Capitulo 3. Caracterización de los complejos polielectrolito-fármaco

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1 Capitulo 3 58 Capitulo 3. Caracterización de los complejos polielectrolito-fármaco 3.1 Introducción El producto de la interacción entre un PE y un fármaco ionizable, puede dar lugar a la formación de complejos. Estos deben ser caracterizados en su estado sólido, para establecer si las uniones de tipo iónico están presentes o no y deben ser evaluados en dispersión coloidal, para conocer su comportamiento y poderlo relacionar con la composición del mismo. Adicionalmente, toda información suministrada en esta etapa, como lo es la determinación de las propiedades farmacotécnicas en el estado sólido o la solubilidad de los complejos en diferentes condiciones, va a ser de gran utilidad para una posterior formulación de un sistema de entrega del fármaco. En este capítulo se presenta la caracterización realizada a diferentes composiciones de complejos formados entre los polielectrolitos (EuE, ERL y ERS), el diclofenac (ácido o sódico, según el método empleado) y el ácido clorhídrico en algunos casos. En un principio, se muestra la caracterización en el estado sólido de todos los complejos y a continuación, la caracterización en dispersión coloidal acuosa para algunos de los obtenidos con EuE, que fueron los materiales que presentaron mayor afinidad por el agua. En el estado sólido se realizaron los ensayos de IR, DRX, DSC, TGA y se determinaron algunas propiedades farmacotécnicas como: la forma, la distribución de tamaño de partícula, la densidad, la voluminosidad, la fluidez, la compresibilidad y los equilibrios de humedad a diferentes condiciones. En dispersión coloidal, se evaluaron la solubilidad cualitativa, el aspecto físico y el ph de las dispersiones, la influencia de la adición de sales sobre el ph, la solubilidad cuantitativa de algunos de los complejos y el porcentaje de fármaco complejado, mediante la determinación de la distribución de especies.

2 2 Capitulo Marco teórico Los complejos PE-F se pueden obtener de diferente manera, dependiendo del método empleado, como se explicó en el capítulo anterior. Inicialmente, se logra un producto sólido, que puede emplearse como tal o puede ser dispersado en un vehículo a nivel molecular. La caracterización en el estado sólido involucra, además del IR, el DSC y el DRX (requeridos para establecer la formación del complejo), la determinación de las propiedades farmacotécnicas intrínsecas y derivadas de los materiales, las que son inherentes a la forma y al tamaño de partícula de cada uno (propiedades intrínsecas del material). En este orden de ideas, se dispone de una información valiosa para la etapa de formulación, para el escalamiento del proceso de manufactura de un posible producto basado en ellos, así como para el establecimiento de las condiciones de almacenamiento tanto del material de partida (complejo) como del producto final. La formación de un complejo PE-F, involucra una reacción de neutralización entre el fármaco y el PE, y es conocida en el campo de la fisicoquímica como una condensación de contraiones en soluciones de polielectrolitos (Deserno et al. 2001). Esta se debe a un balance entre la atracción electrostática de un contraión, por la cadena del PE y la pérdida de entropía traslacional del mismo, debido a su localización en la vecindad de la cadena de la macromolécula (Dobrynin and Rubinstein 2005). Esta condensación conlleva a un cambio en las características iniciales del polielectrolito y del contraión (diclofenac en el presente estudio), presentando un comportamiento que le es propio del complejo formado y que dependerá del grado de neutralización por parte del contraión, así como del tipo de contraión involucrado en la reacción. Adicionalmente, hay factores externos que también pueden afectarlo como son la presencia de sales en el medio, la variación en la constante dieléctrica, entre otras (Dobrynin and Rubinstein 2005). Existen diferentes modelos que interpretan las interacciones electrostáticas en sistemas coloidales (Sinko 2006) y que proporcionan las bases para analizar las propiedades de las dispersiones PE-F en condiciones de equilibrio. Uno de ellos es el propuesto por el Grupo de Investigación en Tecnología Farmacéutica de la Universidad Nacional de Córdoba, obtenido previamente a partir de sistemas dispersos PE F utilizando carbómero como PE (Vilches et al. 2002; Jimenez Kairuz 2004) y caracterizado por exhibir valores de potencial electrocinético negativos altos. Para explicar el comportamiento de estos sistemas, denominados también hidrogeles por su viscosidad,

3 Capítulo 3 3 se propuso un modelo para la interacción PE-F en dispersión acuosa, considerando al mismo constituido por dos fases interpenetradas: una fase macromolecular y una fase fluida (Sinko 2006). El modelo propone que en condiciones de equilibrio, la concentración de las especies catiónicas (H + y FH + ) es mayor en el entorno del PE que en el seno de la solución. Esto se da como consecuencia de la atracción electrostática, que ejercen las cargas negativas de la fase macromolecular (complejo PE-F), debido a su alto potencial electrocinético negativo. La concentración de OH -, en cambio, es mayor en el seno de la solución debido a las fuerzas de repulsión entre las especies cargadas del mismo signo y a los requerimientos de electroneutralidad propios de esta zona: [FH + ] + [H + ] = [OH - ]. El modelo, además, supone que la concentración de especies neutras es igual en ambos compartimentos (en el entorno del PE y en el seno de la solución). De acuerdo con este, el entorno del PE se caracteriza por un valor de ph menor al del seno de la solución y por una alta proporción de FH + bajo la forma de pares iónicos. La presencia de no electrolitos, no afecta el equilibrio de la formación del par iónico, mientras que el agregado de iones al sistema genera intercambios iónicos y reagrupamientos de cargas, provocando la disociación parcial del mismo (Jimenez Kairuz 2004). Las diferentes interacciones que pueden ocurrir tanto en el entorno del PE como en el seno de la solución son esquematizadas en la figura 3-1. Figura 3-1: Modelo de distribución de especies en el equilibrio del sistema (Carbómero- Fármaco)x (Jimenez Kairuz 2004) Este tipo de modelo es aplicable a la mayoría de los complejos PE-F y aunque la caracterización realizada en este trabajo, para los complejos con Eudragit, no aporta

4 4 Capitulo 3 todas las herramientas requeridas para revalidarlo, si es una base conceptual muy sólida que puede llegar a explicar los comportamientos encontrados en el presente estudio. Como se mencionó en la introducción de este trabajo, los complejos son una opción muy versátil a la hora de diseñar sistemas de liberación controlada, pues es factible emplearlos en forma sólida, semisólida o líquida, según la presentación del producto final (Jimenez Kairuz 2004; Ramírez 2006) Por esto es importante caracterizarlos tanto en su forma sólida como en dispersión, pues además de suministrar la fundamentación necesaria para entender los mecanismos de liberación del fármaco, brindan información valiosa que puede orientar el diseño del producto. Un ejemplo de caracterización, es la determinación de la solubilidad aparente de los complejos en medios acuosos. De acuerdo a la literatura (Quinteros et al. 2008; Breda et al. 2009), para varios principios activos se ha demostrado un aumento de la compatibilidad con el medio y por ende de su solubilidad, al compararlo con el compuesto sin complejar. Para fármacos muy insolubles en agua, esto sería una gran ventaja puesto que posibilitaría disolver dosis altas, empleando vehículos acuosos y con la posibilidad adicional de lograr un control en la liberación. 3.3 Materiales, equipos y métodos Materiales Diclofenac sódico (DNa), grado farmacéutico, donado por Merck; diclofenac ácido (D), obtenido a partir del diclofenac sódico; eudragit E (EuE), eudragit RL (ERL), eudragit RS (ERS), grado farmacéutico, donado por Almapal-Bogotá-Colombia; bromuro de potasio, calidad espectroscópica (Merck); cloruro de calcio (grado farmacéutico); dicromato de sodio (grado farmacéutico); sulfato de sodio (grado farmacéutico); agua destilada (conductividad < 2 μscm -1 ); cloruro de sodio (Carlo Erba Reagents); fosfato monopotásico (Mallinckrodt Chemicals); ácido clorhídrico (Mallinckrodt Chemicals); acetona (Merck Chemicals); alcohol USP (Empresa de Licores de Cundinamarca); ciclohexano (Mallinckrodt Chemicals).

