PROGRAMA DE PÓS -GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS ...objdig.ufrj.br/59/teses/896967.pdfAo professor Lúcio...

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

FACULDADE DE FARMÁCIA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS FARMACÊUTICAS

ALICE SIMON

DESENVOLVIMENTO E AVALIAÇÃO IN VITRO DE SISTEMAS TERAPÊUTICOS CONTENDO RIVASTIGMINA

RIO DE JANEIRO

2015

2

ALICE SIMON

DESENVOLVIMENTO E AVALIAÇÃO IN VITRO DE SISTEMAS TERAPÊUTICOS

CONTENDO RIVASTIGMINA

Tese de doutorado apresentada ao Programa de Pós Graduação em Ciências Farmacêuticas da UFRJ, Faculdade de Farmácia, Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Doutor em Ciências Farmacêuticas.

ORIENTADORA: PROF. DRA. VALÉRIA PEREIRA DE SOUSA

RIO DE JANEIRO

2015

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ALICE SIMON

DESENVOLVIMENTO E AVALIAÇÃO IN VITRO DE SISTEMAS TERAPÊUTICOS CONTENDO RIVASTIGMINA

Tese de doutorado apresentada ao Programa de Pós Graduação em Ciências Farmacêuticas da UFRJ, Faculdade de Farmácia, Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Doutor em Ciências Farmacêuticas.

Aprovada em 19 de novembro de 2015. Orientadora:

______________________________________ Profa. Dra. Valéria Pereira de Sousa

Faculdade de Farmácia – DEMED- UFRJ

Banca Examinadora:

_________________________

Prof. Dra. Yraima Moura Lopes Cordeiro

Faculdade de Farmácia - DEFAR - UFRJ

_________________________

Prof. Dr. Carla Holandino Quaresma

Faculdade de Farmácia - DEMED - UFRJ

________________________

Profa. Dra. Flávia Almada do Carmo

Faculdade de Farmácia – DEMED - UFRJ

________________________

Prof. Dr. Marcelo de Pádua

Faculdade de Farmácia - DACT - UFRJ

4

AGRADECIMENTOS

Agradeço, primeiramente, a Deus, por me guiar nos caminhos escolhidos, me

carregando em Seu colo e por estar presente em todos os momentos da minha vida, inclusive

nos mais difíceis.

À minha orientadora, professora Valéria Pereira de Sousa, por ter aberto as portas

da pesquisa para mim, por sua orientação, sugestões e pelas oportunidades de crescimento

profissional que me proporcionou.

Á professora Anne Marie Healy, por ter aberto as portas de seu laboratório na

Irlanda, pela orientação e exemplo de profissionalismo. À doutora Maria Inês Amaro pelos

conhecimentos transmitidos e pela ajuda fundamental na realização deste trabalho.

Ao professor Lúcio Mendes Cabral, pela disponibilidade e orientação nos momentos

de dúvidas.

Aos meus pais, Neldo e Marilene, e ao meu irmão Júlio César pelo amor e por terem

acreditado dia a dia no meu crescimento, e jamais duvidarem da minha capacidade. À minha

irmã Luciane, à minha sobrinha e afilhada Helena pelo carinho e amor, à minha tia Marlene

pelas infinitas orações, e à toda minha família pelos momentos únicos e maravilhosos

compartilhados, e por serem essenciais em minha vida.

Ao meu amigo Eduardo Costa Pinto, um grande profissional, pela amizade e pelos

infinitos conselhos compartilhados na Praça São Salvador.

Aos amigos do LabCQ pesquisa, Alyne, Aninha, Carina, Érika, Jéssica, Mariana e

Vinícius, pelos momentos descontraídos, doces, bandejão e principalmente pela amizade e

por sempre estarem dispostos a me ajudar. À minha aluna de iniciação científica Thamara

pela amizade e confiança. Com vocês amigos, tudo se tornou mais fácil!

À todos do LabCQ extensão que me ajudaram em diferentes momentos. Um

agradecimento especial à Maria e à Eliane, pelas palavras amigas e ensinamentos de vida

regados de um bom café.

À banca examinadora, que gentilmente aceitou o convite para participar da defesa

desta tese.

Enfim, à CAPES pelo suporte financeiro para a realização desta pesquisa e pela bolsa

de doutorado sanduíche – PDSE processo nº 3372/13-8, a qual me proporcionou uma

grande experiência profissional na Trinity College Dublin – Irlanda, assim como desfrutar da

Guinness ao longo de 1 ano. Muito obrigada!

5

“Para ser grande, sê inteiro: nada

Teu exagera ou exclui.

Sê todo em cada coisa. Põe quanto és

No mínimo que fazes.

Assim em cada lago a lua toda

Brilha, porque alta vive.”

Fernando Pessoa

6

RESUMO

SIMON, Alice. Desenvolvimento e avaliação in vitro de sistemas terapêuticos contendo rivastigmina. Rio de Janeiro, 2015. Tese (Doutorado em Ciências Farmacêuticas) – Faculdade de Farmácia, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2015.

A rivastigmina é um fármaco inibidor da acetilcolinesterase indicado para retardar a

progressão dos sintomas da doença de Alzheimer. Rotas de administração alternativas, como

a transdérmica e a pulmonar, são indicadas para a rivastigmina em função da baixa biodisponibilidade após administração oral, devido ao metabolismo de primeira passagem, e a

incidência de efeitos adversos gastrointestinais. Assim, o patch comercialmente disponível

Exelon ® foi avaliado por meio de metodologias de liberação e permeação in vitro. Estudos de liberação in vitro foram desenvolvidos e validados utilizando o aparato USP 5 a 50 rpm e o

USP 6 a 25 rpm; estes métodos podem ser aplicados para o controle de qualidade do produto.

Uma metodologia in vitro utilizando Célula de Franz e membrana sintética foi também desenvolvida e validada para avaliar a performance de permeação da rivastigmina. Uma forte

correlação in vivo/in vitro (r > 0,99) com os resultados de permeação in vitro e os dados de

absorção in vivo foi estabelecida; esta metodologia pode ser aplicada para avaliar a equivalência de performance do produto, assim como na P&D de novos sistemas

transdérmicos. Em adição, inaladores de pó seco (DPIs) foram preparados usando a

engenharia de partículas para a administração pulmonar de rivastigmina e comparados com uma formulação contendo lactose como transportador (LCF). As micropartículas foram

preparadas por meio de spray dryer a partir de soluções de etanol/água contendo rivastigmina

e inulina com/sem a incorporação de L-leucina (Leu). As formulações DPI foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura, difração de raios-X, tamanho de

partícula por difração à laser, ATR-FTIR, calorimetria exploratória diferencial, densidade,

sorção dinâmica de vapor e o comportamento de deposição do aerossol in vitro usando o next generation impactor (NGI). A morfologia esférica com superfície lisa das micropartículas

spray dried foi alterada pela adição de Leu, resultando em partículas cada vez mais enrugadas

conforme o conteúdo de Leu aumentou. Os pós apresentaram baixas densidades e boa estabilidade à temperatura ambiente (Tg > 90 °C). Conforme o conteúdo Leu aumentou, os

pós spray dried apresentaram menor teor de solvente residual, menor tamanho de partícula,

consequentemente, alta fração de partículas finas (FPF < 5 mm), e menor diâmetro aerodinâmico médio de massa (MMAD). As formulações spray dried contendo rivastigmina

apresentaram melhores propriedades aerodinâmicas que LCF, constituindo um potencial

sistema de liberação do fármaco para a inalação oral.

Palavras-chave: Rivastigmina, liberação transdérmica, membrana sintética, correlação in vivo-in vitro, liberação pulmonar, inalador de pó seco, L-leucina.

7

ABSTRACT

SIMON, Alice. Development and in vitro evaluation of therapeutic systems containing rivastigmine. Rio de Janeiro, 2015. Tese (Doutorado em Ciências Farmacêuticas) – Faculdade de Farmácia, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2015.

Rivastigmine is an acetylcholinesterase inhibitor drug indicated to delay the progression of symptoms of Alzheimer's disease. Alternatives administration routes, such as pulmonary and

transdermal, are indicated for rivastigmine because of its low bioavailabity after oral

administration due to the first pass metabolism, and the incidence of gastrointestinal effects. Therefore, the commercially available patch Exelon® was evaluated using in vitro release and

permeation methods. The release studies were developed and validated using USP apparatus 5

at 50 rpm and USP apparatus 6 at 25 rpm; these methods may be applied to the quality control of the product. An in vitro Franz diffusion cell method using a synthetic membrane was also

developed and validated to assess the rivastigmine permeation. A strong correlation (r > 0.99)

between in vitro permeation results and in vivo absorption data was established; this methodology may be applied to evaluate the equivalence performance of the product, and to

R&D of new transdermal systems. In addition, dry powder inhalers (DPIs) were prepared

using engineered particles for the pulmonary administration of rivastigmine and compared with a lactose carrier formulation (LCF). Microparticles were prepared by spray dryer using

ethanol/water solutions containing rivastigmine and inulin with/without the incorporation of

L-leucine (Leu). DPI formulations were characterized by scanning electron microscopy, powder X-ray diffraction, laser diffraction particle sizing, ATR-FTIR, differential scanning

calorimetry, bulk and tapped density, dynamic vapour sorption and in vitro aerosol deposition

behavior using a next generation impactor. The smooth-surfaced spherical morphology of the spray dried microparticles was modified by adding Leu, resulting in wrinkled particles

according to the increase of Leu. Powders presented low densities and good stability at room

temperature (Tg > 90 °C). As Leu content increased, spray dried powders presented lower residual solvent content, lower particle size, higher fine particle fraction (FPF < 5 µm), and

lower mass median aerodynamic diameter (MMAD). Spray dried rivastigmine powders

presented better aerodynamic properties than LCF, constituting a potential drug delivery system for oral inhalation.

Keywords: Rivastigmine, transdermal delivery, synthetic membrane, in vivo-in vitro correlation, pulmonary delivery, dry powder inhaler, L-leucine.

