Maggio, Rubén Mariano2023-05-302023-05-302022http://hdl.handle.net/2133/25800En las últimas décadas se han realizado considerables avances en el estudio de las propiedades del estado sólido de los ingredientes farmacéuticos activos (IFA). La industria farmacéutica viene posicionando entre sus objetivos principales el desarrollo de medicamentos con altos estándares de calidad cumplimentado la normativa vigente. El creciente interés en el polimorfismo cristalino se debe fundamentalmente a la presión económica de la industria farmacéutica fomentada por la presión regulatoria y por una mayor conciencia del efecto que los polimorfos pueden tener sobre la capacidad de procesamiento del principio activo, la estabilidad del producto final y su biodisponibilidad. Los IFA pueden encontrarse en distintas formas sólidas tales como polimorfos, solvatos (pseudopolimorfos), sales, amorfos y cocristales. El término polimorfismo se refiere a la capacidad de una molécula de existir en más de un estado cristalino con diferentes arreglos o conformaciones moleculares en la red cristalina. Cabe destacar que los excipientes presentes en un producto farmacéutico también pueden presentar polimorfos. Los polimorfos exhiben diferentes propiedades fisicoquímicas, las cuales pueden ocasionar diferencias en la biodisponibilidad del IFA, con un impacto considerable sobre la eficacia y la seguridad del medicamento. Como consecuencia, el fenómeno del polimorfismo puede llegar a ocasionar que el paciente no reciba el producto adecuado, con implicancias en su salud. Sin embargo, el polimorfismo también surge como una alternativa para superar limitaciones en la disolución de los sólidos farmacéuticos. Esto se debe a que las formas metaestables presentan mayor energía en su estructura facilitando su solubilización, lo que puede conducir a nuevas alternativas para la utilización de IFA con escasa solubilidad. Existen diversas técnicas para el análisis del polimorfismo cristalino; en general éstas brindan información estructural y/o termodinámica de la fase sólida. Particularmente, en el desarrollo de esta Tesis se han utilizado el análisis microscópico, análisis térmicos, como la calorimetría diferencial de barrido (DSC) y la termogravimetría (TG), espectroscopías en el infrarrojo cercano (NIR) y medio (MIR), resonancia magnética nuclear de sólidos (RMNss) y la difracción de rayos X de polvo (DRXP) para el análisis cualitativo y cuantitativo de las formas sólidas. Para la caracterización funcional de las formas sólidas se empleó la determinación de la velocidad de disolución intrínseca (IDR) y la prueba de disolución farmacéutica. Las espectroscopías vibracionales como MIR y NIR, combinadas con herramientas quimiométricas han demostrado ser una herramienta válida para extraer información de manera simple y rápida de los datos experimentales en entornos farmacéuticos. Así mismo, la reflectancia total atenuada (ATR) junto a la espectroscopía MIR y acoplada a quimiometría permite conocer transiciones (temperatura o tiempo) y especies intervinientes en sistemas evolutivos. Esta combinación es una excelente opción para el estudio de la pureza polimórfica tanto en IFA puro como en productos formulados. El foco de este trabajo de Tesis ha sido el estudio de praziquantel (PZQ), tiabendazol (TBZ) y triclabendazol (TCB), fármacos antiparasitarios utilizados para el tratamiento de la esquistosomiasis, estrongiloidiasis y faciolasis, respectivamente. Estas afecciones parasitarias son consideradas “enfermedades desatendidas” por la Organización Mundial de Salud; un grupo que recibe poca o nula atención por parte de la industria farmacéutica, por lo que cualquier desarrollo en esta dirección resulta un avance significativo para su tratamiento. El objetivo de este trabajo de Tesis Doctoral ha sido desarrollar métodos novedosos de preparación de formas sólidas, nuevas y ya reportadas, así como desarrollar metodologías multivariadas para el análisis del polimorfismo en los IFAs de interés teniendo como objetivos la detección, identificación y cuantificación de polimorfos, con mínima manipulación y sin destrucción de la muestra. Como objetivos adicionales de esta Tesis surgieron la aplicación de algoritmos quimiométricos de orden superior acoplados a datos de resonancia magnética nuclear dinámica para estudiar el fenómeno de tautomerismo de TCB y su relación con su polimorfismo; así como también, desarrollar y validar un método para controlar la disolución de combinaciones farmacéuticas, tomando la combinación del antiinflamatorio