5 Capítulo Equipos Baño termostatado Magni Whirl Blue M. Electric Company Montaje ángulo de reposo Probetas para la determinación de la densidad aparente y apisonada Cámaras de humedad Termohigrómetro Markson Balanza sensibilidad 0,01g, OHAUS Adventurer Potenciómetro Thermo Scientific ORION 2STAR Balanza analitica sensibilidad 0,1mg, Mettler Toledo AG 204 Espectrofotómetro infrarrojo ATI Mattson Genesis Series. Equipo de difracción de rayos X Panalytical X Pert PRO MPD. Equipo de calorimetría diferencial de barrido (DSC) acoplado a TGA, Simultaneous Thermal Analyzer STA (Rheometric Scientific). Espectrofotómetro UV-VIS Biomate3 Thermo Electrocorporation Agitador de paleta Janke & Kunkel IKA-WERK. Plancha de calefacción y agitación modelo 401-Ceif Estufa secado al vacío FISHER SCIENTIFIC Horno para secado MEMMERT Prensa hidráulica CARVER LABORATORY PRESS Model C Métodos Elaboración de los complejos y caracterización en el estado sólido Teiendo en cuenta las condiciones establecidas para cada método de obtención (capítulo 2), se elaboraron veinte complejos diferentes, empleando los tres PE definidos anteriormente. Además de la variación del PE o del método empleado, se modificó la composición de los complejos cambiando el porcentaje de neutralización con el diclofenac y en algunos de ellos, además de la reacción con el fármaco se empleó una neutralización parcial con el HCl. Para ello se consideró el valor de los equivalentes de los grupos amino o amonio por gramo del PE, determinados previamente. Los ensayos que se presentan a continuación, fueron realizados para los veinte complejos elaborados.

6 6 Capitulo 3 Caracterización por IR, DSC, TGA y DRX Se realizó la caracterización de los complejos por espectroscopía infrarroja, calorimetría diferencial de barrido acoplada a termogravimetría y difracción de rayos X. Las metodologías empleadas se describieron en el capítulo 2. Determinación de las propiedades farmacotécnicas Se realizaron varios ensayos de caracterización de los materiales, enfocados a suministrar información útil, tanto para el análisis del proceso de liberación del fármaco como para una futura formulación de un sistema farmacéutico. Estas pruebas incluyeron: la determinación de la distribución de tamaños de partícula, su morfología, las densidades aparente y apisonada, la voluminosidad, los índices de Hausner y Carr, la compresibilidad, el contenido de humedad de cada material y las isotermas de sorción en diferentes condiciones de humedad relativa. - Distribución de tamaño de partícula Se determinó la distribución de tamaño de partícula al diclofenac ácido, al diclofenac sódico y al EuE; para los demás materiales no fue necesario hacerlo por ser un parámetro controlado, tal como se explica en los resultados. Se empleó un microscopio óptico de luz ordinaria, con un objetivo de 40x, haciendo uso de una escala calibrada para la lectura. Se realizaron 500 mediciones y con los datos se calcularon los diámetros estadísticos, según lo recomendado en la literatura (Sinko 2006) y se elaboraron las curvas de distribución de frecuencias correspondientes. - Evaluación de la morfología de las partículas Se efectuó con un microscopio óptico de luz ordinaria, en todos los materiales, tomando fotografías de las diferentes muestras analizadas. - Densidad aparente y apisonada Se determinaron mediante el método de peso constante-volumen variable (Calderon 1981), empleando una probeta certificada de 5 ml. Los materiales fueron pasados por una malla 40, para eliminar los aglomerados que pudieran estar presentes y transferidos por caída libre a la probeta previamente tarada, que posteriormente se pesó para definir

7 Capítulo 3 7 la cantidad del material procesado. Se tomó el dato del volumen inicial para el cálculo de la densidad aparente; posteriormente el sistema se colocó sobre un vibrador por 15 minutos, con una intensidad de 5 en la escala, (condiciones previamente establecidas para la determinación de la densidad apisonada), y se registró el dato de volumen aparente después del apisonamiento. La densidad fue calculada como la relación entre el peso del material y el volumen aparente ocupado en cada caso. Los resultados son el promedio de diez ensayos con su respectiva desviación estándar. Con los valores de densidad se calcularon la voluminosidad, el índice de Hausner y el índice de Carr o de compresibilidad, como se presenta más adelante. - Determinación de la fluidez por el método del ángulo de reposo (Staniforth 2002) Como se ilustra en la figura 3-2, el material colocado en un embudo, cuyo vástago está a 5 cm de una superficie horizontal, se dejó caer libremente y al cono formado se le determinó el diámetro y la altura. Cuando este no fluía libremente, el aro que soportaba el embudo estaba unido a un sistema de vibración, que forzaba el material a fluir. Con la misma cantidad (1g) se efectuaron 10 determinaciones, empleando una intensidad de vibración de uno en la escala del equipo. El ángulo de reposo se calculó, para cada medida, empleando la siguiente expresión (ecuación 3.1): θ = tan 1 altura radio (3.1) Con los resultados se determinó el promedio y la desviación estándar. Figura 3-2: Esquema del montaje para la determinación del ángulo de reposo. d

8 8 Capitulo 3 - Compresibilidad (Kaplan and Wolf 1961) Se evaluó empleando una prensa hidráulica y aplicando una presión de dos toneladas y media, por diez segundos, sobre 200 mg del material reducido a polvo. Para el ensayo se utilizaron punzones planos de 13 mm de diámetro y a los comprimidos se les caracterizó en cuanto a la uniformidad de su aspecto físico, la facilidad de expulsión y la evidencia o no de laminación. - Determinación del contenido de humedad Esta prueba se realizó para los diferentes complejos, los polímeros y el fármaco, tanto en su forma ácida como su sal sódica. Para este ensayo se empleó el método de peso constante por pérdida por secado, reportado por Callahan et al (Callahan et al. 1982). Consiste en tomar una muestra del material (aproximadamente un gramo) y llevarlo a una estufa al vacío a 60 C, durante un tiempo de 20 horas, hasta lograr un peso constante. Evaluación del comportamiento, frente a la humedad relativa, de los complejos como material particulado Se expusieron muestras previamente pesadas de sólido (~100 mg) a una secuencia creciente de humedades relativas (HR), pesando las mismas a diferentes intervalos de tiempo hasta alcanzar un peso constante. Para lograr las humedades relativas requeridas, se emplearon soluciones sobresaturadas de diferentes sales, como se presenta en la tabla 3-1 (Rowe et al. 2006). Estas soluciones se incluyeron en sistemas cerrados (cámaras de humedad), que se ubicaron en una cabina de polimetilmetacrilato, recubierta internamente por un material aislante (poliestireno expoandido), para mantener la temperatura lo más constante posible, 18 ± 0,5 C. Los ensayos se realizaron por duplicado. Los datos fueron manejados estadísticamente para establecer que no existieran diferencias significativas entre las réplicas. Con el valor promedio en cada caso (pérdida o ganancia máxima observada), se realizaron las gráficas de variación de peso en función del tiempo; de humedad en el estado de equilibrio en función del porcentaje de humedad relativa de cada condición y de velocidad de sorción de agua en función de la humedad relativa, como se presenta en los resultados.

9 Capítulo 3 9 Tabla 3-1. Valores de humedad relativa de las soluciones saturadas empleadas (determinadas experimentalmente). Solución saturada HR (%) Cloruro de Calcio 39 Dicromato de sodio 49 Cloruro de sodio 75 Sulfato de sodio Caracterización de los complejos en dispersión coloidal Las pruebas que se presentan a continuación fueron realizadas para aquellos complejos que mostraron mayor afinidad por el medio acuoso. El ensayo de evaluación cualitativa de la solubilidad permitió definir esta clasificación. Es de aclarar, que para la determinación de la solubilidad de manera cuantitativa, se evaluaron algunos de los complejos insolubles en agua, con fines comparativos. Evaluación cualitativa de la solubilidad de los complejos A un tubo de vidrio con tapa rosca que contenía 5 ml de agua, medidos con exactitud, se agregaron 50 mg del complejo en estudio. Se agitó hasta que se dispersara bien el soluto, dejándolo luego durante una hora a una temperatura de 37 ± 1 C, con agitación intermitente. Mediante evaluación visual, los complejos fueron clasificados como soluble (S), si la dispersión del soluto era completa, sin presentar sedimento; parcialmente soluble (PS), cuando el solvente presentaba turbidez y se observaba sedimento, o insoluble (I), si el solvente permanecía transparente con presencia de sedimento. Evaluación del aspecto físico y del ph de las dispersiones coloidales Se seleccionaron aquellos complejos que eran solubles o parcialmente solubles en agua para su evaluación. Se prepararon dispersiones de cada uno de ellos al 0,10%, se observaron sus características físicas y se les determinó el ph. Para la caracterización física se estableció una escala arbitraria, así: +++ cuando se observaba una dispersión turbia con sedimento y ++ si se apreciaba una dispersión turbia, comparable a la anterior, sin sedimento, después de trascurridos 10 minutos.

