BRPI0504496B1 - Method of direct determination of paracetamol in pharmaceutical samples sprayed by fluorescence spectroscopy - Google Patents

Abstract

método de determinação direta de paracetamol em amostras farmacêuticas pulverizadas por espectroscopia de fluorescência se refere à demonstração da fluorescência do paracetamol (pa) no estado sólido e ao desenvolvimento e otimização de uma metodologia para a determinação deste composto em matriz sólida por espectroscopia de fluorescência, sem pré-tratamento da amostra empregando fibra óptica como condutor de radiação; as medidas são realizadas diretamente sobre a amostra pulverizada, contendo a substancia ativa (pa) diluída com os excipientes lactose, amido de milho, talco, polivinilpirrolidona e ácido esteárico; os máximos de excitação e emissão ocorrem em 333 e em 382 nm, respectivamente, e a intensidade de fluorescência é linear com a concentração na faixa de 100 a 500 mg g-^ 1^ pa; os limites de detecção e de quantificação são 14,6 e 48,9 mg g-^ 1^, respectivamente, e a freqüência analítica é de 300 amostras por hora. para uma amostra típica, o desvio padrão relativo (d.p.r.) foi estimado como 2,4% considerando vinte replicatas. a exatidão foi avaliada comparando-se os resultado analíticos obtidos pelo método proposto com os valores obtidos pelo método referência recomendado pela farmacopéia britânica, não sendo observadas diferenças entre os métodos ao nível de 95% de confiança; o metodo desenvolvido é uma boa alternativa aos métodos tradicionais descritos na literatura, devido a suas características favoráveis de rapidez na análise, custo, possibilidade de monitoramento on line em linha de produção e, principalmente, por ser não destrutivo e não gerar resíduos.

Description

"MÉTODO DE DETERMINAÇÃO DIRETA DE PARACETAMOL EM AMOSTRAS FARMACÊUTICAS PULVERIZADAS POR ESPECTROSCOPIA DE FLUORESCÊNCIA" CAMPO DA INVENÇÃO

A presente patente de Privilégio de Invenção descreve o desenvolvimento de um método para a determinação de paracetamol (PA) em amostras pulverizadas, sem a necessidade do preparo de amostra ou de processos de derivatização inerentes aos métodos tradicionais. FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO 0 paracetamol é uma droga muito popular que apresenta efeitos analgésicos e antipiréticos, estando em vários tipos de formulações farmacêuticas. Em alguns países, ele é um dos medicamentos mais usados como alternativa ao ácido acetilsalicílico (aspirina). A etapa analítica nos processos industriais tem recebido muita atenção e, na indústria farmacêutica, ela é essencial para a garantia de um produto de boa qualidade. Este controle de qualidade pode ser feito de diferentes maneiras, e em diferentes etapas da produção. Geralmente, as análises são realizadas na matéria prima, no produto intermediário e, principalmente, no produto final, o qual carece de uma análise mais cuidadosa. A análise do produto intermediário permite que o processo de produção seja monitorado constantemente, e um possível mau funcionamento do sistema de produção pode ser corrigido antes que o produto final seja alcançado. 0 monitoramento desta etapa exige, entretanto, um grande número de análises químicas, o que requer muito tempo laboratorial e um alto consumo de reagentes, o que onera os custos de produção. Além disso, grandes quantidades de resíduos normalmente são geradas.

Neste contexto, tem sido observado um crescente interesse das indústrias químicas e/ou farmacêuticas no desenvolvimento de procedimentos analíticos envolvendo mínima ou nenhuma manipulação da amostra, e que forneçam informações em tempo real.