meloxicam (MEL) y el relajante muscular pridinol (PRI) como globo de ensayo. Los resultados más relevantes obtenidos durante las labores experimentales desarrolladas en pos de cumplir los objetivos se detallan a continuación: Se llevó a cabo la obtención de una nueva forma sólida del fármaco PZQ a partir de variaciones en la técnica de fusión y templado. El nuevo pseudopolimorfo monohidrato (MH) se preparó mediante un procedimiento mecanoquímico prescindiendo de solvente. La formación de esta nueva forma sólida se demostró mediante la caracterización y comparación de sus perfiles con las formas cristalinas, hidratos y amorfa reportadas hasta el momento para el fármaco. Paralelamente se realizó un estudio funcional de MH donde se observó una mayor velocidad de disolución con respecto al sólido comercial (forma A), por lo que éste podría ser considerado para el desarrollo de nuevas formulaciones con mejor perfil de disolución. Con el objeto de profundizar el conocimiento de la nueva forma, se realizó un estudio de la estabilidad de MH y de un hemihidrato ya reportado (HH) ante el estrés térmico. Para ello, se aplicó un análisis MCR-ALS a datos de la espectroscopía MIR con evolución en temperatura como una estrategia para monitorear la interconversión de formas sólidas. HH evidenció una transformación en dos pasos, con la formación secuencial la formas B y A. Por su parte, la forma MH presentó una transformación en un solo paso dando lugar a la forma A. Estas conclusiones fueron corroboradas mediante la técnica de termomicroscopía con luz polarizada y DSC. En un estudio paralelo, se exploró de manera análoga la utilización de la espectroscopia MIR acoplada a MCR-ALS para determinar la estabilidad de la forma AM de praziquantel. El algoritmo MCR-ALS proporcionó información de los componentes, incluidos los espectros puros y los perfiles de concentración. La estrategia MIR/MCR-ALS determinó que AM se convierte a la forma B y la transición se encuentra influenciada por las condiciones de almacenamiento, debiéndose extremar por ello, los cuidados durante su almacenamiento. Finalmente, se realizó un estudio de compatibilidad de las formas A y B de PZQ con los excipientes utilizados en formulaciones comerciales, mediante el uso combinado de MIR/MCR-ALS con técnicas calorimétricas, como DSC. Durante el desarrollo se demostró que la mezcla de excipientes utilizada en el producto formulado disponible en el mercado resultó compatible con ambas formas cristalinas puras, A y B. Este enfoque proporcionó de manera simple y rápida información confiable sobre posibles incompatibilidades físicas entre los componentes de las formas A y B de PZQ. Adicionalmente, el estudio de la disolución intrínseca de las formas A y B de praziquantel permitió inferir que ambas formas se humectan al estar en contacto directo con el agua durante la prueba de IDR, mediante un mecanismo de pseudohidratación. Sin embargo, en el caso de la forma A no se producen cambios en su forma cristalina, mientras que la forma B daría lugar a HH, lo cual podría afectar su velocidad de disolución. Cuando se abordó el estudio de la problemática del polimorfismo de TCB, también se realizó un enfoque dividido en diferentes etapas. En una primera instancia, se desarrolló un enfoque integral para examinar la determinación de la calidad polimórfica de los productos farmacéuticos que contienen TCB basado en espectroscopía NIR acoplada a PLS, cuando no se dispone de formas sólidas de referencia ni metodologías para su obtención. Para ello, se aislaron y caracterizaron los polimorfos I y II del fármaco mediante microscopía óptica digital, DSC, MIR, NIR, DRXP y RMNss. A continuación, se optimizó la cristalización a escala de laboratorio de ambas formas, siguiendo un enfoque inteligente (priorizando la elección de “solventes verdes” y procedimientos robustos), con el fin de obtener estándares para la calibración. Se desarrolló y optimizo un método de preparación para obtener por separado los polimorfos puros de TCB a partir de una selección dirigida del método de cristalización. Finalmente, se desarrolló y validó una metodología analítica basada en algoritmos quimiométricos acoplada a espectroscopía vibracional NIR para cuantificar el contenido polimórfico de TCB en muestras sintéticas del fármaco. El modelo NIR/PLS fue capaz de predecir con éxito el contenido de forma I en muestras de comprimidos comerciales. Por tanto, la aplicación de NIR/PLS demostró ser una potencial herramienta para el control de calidad de polimorfismo farmacéutico. En