8

APRESENTAÇÃO

Este trabalho foi realizado no Laboratório de Controle de Qualidade de Fármacos e

Medicamentos (LabCQ) da Faculdade de Farmácia da UFRJ e no Laboratory of

Pharmaceutics and Pharmaceutical Technology da School of Pharmacy and Pharmaceutical

Sciences da Trinity College Dublin, Irlanda.

Em concordância com as normas vigentes do Regimento do programa de Pós-

Graduação em Ciências Farmacêuticas da Universidade Federal do Rio de Janeiro, esta tese

foi redigida na forma de capítulos, com encarte de publicações. Assim, este exemplar

encontra-se dividido da seguinte forma:

• Introdução

• Objetivos

• Capitulo I - Sistemas de liberação transdérmico

Parte I, II e III

• Capitulo II – Sistemas de liberação pulmonar

Parte I e II

• Discussão Geral

• Conclusões

• Referências

• Anexos

9

LISTA DE FIGURAS

1. INTRODUÇÃO

Figura 1. Níveis plasmáticos de RV para um paciente típico após a administração oral de 6 mg/ 2x ao dia versus administração transdérmica de 9,5 mg/24 horas (Mercier et al., 2007).

23

Figura 2. Diagrama da estrutura da pele e as rotas de penetração dos fármacos: (A) através dos dutos sudoríparos, (B) através do estrato córneo contínuo e (C) através dos folículos pilosos associados as glândulas sebáceas (Barry, 2001).

25

Figura 3. Diagrama simplificado do estrato córneo e as rotas de permeação de fármacos: transcelular e intercelular (Moser et al., 2001).

26

Figura 4. Aparatos descritos na Farmacopeia Americana para a avaliação de TDDS: USP 5 – pá sob disco; USP 6 – cilindro rotativo; e USP 7 – cilindro recíproco (Hanson e Gray, 2004).

29

Figura 5. Desenho esquemático de uma Célula de Franz (Hanson Research, Chatsworth, CA).

30

Figura 6. Diagrama do trato respiratório (modificado de McCreddin et al., 2013).

32

Figura 7. Representação esquemática de um sistema DPI – transportador para liberação pulmonar de fármacos (Modificado de Ziffels et al., 2014).

35

Figura 8. Princípio de funcionamento da técnica de spray drying (adaptado de Pelkonen, 2009).

36

Figura 9. Processo de formação de partícula com número de Peclet > 1 (Modificado de Vehring, 2008).

37

Figura 10. Next Generation Impactor (NGI) e estágios compostos por superfícies de coleta para o pó com malhas de diâmetro específico (Copley, 2015).

38

3. CAPÍTULO I

PARTE I. OBTENÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DA RIVASTIGMINA BASE

Figura 1. Estrutura química da rivastigmina base (RB). 49

Figura 2. Espectro de RMN H1 da RB obtida após neutralização do RHT – SQT-RB.

50

Figura 3. Espectro e cromatogramana de CG-EM para a RB obtida neutralização do RHT.

51

10

Figura 4. Cromatogramas obtidos através de análise por CLAE da injeção do meio diluente, da solução da SQT-RB e da solução da SQR-RB na concentração de 70 µg/mL.

51

Figura 5. Pureza cromatográfica obtida por similaridade de espectros da solução da SQT-RB e da solução da SQR-RB.

51

Figura 6. Pureza cromatográfica obtida pela razão cromatográfica para SQT-RB.

52

PARTE II. COMPARATIVE EVALUATION BY IN VIVO/IN VITRO CORRELATION OF RIVASTIGMINE PERMEATION FROM

TRANSDERMAL SYSTEM IN FRANZ CELLS USING SYNTHETIC MEMBRANES AND NATURAL SKIN

Figura 1. In vitro release and permeation profile of RB from Exelon® Patch10 obtained through studies in Franz Cell using different membranes.

66

Figura 2. Relationship between RB amount permeated (mg/cm²) through pig ear skin (Skin) versus the RB amount released (mg/cm²) through synthetic membrane (StrM).

67

Figura 3. RB fraction absorbed in vivo from TDDS (Exelon®Patch 10) obtained by deconvolution using the Wagner-Nelson model.

68

Figura 4. In vivo-in vitro correlation established for in vitro release data using synthetic membrane (StrM) and in vitro permeation data using the pig ear skin (Skin) as function of the in vivo fraction absorbed from TDDS containing RB (Exelon Patch 10).

70

PARTE III. ESTUDO COMPARATIVO DO PERFIL DE LIBERAÇÃO IN VITRO DA RIVASTIGMINA A PARTIR DO SISTEMA TRANSDÉRMICO

UTILIZANDO OS APARATOS FARMACOPEICOS USP 5 E USP 6

Figura 1. Perfis de liberação in vitro obtidos para o sistema transdérmico 9,5 mg/24h. Perfil comparativo obtido a partir de do emprego de diferentes velocidade de agitação com o aparato USP 5 nos meios de dissolução (A) TFP pH 6,0 e (B) PBS pH 7,4; e com o aparato USP 6 nos meios de dissolução (C) TFP pH 6,0 e (D) PBS pH 7,4.

84

Figura 2. Perfis de permeação in vitro da RB a partir dos Patch 1 original e Patch 2 modificado através da célula de difusão de Franz em meio receptor PBS 7,4.

85

Figura 3. Perfis comparativos obtidos com a avaliação da performance do Patch 1 e do Patch 2, em PBS pH 7,4, aplicando o aparato USP 5 com velocidade de agitação de (A) 50 rpm e de (B) 25 rpm; e o aparato USP 6 com velocidade de agitação de (C) 50 rpm e de (D) 25 rpm.

87

11

Figura 4. Cromatogramas obtidos com a injeção: dos meios de dissolução (1) TFS pH 6,0 e do meio (2) PBS pH 7,4; e das soluções da (3) SQT-RB e do (4) produto diluídas em meio PBS pH 7,4.

88

4. CAPÍTULO II

PARTE I. CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS E CONFIGURAÇÃO DOS PARÂMETROS DA TÉCNICA DE SPRAY DRYING PARA OBTENÇÃO

DE PARTÍCULAS RESPIRÁVEIS

Figura 1. Padrões de difração obtidos para os materiais (a) RHT, (b) Inu e (c) Leu como fornecidos.

100

Figura 2. Fotomigrografias da RHT (mag. 1000x), Inu (mag. 200x) e Leu (mag. 100x) conforme fornecidos, respectivamente.

101

Figura 3. Curvas de DSC obtidas para a (a) RHT, (b) Inu e (c) Leu conforme fornecidos.

102

Figura 4. Termogramas obtidos na determinação da Tg da RHT. 103

Figura 5. Espectros de FTIR-ATR obtidos para RHT, Inu e Leu conforme fornecidos, respectivamente.

104

Figura 6. Padrões de difração dos pós obtidos após processo de spray drying das soluções de Inu à 1% (p/v) e da solução de Leu à 1% (p/v).

106

PARTE II. DEVELOPMENT OF A NOVEL DRY POWDER INHALATION FORMULATION FOR THE DELIVERY OF RIVASTIGMINE

HYDROGEN TARTRATE - AN EFFECTIVE API IN ALZHEIMER’S DISEASE TREATMENT

Figura 1. SE micrographs of lactose carrier-free spray dried formulations containing 7.5% w/w RHT and (A) 0, (B) 5, (C) 10, (D) 15, (E) 20%(w/w) Leu; lactose carrier-free spray dried formulations containing 15%(w/w) RHT and (F) 10 and (G) 20%(w/w) Leu; (H) lactose carrier formulation (LCF) containing 7.5% w/w micronized RHT; (I) micronized RHT.

125

Figura 2. XRPD difractogram of lactose carrier-free spray dried formulations containing 7.5% (w/w) RHT and (A) 0, (B) 5, (C) 10, (D) 15 and (E) 20% (w/w) Leu; spray dried formulations containing 15% (w/w) RHT and with (F) 10 and (G) 20% (w/w) Leu; (H) Inu and (I) Leu after spray drying and (J) RHT as supplied.

127

Figura 3. DSC scans of lactose carrier-free spray dried formulations containing 7.5% (w/w) RHT and (A) 0, (B) 5, (C) 10, (D) 15 and (E) 20% (w/w) Leu; spray dried formulations containing 15% (w/w) RHT and with (F) 10 and (G) 20% (w/w) Leu; (H) Inu as supplied.

128

12

Figura 4. FTIR spectras of lactose carrier-free spray dried formulations containing 7.5% (w/w) RHT and (A) 0, (B) 5, (C) 10, (D) 15 and (E) 20% (w/w) Leu; spray dried formulations containing 15% (w/w) RHT and with (F) 10 and (G) 20% (w/w) Leu;(H) Inu, (I) Leu and(J) RHT as supplied.

129

Figura 5. XRPD diffractogram of (A) LCF, (B) lactose monohydrate as supplied and (C) RHT micronized.

131

Figura 6. DSC scans of(A) LCF , (B) lactose monohydrate as supplied and (C)RHT micronized.

132

Figura 7. FTIR spectras of (A) LCF formulation, (B) lactose as supplied and (C) RHT micronized.

132

Figura 8. Water vapour sorption and desorption isotherms of materials as supplied: RHT, Inulin and Leucine.

133

Figura 9. XRPD diffractograms after DVS analysis oflactose carrier-free spray dried formulations containing 7.5% (w/w) RHT and (A) 0, (B) 5, (C) 10, (D) 15 and (E) 20% (w/w)Leu; lactose carrier-free spray dried formulations containing 15% (w/w) RHT with (F) 10 and (G) 20% (w/w) Leu;(H) Inu, (I) Leu and (J) RHT as supplied.

134

Figura 10. Water vapour sorption and desorption isotherms of (A) lactose carrier-free spray dried formulations containing 7.5% (w/w) RHT and (a) 0, (b) 5, (c) 10, (d) 15 and (e) 20% (w/w)Leu. (B) lactose carrier-free spray dried formulation containing 15% (w/w) RHT and (f) 10 and (g) 20% (w/w) Leu.

135

Figura 11. Water vapour sorption and desorption isotherms of lactose carrier formulation (LCF), lactose monohydrate as supplied and RHT micronized.