Para a determinação de PA em formulações farmacêuticas, diferentes técnicas analíticas, e.g. titulométricas, eletroquímicas, espectrofluorimétricas, cromatográficas, e espectrofotométricas têm sido empregadas. Muitos dos procedimentos relatados requerem uma etapa prévia de oxidação de PA, e isto leva a um alto consumo de reagentes e tempo de análise. Além disso, a possibilidade de contaminação da amostra tende a aumentar com esses procedimentos. A etapa de preparo prévio da amostra faz com que os procedimentos acima mencionados sejam mais laboriosos e menos atraentes para análises em larga escala. Isto se constitui freqüentemente em fator iimitante nas indústrias químicas e farmacêuticas, onde um grande número de amostras devem ser analisadas para o controle de qualidade. Procedimentos mais simples, que possam ser executados em menores intervalos de tempo são então preferidos. Assim, métodos analíticos que não requerem uso de substâncias químicas e/ou pré-tratamento da amostra se constituem em boas alternativas às análises convencionais.

Neste contexto, algumas técnicas como espectroscopia no infra-vermelho próximo (NIR) e Raman com transformada de Fourier, tem sido usadas para a determinação de PA no estado sólido. Entretanto, análises quantitativas envolvendo estas técnicas em geral só são possíveis aplicando-se algoritmos quimiométricos, especialmente em relação à técnica NIR, onde os espectros são caracterizados por uma baixa resolução, e complexos modelos matemáticos devem ser construídos. A espectrofluorimetria na região do UV-Vis pode ser usada para executar medidas diretamente na matriz sólida prescindindo de algoritmos quimiométricos. Esta ferramenta analítica apresenta muitas características favoráveis, tais como simplicidade, sensibilidade, robustez, seletividade, rapidez, etc. Análise não-destrutiva pode ser realizada, e isto segue a atual tendência para uma Química Limpa. Além disso, existe a possibilidade do emprego de fibras ópticas para análises on-line e/ou in-situ.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

Na presente patente é descrito o. desenvolvimento de . um método espectrofluorimétrico simples, robusto, rápido e seguro para a determinação de PA em matriz sólida, o qual pode ser aplicado para controle de qualidade em processo de produção de tabletes em indústrias farmacêuticas. É também comprovada a fluorescência de PA no estado sólido, a qual não é observada em meio aquoso. 0 método proposto apresenta, resumidamente, as seguintes vantagens: • Dispensa o uso de reagentes e solventes, assim contribui para a quimica limpa; • Não é destrutivo; • Possibilita realizar a determinação direta do paracetamol por fluorescência sem a necessidade de efetuar etapa prévia de derivatização; • Possibilita realizar determinações em tempo real em linhas de produção; e • 0 método é recomendado principalmente para análises voltadas ao controle de qualidade em linhas de produção para industrias químicas e farmacêuticas.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS A presente patente de Privilégio de Invenção será pormenorizadamente descrita com base na figuras abaixo relacionadas, nas quais: a figura 1 ilustra a estrutura molecular do paracetamol; a figura 2 ilustra os espectros de excitação 1 e emissão 2 do PA. Os espectros de emissão foram obtidos fixando comprimentos de onda de absorção entre 325 e 349 nm com incremento de 1 nm. Gráfico inserido: dependência da intensidade de emissão com o comprimento de onda de excitação; a figura 3 ilustra o decaimento de fluorescência para PA, obtido a λβκ = 333 nm e λβΆ = 382 nm. 0 espectro 1 é a função de resposta do instrumento da solução da solução LUDOX e o espectro 2 é o decaimento da amostra; a figura 4. ilustra os espectros de excitação 1 e emissão 2 de PA em fase sólida. Proporção dos excipientes = 75 lactose: 12 amido de milho: 8 talco: 3 polivinilpirrolidona: 2 ácido esteárico (rn/rn). Concentração de PA = 250 mg g_1. a figura 5 ilustra os efeitos da quantidade de amostra (A) e da distância entre a fibra óptica e amostra (B) . Concentração de PA = 250 mg g"1.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Para a determinação fluorimétrica do PA em meio aquoso, o analito é usualmente oxidado em condição ligeiramente alcalina com hexacianoferrato (III), e assim, se forma uma substância fluorescente.