10 10 Capitulo 3 Evaluación del efecto de la adición del cloruro de sodio A las dispersiones al 0,10 % de los complejos solubles, se les adicionó volúmenes crecientes de una solución de NaCl 5,13 M, considerando el estudio realizado por Quinteros et al (Quinteros et al. 2008) y se determinó el ph posterior a cada adición. Los resultados fueron graficados como la variación del ph en función del aumento de milimoles de NaCl. Determinación cuantitativa de la solubilidad. A un tubo de vidrio provisto de tapa rosca que contenía 10 ml, exactamente medidos, del solvente en estudio, se agregó un exceso del soluto correspondiente. Posteriormente, las muestras fueron tapadas, termostatadas a 37 ± 1 C durante 72 horas y mantenidas con agitación manual intermitente. Se cuantificó la concentración total del fármaco disuelto, mediante espectrofotometría al ultravioleta, (λ: 275 nm o 281 nm, para el diclofenac ácido o el diclofenac sódico, respectivamente) a partir del sobrenadante de la solución saturada, en cada uno de los casos. Se determinó la solubilidad del diclofenac ácido y se comparó con la solubilidad aparente (expresada en términos de diclofenac) de los complejos; además, a cada una de las soluciones se les determinó el ph. Los solventes empleados, por ser de interés fisiológico, fueron: agua y solución de NaCl al 0,9% (solución fisiológica). Los ensayos se realizaron por triplicado, por lo que cada valor de solubilidad y ph se expresa como el valor promedio con su respectiva desviación estándar, como se presenta en los resultados. Determinación del porcentaje de fármaco complejado en los materiales PE-F clasificados como solubles. Un método sencillo para realizar esta determinación es el empleo del coeficiente de reparto (Sinko 2006). Para ello se eligió una fase orgánica que permitiera la transferencia selectiva del diclofenac libre y no disociado, mientras en la fase acuosa permanecieran las especies con carga (diclofenac ionizado y el par iónico correspondiente al complejo). El solvente empleado fue el ciclohexano, referenciado en otro trabajo de investigación con este mismo objetivo (Quinteros et al. 2008). El procedimiento fue el siguiente: a un frasco de 20 ml de capacidad con cierre hermético, se adicionó 4 ml exactamente medidos, de una solución acuosa del complejo en estudio (EuD 50 Cl 25 o EuD 50 Cl 35 ) a una concentración del 0,20 % referida al polímero y 8 ml de ciclohexano. Se dejó equilibrar

11 Capítulo 3 11 durante 6 horas, a 25 C, con agitación manual periódica. Se midió el ph a la fase acuosa en un inicio y después de alcanzado el equilibrio. Se determinó la concentración de diclofenac en la fase acuosa mediante espectrofotometría UV. Los experimentos se hicieron por triplicado. A partir de los datos experimentales se calculó el porcentaje de fármaco complejado, como se explica en los resultados. 3.4 PRESENTACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS Elaboración de los complejos. Se obtuvieron veinte complejos con los tres PE seleccionados, empleando los métodos de ES y P, como se presenta a continuación: - Con EuE, se elaboraron catorce, empleando el método de ES. En primera instancia se varió el porcentaje de diclofenac ácido que neutraliza al PE así: 25, 35, 50, 75 y 100%, denotados como EuD 25, EuD 35, EuD 50, EuD 75 y EuD 100 respectivamente. En un segundo grupo se encuentran los complejos en los que se neutralizó el EuE al 50% con diclofenac y el 50% restante con porcentajes variables de HCl (10, 12.5, 15, 20, 25 y 35%), denominados: EuD 50 Cl 10, EuD 50 Cl 12.5, EuD 50 Cl 15, EuD 50 Cl 20, EuD 50 Cl 25 y EuD 50 Cl 35. En un tercer grupo están los complejos neutralizados con 50 % del HCl y el porcentaje restante con proporciones variables de diclofenac (25, 35 y 50%), denominados: EuD 25 Cl 50, EuD 35 Cl 50 y EuD 50 Cl 50. Finalmente está el complejo EuD 75 Cl 25, necesario para realizar las comparaciones con el EuD 75. La mayoría de los complejos elaborados presentan un porcentaje igual o superior al 50% de diclofenac, considerando la dosis que se requeriría en un producto final a base de este fármaco. - Con ERL, se obtuvieron tres complejos empleando los dos métodos. Dos por el método de ES, en el que se neutralizó el PE con 50 y 100% de diclofenac ácido y uno por el método de P, en el que la neutralización con diclofenac sódico fue del 100%. Los complejos fueron denominados: ERLD 50 ES, ERLD 100 ES y ERLD 100 P. - De manera similar con ERS, se obtuvieron tres complejos empleando los dos métodos. Dos por el método de ES, en el que se neutralizó el PE con 50 y 100% de diclofenac ácido y uno por el método de P, en el que la neutralización con diclofenac sódico fue del 100%. Los complejos fueron denominados: ERSD 50 ES, ERSD 100 ES y ERSD 100 P.

12 12 Capitulo 3 Se aclara, que con los PE Eudragit RL y RS, no fue posible realizar neutralizaciones con HCl, puesto que estos polímeros presentan en su cadena sustituciones con grupos de cloruros de amonios cuaternarios. Por otra parte, no fue posible obtener los complejos ERLD 50 P y ERSD 50 P, al estado sólido, debido a que no se pudieron separar del solvente, ni por filtración ni por centrifugación Caracterización de los complejos en el estado sólido Los resultados que se presentan a continuación corresponden a los veinte complejos elaborados Caracterización por IR, DRX, DSC y TGA. Los resultados de los ensayos realizados se muestran en el anexo D. Los espectros IR, respaldados por los DRX, demuestran la formación del complejo en los diferentes materiales evaluados, como se presenta en las figuras 3-3 y 3-4. Un caso particular se observa en los DRX de los complejos que están neutralizados con HCl al 50% (Figuras 3-5 y 3-6); en ellos se presentan señales, similar a lo ocurrido con los materiales cristalinos (y a diferencia de lo ocurrido con los demás complejos que son de naturaleza amorfa), pero no se evidencian las señales propias de los materiales de partida. Este comportamiento puede deberse a que la alta protonación que sufre el polímero le imprime cierto grado de ordenamiento al complejo. Con los resultados del DSC se presentó un comportamiento similar al explicado en el capítulo anterior, en los que se evidenció algún tipo de interacción en la mezcla física del polímero y el fármaco, posiblemente por el efecto del aumento de la temperatura, no constituyéndose en una herramienta confiable para esclarecer la formación o no del complejo. El análisis de los resultados obtenidos a partir del TGA, también fue similar al presentado anteriormente, en los que las pérdidas de peso son atribuibles a la humedad del material, con excepción de lo ocurrido para el diclofenac en el que se presenta el evento térmico correspondiente al punto de fusión y por lo tanto, una mayor pérdida de peso (Figura 3-7).

13 Capítulo 3 13 Figura 3-3: Espectros IR de varios complejos obtenidos entre Eudragit E y diclofenac. DH: diclofenac ácido; EuE: Eudragit E; EuD 50 -MF: mezcla física a partes iguales de EuE y DH; EuD 50, EuD 50 Cl 10, EuD 50 Cl 25 y EuD 50 Cl 35 : complejos elaborados.

14 14 Capitulo 3 Figura 3-4: Difractogramas de varios complejos obtenidos entre Eudragit E y diclofenac. D: diclofenac ácido; Eu: Eudragit E; EuD 50 -MF: mezcla física a partes iguales de EuE y D; EuD 50, EuD 50 Cl 10, EuD 50 Cl 25 y EuD 50 Cl 35 : complejos elaborados.