136

Figura 12. XRPD profiles after DVS analysis of(A) lactose carrier formulation (LCF), (B) lactose monohydrate as supplied and (C) RHT micronized.

136

Figura 13. Aerosol in vitro deposition of lactose carrier-free spray dried formulations with7.5% (w/w) RHT and (A) 0%, (B) 5%, (C) 10%, (D) 15% and (E) 20% w/w Leu; lactose carrier-free spray dried formulations containing 15% (w/w) RHT and (F) 10 and (G) 20% (w/w) Leu, and (H) lactose carrier formulation with 7.5% (w/w) RHT. MA – mouth adapter; IP –induction port.

138

13

LISTA DE TABELAS

1. INTRODUÇÃO

Tabela 1. Sistemas transdérmicos contendo rivastigmina (RB) comercialmente disponíveis.

21

3. CAPÍTULO I


Tabela 1. Identificação e percentual de impurezas orgânicas. 52

Tabela 2. Teor de RB (%) no produto obtido. 53


TRANSDERMAL SYSTEM IN FRANZ CELLS USING SYNTHETIC

MEMBRANES AND NATURAL SKIN

Table 1. Description of synthetic membranes. 60

Table 2. Statistical analysis of the RB quantification method validation. 65

Table 3. In vivo-in vitro correlation obtained for the RB fraction absorbed and RB fraction released/permeated as a function of time for each membrane evaluated.

69



Tabela 1. Análise estatística da validação do procedimento do método de liberação in vitro.

89

4. CAPÍTULO II

PARTE I. CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS E CONFIGURAÇÃO DOS PARÂMETROS DA TÉCNICA DE SPRAY DRYING PARA OBTENÇÃO

DE PARTÍCULAS RESPIRÁVEIS

Tabela 1. Resultados obtidos para tamanho de partícula, conteúdo de solvente residual e temperatura de transição vítrea para RHT, Inu e Leu.

101

Tabela 2. Resultados obtidos para os pós após processo de spray drying para soluções de Inu à 1% (p/v) e solução de Leu à 1% (p/v) em sistema co-solvente etanol:água com diferentes proporções.

107

Tabela 3. Configurações da técnica spray drying para obtenção das formulações DPI.

107

14



Table 1. Composition of lactose carrier-free spray dried formulations (A to G) and lactose carrier formulation (LCF).

117

Table 2. Outlet temperature, yield of spray dried powders, RHT loading, geometric particle size, bulk and tapped density, residual solvent content, glass transition and aerodynamic characteristics of lactose carrier-free spray dried formulations (A to G) and lactose carrier formulation (LCF).

124

15

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ACh Acetilcolina

AchE Acetilcolinesterase

ANOVA Análise de Variância

API Active pharmaceutical ingredient

ATR-FTIR Attenuated Total Reflection–FTIR Spectroscopy

BchE Butirilcolinesterase

CIVIV Correlação in vivo – in vitro

CG-EM Cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas

ChE Colinesterase

CLAE Cromatografia líquida de alta eficiência

CQ Controle de qualidade

DA Doença de Alzheimer

DP Desvio padrão

DPI Dry powder inhaler (Inaladores de pó seco)

DPR Desvio padrão relativo

DSC Differential scanning calorimetry

DVS Dynamic vapour sorption

ED Emitted recovered dose

FDA Food and Drug Administration

FPF Fine particle fraction

FTIR Fourier transform infrared spectroscopy

GSD Geometric standard deviation

HPLC High performance liquid chromatography

ICH International Conference on Harmonisation

Inu Inulin

IVIVC In vivo – in vitro correlation

LCF Lactose carrier formulation

Leu L-leucine

MMAD Mass median aerodynamic diameter

NGI Next generator impactor

PBS Phosphate buffered saline

16

P&D Pesquisa & desenvolvimento

PXRD Powder X-ray diffraction

RB Rivastigmina base livre

RH Relative humidity

RHT Hidrogenotartarato de rivastigmina

RMN Ressonância magnética nuclear

RSD Relative standard deviation

RSC Residual solvent content

R&D Research & development

SEM Scanning electron microscopy

SQR Substância química de referência

SQT Substância química de trabalho

ST Sistemas transdérmicos

TDDS Transdermal drug delivery system

TGA Thermogravimetric analysis

USP United State Pharmacopeial

17

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO ...................................................................... 19

1.1 A Doença de Alzheimer e o inibidor da colinesterase - Rivastigmina ..................................................................................

20

1.2 Sistemas de liberação transdérmico de fármacos .......................... 23

1.3 Sistemas de liberação pulmonar de fármacos ................................ 31

1.4 Justificativa .......................................................................... 39

2. OBJETIVOS ........................................................................... 41

3. CAPÍTULO I ........................................................................... 43

Parte I. OBTENÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DA RIVASTIGMINA BASE ....... 45

1. Introdução ...................................................................................... 45

2. Material e métodos ........................................................................ 46

3. Resultados e discussão .................................................................. 48

4. Conclusão ...................................................................................... 53

5. Referências .................................................................................... 54


TRANSDERMAL SYSTEM IN FRANZ CELLS USING SYNTHETIC MEMBRANES AND NATURAL SKIN

55

1. Introduction ........................................................................ 57

2. Material and methods .......................................................... 59

3. Results and discussion ......................................................... 64

4. Conclusion .......................................................................... 71

5. References ........................................................................... 71



76

1. Introdução ........................................................................... 77

2. Material e métodos ........................................................................ 78

3. Resultados e discussão .................................................................. 83

4. Conclusão ..................................................................................... 90

5. Referências ................................................................................... 90

4. CAPÍTULO II ...................................................................... 93

PARTE I. CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS E CONFIGURAÇÃO DOS PARÂMETROS DA TÉCNICA DE SPRAY DRYING PARA

OBTENÇÃO DE PARTÍCULAS RESPIRÁVEIS ...............................

95

18

1. Introdução ..................................................................................... 95

2. Material e métodos ....................................................................... 97

3. Resultados e discussão ................................................................. 99

4. Conclusão ..................................................................................... 108

5. Referências ................................................................................... 108



111

1. Introduction ........................................................................ 114

2. Material and methods .......................................................... 117

3. Results ................................................................................ 123

4. Discussion ........................................................................... 138

5. Conclusion .......................................................................... 142

6. References ........................................................................... 143

5. DISCUSSÃO GERAL ............................................................. 149

6. CONCLUSÕES ..................................................................... 155

7. REFERÊNCIAS .................................................................... 158

8. ANEXOS ....................................................................................... 166

19

1. INTRODUÇÃO

20

1. Introdução

1.1 A doença de Alzheimer e o inibidor da colinesterase - Rivastigmina

A doença de Alzheimer (DA) é uma doença fatal, progressiva e neurodegenerativa. É a

causa mais comum de demência na velhice, representando 50 a 75% dos pacientes com

demência. Os estágios iniciais da DA são marcados pela redução do vocabulário,

desorientação espacial, depressão, apraxia, e deterioração das formas recentes de memória

declarativa. No decorrer do tempo, os pacientes requerem estreita supervisão, devido à perda

de habilidades cognitivas e funcionais, e na fase terminal da doença, todas as formas de

memória são severamente prejudicadas, e os pacientes necessitam de cuidados especiais

(World Alzheimer Report, 2015).

Os tratamentos atualmente aprovados apenas proporcionam melhora temporária e

modesta no comprometimento cognitivo por meio de mecanismos antiglutamatérgicos e

colinérgicos, sem alterar o curso natural ou o resultado final da doença (Tayeb et al., 2012).

A hipótese colinérgica afirma que o declínio cognitivo na DA é secundário a

deficiência na neurotransmissão colinérgica central, resultante da perda da acetilcolina (ACh).

Os fármacos inibidores da colinesterase (ChE) aumentam a função colinérgica central pela

inibição das enzimas que degradam a acetilcolina, aumentando assim a disponibilidade da

ACh para estimular os receptores nicotínicos e muscarínicos no cérebro (Grossberg, 2003;

Williams et al., 2003). Desta forma, o fármaco rivastigmina representa uma terapia

importante para retardar a progressão da DA, pois é um inibidor reversível e não-competitivo

do metabolismo das enzimas acetilcolinesterase (AchE) e butirilcolinesterase (BchE),

preferencialmente no sistema nervoso central (Grossberg, 2003; Williams et al., 2003; Tayeb

et al., 2012), e em virtude da facilidade em atravessar a barreira hematoencefálica, aumenta a

capacidade de manutenção dos níveis de ACh cerebrais (Grossberg, 2003). Assim, a

rivastigmina é um fármaco aprovado para o tratamento sintomático de leve à moderado da

DA, e também da DA associada à doença de Parkinson (Winblad et al., 2007).

A rivastigmina é absorvida totalmente e rapidamente quando administrada por via oral

sob a forma do sal hidrogenotartarato de rivastigmina, apresentando pico de concentração

plasmática em aproximadamente 1 hora e biodisponibilidade de aproximadamente 36%, o que

sugere significante metabolismo de primeira passagem (Williams et al., 2003). A

administração oral pode ser associada a efeitos adversos gastrointestinais, como náuseas,

21

vômitos, anorexia, constipação e diarréia (Agid et al., 1998). Entretanto, quando administrada

com alimentos, a absorção (Tmax) é retardada por aproximadamente 90 minutos, o que reduz a

concentração plasmática máxima (Cmax) em 30%, aumentando a sua tolerabilidade, uma vez

que efeitos adversos gastrointestinais estão associados a níveis altos de Cmax. A meia-vida

farmacocinética é de 1,5 horas, enquanto que a meia-vida farmacodinâmica é de 10 horas, isto

ocorre porque a rivastigmina liga-se ao sítio esterásico da enzima AChE, mas dissocia-se

muito mais lentamente do que a Ach. A rivastigmina é amplamente distribuída com um

volume de distribuição de 1,8 a 2,7 L/kg; penetra a barreira hematoencefálica, e

aproximadamente 40% liga-se às proteínas plasmáticas. A excreção renal é a principal via de

eliminação, pela qual os metabólitos são eliminados em até 24 horas (Williams et al., 2003).