Este procedimento é feito porquê, a partir de experimentos realizados e após uma minuciosa revisão na literatura, foi possivel observar que PA não emitia fluorescência naturalmente em meio aquoso. No entanto, foi observada fluorescência natural de PA no estado sólido, provavelmente devido à rigidez da molécula, fenômeno este que já é documentado na literatura. Quando a molécula de PA (figura 1) se encontra em meio aquoso, o grupamento amida possui livre rotação na ligação que o nitrogênio faz com o carbono do anel aromático e, assim, este comportamento provavelmente pode estar conduzindo a uma desativação da fluorescência natural desta molécula.

Tendo em vista o aspecto pioneiro, '.foi importante confirmar experimentalmente se a banda observada (figura 4, espectro 2) é referente à fluorescência de PA no estado sólido ou somente um fenômeno de espalhamento. Uma forma simples de confirmar a existência de fluorescência é obter espectros característicos ("emissão") da amostra através da variação do comprimento de onda de excitação. No caso de espalhamento de luz, um deslocamento das bandas (espectros) para cada comprimento de onda de excitação é observado. Deste modo, experimentos foram realizados a fim de comprovar a fluorescência de PA na fase sólida. Na figura 2 (espectros 2) pode-se observar que, para os espectros obtidos em diferentes comprimentos de ondas de excitação, não foi observado deslocamento das bandas, o que é usualmente observado para espalhamento de luz. Isto indica que, possivelmente, esses espectros sejam de emissão proveniente de PA. Adicionalmente pode ser observado que excitação com menor absorção de radiação produz espectro de "emissão" com menor intensidade.

Com o objetivo de confirmar a fluorescência de PA no estado sólido, realizou-se um estudo do decaimento de emissão deste (figura 3) usando a técnica de fluorescência de contagem única de fóton resolvida no tempo (SPCTR). Um decaimento mono-exponencial foi observado, com tempo de vida tf = 1,77 ± 0,01 ns, χ2 = 1,093. Ambos os espectros, estacionário e dinâmico, de emissão indicam claramente que PA no estado sólido realmente exibe fluorescência. Este sinal de emissão pode ser usado para a determinação de PA.

Deste modo, um método para a determinação de PA por espectroscopia de fluorescência em amostra sólida foi desenvolvido. A figura 4 mostra os espectros de excitação 1 e emissão 2 com os máximos registrados em 333 e 382 nm. 0 método envolve a simples incidência da radiação na amostra pulverizada e a obtenção do sinal analítico é proporcional à concentração. As amostras contendo lactose, amido de milho, talco, polivinilpirrolidona e ácido esteárico (excipientes) foram preparadas na proporção de 75:12:8:3:2 m/m. Esses excipientes foram escolhidos por serem usualmente empregados em formulações farmacêuticas; as proporções entre eles estão de acordo com um "handbook" de práticas farmacêuticas.

As diluições de PA foram realizadas para conseguir concentrações na faixa de 100 a 500 mg g-1. As medidas foram realizadas diretamente na amostra sólida pulverizada colocada em um porta-amostra de acrílico, sendo que uma fibra óptica foi empregada para a condução da luz. Os espectros de excitação e emissão foram registrados a 25,0 ± 0,5 °C.

Um parâmetro importante em fibras ópticas é o ângulo da luz para a reflexão interna total e o ângulo de aceitação, pois a capacidade de uma fibra óptica de captar luz está ligada a este ângulo. Deste modo, é necessário otimizar a distância entre a fibra óptica e a amostra. A curva B da figura 5 mostra a melhor sensibilidade analítica é obtida para uma distância entre 0,7 e 0,9 cm.