15 Capítulo 3 15 Figura 3-5: Espectros IR de los complejos obtenidos entre Eudragit E y diclofenac. DH: diclofenac ácido; EuE: Eudragit E; MF: mezcla física de EuE y DH; EuD 35, EuD 25 Cl 50, EuD 35 Cl 50 y EuD 50 Cl 50 : complejos elaborados.

16 16 Capitulo 3 Figura 3-6: Difractogramas de los complejos obtenidos entre Eudragit E y diclofenac. D: diclofenac ácido; EuE: Eudragit E; EuD 25 -MF y EuD 50 -MF: mezclas físicas a partes iguales de Eu y D; EuD 25 Cl 50, EuD 35 Cl 50 y EuD 50 Cl 50 : complejos elaborados.

17 Peso (mg) Capítulo ,80 4,70 4,60 4,50 4,40 4,30 4,20 4,10 Diclo DH H+ E100 Eu E EuD50 MF EuD50Cl50 4,00 3,90 3,80 0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 Temperatura ( C) Figura 3-7. Comparación del comportamiento termogravimétrico del complejo EuD 50 Cl 50 frente a Eudragit E (EuE), diclofenac ácido (DH) y su mezcla física (MF) a partes iguales Determinación de las propiedades farmacotécnicas Estas incluyen tanto las propiedades intrínsecas como las derivadas. Las intrínsecas son las inherentes a la naturaleza del material, a saber, el tamaño y la morfología de las partículas. Las propiedades derivadas, como su nombre lo indica, dependen de las primeras, dentro de las que se tienen: densidad global y apisonada, voluminosidad, compresibilidad, etc. A continuación se presentan los resultados obtenidos, tanto para los materiales de partida como para los complejos elaborados. Materiales de partida Los resultados de los materiales precursores (fármaco y polímeros) se exponen a continuación y los datos primarios se muestran en el anexo E; en una primera parte se presentan las propiedades intrínsecas: tamaño (tabla 3-2) y morfología (tabla 3-2 y figura 3-8) y en la tabla 3-3 lo correspondiente a las propiedades derivadas. Con relación al fármaco, tanto en su forma ácida como su sal sódica y al polímero EuE, estos fueron

18 18 Capitulo 3 procesados tal como fueron suministrados por el proveedor, mientras ERL y ERS fueron reducidos en su tamaño para lograr la estandarización del proceso de obtención de los complejos, tal como se explicó en el capítulo 2. Tabla 3-2. Propiedades intrínsecas de los materiales precursores. Propiedades Compuesto D Na D EuE ERL ERS < 1 134,24 14, (no fue posible (75% de las (75% de las partículas Tamaño y distribución de determinarlo por el partículas entre entre 6,64-16,60) tamaños de partícula (µ) método microscópico) 29,08-152,67) Morfología Material muy fino, pulvurulento (Fig. 8a). Material cristalino, forma acicular principalmente. (Fig. 8b) Forma irregular (Fig. 8c) Forma irregular (Fig. 8d) Forma irregular (Fig. 8e) Figura 3-8a. Diclofenac sódico (10X y 40X) Figura 3-8b. Diclofenac ácido (40X)

19 Capítulo 3 19 Figura 3-8c. EuE (10X y 40X) Figura 3-8d. EuRL (40X y 44X) Figura 3-8e. EuRS (40X y 44X) Figura 3-8: Morfología de las partículas (micrsocopía óptica).

20 20 Capitulo 3 Tabla 3-3: Propiedades derivadas de los materiales precursores. Propiedades Compuesto D Na D EuE ERL ERS Densidad aparente 0,258 (0,005) 0,238 (0,004) 0,301 (0,011) 0,536 (0,003) 0,534 (0,013) (g/ml) Densidad apisonada (g/ml) 0,306 (0,007) 0,275 (0,002) 0,357 (0,014) 0,599 (0,003) 0,627 (0,001) Voluminosidad aparente 3,866 (0,074) 4,208 (0,074) 3,321 (0,124) 1,866 (0,012) 1,873 (0,043) (ml/g) Voluminosidad apisonada 3,268 (0,075) 3,638 (0,021) 2,804 (0,106) 1,669 (0,011) 1,594 (0,020) (ml/g) Índice de Carr 15,47 13,52 15,56 10,53 14,85 ïndice de Hausner 1,183 1,157 1,184 1,117 1,175 Fluidez método ángulo de reposo ( ) 48,02 (1,914) 50,12 (1,710) 25,64 (1,934) 13,40 (0,224) 12,27 (0,238) Se adhiere a la matriz, Se adhiere a la matriz, Se adhiere a la matriz, Es adherente, se dificulta la Es menos adherente hay dificultad de el comprimido hay evidencia de expulsión del comprimido, que EuE, hay dificultad Características de expulsión, el comprimido formado se rompe laminación y la tableta la superficie del en la expulsión del compresibilidad formado es de forma irregular y desprende polvillo al tacto. fácilmente. queda con rebaba. comprimido es irregular. comprimido formado, la tableta queda con rebaba. Las propiedades mostradas, son importantes para la estandarización del proceso de obtención de los complejos, pero no tienen relación alguna con las características que van a presentar los complejos elaborados, debido a que los procedimientos empleados para la preparación de los mismos, parten de los materiales en dispersión molecular. Complejos elaborados A. Propiedades intrínsecas: evaluación del tamaño y la morfología de las partículas. En cuanto al tamaño de partícula para todos los complejos se utilizó la fracción retenida entre las mallas 40 y 80 ( µm, de acuerdo a la USP, recordando que los métodos de obtención seguidos, involucraban como paso final la operación unitaria de molienda. La morfología de los materiales se evaluó por observación microscópica y los resultados se muestran en la figura 3-9, correspondiendo a las microfotografías de seis de los veinte ensayos efectuados sobre los productos resultantes. En el anexo E, se muestran las imágenes para los demás materiales. Como se aprecia, las características morfológicas son similares para todos los complejos, no definiéndose una única forma. Al comparar estos resultados con los obtenidos para los materiales precursores, se observa que no se

21 Capítulo 3 21 evidencian las características morfológicas propias del diclofenac y en cambio sí se aprecia gran similitud con los polímeros. Figura 3-9a: Complejo EuD 100 (10X y 40 X) Figura 3-9b: Complejo EuD 25 (10 X y 44 X) Figura 9c. Complejo EuD 50 Cl 35 (20 X y 44 X)

22 E E 22 Capitulo 3 Figura 3-9d: Complejo ERLD 100 ES (30 X y 44 X) Figura 3-9e: Complejo ERLD 100 P (10 X y 44 X) Figura 3-9f: ERSD 100 ES (10 X y 20 X) Figura 3-9g: ERSD 100 P (10 X y 20 X) Figura 3-9: Morfología de algunos de los complejos obtenidos (Microscopía óptica).

23 Capítulo 3 23 B. Propiedades derivadas: densidad, voluminosidad, índices de Carr y de Hausner, fluidez y compresibilidad. - Densidad aparente y apisonada En la figura 3-10 se presentan de manera comparativa los resultados encontrados para los diferentes complejos evaluados. Los datos primarios de las determinaciones experimentales se presentan en el anexo E. g/m L 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 g/ml 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Figura 3-10: Comportamiento de la densidad aparente (izquierda) y apisonada (derecha) de los diferentes complejos. Si se comparan de manera general, los valores de densidad para los complejos derivados del EuE con los correspondientes al diclofenac ácido y al polímero (tabla 3-3), se observa un aumento significativo en el valor de la propiedad evaluada, atribuible a un mejor acomodamiento de las partículas dado por su cambio en el tamaño y en la forma, respecto a los materiales precursores. Para el caso del diclofenac se pasa de una forma acicular a una más de tipo poliédrico y el tamaño se aumenta de manera importante para los dos casos. En cuanto a los complejos derivados de ERL y ERS por el método ES, los valores de la densidad son muy similares al de los polímeros precursores, puesto que el diclofenac que se encuentra neutralizando al polímero está en muy baja proporción, lo que parece no incidir de manera notoria en el resultado. En cambio, con los complejos ERLD 100 P y ERSD 100 P, sí se observan diferencias significativas (figura 3-10), posiblemente asociado a la incidencia que el proceso de obtención de estos complejos pudo tener sobre algunas de las propiedades intrínsecas (diferentes a la forma y al