1.1.1 Características físico-químicas da rivastigmina

O hidrogenotartarato de rivastigmina (RHT) tem peso molecular de 400,43 g/mol, é

um pó branco, cristalino, solúvel em água e álcool, e utilizado na produção das formas

farmacêuticas cápsula e solução oral. A rivastigmina base livre (RB) tem peso molecular de

250,33 g/mol e é preparada a partir do RHT. É um líquido viscoso, límpido, incolor a amarelo

ou muito ligeiramente marrom; é ligeiramente solúvel em água, tem pronunciada propriedade

higroscópica, e é usado na forma farmacêutica transdérmica (EMEA, 2007). A RB possui alta

permeabilidade e alta solubilidade, sendo classificada como fármaco classe I no Sistema de

Classificação Biofarmacêutico (BCS). Possui coeficiente de partição (Log Poctanol/água)

equivalente a 2,1 (Tannergren et al., 2009) e a constante de ionização (pka) é de 8,85 (Lee et

al., 2004).

1.1.2 Formas farmacêuticas contendo rivastigmina

A veiculação de substâncias ativas em formas farmacêuticas apropriadas é

fundamental para a adequada administração de um fármaco ao paciente. Diversas formas

farmacêuticas são utilizadas para administração de fármacos, e podem fornecer mecanismos

distintos para liberar o fármaco no organismo, sendo que a dinâmica envolvida nesta liberação

afeta diretamente a biodisponibilidade da substância ativa e pode influenciar, portanto, o

efeito terapêutico (Allen et al., 2005).

22

A rivastigmina tornou-se disponível comercialmente na forma farmacêutica de

cápsulas para administração oral nas dosagens de 1,5, 3,0, 4,5, e 6,0 mg, e, também, na forma

de solução oral na concentração de 2 mg/mL, comercializadas sob o nome de Exelon® pela

indústria farmacêutica Novartis. Em 2007, a indústria iniciou a comercialização do

Exelon®Patch, um sistema transdérmico contendo RB, o qual fornece a entrega suave e

contínua do fármaco para a corrente sanguínea ao longo de 24 horas, reduzindo a Cmax e

prolongando o Tmax (Winblad et al., 2007). Os sistemas transdérmicos estão disponíveis em três

dosagens e suas características estão descritas na Tabela 1.

Tabela 1. Sistemas transdérmicos contendo rivastigmina (RB) comercialmente disponíveis.

Produto Área do patch Teor total de RB Teor de RB de liberado

Exelon®Patch 5 5 cm² 9 mg 4,6 mg/24h



Conforme descrito na Tabela 1, após 24 horas da aplicação do patch,

aproximadamente 50% do fármaco permanece no sistema transdérmico, sugerindo que, se o

patch não for removido, a liberação pode continuar a acontecer. Tem sido reportado que,

mesmo após a remoção do patch, a inibição das enzimas persiste por mais 16 horas. A

manutenção da concentração plasmática por um período mais longo decorrente da

administração transdérmica em relação à administração oral sugere que ocorre um

reservatório do fármaco na pele (Lefèvre et al., 2008).

O sistema transdérmico de 10 cm² (9,5 mg/24 h) demonstrou ter eficácia semelhante à

cápsula (12 mg/2x dia), conforme visualizado na Figura 1, porém com apenas um terço da

incidência de efeitos adversos gastrointestinais (Winblad et al., 2007; Mercier et al., 2007).

Este perfil farmacocinético tem o potencial de reduzir a incidência de efeitos adversos porque reduz

as flutuações da concentração plasmática do fármaco, permitindo o acesso do paciente mais

facilmente a doses terapêuticas adequadas, melhorando assim a eficácia do tratamento sobre a

administração oral deste fármaco (Cummings et al., 2007). Os dados farmacocinéticos para o

sistema transdérmico aplicado pelo período de 24 horas demonstraram absorção contínua e

meia-vida de eliminação maior do que previamente foi descrito para a administração oral ou

intravenosa (Mercier et al., 2007; Lefèvre et al., 2008). Apesar das vantagens associadas à

administração transdérmica de rivastigmina, o elevado custo desta forma farmacêutica, cerca

de cinco vezes o valor da forma oral, muitas vezes inviabiliza seu uso no tratamento da DA.

23

Figura 1. Níveis plasmáticos de RV para um paciente típico após a administração oral de 6 mg/ 2x ao dia versus

administração transdérmica de 9,5 mg/24 horas (Mercier et al. 2007).

Além da forma farmacêutica oral e a transdérmica já comercializadas para a

administração de rivastigmina, recentemente, pesquisadores têm desenvolvido estudos com o

intuito de obter sistemas de liberação diferenciados para este fármaco. Entre estes sistemas de

liberação encontram-se comprimidos de liberação controlada (Ogorka e Kalb, 2005),

nanopartículas (Craparo et al., 2008; Wilson et al., 2008; Joshi et al., 2010; Fazil et al., 2012;

Ismail, 2013; Nagpal et al., 2013; Shah et al., 2015), filmes bucoadesivos (Kapil et al., 2013)

e lipossomas (Mutlu et al., 2011; Scialabba et al., 2012;. Yang et al., 2013); no entanto,

nenhum produto comercial de qualquer das formulações acima listadas está, até agora,

disponível.

1.2 Sistemas de liberação transdérmico de fármacos

Os sistemas de liberação transdérmico de fármacos (do inglês, Transdermal Drug

Delivery System - TDDS) representam uma importante tecnologia para a administração de

fármacos. Quando aplicados sobre a pele intacta podem entregar doses terapêuticas de um

fármaco através da pele, a uma velocidade controlada, com o objetivo de atingir a circulação

sanguínea e exercer os efeitos sistêmicos desejáveis (Allen et al., 2005; Patel et al., 2012).

Estes sistemas têm despertado um grande interesse da indústria farmacêutica nas

últimas décadas, por conseguinte, os avanços na tecnologia de TDDS para a veiculação de

fármacos com características físico-químicas diferenciadas têm proporcionado diferentes tipos

de sistemas para a entrega transdérmica. Em quase todos os tipos de TDDS, o fármaco é

24

armazenado em um reservatório, no qual em um dos lados é adicionado um revestimento

impermeável e no outro um adesivo que entra em contato com a pele. Alguns tipos de TDDS

empregam o fármaco dissolvido em um reservatório líquido ou à base de gel, que pode

permitir a utilização de promotores de permeação líquidos. Este tipo de TDDS é

caracteristicamente composto por quatro camadas: uma membrana de suporte impermeável;

um reservatório para o fármaco; uma membrana semipermeável que pode servir como uma

barreira limitante da velocidade de liberação; e uma camada adesiva. Outros tipos de TDDS

incorporam o fármaco numa matriz polimérica sólida, o que simplifica a fabricação. Sistemas

de matriz podem ter três camadas, com a eliminação da membrana semipermeável, ou apenas

duas camadas, incorporando o fármaco diretamente no adesivo (Allen et al., 2005; Guy, 2007;

Prausnitz e Langer, 2008). Outras estratégias inovadoras também vêm sendo utilizadas no

desenvolvimento de TDDS, tais como microagulhas, ablação térmica, microdermoabrasão,

iontoforese, fonoforese, eletroporação, ultrassom cavitacional, entre outras (Barry, 2001; Guy,

2007; Prausnitz e Langer, 2008).

Observando-se as diferentes tecnologias empregadas na pesquisa e desenvolvimento

de novos TDDS, considerar-se que os TDDS são uma estratégia interessante para o transporte

de diversas classes de fármacos, representando uma alternativa para superar aspectos

relacionados às características farmacocinéticas e farmacodinâmicas de diversos

medicamentos administrados por diferentes vias. A administração transdérmica tem uma

variedade de vantagens em comparação com a via oral, por exemplo (Langer, 2004; Brown et

al., 2006; Prausnitz e Langer, 2008; Arunachalam et al., 2010; Wiedersberg e Guy, 2014):

• a administração transdérmica proporciona uma infusão constante do fármaco durante

um período de tempo prolongado;

• evita os problemas específicos associados ao fármaco, por exemplo, irritação

gastrointestinal, baixa absorção devido efeito de primeira passagem do fígado que

pode metabolizar prematuramente o fármaco, a formação de metabólitos que causam

efeitos secundários, e a meia-vida curta necessitando de doses frequentes;

• é possível obter um efeito terapêutico equivalente com uma dose diária mais baixa

administrada através da via transdérmica, quando comparada com a via oral;

• os TDDS são não-invasivos, podem ser auto-administrados e normalmente o regime

de administração é simplificado levando a melhor adesão do paciente;

25

• os efeitos adversos ou falhas terapêuticas frequentemente associados com elevados

picos de concentração plasmática e a administração intermitente, respectivamente,

podem ser evitados.

Entretanto, apesar das diferentes tecnologias envolvidas na fabricação de um TDDS e

das vantagens associadas à administração de fármacos por esta via, para que um TDDS exerça

sua função terapêutica dois processos fundamentais estão envolvidos: a liberação do fármaco

a partir do TDDS, assim como a permeação do fármaco através da pele, para que ocorra a

absorção para a corrente sanguínea e, consequentemente o efeito terapêutico esperado.

1.2.1 A pele como barreira na administração transdérmica de fármacos

Um dos principais fatores limitantes para a permeação transdérmica de um fármaco

está relacionado à estrutura da pele. A pele é o maior órgão do corpo humano e é

indispensável em sua função como uma barreira física a qualquer substância estranha (Barry,

2001; Moser et al., 2001; Brown et al., 2006). A pele é principalmente composta por duas

partes: a epiderme e a derme (Figura 2).

Figura 2. Diagrama da estrutura da pele e as rotas de penetração dos fármacos: (A) através dos dutos

sudoríparos, (B) através do estrato córneo contínuo e (C) através dos folículos pilosos associados a glândulas

sebáceas (Modificado de Barry, 2001).