Outro parâmetro importante que também deve ser levado em consideração é a quantidade de amostra colocada no porta-amostra. Dependendo desta quantidade, uma variação na intensidade de fluorescência pode ocorrer devido a um eventual espalhamento de radiação provocado pela radiação que pode cruzar a amostra. Como mostra a curva A da figura 5, para quantidades de amostra superiores a 15 mg a intensidade de fluorescência permanece constante, quando a distância entre a fibra óptica e a amostra é mantida entre 0,7 e 0,9 cm (curva B figura 5). A etapa de calibração foi realizada para uma quantidade de amostra de 25 mg e mantido uma distância de 0,8 cm da fibra óptica até a amostra. A faixa linear foi obtida variando-se as concentrações de PA entre 35 e 600 mg g-1 diluídas em excipientes na proporção de 75:12:8:3:2 m/m. Uma resposta linear foi encontrada entre 100 e 500 mg g"1 PA. A equação ajustada foi y = 46 (± 9) + 902 (± 34) x, onde x = concentração de PA e y = intensidade de fluorescência em unidade arbitrária (r = 0,9981; n = 7). 0 método proposto foi avaliado em relação à precisão dos resultados, limites de detecção e de quantificação, e freqüência analítica. A precisão foi avaliada realizando-se sucessivas determinações de uma amostra típica de concentração 2 50 mg g"1 PA. O desvio padrão relativo foi estimado como 2,4 %, destacando a boa repetibilidade inerente ao método proposto. Os limites de detecção e de quantificação foram estimados de acordo com o critério 3 σ/m e 10 σ/m, onde σ = estimativa do desvio padrão (10 medidas sucessivas) referentes à prova em branco, m = coeficiente angular da equação da curva analítica, e os valores obtidos foram 14,6 e 48,9 mg g"1, respectivamente. O espectro de fluorescência foi registrado em 10 s, conduzindo a uma possível freqüêncía analítica de aproximadamente 300 amostras por hora, considerando as misturas prontas para as análises.

Os efeitos das espécies químicas interferentes em potencial, tais como lactose, amido de milho, talco, polivinilpirrolidona e ácido esteárico foram avaliadas individualmente e, para isto, misturas de cada excipiente com PA foram preparadas. A menor relação sinal/concentração (I/C) foi observada para a mistura PA + polivinilpirrolidona e a maior, para PA + ácido esteárico (Tabela 1). A maior fluorescência de PA na mistura com ácido esteárico e com a lactose, possivelmente ocorre devido à maior rigidez da estrutura da molécula de PA. Como PA apresenta característica básica, maior interação deve ocorrer com os excipientes que apresentam característica ácida e, conseqüentemente, maior rigidez deve ser observada. Estes resultados revelam que este método é dependente dos teores e dos tipos de excipientes usados como constituintes do medicamento; desta forma, é necessário calibrar o método para cada processo de produção.

Tabela 1 Efeito da quantidade de compostos usados como excipientes nas formulações. I = intensidade de fluorescência em unidade arbitrária, C = concentração de PA, em mg g"1.__________________ A aplicabilidade do método desenvolvido foi demonstrada determinando-se PA em seis amostras contendo lactose, amido de milho, talco, polivinilpirrolidona e ácido esteárico como excipientes na proporção de 75:12:8:3:2 m/m, respectivamente. Os resultados são mostrados na Tabela 2 juntamente com os valores obtidos com o procedimento descrito na Farmacopéia Britânica, que recomenda o método espectrofotométrico para a determinação do PA em tabletes. Após aplicar o teste t-student, não foram encontradas diferenças entre os métodos ao nível de 95% de confiança.