24 Densidad (g/ml) Densidad (g/ml) 24 Capitulo 3 tamaño), puesto que de acuerdo a las fotografías mostradas en la figura 3-9, no se manifiestan variaciones importantes en cuanto a la forma entre los métodos de precipitación (P) y evaporación del solvente (ES) y el tamaño de partícula se mantuvo controlado dentro de un rango definido para los dos casos. Al comparar los resultados de la densidad aparente y apisonada, se encuentra que estos últimos son mayores a los determinados para la densidad aparente, evidenciando la efectividad del acomodamiento impartido a las partículas de los materiales al someterlos a un proceso de vibración. Con el fin de evidenciar si existe algún tipo de tendencia entre las propiedades evaluadas y el grado de neutralización en los complejos derivados del EuE, con el diclofenac o con el ácido clorhídrico, se realizaron las gráficas que se presentan en las figuras 3-11y ,68 0,66 0,64 0,62 0,6 0,58 0,56 0,54 0,52 0, Neutralización con HCl (%) Densidad aparente Densidad apisonada Figura 3-11: Relación entre las densidades aparente y apisonada con el grado de neutralización del complejo EuE con HCl. 0,66 0,64 0,62 0,6 0,58 0,56 0,54 0,52 Densidad aparente sin cloruros Densidad apisonada sin cloruros Densidad apisonada cloruro constante Densidad aparente cloruro constante 0, Grado de neutralización con D (%)

25 Capítulo 3 25 Figura Relación entre las densidades aparente y apisonada con el grado de neutralización del complejo EuE con diclofenac. De acuerdo con los resultados, no se evidencia una tendencia clara asociada a la influencia del grado de neutralización del PE con el diclofenac o con el HCl sobre las propiedades medidas, cuando estos factores se consideran de manera independiente (figuras 3-11 y 3-12). Teniendo en cuenta que los valores correspondientes a la evaluación de una misma propiedad no difieren mucho entre ellos y que no se detectan diferencias estadísticamente significativas al variar el grado de neutralización, no se podría hablar de que se presenta alguna tendencia. Esto es lógico, si se considera que las propiedades derivadas, como son la densidad aparente y apisonada, dependen en gran medida del tamaño, la forma y la carga superficial de las partículas (propiedades intrínsecas), aspectos que serían muy parecidos entre los diferentes complejos evaluados (Florence and Attwood 2006). De otra parte, si se comparan los valores de densidad entre los complejos neutralizados con HCl además de diclofenac y los que sólo presentan neutralización con el fármaco (figura 3-12), se observa que se detectan diferencias estadísticamente significativas, siendo los complejos con HCl los que presentan una menor densidad aparente y una mayor densidad apisonada, lo que hace suponer que el factor adicional de neutralización del complejo con el HCl tiene incidencia sobre algunas de las propiedades intrínsecas del material, como podría ser la carga superficial de las partículas, generando repulsión entre ellas dando como consecuencia un valor más bajo en la densidad aparente evaluada. - Voluminosidad aparente y apisonada Los datos primarios de la voluminosidad, tanto aparente como apisonada, con sus correspondientes análisis estadísticos se presentan en el anexo E y el comportamiento se ilustra en las gráficas de las figura Las diferencias presentadas con respecto a la densidad aparente y apisonada, se explican si se recuerda que estas propiedades son recíprocas.

26 Voluminosidad (ml/g) 26 Capitulo 3 ml/g 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 0,500 0,000 ml/g 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 0,500 0,000 Figura 3-13: Comportamiento de la voluminosidad aparente (izquierda) y apisonada (derecha) de los diferentes complejos. Las figuras 3-14 y 3-15, ilustran acerca de las posibles relaciones que se presentan entre los valores de estas propiedades y el grado de neutralización de los complejos basados en EuE. Considerando que la densidad y la voluminosidad son propiedades recíprocas, las explicaciones al comportamiento mostrado, serían las mismas dadas anteriormente. 2,10 2,00 1,90 1,80 1,70 Voluminosidad Aparente Voluminosidad Apisonada 1,60 1, Grado de neutralización con HCl (%) Figura 3-14: Relación entre las voluminosidades aparente y apisonada con el grado de neutralización del complejo EuE con HCl.

27 Voluminosidad (ml/g) Capítulo ,00 1,95 1,90 1,85 1,80 1,75 1,70 1,65 1,60 1,55 1, Voluminosidad aparente sin cloruros Voluminosidad apisonada sin cloruros Voluminosidad aparente cloruro constante Voluminosidad apisonada cloruro constante Grado de neutralización con D (%) Figura 3-15: Relación entre las voluminosidades aparente y apisonada con el grado de neutralización del complejo EuE con diclofenac. - Índices de Carr y de Hausner (Staniforth 2002) A partir de los valores de voluminosidad y densidad (global y apisonada), se calcularon los índices de Carr (también llamado de compresibilidad) y de Hausner, mediante las ecuaciones 3.2 y 3.3. Índice de Carr % = Densidad apisonada Densidad aparente Densidad apisonada X 100 (3. 2) Índice de Hausner = Voluminosidad aparente Volumi nosidad apisonada (3.3) Los resultados correspondientes, se muestran en el anexo E y se ilustran en las gráficas de la figura 3-16.

28 28 Capitulo 3 % 18,000 16,000 14,000 12,000 10,000 8,000 6,000 4,000 2,000 0,000 1,400 1,200 1,000 0,800 0,600 0,400 0,200 0,000 Figura 3-16: Comportamiento de los índices de Carr (Izquierda) y de Hausner (derecha) de los diferentes complejos. De acuerdo a lo reportado en la literatura (Staniforth 2002), para el índice de Carr, un flujo excelente corresponde a valores comprendidos entre el 5 y el 15%, mientras un flujo bueno está entre 12-16%. Según la figura 16 la totalidad de materiales evaluados se encuentran en estas dos categorías. En cuanto al índice de Hausner, un flujo bueno sería aquel valor menor a 1,25. De acuerdo a la misma figura, todos los materiales estudiados presentan este comportamiento. - Fluidez por el método del ángulo de reposo Los datos primarios se muestran en el anexo E y su representación gráfica en la figura Se observa que todos los materiales presentaron valores de ángulos menores o iguales a 25, mostrando tener un buen flujo, de acuerdo a lo referenciado en la literatura (Staniforth 2002) y al compararlos con los valores del fármaco (tabla 3-3), se evidencia el mejoramiento en esta propiedad por efecto de la formación del complejo, en los diferentes casos, lo que hace a estos materiales aptos para su empleo en una futura formulación, en la que se tenga como método de elaboración la compresión directa, similar a lo presentado por otros autores (Fernandez-Arévalo et al. 2004; Bermudez et al. 2008). Este cambio favorable en la fluidez está asociado a la variación en las propiedades intrínsecas del material, debido al mayor tamaño de partícula del complejo en comparación al fármaco y una forma más regular respecto a la de tipo acicular que presenta el principio activo.

29 Capítulo 3 29 Grados Figura 3-17: Comportamiento del ángulo de reposo de los diferentes complejos en comparación al fármaco y a los PE. Al relacionar la fluidez por este método con el grado de neutralización con el HCl o con el diclofenac, no se encontró alguna tendencia clara entre dichas variables. - Compresibilidad Todos los complejos evaluados fueron directamente compresibles en las condiciones definidas en la metodología. No presentaron adherencia a la matriz, dificultad en la expulsión, ni laminación. Adicionalmente, los polímeros y el fármaco, tanto en su forma ácida como su sal sódica, fueron evaluados en las mezclas físicas correspondientes, elaboradas en las mismas proporciones utilizadas para los complejos. Estas mezclas físicas fueron también compresibles, pero presentaron problemas como dificultad de expulsión, adherencia, laminación, entre otros, como se presenta en la tabla 3-4. Este comportamiento refleja la ventaja tecnológica que conlleva la formación del complejo frente a la mezcla física de los materiales precursores, similar a lo obtenido en otros estudios (Bermudez, Jimenez-Kairuz et al. 2008).