A derme contém capilares sanguíneos, glândulas sebáceas e sudoríparas, e folículos

pilosos em sua estrutura. A epiderme é avascular e é constituída de uma estrutura

multilamelar com diferentes estágios de diferenciação celular, constituídas de células

metabolicamente ativas e inativas (Moser et al., 2001). A penetração do fármaco para o tecido

26

viável pode ocorrer em três rotas diferentes: através dos folículos pilosos associados a

glândulas sebáceas, através dos dutos sudoríparos, ou através do estrato córneo contínuo

(Figura 2) (Barry, 2001; Moser et al., 2001).

A propriedade de barreira fornecida pela pele é principalmente atribuída ao estrato

córneo, sendo a camada superior da epiderme. O estrato córneo é constituído de células

metabolicamente inativas, densas e queratinizadas, chamadas de corneócitos. Estas células são

envolvidas por camadas lipídicas multilamelares formando uma matriz de natureza lipofílica e

semipermeável. Nesta camada menos permeável da epiderme intacta, duas rotas são

identificadas para a permeação de fármacos (Figura 3) a rota intercelular, entre os corneócitos

e através da matriz lipídica intercelular, e a rota transcelular, através dos corneócitos e

também da matriz lipídica (Barry, 2001; Moser et al., 2001; Allen et al., 2005).

Figura 3. Diagrama simplificado do estrato córneo e as rotas de permeação de fármacos: transcelular e

intercelular (Modificado de Moser et al., 2001).

Uma vez que a molécula do fármaco atravessa o estrato córneo, ela poderá permear até

a epiderme profunda e chegar à derme, que é um tecido vascularizado, assim, tornando-se

disponível para ser absorvida pela circulação sanguínea (Allen et al., 2005). Entretanto, a

velocidade de fluxo de uma molécula através da camada do estrato córneo depende de sua

concentração na formulação, da sua solubilidade aquosa, da constante de dissociação (pka) e

do coeficiente de partição (Log Póleo-água) estabelecido entre o estrato córneo e a formulação.

Assim, o fármaco deve apresentar maior afinidade físico-química pela pele do que pela

formulação, de maneira a facilitar a liberação das moléculas da formulação em direção à pele

para ocorrer a sua permeação (Naik et al., 2000; Allen et al., 2005).

27

Uma vez estabelecido que a permeação de um fármaco na pele depende,

principalmente, de suas propriedades físico-químicas, mas também do processo de liberação a

partir da formulação, os desafios implicados no desenvolvimento de um TDDS são

direcionados, sobretudo, a favorecer eficiente performance de liberação e permeação do

fármaco através da pele para garantir assim, o efeito terapêutico adequado. Neste sentido,

estudos in vitro vêm sendo utilizados, pois permitem caracterizar e avaliar a liberação de um

fármaco a partir de um TDDS, assim como, a permeação do fármaco através da pele. Estes

estudos de liberação e permeação in vitro são uma ferramenta importante na indústria

farmacêutica, tanto no desenvolvimento de produtos quanto no controle de qualidade de rotina

de sistemas transdérmicos.

1.2.2 Testes de liberação e permeação in vitro de fármacos como suporte no desenvolvimento

e controle de qualidade de TDDS

Embora inicialmente o teste de dissolução in vitro tenha sido desenvolvido para

avaliar formas farmacêuticas sólidas orais de liberação imediata, posteriormente, a aplicação

do teste de dissolução foi estendida para uma variedade de novas formas farmacêuticas, visto

que estas formulações apresentavam certa complexidade na entrega de fármacos (Brown et

al., 2011). Para estas novas formas farmacêuticas, em que o fármaco encontra-se dissolvido

na formulação, o termo “teste de liberação” é aplicado em vez de “teste de dissolução”

(Dressman e Krämer, 2005).

Frente às tecnologias aplicadas na produção de TDDS, tem sido observado um

crescente interesse em testes in vitro para a caracterização das propriedades de liberação e

permeação de fármacos a partir desta forma farmacêutica. Em formulações transdérmicas,

muitas variáveis podem alterar a performance do fármaco na pele. Além disso, uma grande

alteração na taxa e extensão da liberação do fármaco pode ocorrer causada por uma alteração

menor na formulação. Entre as variáveis estão os adesivos, solventes, filmes semipermeáveis

e camadas microporosas empregadas, os quais desempenham um papel na taxa e extensão da

liberação e, consequentemente, afetam a absorção (Van Buskirk et al., 1997; Azarmi et al.,

2007).

Em função da importância dos ensaios de liberação e permeação, as farmacopeias e

agências regulatórias disponibilizam orientações que fornecem informações e recomendações

para o desenvolvimento destes testes in vitro para a avaliação de TDDS, especificando

28

condições e aplicações regulatórias (FDA, 1997a; Hanson e Gray, 2004; OECD, 2004; Ueda

et al., 2009; EMA, 2011; European Pharmacopoeia, 2014;USP, 2014b).

O teste de liberação é um teste oficial utilizado e recomendado pelas farmacopeias

para avaliar a liberação do fármaco, e é descrito em monografias de TDDS (European

Pharmacopoeia, 2014; USP, 2014a). Já o teste de permeação é recomendado pelas agências

regulatórias e tem papel fundamental durante o desenvolvimento e avaliação de TDDS

(OECD, 2004; Ueda et al., 2009; EMA, 2011), sendo um ensaio recomendado no registro de

novos produtos.

O Food and Drug Administration (FDA) recomenda a utilização de testes de liberação

para avaliar a estabilidade de um produto durante o tempo de armazenamento (FDA,1997a),

assim como, na demonstração de equivalência de um produto que sofreu alterações pós-

registro, tais como, alteração nos componentes da formulação ou mudanças no local de

fabricação, cumprindo as determinações regulamentares presentes no guia (FDA, 1997b).

Franz e colaboradores demonstraram bioequivalência farmacêutica para formas farmacêuticas

tópicas por meio de teste de permeação em pele humana (Franz et al., 2009). Desta forma, os

testes de permeação podem ser considerados uma ferramenta preditiva durante a decisão de

realização de estudos de bioequivalência, principalmente quando uma correlação in vivo-in

vitro (CIVIV) é estabelecida (Narkar, 2010).

Na indústria farmacêutica, o teste de liberação é rotineiramente usado no controle de

qualidade (CQ), enquanto que na Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) tanto o teste de

liberação e permeação são aplicados. Entretanto, os diferentes objetivos abordados nestes

testes de liberação e permeação tornam necessário o desenvolvimento de protocolos

diferenciados para avaliar os produtos. O foco do ensaio de liberação no CQ é verificar a

homogeneidade da performance dos lotes e detectar desvios de fabricação. O ensaio deve ser

concebido para demonstrar que a forma farmacêutica foi fabricada de acordo com as

especificações e todos os passos críticos de fabricação resultaram em um produto consistente.

Logo, um teste de liberação aplicado ao CQ não precisa necessariamente mimetizar o

ambiente in vivo, entretanto, deve ter alto poder discriminatório para avaliar o desempenho da

formulação, até mesmo para detectar pequenos desvios de produção que possam alterar a

liberação do fármaco (Azarmi et al., 2007; Brown et al., 2011).

Na P&D o objetivo do teste de liberação é fornecer algumas estimativas de previsão da

liberação do fármaco a partir da forma farmacêutica em relação ao desempenho in vivo do

medicamento, um teste que seja confiável para predizer o perfil de biodisponibilidade do

29

fármaco (Hanson e Gray, 2004; Azarmi et al., 2007; Brown et al., 2011), com o propósito de

minimizar o número de estudos in vivo necessários para a aprovação de novos medicamentos

(FDA, 1997b; Emami, 2006; Narkar, 2010). Entretanto, o uso de testes de permeação in vitro

tornam-se mais apropriados para prever a performance in vivo, pois com esta metodologia é

possível avaliar a permeação do fármaco utilizando modelos de pele humana, animal ou

sintética, que avaliam a penetração e difusão do fármaco através de uma membrana.

Pesquisadores vêm demonstrando a eficiência de testes de permeação na antecipação da

performance in vivo de fármacos e candidatos a produtos transdérmicos (Limpongsa e

Umprayn, 2008; Ng et al., 2010; Joshi et al., 2012; Uchida et al., 2015; Yang et al., 2015).

Uma das abordagens atualmente utilizadas para determinar se um teste de

liberação/permeação tem a capacidade de prever a biodisponibilidade de um fármaco a partir

de uma determinada forma farmacêutica é o estabelecimento de uma CIVIV, em outras

palavras, o estabelecimento de uma relação racional entre as propriedades biológicas e físico-

químicas de uma formulação (Narkar, 2010; USP, 2014b).

1.2.2.1 Aparatos aplicados em testes de liberação e permeação in vitro de TDDS

Em 1990, a Farmacopeia Americana incorporou no capítulo de dissolução três

aparatos para avaliar a taxa de liberação de formas farmacêuticas transdérmicas: o aparato pá

sobre disco (USP 5), o aparato cilindro rotatório (USP 6) e o aparato cilindro recíproco (USP

7) (Hanson e Gray, 2004; European Pharmacopoeia, 2014; USP, 2014a), demonstrados na

Figura 4.

Figura 4. Aparatos descritos na Farmacopeia Americana para a avaliação de TDDS: USP 5 – pá sobre disco;

USP 6 – cilindro rotativo; e USP 7 – cilindro recíproco (Hanson e Gray, 2004).

30

Apesar da grande evolução observada na Farmacopeia Americana no desenvolvimento

de testes de dissolução para formas farmacêuticas sólidas, o mesmo não ocorreu para formas

farmacêuticas transdérmicas, uma vez que, em apenas cinco monografias de sistemas

transdérmicos está descrita a aplicação de testes de liberação. Estas monografias são: sistema

transdérmico de nicotina (aparatos USP 5, 6 e 7), sistema transdérmico de clonidina (aparato

USP 7), sistema transdérmico de nitroglicerina (aparato USP 5), sistema transdérmico de

estradiol (aparatos USP 5 e 6) e sistema transdérmico de fentanil (aparato USP 7) (USP,

2014).

