Então 3 temperaturas são muito importantes de termos em mente. A temperatura inicial, no qual começa a degradação do processo, a decomposição. A temperatura onset que nada mais é do que o inicio extrapolado, por que? A temperatura inicial ela pode ser marcada aqui, um pouquinho pra lá, um pouquinho pra cá. E ela depende de quem? Ela depende do operador.

Porém a temperatura onset, ela não depende do operador, porque ela nada mais é do que uma extrapolação de tangentes, da temperatura inicial e da inflexão da curva. No cruzamento dela a gente lê a temperatura onset.

Além de nós observamos o gráfico de termogravimetria, nós temos também que prestar bastante atenção, na derivada, que é conhecida como DTG.

Porque muitas vezes nós vamos observar, por exemplo, aqui na curva B, a gente tem aqui uma perda, aqui tem um ombrozinho e a perda continua. Parece que nós temos dois eventos sobrepostos.

Quando nós pedimos a derivada, a gente observa pelos dois picos da derivada que nós temos dois eventos térmicos acontecendo. Então a derivada ela vai nos auxiliar a identificar quantas etapas estão ocorrendo na decomposição.

Por exemplo, na curva C se a gente observar, aparentemente observa uma única perda na curva de termogravimetria, porém quando a gente observa a derivada nós temos 1, 2, 3 picos. Então a gente tem 3 eventos acontecendo ali dentro, que se não fosse pela derivada, ela estaria oculta pela termogravimetria.

Um das coisas que nós podemos estudar por termogravimetria nos fármacos é a sua estabilidade térmica. Por exemplo, aqui nós temos duas curvas do ácido acetil salicílico e do ácido salicílico. Ambas as curvas foram feitas em um ar sintético a 10 graus por minuto. O que nós podemos observar? Que o ácido salicílico ele perde massa em uma única etapa entre 7 e 5 e 205 graus. Já a curva de ácido acetil salicílico ela tem duas perdas identificadas e ele aparentemente é mais estável do que o ácido salicílico.

O AS ele perde massa em duas etapas, a primeira entre 105 e 235, e a segunda entre 235 e 380.

Podemos estudar também a equivalência composicional, aqui nós temos 6 curvas do AZT comercial, todas as análises foram feitas a 2 graus por minuto em atmosfera de ar sintético. Se nós observarmos apenas a curva de termogravimetria, nós observamos que o perfil técnico das curvas são semelhantes. Porém quando nós observamos a derivada nós podemos identificar que as curvas B, C e E, possuem perfis térmicos semelhantes, ou seja, essas amostras são similares, ao passo que a amostra A e R também são similares entre si porém diferente das anteriores e a amostra D tem o comportamento totalmente diferente das amostras B, C, E, A e R.

Nós podemos observar um pequeno pico aqui na DTG correspondente a lactose, que indica que foi a única no qual o excipiente lactose foi utilizado na produção do AZT.

Um outro estudo muito utilizado também é a perda por secagem, essa é uma norma da Pharmacopeia USP. No qual a gente faz uma análise com 10 miligramas a 5 graus no piloto da temperatura de 25 a 200 graus. Só que na atmosfera de nitrogênio 40 ml por minuto.

E a gente vai observar a perda de massa entre 25 até 160 graus. Essa perda não pode ser maior do que 12% no qual a gente teria que fazer algum tratamento nessa matéria prima. No caso aqui da amostra de sulfato de vincristina, ela teve 10.7, portanto foi uma amostra aprovada.

Podemos estudar também o teor de umidade com formulações. O que nós temos aqui? Nós temos 2 curvas. A curva de AS puro, e a curva da formulação do AS.

O que a gente observa?

Uma perda gradativa desde a temperatura ambiente até mais ou menos 100 graus. Que é indicando a presença de água superficial. Se nós observarmos à derivada, a gente vê o pico em 50 graus, de forma que confirma que nós temos uma umidade superficial associada a formulação. Encontramos 2% de água na formulação e apenas 0,2% do fármaco puro.

Com isso também a gente pode calcular qual é o teor de AS na formulação no presente modelo a gente tem 76% e a gente observa que depois de 220 a gente tem a decomposição dos excipientes.

Podemos fazer o estudo também de polimorfos a rifampicina ela existe em duas formas cristalinas principais, a forma 1 e a 2. A forma 1 é a forma estável a gente vê aqui na curva cheia, e a forma 2 é a forma instável. O que a gente pode observar? A forma 1 mais estável, ela está na forma tracejada e já a forma 2 ela está na forma em negrito. Portanto a decomposição dela ocorre antes do a forma estável. A forma instável decompõe-se em 90 graus e a forma estável em 250.

Podemos estudar ainda a compatibilidade de fármaco/Excipiente. Um estudo bem simplista aqui com certeza. Nós temos 3 curvas de TGA, a do fármaco, que no caso é o cloridrato de metformina, a lactose que é o excipiente e a formulação que a mistura física do fármaco e do excipiente feito em 1 pra 1.

O que a gente observa? Que o fármaco, ele é termicamente estável até aproximadamente 230 graus, o excipiente que é a lactose ela já tem uma decomposição um pouquinho antes, em 170 e 220, e quando a gente faz a formulação, o esperado é que o excipiente não interfira na decomposição térmica do fármaco. Porém a gente observa na formulação que já existe aqui em 235 uma perda de massa, em torno de 16%. Indicando então que esse excipiente não é muito bom pra ser utilizado com esse tipo de fármaco.

Com isso a gente considera a mistura desaconselhável. Não necessariamente a gente vai reprovar um produto por isso, mas quando você está fazendo uma avaliação de diversos excipientes pode ser um teste simples e rápido pra selecionar os excipientes mais adequados.