30 30 Capitulo 3 Tabla 3-4: Aspectos relacionados con la compresibilidad de las mezclas físicas de los PEs y el fármaco. Mezcla física EuE + D EuE + DNa ERS + D ERS + DNa ERL + D ERL + DNa Observaciones Hay una pequeña adherencia a la matriz, se observan los cristales en la superficie y el comprimido tiende a romperse en los bordes. El material se adhiere fuertemente a la matriz, hay dificultad de expulsión y evidencia de laminación. Hay una pequeña adherencia a la matriz, se observan los cristales en la superficie y el comprimido tiende a romperse en los bordes. El material se adhiere fuertemente a la matriz, hay dificultad de expulsión y evidencia de laminación. Hay una pequeña adherencia a la matriz, se observan los cristales en la superficie y el comprimido tiende a romperse en los bordes. El material se adhiere fuertemente a la matriz, hay dificultad de expulsión y evidencia de laminación. - Determinación del contenido de humedad Los resultados correspondientes al promedio de tres determinaciones, con su variación, se presentan en la tabla 3-5 y el comportamiento se ilustra en la figura Tabla 3-5: Valores del contenido de humedad para los complejos Complejo Humedad promedio (%) Desviación estándar EuD 100 2,13 0,15 EuD 50 3,18 0,12 Eu D25 2,23 0,19 EuD 25 Cl 50 11,4 0,41 EuD 35 Cl 50 10,7 0,30 EuD 50 Cl 50 8,62 0,15 EuD 50 Cl 35 7,71 0,25 EuD 50 Cl 25 6,66 0,20 EuD 50 Cl 20 4,94 0,13 EuD 50 Cl 15 4,83 0,13 EuD 50 cl 12,5 4,28 0,23 EuD 50 Cl 10 3,69 0,25 EuD 75 5,77 0,21 EuD 75 Cl 25 5,32 0,16 ERLD 100 ES 3,16 0,14 ERLD 50 ES 1,28 0,19 ERLD 100 P 2,80 0,34 ERSD 100 ES 1,47 0,15 ERSD 50 ES 1,41 0,21 ERSD 100 P 1,04 0,10 % 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 Figura 3-18: Contenido de humedad (%) de los complejos evaluados.

31 Contenido de humedad (%) Capítulo 3 31 Los resultados evidencian una tendencia en la variación del contenido de humedad con el porcentaje de neutralización de Eu con D y con HCl. En la medida que aumenta el grado de neutralización con D o decrece el porcentaje de HCl, el contenido de humedad disminuye. Esto se relaciona con la afinidad que presenta el complejo por el agua. Cuando la neutralización se da con HCl, los complejos son más hidrofílicos y en la medida que el porcentaje se hace mayor, el complejo se hace más afín por el agua. Lo contrario sucede si se aumenta el contenido de D que está presente. En este último caso, la presencia del diclofenac como contraión, genera una mayor hidrofobicidad. Esta explicación se profundiza un poco más, cuando se aborde el tema de caracterización de los complejos en dispersión Evaluación del comportamiento de los complejos, como material particulado, frente a la humedad A partir de los resultados de ganancia o pérdida de peso, generados para cada complejo en las diferentes condiciones, se determinó el contenido de humedad en el equilibrio correspondiente y las velocidades de sorción de humedad, como se presenta a continuación. Contenido de humedad en el estado de equilibrio de los diferentes complejos En las figuras 3-19 y 3-20, se presentan las gráficas del contenido de humedad en el estado de equilibrio para algunos de los materiales evaluados en función de la humedad relativa. En el anexo F se presentan los datos y gráficas correspondientes al porcentaje de ganancia o pérdida de humedad, de los veinte complejos. 31,0 26,0 21,0 16,0 11,0 6,0 1,0 35-4, Humedad relativa (%) EuD50 EuD50Cl10 EuD50Cl12,5 EuD50CL15 EuD50Cl20 EuD50Cl25 EuD50Cl35 EuD50Cl50

32 Contenido de humedad (%) 32 Capitulo 3 Figura 3-19: Contenido de humedad en el estado de equilibrio de los complejos EuD 50 Cl x a 18 ± 1 C. En la figura 3-19 se muestra el comportamiento de los complejos que presentan neutralización variable con el HCl, manteniendo el diclofenac constante y su relación con la humedad relativa. Aunque no se evidencia una tendencia clara con el porcentaje de neutralización con HCl, sí se observa que cuando el complejo ha sido neutralizado con este ácido, el material adquiere la capacidad de tomar más humedad, es decir se hace más higroscópico. Es así como el EuD 50, logra un máximo de captación de humedad de alrededor del 7%, en un ambiente del 96% de HR, mientras el complejo EuD 50 Cl 25, alcanza un 28% en las mismas condiciones. La importancia de la realización de estos estudios radica en la posibilidad de clasificar los materiales, de acuerdo a su capacidad para tomar humedad según el medio en el que se encuentren (Callahan et al. 1982), como se presenta en el anexo F. Si se considera la información obtenida para los veinte complejos, con el fin de realizar esta clasificación, se observa que se tienen materiales no higroscópicos como el complejo EuD 75 Cl 25, con un máximo de humedad del 5,3%, tomados en la cámara del 96 % y ligeramente higroscópicos como el EuD 25 Cl 50, al tomar cerca del 36% de humedad, en las mismas condiciones. Los demás complejos se encuentran clasificados en estas dos categorías. En la figura 3-20 se presentan los complejos obtenidos a partir de los polímeros ERS y ERL, por los métodos de evaporación del solvente y precipitación, que se explicaron en el capítulo 2. La mayoría se encuentran clasificados en las dos categorías mencionadas anteriormente, con excepción de ERSD 100 P, que de acuerdo a los parámetros establecidos sería considerado como moderadamente higroscópico. 44,0 34,0 24,0 14,0 4,0 EuRLD100ES EuRLD50ES EuRSD100ES EuRSD50ES EuRLD100 P EuRSD100 P ,0-16,0 Humedad relativa (%)

33 Velocidad de sorción (mg/g*día) Capítulo 3 33 Figura 3-20: Contenido de humedad en el estado de equilibrio de los complejos EuRLD x y EuRSD x a 18 ± 1 C. Velocidad de sorción de humedad para los diferentes complejos En las figuras 3-21 y 3-22, se presentan las gráficas de velocidad de sorción de humedad, en las diferentes condiciones, para los complejos EuD 50 Cl x, EuRLD x y EURSD x. Cuando el PE es el EuE (figura 3-21), se observa que la neutralización con HCl en el complejo ocasiona un aumento en la velocidad de sorción. Es así como la más alta velocidad alcanzada en los complejos es de 240,58 mg/g*día, para EuD 50 Cl 20, mientras el complejo EuD 25, que no presenta neutralización con HCl tuvo una velocidad de 76,45 mg/g*día. En general, las tendencias de las gráficas, para el caso de los complejos neutralizados con HCl, muestran dos grupos: unos con pendientes mayores y por tanto velocidades mayores como EuD 25 Cl 50, EuD 35 Cl 50, EuD 50 Cl 50, EuD 50 Cl 35, EuD 50 Cl 25 y EuD 50 Cl 20 y otro con menores velocidades de sorción como EuD 50 Cl 10, EuD 50 Cl 12.5, EuD 50 Cl 15 y EuD 75 Cl 25. De acuerdo a estos resultados, un mayor grado de neutralización con HCl y un menor porcentaje de neutralización con el diclofenac, favorecen la higroscopicidad del material. En el primer caso se incrementa la posibilidad de interacción del complejo con el agua, mientras, en el segundo caso, el diclofenac ocasiona una neutralización que hace al complejo más hidrofóbico, debido a su naturaleza química 194, , , ,0000 EuD50 EuD50Cl50 EuD50Cl35 EuD50Cl25 EuD50Cl20 EuD50Cl15 EuD50Cl12,5 EuD50Cl10-6, Humedad relativa (%)

34 Velocidad de sorción (mg/g*día) 34 Capitulo 3 Figura 3-21: Comportamiento de la velocidad de sorción de agua de los complejos EuD x Cl x a 18 ± 1 C, en función de la humedad relativa. Para los complejos con ERL y ERS (figura 3-22), se observa un comportamiento parecido entre ellos, correspondiente a una baja velocidad de sorción, propio de materiales poco higroscópicos con excepción de lo ocurrido con ERSD 100 P EuRLD100 ES EuRLD50 ES EuRSD100 ES EuRSD50 ES EuRLD100 P EuRSD100 P -50 Humedad relativa (%) Figura 3-22: Comportamiento de la velocidad de sorción de agua de los complejos EuRLD x y EuRSD x a 18 ± 1 C, en función de la humedad relativa. A partir de las gráficas de velocidad de sorción, es posible deducir las condiciones de almacenamiento de los complejos, pues se seleccionan aquellas en las que el material ni gane ni pierda humedad. Para los complejos obtenidos con EuE, existe una zona claramente definida entre 40-50% de humedad relativa que cumple estas características, siendo el valor más adecuado el de 45%. Para los complejos derivados de ERL y ERS, no hay una zona común para todos, por lo que se hace necesario especificar el valor para cada caso Caracterización de los complejos en dispersión Como se mencionó en la metodología, a continuación se presentan los resultados de los ensayos realizados para aquellos complejos que mostraron mayor afinidad por el agua. El ensayo de evaluación cualitativa de la solubilidad permitió efectuar esta clasificación.