A literatura científica tem aplicado métodos in vitro que mimetizam o processo de

liberação e permeação in vivo, com e sem o uso de membranas (artificiais ou biológicas) e

utilizando diferentes tipos de células de difusão. Entretanto, a célula de difusão vertical tem

sido a mais empregada em estudos de liberação e permeação de fármacos a partir de TDDS

(Gupta e Jain, 2004; Davaran et al., 2005; Limpongsa e Umprayn, 2008; Ng et al., 2010;

Joshi et al., 2012; Uchida et al., 2015; Yang et al., 2015). A Franz é um tipo de célula de

difusão vertical, também conhecida como Célula de Franz, que foi desenvolvida pelo Dr. T. J.

Franz na década de 1970. Seu sistema é constituído por um compartimento doador, para

inserção da forma farmacêutica, e um compartimento receptor, para preenchimento com o

meio receptor apropriado, os quais são separados por uma membrana (Figura 5).

Figura 5. Desenho esquemático de uma Célula de Franz (Hanson Research, Chatsworth, CA, 2015)

A Célula de Franz é o sistema que melhor reproduz as condições fisiológicas

referentes ao local de aplicação das formas farmacêuticas transdérmicas e tópicas. Além

disso, a célula foi desenvolvida para melhor simular a permeação e absorção in vivo. A célula

foi primeiramente utilizada em 1978 pelo Dr. Vinod Shah do FDA, com o objetivo de

padronizar um método para estudos de liberação para semissólidos (Hanson e Gray, 2004).

Atualmente, a Célula de Franz é recomendada por diretrizes internacionais para determinar a

31

taxa de permeação de fármacos a partir de formas farmacêuticas tópicas e transdérmicas

(Franz, 1975; FDA, 1997a; Ueda et al., 2009; EMA, 2012). Entretanto, a escolha da

membrana é um fator crítico na condução de experimentos de permeação in vitro.

O modelo de membrana a ser aplicado nos estudos de permeação in vitro deve ser o

mais semelhante possível às condições observadas durante a aplicação do TDDS na pele

humana, para melhor refletir a permeação in vivo. É recomendado o uso de pele humana

fresca excisada do peito ou do abdômen, provenientes de cirurgias plásticas. No entanto, se

não for possível, a pele humana não viável (cadáver) ou a pele de outras espécies, como a pele

de porco, rato ou cobaia podem ser aplicadas em estudos de permeação in vitro. Membranas

sintéticas também podem ser aplicadas. Entretanto, durante o desenvolvimento de uma

metodologia, a escolha do modelo de membrana natural ou sintética deve ser justificada

(EMA, 2012). O FDA recomenda a aplicação de pele humana para estudos de permeação,

como substitutos potencialmente adequados dos ensaios clínicos (apud Franz et al., 2009).

Para testes de liberação, o uso de membranas sintéticas porosas como suporte inerte são

recomendadas (FDA, 1997a; Ueda et al., 2009).

Neste sentido, testes para avaliar a performance de liberação e permeação de sistemas

transdérmicos são uma importante ferramenta do P&D e CQ de medicamentos e novos

produtos. Porém, a determinação das configurações do teste de performance, bem como a

escolha do aparato, requer um conhecimento do sistema farmacêutico a ser avaliado, do perfil

de liberação teórico do fármaco a partir do sistema, das propriedades químicas do fármaco

(ex.: solubilidade e constantes de difusão) e, finalmente, estabelecer quais dados desejam ser

determinados, a performance de liberação do fármaco a partir do TDDS ou taxa de permeação

do fármaco através da pele.

1.3 Sistemas de liberação pulmonar de fármacos

A tecnologia de aerossóis tem sido uma das mais bem sucedidas tecnologias para a

liberação de fármacos. Na última década, a diversidade de novos fármacos, tecnologias

associadas às formulações, design de partículas e dispositivos de liberação resultaram em uma

série de novos produtos que trouxeram benefícios significativos para pacientes que sofrem

com a asma, doença pulmonar obstrutiva crônica, fibrose cística, enfisema, e mais

recentemente desordens neurológicas, tornando-se também uma opção atraente para a entrega

sistêmica de fármacos (Pilcer e Amigui, 2010; Hickey, 2013).

32

1.3.1 Administração pulmonar de fármacos

A administração pulmonar pode proporcionar substancialmente maior

biodisponibilidade do fármaco, uma vez que os pulmões possuem uma grande área de

superfície, em torno de 70 a 140 m² para um pulmão humano adulto, além disso, a barreira

epitelial alveolar é extremamente fina (0,1 - 0,2 µm) (Groneberg et al., 2003). Os pulmões

também apresentam elevado nível de vascularização, aproximadamente 5 L de sangue por

minuto, devido a grande quantidade de capilares presentes na região dos alvéolos. Essa

característica permite a absorção rápida do fármaco associada a baixa atividade metabólica

local, ao contrário da administração oral, em que o fármaco pode ser fortemente metabolizado

pelas enzimas do fígado e intestino, ocorrendo o metabolismo de primeira passagem (Pilcer e

Amighi, 2010; Marianecci et al., 2011; Stank e Steckel, 2013). A rápida absorção proporciona

um efeito terapêutico comparável em velocidade com aquele produzido após a injeção

intravenosa, contudo, a vantagem da rota pulmonar é a administração não invasiva do fármaco

(Allen et al., 2005).

Os aerossóis farmacêuticos são inalados através da boca e avançam para o trato

respiratório para entrega local ou sistêmica do fármaco (Groneberg et al., 2003). Em ordem

sequencial, a rota respiratória consiste em: boca, laringe, traquéia, brônquios, bronquíolos e

alvéolos, conforme demonstrada na Figura 6.

Figura 6. Diagrama do trato respiratório (Modificado de McCreddin et al., 2013).

33

Após administração oral, a deposição do aerossol no trato respiratório é dependente de

três mecanismos: impacto inercial, sedimentação e difusão. Estes mecanismos dependem do

diâmetro aerodinâmico apresentado pelas partículas, o qual determina a deposição na boca, na

garganta ou nas regiões dos pulmões (Groneberg et al., 2003; Hickey, 2004). O tamanho

determina, em grande parte, a profundidade em que as partículas penetram no trato

respiratório (Allen et al., 2005).

No geral, a boa penetração nas regiões pulmonares é geralmente alcançada com

tamanhos de partícula menores que 5 µm, uma vez que as partículas inaladas pela boca com

diâmetro aerodinâmico maiores que 5 µm são principalmente depositadas na orofaringe por

impacto inercial e são então direcionadas para o trato gastrointestinal (Chow et al., 2007). A

deposição nas regiões centrais e distais dos pulmões é alcançada quando as partículas

apresentam diâmetro aerodinâmico inferior à 3 µm. Estas partículas estão sujeitas à

sedimentação por força gravitacional, sendo influenciada pela densidade das partículas. As

partículas com tamanho entre 0,5 e 1 µm são depositadas por difusão por meio de

movimentos brownianos (Groneberg et al., 2003; Hickey, 2004). Apesar do tamanho de

partícula ser crucial para determinar a região de deposição das partículas no trato respiratório,

outros parâmetros podem também influenciar na extensão de absorção e eficácia de um pó

aerossol.

Um sistema ideal para a administração pulmonar de um fármaco deve gerar o aerossol

com partículas de tamanho adequado, fornecer uma dose reprodutível e proteger a

estabilidade química e física do fármaco (Pilcer e Amigui, 2010). Atualmente, pesquisadores

têm feito grandes progressos no desenvolvimento de tecnologias para a administração

pulmonar de fármacos. Três principais sistemas de inalação foram desenvolvidos para a

aerossolização dos fármacos: os nebulizadores, inaladores pressurizados de dose calibrada

(MDIs) e inaladores de pó seco (DPIs). Estes sistemas são baseados em diferentes

mecanismos de entrega das partículas, e requerem diferentes tipos de formulações (Pilcer e

Amigui, 2010; Marianecci et al., 2011). Entre eles, os DPIs quando adequadamente

desenvolvidos são sistemas altamente eficientes para a administração de medicamentos

através da via pulmonar (Frijlink e De Boer, 2004; Rahimpour et al., 2014). O seu

desempenho baseia-se no desenho do inalador, na formulação do pó e no fluxo de ar gerado

pelo paciente. Vantagens como a capacidade de gerar altas frações de partículas finas (FPFs),

uma deposição pulmonar relativamente alta, a administração é fácil e rápida, a capacidade de

preparar formulações estáveis (em comparação com as soluções), e o fato de que os DPIs são

34

ativados pela inspiração e facilmente transportáveis, justificam a sua maior aplicação na

terapia através da inalação (Frijlink e De Boer, 2004).

1.3.2 Desenvolvimento de inaladores de pó seco (DPIs)

Os DPIs são rotineiramente aplicados como uma forma farmacêutica em pó

administrada por inalação para a entrega pulmonar de fármacos, especialmente para tratar

doenças respiratórias. A entrega bem sucedida do fármaco depende da interação entre a

formulação em pó e o desempenho do dispositivo para gerar o aerossol. Entretanto, para

conseguir uma penetração profunda das partículas no pulmão, o ingrediente ativo

farmacêutico (API) é frequentemente micronizado para tamanhos de partícula entre 0,5 e 5

µm (Atkins, 2005; Pilcer e Amigui, 2010).

A micronização é o método convencional para a preparação de formulações DPIs.

Neste processo, as partículas do material API são reduzidas para partículas finas (~ 2 µm)

através de um processo de moagem à jato (jet milling). No entanto, partículas pequenas do

API têm geralmente propriedades de fluidez pobres e são notoriamente difíceis de dispersar,

devido à sua natureza altamente coesiva (Minne et al.,2008). Assim, elas tendem a aderir e

permanecer no dispositivo de inalação durante o processo de emissão, resultando na geração

de um aerossol de baixa dosagem e inconstante (Feeley et al., 1998; Minne et al.,2008; Pilcer

e Amigui, 2010; Healy et al., 2014). Portanto, para melhorar o fluxo e a dispersão do pó, uma

população de partículas grosseiras (na gama de 50 – 100 µm) é incorporada ao API através de

um processo de mistura, na qual as partículas micronizadas do API aderem sobre a superfície

das partículas grosseiras, as quais servem como transportadoras do API (Hickey, 2004; Pilcer

e Amigui, 2010; Healy et al., 2014).