Tabela 2 Valores obtidos para PA (mg por tablete) determinados pelos métodos proposto e de referência (Farmacopéia Britânica). As medidas foram realizadas em triplicata. _________________________________________________ A fluorescência de PA no estado sólido foi demonstrada e, a partir desta, um método espectrofluorímétrico para a determinação de PA em matriz sólida foi desenvolvido. Este se constitui em alternativa promissora aos métodos já existentes, suas características vantajosas e sua potencialidade sendo demonstradas em função dos resultados apresentados. 0 procedimento é simples, rápido e não destrutivo, dispensando o emprego de reagentes e solventes, o que contribui para a nova tendência de química limpa. Uma simples leitura da intensidade de fluorescência na matriz sólida torna possível uma determinação fácil e rápida. Assim, com o excelente desempenho do método, a determinação direta no sólido demonstra uma grande potencialidade e viabilidade na quantificação de PA, sendo recomendado para análises de rotina em indústrias e para controle de qualidade durante a produção. A descrição acima da presente invenção foi apresentada com o propósito de ilustração e descrição.·- Além disso, a descrição não tenciona limitar a invenção à forma aqui revelada. Em conseqüência, variações e modificações compatíveis com os ensinamentos acima e a habilidade ou conhecimento da técnica relevante, estão dentro do escopo da presente invenção.

As modalidades acima descritas tencionam melhor explicar os modos conhecidos para a prática da invenção e para permitir que os técnicos na área utilizem a invenção em tais, ou outras, modalidades e com várias modificações necessárias pelas aplicações específicas ou usos da presente invenção.

Claims (5)

1. DE PARACETAMOL EM AKCSTRAS r Al· MA 7,’Γ''; 7.Ç i 'Ul.UC· ' EA' ■ ·· FSFECIRQSCOPIA DE FLUORESCÊNCIA", que envolve a simples incidência da radiação na amostra pulverizada e a obtenção do sinal analítico proporcional á concer.r. fação; o paracetamo] o diluído para conseguir concentrações na faixa de 1.00 a 5Π0 mu g■ *; as medidas foram realizadas diretamente na amostra sói ida pulverizada colocada em um porta-amostra, e uma fibra óptica foi empregada para a condução da luz; é necessário otimizar a distância entre a fibra óptica o a amostra caracterizado L; fato cie prever a determinação cie paracètamol em matriz ;ó Hi sem necessidade de adição de reagentes e método nào destrutivo.

2. "MÉTODO DE DETERMINAÇÃO DIRETA DE PARACETAMOL EM AMOSTRAS FARMACÊUTICAS PULVERIZADAS FOR ESPECTROSCOP1A DE K'·' hí-DON ' I A", conforme o re i vindicad.s cm 1 caracterizado pelo ’α··. O nu:·- presente método sol dependeu todos teores e dos típcs de excipientes usados como constituintes do medicamento, logo é necessário calibrar o método para caria processo de produção; a faixa linhar é obtí.da zanandt--.c; as concentrações de paracetamoi diluídas em excipientes.

3. " M É T 0 CO D E D E T E R Μ T Η A Ç ÃC D i E E' Γ Λ DE PARACETAMOL EM AMOSTRAS FARMACÊUTICAS PULVERIZADAS PiA ESPECTROSCOPIA DE FLUORESCÊNCIA", conforme o reivindicada en i, caracterizado pelo fato de que cs espectros de exc:un,az e emissão foram registrados a 25,0 i 0,5 Ό.

4. " meio do df, d : /■.:■ ■■ ■■ o DE PARACETAMOL EM AMOSTRAS FARMACÊUTICAS ; Έ·· I D.' ' !■ ESPECTROSCOPIA DE FLUORESCÈMCIA" , coníorme o re i vi r;d ί eadc sr. caracter! zado p e i o f a t o d e p r e v e i a n t i 1 i z a ç A o d e mi* - e *: 1. ·■:· desenvolvido para a dei emanação de patacetamo! no processo de produção de medicamentos diretamente na mistura solida.

5. “MEICDO DE DETERMINAÇÃO DIRETA DE PARACETAMOL EK AMOSTRAS FARMACÊUTICAS PULvFRIDADAS TOE E s P E C T R 0 S C 0 PI A DE ··■;.;■·'RFS ·?:?: Τ/Λ ■ ■: :γ· ο r e i ν ι η d ί : ’ a d ο ό γ:ι 1, caracterizado ρ·'Ί ο ο · :· ·.·.■■ r a utilização- do método para análise de rotina e para controlo de qualidade.