35 Capítulo 3 35 Es de considerar, que en algunas pruebas no se emplearon todos los complejos solubles en agua, sino sólo algunos a manera de ejemplo y para la determinación de la solubilidad de manera cuantitativa, se evaluaron algunos complejos insolubles en este medio, con fines comparativos Evaluación cualitativa de la solubilidad de los complejos En la tabla 3-6 se presentan los resultados cualitativos del ensayo de solubilidad. Se observa que en aquellos complejos en los que el PE se neutralizó parcial o totalmente con el diclofenac el complejo se encuentra clasificado como insoluble (I), pues visualmente no se aprecia interacción alguna con el medio. Cuando en el complejo (específicamente con EuE) se presenta, además de la interacción iónica con el fármaco, la neutralización parcial con el HCl, el comportamiento cambia a parcialmente soluble (PS) o a soluble (S). Los resultados correspondientes a los complejos con el EuE, pueden explicarse teniendo en cuenta el tipo de molécula que neutraliza y el contraión que permanece en la vecindad del PE. En lo referente al tipo de molécula, tanto el diclofenac como el ácido clorhídrico son compuestos ácidos, siendo el primero de naturaleza débil y el segundo fuerte. Esta diferencia ocasiona que posiblemente el grado de protonación no sea el mismo, puesto que el HCl al ser un ácido fuerte, dona fácilmente su protón mientras el diclofenac ácido lo hace en una menor proporción (Sinko 2006). En cuanto al tipo de contraión, el tamaño que tienen puede ejercer una influencia importante. En el caso del diclofenac ácido el contraión es el anión de esta molécula, que en tamaño supera ampliamente al del HCl, que corresponde al átomo Cl -. Los dos aspectos mencionados pueden afectar la densidad de carga de la superficie del complejo, que se presume sería más positiva cuando se neutraliza con el HCl que con el diclofenac. Incluso, podría suponerse por lo explicado anteriormente, que en el caso de la reacción con el diclofenac, no quedaran expuestas cargas en la superficie. La presencia de estas cargas favorece la interacción con el medio acuoso, reflejado en el aumento en la solubilidad de aquellos complejos neutralizados con el HCl.

36 36 Capitulo 3 Tabla 3-6: Evaluación de la solubilidad cualitativa de los complejos en agua. No. Complejo2 Observación 1 EuD 100 I 2 EuD 75 I 3 EuD 50 I 4 EuD 25 I 5 EuD 50 Cl 10 PS 6 EuD 50 Cl 12,5 PS 7 EuD 50 Cl 15 PS 8 EuD 50 Cl 20 PS 9 EuD 50 Cl 25 S 10 EuD 50 Cl 35 S 11 EuD 50 Cl 50 PS 12 EuD 35 Cl 50 PS 13 EuD 25 Cl 50 PS 14 EuD 75 Cl 25 PS 15 RLD 100 ES I 16 RLD 50 ES I 17 RSD 100 ES I 18 RSD 50 ES I 19 RLD 100 P I 20 RSD 100 P I I: insoluble, PS: Parcialmente Soluble y S: Soluble El esquema hipotético de la interacción que se estaría dando al formarse el complejo se presenta en la figura 3-23.

37 Capítulo 3 37 Figura 3-23: Esquema hipotético de la formación de los complejos con EuE Evaluación del aspecto físico y del ph de las dispersiones De acuerdo al ensayo cualitativo de evaluación de la solubilidad del numeral anterior, se seleccionaron los complejos clasificados como solubles y parcialmente solubles para caracterizarlos físicamente y determinarles el ph a las dispersiones al 0,1 %. En la tabla 3-7 se resumen los resultados encontrados. Tabla 3-7: Características de algunas dispersiones de los complejos

38 38 Capitulo 3 Complejo ph de la dispersión Aspecto físico EuD 25 Cl 50 3,54 ± 0,04 Dispersión turbia/presencia de sedimento +++ EuD 35 Cl 50 3,66 ± 0,04 Dispersión turbia/presencia de sedimento +++ EuD 50 Cl 10 5,51 ± 0,03 Dispersión turbia/presencia de sedimento +++ EuD 50 Cl ,81 ± 0,04 Dispersión turbia/presencia de sedimento ++ EuD 50 Cl 15 5,16 ± 0,04 Dispersión turbia/presencia de sedimento ++ EuD 50 Cl 20 4,97 ± 0,05 Dispersión turbia/presencia de sedimento ++ EuD 50 Cl 25 4,53 ± 0,03 Dispersión translúcida/no hay sedimento EuD 50 Cl 35 3,70 ± 0,08 Dispersión translúcida/no hay sedimento EuD 50 Cl 50 3,84 ± 0,10 Dispersión turbia/presencia de sedimento +++ EuD 75 Cl 25 3,91 ± 0,10 Dispersión turbia/presencia de sedimento +++ Los resultados anteriores se presentan en las figuras 3-24 y En ellas se observa la influencia que tiene el porcentaje del EuE neutralizado, con el diclofenac y con el HCl, sobre el ph, excluyendo al complejo EuD 50 Cl 12.5 que se sale de la tendencia encontrada. En las gráficas se han incluido los valores de ph de las dispersiones EuCl 50 : 3,3 y EuD 50 : 6,3, como puntos de inicio.

39 ph ph Capítulo ,2 4 3,8 3,6 3,4 3, Neutralización con diclofenac (%) Figura 3-24: Variación en el ph de las dispersiones al 0,1% EuD x Cl 50 con el grado de neutralización con D. 7,0 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2, Neutralización con HCl (%) Figura 3-25: Variación en el ph de las dispersiones al 0,1% EuD 50 Cl x con el grado de neutralización con HCl. Las tendencias de las gráficas evidencian la influencia que tiene el grado de neutralización del PE sobre el ph. En la medida que se aumenta el porcentaje de diclofenac, manteniendo el porcentaje de neutralización con el HCl constante (50%), el

40 40 Capitulo 3 ph tiende a aumentar. Lo contrario ocurre cuando se incrementa el porcentaje de HCl que neutraliza al PE, manteniendo fija la proporción del diclofenac en el complejo (50%). No fue posible observar el comportamiento en todo el rango de neutralización (0-100%) debido a la insolubilidad, tanto de los complejos formados en algunas composiciones como a la del polímero en el agua. Sin embargo, con los resultados obtenidos se evidencian claramente las tendencias correspondientes a las de una sal (similar a lo que ocurre con el complejo) al entrar en solución, pues cuando se aumenta el contenido de un ácido débil como lo es el diclofenac, hace menos ácido el ph al sustraer protones del medio una vez el complejo empieza a disociar y cuando se incrementa la proporción del ácido fuerte (HCl), la dispersión se torna más ácida, debido al efecto contrario Evaluación del efecto de la adición del cloruro de sodio En la figura 3-26, se presenta el efecto de la adición del cloruro de sodio a la dispersión del complejo, sobre el ph. Para este ensayo se eligieron los dos complejos clasificados como solubles: EuD 50 Cl 25 y EuD 50 Cl 35. En la gráfica se observa cómo en la medida que aumenta la concentración de NaCl, el ph también aumenta hasta un punto en el que se estabiliza. Las dos curvas parten de un ph diferente, debido a la composición del complejo como se explicó en el numeral anterior. Así como se ha encontrado en otros estudios (Quinteros et al. 2008), la adición del cloruro de sodio a los complejos EuD 50 Cl 25 y EuD 50 Cl 35, genera un intercambio iónico como se presenta en la ecuación 3.4. La posibilidad del intercambio se ve favorecida por la naturaleza débil del diclofenac ácido. En la medida que el equilibrio de la ecuación 3.4 se desplaza hacia la derecha, la ecuación 3.5 favorece la regeneración del diclofenac ácido, para lo que requiere tomar iones hidronio del medio aumentando en consecuencia el ph. [EuH + D - Cl - ] + NaCl EuH + Cl - + D - + Na (3.4) D - + H + DH (3.5) Paralelamente se debe considerar el equilibrio asociado al PE, que se presenta en la ecuación 3.6 y que en la gráfica no exhibe una gran variación. En presencia del NaCl