la segunda etapa del trabajo con TCB, se exploró la aptitud la espectroscopía MIR acoplada a MCR-ALS para el monitoreo y análisis de la transformación de la forma amorfa de TCB (AM). Los resultados mostraron que cuando AM fue sometido a estrés térmico, en condiciones de calentamiento paulatino, sufre una fusión controlada, iniciándose posteriormente una recristalización parcial hacia la forma II, la cual alcanza la fusión a 164 ºC. De este modo, se reveló la coexistencia del fármaco fundido y la forma II durante un estadio intermedio de la transformación. Estos resultados se confirmaron mediante observaciones de microscopia de luz polarizada y un análisis de DRXP, que permitieron ampliar el panorama del estado sólido de TCB. Durante los estudios con TBZ se analizaron diversas estrategias para la obtención de nuevas formas sólidas. La cristalización en nuevas estructuras cristalinas resultó esquiva, no así la formación de sales. El mesilato de TBZ (TBZM) fue obtenido a partir de la recristalización de una solución metanólica de TBZ comercial conteniendo ácido metanosulfónico. Se realizó una caracterización completa del compuesto y se comparó su desempeño frente a sales conocidas, que presentaron mejoras en la solubilidad. Las técnicas analíticas empleadas incluyeron microscopía óptica, análisis térmico (DSC y TGA), espectroscopia vibracional (MIR/NIR), RMN, DRXP y como prueba funcional IDR. Se observó que TBZM presenta una velocidad de disolución más alta que sus congéneres, un resultado alentador que posibilita mejoras en futuras formulaciones. En un estudio adicional, se caracterizó el proceso de tautomerización de TCB, utilizando RMN en solución. Tras asignar inequívocamente los espectros 1H y 13C de TCB en DMSO-d6, se examinaron los cambios espectrales con el tiempo, el contenido de agua y la temperatura usando muestras de los polimorfos I y II. Esto permitió una caracterización detallada de las propiedades de intercambio de TCB. La aplicación de MRC-ALS a datos RMN de 1H permitió demostrar la reversibilidad de los cambios de forma de pico en relación con la temperatura en el intervalo de 298- 355°K. Como resultado, se propuso un mecanismo que en el cual la presencia de agua y su interacción con TCB permite dar cuenta de las observaciones y explicar el comportamiento del IFA. Finalmente, también como estudio adicional, se desarrolló y validó un método quimiométrico basado en espectroscopía UV acoplada MCR-ALS para la determinación simultánea de los componentes de la asociación farmacológica MELPRI durante la evaluación de disolución farmacéutica. MCR-ALS permitió cuantificar los componentes activos en el medio de disolución en presencia de excipientes, mediante una calibración pseudounivariada. El algoritmo también permitió la recuperación de los perfiles espectrales de los analitos puros los cuales fueron utilizados para la confirmación de la identidad y la evaluación de la selectividad del modelo. Por otra parte, la validación interna se llevó a cabo mediante la evaluación de los parámetros de la curva y cifras de mérito mientras que la validación externa se realizó a partir de mezclas sintéticas independientes que aseguraron la exactitud y precisión del método desarrollado. La evaluación mediante factores f1 y f2 no mostraron diferencias entre las curvas de disolución obtenidas por el método UV/MCR-ALS y el análisis de HPLC. En suma, durante el desarrollo de este trabajo de Tesis Doctoral se lograron avances en el conocimiento del polimorfismo cristalino de fármacos empleados en el tratamiento de enfermedades desatendidas. Se emplearon enfoques especiales para obtener nuevas formas sólidas, como métodos mecanoquímicos y estrategias preparativas basadas en la huella ecológica. También, se emplearon metodologías originales desde el punto de vista analítico acoplando espectroscopías vibracionales y análisis quimiométrico los cuales otorgaron métodos sencillos, y ambientalmente amigables que cumplieron con creces las expectativas analíticas en cuanto a exactitud y precisión, para el análisis de formas polimórficas de los activos de interés, generando conocimiento durante su desarrollo como también en su aplicación en el estudio de los fenómenos del estado sólido de los IFAs.application/pdfspaembargoedAccessPolimorfismoQuimiometríaCaracterizaciónPraziquantelTriclabendazolTiabendazoldoctoralThesisSalazar Rojas, DuvernisUniversidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y FarmacéuticasAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Argentina (CC BY-NC-ND 2.5 AR)