A lactose monoidratada é o material de transporte mais amplamente utilizado em

formulações DPI, pois pode fornecer estabilidade física e química. Durante a inalação e a

geração de aerossol a partir de uma formulação DPI-transportador (mistura de transportador +

API), as partículas do API são dispersas a partir da superfície das partículas de lactose pela

energia do fluxo de ar inspirado, que supera as forças de aderência entre o API e o

transportador (Figura 7). As partículas maiores do transportador colidem nas vias aéreas

superiores, ao passo que as partículas micronizadas do API penetram nas regiões dos pulmões

(Zeng et al., 2000; Pilcer et al., 2011; Ziffels et al., 2014).

35

Figura 7. Representação esquemática de um sistema DPI–transportador para liberação pulmonar de fármacos

(Modificado de Ziffels et al., 2014).

No entanto, atenção deve ser dada às forças de adesão excessivas que possam impedir

a separação das partículas respiráveis da superfície das partículas de transporte, levando à

deposição do API nas vias aéreas superiores e a problemas de uniformidade de dose (Zeng et

al., 2000; Pilcer et al., 2011; Ziffels et al., 2014). Além do mais, foi reconhecido que a

eficácia de uma formulação DPI-transportador é altamente dependente de um processo de

mistura eficiente, o qual depende de propriedades associadas ao transportador, tais como:

qualidade e origem; morfologia, tamanho e distribuição do tamanho de partícula; da

percentagem de partículas finas; e das propriedades de fluxo do pó. Além disso, a mistura

resultante entre o API-transportador deve apresentar fluidez e ter capacidade de dispersão a

partir do respectivo dispositivo utilizado para a inalação do pó (Pilcer e Amigui, 2010; Pilcer

et al., 2011).

Neste sentido, ao longo das duas últimas décadas, significativos esforços têm sido

investidos no desenvolvimento de formulações DPI isenta de transportador, com base em

técnicas que envolvem a engenharia de partículas, como a técnica de spray drying (Pilcer e

Amigui, 2010; Healy et al., 2014).

A técnica de spray drying é uma importante tecnologia aplicada na indústria

farmacêutica, sendo amplamente utilizada para a produção de partículas inaláveis. O processo

de spray drying envolve a transformação de um material de interesse presente em uma

solução ou suspensão líquida em um pó, em uma única etapa (Chow et al., 2007; Healy et al.,

2008). A formação das partículas durante o processo de spray drying é decorrente da

precipitação do composto dissolvido conforme o solvente evapora a partir das gotículas da

solução presentes na câmara de secagem do equipamento (Chow et al., 2007; Sou et al.,

2013). Este processo é demonstrado através do diagrama apresentado na Figura 8.

As características físico-químicas das partículas obtidas por spray drying podem ser

delineadas pelo controle dos parâmetros envolvidos no processo, favorecendo a obtenção de

36

micropartículas com melhores propriedades de aerossolização quando comparadas com

partículas de uma formulação DPI contendo um transportador (Vehringet al., 2007; Minne et

al., 2008; Pilcer e Amigui, 2010; Healy et al., 2014),

Vários são os parâmetros envolvidos no processo de spray drying, os quais podem ser

facilmente ajustados, tais como: a composição do solvente, a concentração e solubilização do

soluto, a taxa de alimentação do gás e da solução, a temperatura, o tamanho das gotas. Os

parâmetros que permitem manipular e otimizar as características das partículas são, por

exemplo, o tamanho, a forma, a morfologia e a densidade das partículas. Por consequência, as

propriedades macroscópicas do pó podem ser melhoradas, proporcionando melhor fluidez e

dispersibilidade. Em contraste, um dos principais problemas associados com esta técnica é o

fato de que a maioria dos materiais submetidos à amorfização por spray drying pode tornar-se

um material com problemas de estabilidade (Healy et al., 2014). Entretanto, autores

descrevem que a adição de diferentes excipientes na solução de alimentação do spray drying

pode gerar formulações DPI quimicamente estáveis, além de melhorar as propriedades de

desempenho acima descritas (Vehring et al, 2007; Lechuga-Ballesteros et al., 2008; Minne et

al., 2008; Healy et al., 2014).

Figura 8. Princípio de funcionamento da técnica de spray drying (Adaptado de Pelkonen, 2009).

37

1.3.3 Excipiente e a formação de partículas

O uso de soluções ou suspensões no processo de spray drying tem proporcionado a

aplicação de excipientes para promover a formação de partículas com características

diferenciadas e adequadas para a administração pulmonar. Entre estes excipientes encontram-

se os aminoácidos, que são considerados seguros para administração pulmonar e,

recentemente, têm sido utilizados para melhorar as propriedades de dispersão de pós para

inalação. A L-Leucina (C6H13NO2) é um aminoácido que possui características hidrofóbicas, e

tem sido aplicado para a obtenção de partículas via spray drying (Chow et al., 2007; Seville et

al., 2007; Lechuga-Ballesteros et al., 2008; Feng et al., 2011; Aquino et al., 2012; Sou et al.,

2013; Boraey et al., 2013).

Pesquisas anteriores demonstraram que a adição de L-leucina em formulações DPI

produzidas através de spray drying forneceu as seguintes alterações na característica das

partículas: redução no tamanho da partícula, morfologia de superfície rugosa/amassada

(Najafabadi et al., 2004; Feng et al., 2011; Boraey et al., 2013; Sou et al., 2013), porosidade

(Chow et al., 2007), redução na energia de superfície (Lechuga-Ballesteros et al., 2008), baixa

densidade (Boraey et al., 2013) e um efeito anti-higroscópico (Chang et al., 2014).

As mudanças ocorridas nas propriedades das partículas são devido a L-leucina

precipitar sobre a superfície das gotículas durante a secagem, formando uma camada exterior

hidrofóbica que colapsa durante a evaporação do solvente, formando uma partícula com

textura amassada ou enrugada, conforme representado na Figura 9. Esta propriedade favorece

a capacidade de dispersão das partículas em função da redução das áreas de contato (Vehring,

2008).

Figura 9. Processo de formação de partícula com número de Peclet > 1 (Modificado de Vehring, 2008).

Os autores relataram ainda que o processo de engenharia via spray drying e o uso do

excipiente L-leucina nas formulações DPIs promoveram melhoras significativas nas

38

características das partículas. Com essa técnica foi obtido um pó com melhores propriedades

de fluidez e dispersibilidade, promovendo assim, um perfil de deposição in vitro das

partículas otimizado, principalmente em função do aumento da fração de partículas finas

dispersíveis (Najafabadi et al., 2004;. Chow et al., 2007;. Seville et al., 2007; . Feng et al.,

2011, Boraey et al., 2013;. Sou et al., 2013; Chang et al., 2014).

1.3.4 Avaliação in vitro da deposição de formulações DPI

A deposição in vitro das partículas pode ser avaliada através do equipamento Next

Generation Impactor (NGI) (Figura 10). O NGI é um aparelho aceito e recomendado pelas

farmacopeias (USP e Farmacopeia Europeia) para avaliar as propriedades de aerossolização

de produtos para inalação, tal como uma formulação DPI. O equipamento é dividido em

estágios, e de acordo com o fluxo de ar aplicado durante o ensaio (30 à 100 L/min), são

apresentados estágios de corte para diâmetros de partícula de 0,24 à 11,7 µm, que representam

as diferentes regiões do trato respiratório. Estas partículas são coletadas e determinadas em

cada estágio (Copley, 2015).

Figura 10. Next Generation Impactor (NGI) e estágios compostos por superfícies de coleta para o pó com malhas

de diâmetro específico (Copley, 2015).

A eficiência de um sistema de inalação é matematicamente determinada pelo produto

da fração da dose emitida (ED), da dose administrada ao pulmão (fração de partícula fina,

FPF) e da biodisponibilidade no pulmão. Ambas, ED e FPF, são normalmente determinadas

in vitro usando o aparelho NGI e um determinado dispositivo para inalação do pó, por

exemplo, o HandiHaler® (Amaro, 2013).

39

A FPF é medida como a massa das partículas (com referência a ED) inferior a um

determinado diâmetro de corte, normalmente menor que 3 ou 5 µm. As características

desejáveis de um produto DPI incluem altos valores de FPF e ED, consistência e

uniformidade de dose e, idealmente, a independência do tipo de dispositivo e da taxa de fluxo

aplicada para a inalação. Assim, considerando-se um tamanho de partícula aerodinâmico ideal

(muitas vezes expressa como o diâmetro aerodinâmico médio de massa, MMAD), a

distribuição de tamanho de partícula (GSD) deve ser relativamente estreita e as partículas

devem ser facilmente aerossolizáveis a partir de baixas forças de dispersão aerodinâmicas

(Chow et al., 2007; Amaro, 2013). O MMAD leva em conta os agregados de partículas e dá,

portanto, a característica aerodinâmica final do aerossol. Pós destinados a serem entregues

para a região profunda do pulmão requerem um MMAD entre 1-3 µm, e partículas com

MMAD ≤ 0,5 µm são exaladas (Amaro, 2013).

1.4 Justificativa

Tem sido crescente a preocupação em desenvolver metodologias in vitro que

mimetizem condições biológicas, que sejam capazes de fornecer resultados seguros e

confiáveis para auxiliarem no delineamento e, principalmente, na redução de estudos in vivo.

Com o crescente interesse da indústria farmacêutica em sistemas transdérmicos e o

grande número de produtos aprovados nos últimos anos, faz-se necessário que as

metodologias disponíveis forneçam condições apropriadas e confiáveis na avaliação da

performance de produtos transdérmicos. Essas metodologias são principalmente importantes

no que diz respeito à equivalência após alterações de registro, assim como no estabelecimento

de bioequivalência entre produtos. Sendo assim, torna-se promissor avaliar estas

metodologias de permeação e liberação in vitro, as quais apresentam diferentes condições

experimentais que podem ser ajustadas, frente a um sistema transdérmico comercialmente

disponível e importante na terapêutica da doença de Alzheimer.

Entre as metodologias para avaliação da performance de sistemas transdérmicos,

destaca-se a Célula de Franz utilizando membrana natural, como a pele humana ou de animal.

A obtenção e aplicação de membranas naturais muitas vezes é um fator crítico na condução

deste importante ensaio. Assim, existe um grande interesse em estabelecer uma membrana

sintética que forneça dados semelhantes aos obtidos com a aplicação de membranas naturais,

assim como uma correlação com os dados de absorção in vivo.

40

Também foi observado que, tal como a administração transdérmica, a administração

pulmonar de fármacos é uma alternativa atraente para fármacos como a rivastigmina, pois este

fármaco apresenta baixa biodisponibilidade oral (~ 36%) em função do metabolismo de

primeira passagem, e alta incidência de efeitos adversos gastrointestinais, tais como náusea,

vômito e desconforto estomacal, que podem afetar mais de 1 em 10 pacientes. Assim, o

desenvolvimento de uma formulação para entrega pulmonar da rivastigmina seria uma

alternativa nova e apropriada para ser aplicada no tratamento da doença de Alzheimer.

41

2. OBJETIVOS

42

2.1 Objetivos gerais

Avaliar as diferentes metodologias in vitro utilizadas na avaliação da performance de

liberação e permeação de sistemas transdérmicos contendo rivastigmina. Desenvolver e

caracterizar um pó seco para inalação (DPI) para a entrega pulmonar da rivastigmina, com o

objetivo de ser aplicado como uma terapia alternativa no tratamento da Doença de Alzheimer.

2.2 Objetivos específicos

• Obter e caracterizar a rivastigmina base;

• Validar metodologia por CLAE para análise da rivastigmina no Exelon Patch® nos

estudos de liberação e permeação in vitro;

• Desenvolver metodologia utilizando Célula de Franz aplicando membranas sintéticas e

pele animal para avaliar o perfil de permeação in vitro da rivastigmina a partir de um

sistema transdérmico;

• Avaliar o uso de membranas sintéticas comparativamente com a pele de porco no

sistema de Célula de Franz na avaliação do perfil de permeação in vitro da

rivastigmina a partir de um sistema transdérmico;

• Estabelecer uma correlação entre os dados disponíveis de absorção in vivo do Exelon

Patch® e os dados obtidos de permeação in vitro no sistema de Célula de Franz;

• Avaliar os aparatos farmacopeicos de liberação USP 5 e 6 para a avaliação da

performance de sistemas transdérmicos;

• Caracterizar o tartarato de rivastigmina e excipientes;

• Determinar os parâmetros aplicados na técnica de spray drying para a obtenção de

partículas inaláveis;

• Desenvolver formulações DPI para a administração pulmonar de rivastigmina através

de diferentes proporções de L-leucina;

• Desenvolver uma formulação DPI com transportador para a administração pulmonar

de rivastigmina;

• Caracterizar e avaliar comparativamente a performance in vitro das formulações DPI

obtidas.

43

3. CAPÍTULO I

SISTEMA DE LIBERAÇÃO TRANSDÉRMICO


PARTE II. COMPARATIVE EVALUATION BY IN VIVO/IN VITRO CORRELATION OF

RIVASTIGMINE PERMEATION FROM TRANSDERMAL SYSTEM IN FRANZ CELLS USING

SYNTHETIC MEMBRANES AND NATURAL SKIN

PARTE III. ESTUDO COMPARATIVO DO PERFIL DE LIBERAÇÃO IN VITRO DA

RIVASTIGMINA A PARTIR DO SISTEMA TRANSDÉRMICO UTILIZANDO OS APARATOS

FARMACOPEICOS USP 5 E USP 6

44

APRESENTAÇÃO

O Capítulo I apresenta o trabalho realizado no Laboratório de Controle de Qualidade

de Fármacos e Medicamentos (LabCQ) da Faculdade de Farmácia da UFRJ. Neste capítulo

apresentamos a avaliação in vitro da performance do sistema transdérmico contendo

rivastigmina comercialmente disponível, o Exelon Patch®.

O capítulo encontra-se dividido em três partes:

• Parte I descreve a obtenção e caracterização da rivastigmina base (RB) obtida a partir

do hidrogenotartarato de rivastigmina (RHT). A RB é empregada na formulação

transdérmica, portanto foi utilizada como substância química de referência para

quantificar o fármaco durante os ensaios de performance in vitro;

• Parte II descreve a avaliação da liberação e permeação in vitro do fármaco a partir do

sistema transdérmico utilizando o aparato Célula de Franz e aplicando-se diferentes

membranas sintéticas em comparação com a pele de orelha de porco. Também

descrevemos a correlação com os dados obtidos nos ensaios in vitro com os dados de

biodisponibilidade deste produto que estão disponíveis na literatura. Esta parte II

constitui o primeiro manuscrito referente a esta tese.

• Parte III descreve o estudo comparativo do perfil de liberação do fármaco a partir do

sistema transdérmico utilizando os aparatos farmacopeicos USP 5 e USP 6 em

diferentes condições de análise. Esta parte II constitui o segundo manuscrito referente

a esta tese.

45


1. Introdução

A rivastigmina base livre (RB), fórmula molecular C14H22N2O2, também é descrita

como (S)-3-[1-(dimetilamino)etil]-feniletilmetilcarbamato, possui peso molecular de 250,34

g/mol (USP, 2014) e sua estrutura química está apresentada na Figura 1. Em função da

característica lipofílica da forma base, a RB é empregada na formulação transdérmica para

facilitar administração do fármaco através da pele para o uso no tratamento da doença de

Alzheimer.

Figura 1. Estrutura química da rivastigmina base (RB).

A maioria dos procedimentos analíticos aplicados para demonstrar identidade, pureza

e o teor de fármacos e de formas farmacêuticas dependem do uso de uma substância química

de referência (SQR). A finalidade da aplicação de uma SQR é obter precisão e

reprodutibilidade nos resultados analíticos exigidos pelos testes farmacopeicos e de controle

de qualidade em geral (WHO, 1999). A SQR é definida como um produto de uniformidade

reconhecida, destinado ao uso em ensaios nos quais uma ou mais de suas propriedades serão

comparadas com as da substância em exame. Uma SQR possui grau de pureza adequado ao

uso ao qual se destina (Farmacopeia Brasileira, 2010).

Uma SQR é estabelecida e distribuída pelas autoridades farmacopeicas, cujo valor

atribuído a uma ou mais de suas propriedades é aceito sem necessitar comparação com outro

padrão. A SQR é destinada ao uso exclusivo em ensaios específicos descritos nas monografias

farmacopeicas (Farmacopeia Brasileira, 2010). Porém, a aquisição de uma SQR farmacopeica

quase sempre depende de importação e apresenta custos elevados, o que dificulta a utilização

rotineira em análises quantitativas. No entanto, uma substância química de trabalho (SQT)

pode ser aplicada nas análises quantitativas de rotina. Segundo a Farmacopeia Brasileira, a

46

SQT deve ser estabelecida por comparação com uma SQR farmacopeica, por meio de ensaios

farmacopeicos ou devidamente validados, e registrados pelo próprio laboratório que irá

utilizá-la. Nessa situação, deverão ser mantidos os registros analíticos e uma SQR

farmacopeica deve ser empregada (WHO, 1999; Farmacopeia Brasileira, 2010).

Neste trabalho, a RB foi obtida através da neutralização do hidrogenotartarato de

rivastigmina (RHT) conforme metodologia previamente descrita por Craparo e colaboradores

(2008). Em seguida, o produto obtido foi caracterizado em comparação com a SQR

farmacopeica, através de técnicas analíticas aplicadas à caracterização de substâncias:

ressonância magnética nuclear de hidrogênio, cromatografia gasosa acoplada à espectrometria

de massas e cromatografia líquida de alta eficiência. O teor do produto foi estabelecido para

ser aplicado como SQT na quantificação de RB em ensaios de liberação e permeação in vitro

a partir de um sistema transdérmico comercialmente disponível.

2. Material e métodos

2.1.Material

Todos os reagentes usados foram de grau analítico. O hidróxido de sódio (NaOH),

hidróxido de amônio (NH4OH), fosfato de amônio monobásico (NH4H2PO4) e sulfato de

sódio anidro (Na2SO4) foram adquiridos da Vetec (Rio de Janeiro, Brasil). Os solventes

acetonitrila, metanol e diclorometano de alta pureza (grau CLAE/espectro) foram adquiridos

da Tedia (Rio de Janeiro, Brasil). Para os procedimentos de filtração foram utilizados papel de

filtro e membrana filtrante de fluoreto de polivinilideno obtidas da Millipore (São Paulo,

Brasil). Água destilada foi obtida usando um sistema de purificação de água Milli-Q,

Millipore (Bedford, Massachusetts, EUA).

A SQR farmacopeica da RB (Rivastigmine USP Reference Standards, lote F0J302,

pureza 100%) foi adquirida da Farmacopeia Americana – U. S. Pharmacopeial (Rockville,

MD, USA). A matéria prima RHT foi obtida da Zhejiang Jiuzhou Pharmaceuticals (Zhejiang,

China).

2.2. Preparação da rivastigmina base livre (RB)

47

A RB foi obtida através do tratamento de uma solução aquosa de RHT na

concentração de 200 mg/mL (Craparo et al., 2008). A esta solução, foi adicionada solução de

NaOH 1N até obtenção de pH 11,0. A solução de RHT foi mantida sob agitação por cerca de

4 h e, posteriormente, em geladeira por 24 h. A RB foi obtida através de extração líquido-

líquido com 5 porções de 100 mL de diclorometano. A água residual da fase orgânica foi seca

com sulfato de sódio anidro e, em seguida, o solvente foi removido através de rotaevaporador

(IKA® RV10B) à temperatura de 50ºC. A RB tem aspecto de um óleo amarelo pálido.

2.3. Análise da RB por ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RMN H¹)

A análise foi realizada no Laboratório Multiusuário de Análises por RMN (LAMAR)

do Instituto de Pesquisas de Produtos Naturais (IPPN/ UFRJ). O espectro de RMN H1 foi

obtido em

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