41 ph Capítulo 3 41 (ecuación 3.7), muestra una interacción con el ión cloruro, contribuyendo de manera secundaria, a la variación del ph del medio, aunque no de manera significativa. Eu + H + EuH + (3.6) EuH + + NaCl EuH + Cl - + Na + (3.7) Los diferentes equilibrios en conjunto influyen en el ph final del medio, sin embargo, es de aclarar que el presentado en la ecuación 3.4 es el que afecta en una mayor medida (Quinteros et al. 2008). 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 EuD50Cl25 EuCl25 EuD50Cl35 EuCl35 3,5 3, moles NaCl * 10-6 Figura 3-26: Variación del ph debido al desplazamiento del diclofenac por el intercambio iónico tras la adición de NaCl Determinación cuantitativa de la solubilidad Para este ensayo se seleccionaron los complejos clasificados previamente como solubles, EuD 50 Cl 25 y EuD 50 Cl 35 ; uno parcialmente soluble, EuD 50 Cl 10 y otro insoluble, EuD 50 en el agua. En la figura 3-27, se comparan las solubilidades aparentes de los complejos evaluados frente a la solubilidad verdadera de D, en agua, SF y buffer ph 6,8, a 37 C.

42 42 Capitulo Diclofenac EuD50 EuD50Cl10 EuD50Cl25 EuD50Cl35 Figura 3-27: Estudio de la solubilidad aparente de los complejos EuD 50 Cl X en agua, solución fisiológica (SF) y buffer ph 6,8 en comparación de la solubilidad intrínseca del diclofenac ácido (mg/ml). De manera general, los resultados obtenidos, evidencian el aumento en la solubilidad aparente (para los complejos) en agua y SF, respecto a la solubilidad intrínseca del diclofenac, debido a la presencia del fármaco no sólo como especie neutra y disociada, sino también haciendo parte de los pares iónicos con el PE (Jimenez-Kairuz, Allemandi et al. 2002; Florence and Attwood 2006; Lankalapalli and Kolapalli 2009). Esto se manifiesta principalmente para los complejos EuD 50 Cl 25 y EuD 50 Cl 35, ya que los valores de las solubilidades aparentes para EuD 50 y EuD 50 Cl 10 fueron muy bajos. Tal como se menciona en estudios previos, la formación de este tipo de pares iónicos se caracteriza por tener un alto grado de condensación de contraiones, debido a la interacción electrostática presente entre el macroión y las pequeñas moléculas de carga contraria (Jimenez-Kairuz, Allemandi et al. 2002; Lankalapalli and Kolapalli 2009) Los equilibrios químicos involucrados para las diferentes especies son los siguientes: HCl H + + Cl - (3.8) pka/ph DH H + + D - (3.9) pka/ph Agua Buffer ph 6.8 Solución NaCl 0,9% Eu + H + EuH + (3.10) Eu + DH + HCl EuH + + D - + Cl - + H + EuH + D - Cl - (Equilibrio global) (3.11) donde Eu representa el polímero sin protonar, EuH + el polímero protonado, DH el diclofenac sin disociar, D - el diclofenac disociado y EuH + D - Cl - el complejo PE-F.

43 Capítulo 3 43 De acuerdo con lo expresado por Quinteros et al (Quinteros et al. 2008), la solubilidad aparente de un fármaco ácido en un complejo podría expresarse en función de las diferentes especies que se encuentran en solución, de la siguiente manera: S A = S HA + (A - ) + (EuH + A - Cl - ) (3.12) en donde S HA corresponde a la solubilidad intrínseca del diclofenac ácido, (A - ) a la concentración de diclofenac disociado presente y (EuH + A - Cl - ) al par iónico generado entre el diclofenac, el ácido clorhídrico y el Eudragit E. Teniendo en cuenta, que a unas condiciones dadas de solvente (composición, ph) y de temperatura, la concentración del fármaco como especie neutra y disociada permanece constante, el valor del incremento en la solubilidad aparente dependerá de la concentración del par iónico que se encuentre en solución. Los resultados correspondientes a la solubilidad en agua, que se presentan en la tabla 3-8, muestran que los complejos EuD 50 exhiben solubilidades diferentes al ir variando su grado de neutralización con el HCl. Es así, como a mayor proporción de cloruros en el complejo, mayor es la solubilidad aparente encontrada. Un comportamiento contrario se presenta con el ph, puesto que en la medida que aumenta la proporción de cloruros este tiende a disminuir, como una consecuencia del incremento de acidez del complejo. Tabla 3-8: Resultados de las solubilidades aparentes de los complejos EuD 50 Cl x en agua y SF. D o EuD 50 Cl x Diclofenac So (agua)-37 C (mg/ml): 0,04 Diclofenac So (SF)-37 C (mg/ml): 0,0016 pka (agua, 25 C): 4,5 (Martinez-Pla 2005) pka (µ: 0,15; 25 C): 4,4 Solubilidad ph de la aparente del dispersión complejo en agua del complejo (mg/ml) en agua (± DV) (± DV) I [D] a mg/ml II I/II (agua) a Solubilidad aparente del diclofenac en agua, al ph correspondiente al de la dispersión del complejo. b Solubilidad aparente del diclofenac en SF, al ph correspondiente al de la dispersión del complejo. Solubilidad aparente del complejo en SF (mg/ml) (± DV) I ph de la dispersión del complejo en SF (± DV) [D] b mg/ml II Diclofenac 2,0730 (0,0210) 6,2 (0,1) 2,073 1,000 0,03510 (0,00051) 5,7 (0,0) 0,035 10,000 EuD 50 0,0021 (0,0001) 6,3 (0,1) 2,599 0,001 0,00050 (0,00005) 6,9 (0,1) 0,529 0,0010 EuD 50 Cl 10 3,3290 (0,0350) 5,6 (0,0) 0,551 6,041 0,08701 (0,00090) 6,5 (0,1) 0,212 0,4100 EuD 50 Cl ,10 (2,12) 5,5 (0,1) 0, ,6 393,40 (2,82) 6,2 (0,0) 0, ,3 EuD 50 Cl ,30 (2,77) 4,9 (0,0) 0, ,40 (3,80) 5,9 (0,1) 0, I/II (SF)

44 44 Capitulo 3 Los resultados observados para la solubilidad pueden atribuirse al aumento gradual de la hidrofilicidad del complejo, como ha sido reportado por otros autores (Aguzzi et al. 2002; Alovero et al. 2003). De acuerdo al análisis realizado inicialmente, cuando se evaluó la solubilidad cualitativa, el tipo de molécula que neutraliza y el contraión que permanece en la vecindad del PE son determinantes del comportamiento observado. El mayor grado de hidrofilicidad, se refleja en la solubilidad aparente del diclofenac ácido en los complejos EuD 50 Cl 25 y EuD 50 Cl 35, puesto que para el primero se alcanzan valores de 431 veces la solubilidad del diclofenac al mismo ph, mientras que para EuD 50 Cl 35 se obtienen solubilidades aparentes 1498 veces la del fármaco en estudio en la misma condición. Estos resultados, evidencian que la complejación PE-F con la composición mencionada, permite aumentar ampliamente la solubilidad aparente del diclofenac en medios acuosos (a unas determinadas condiciones de composición del complejo), lo que podría significar un cambio de clasificación en el Sistema de Clasificación Biofarmacéutica, pasando de una categoría II (baja solubilidad, alta permeabilidad) a la I (alta solubilidad, alta permeabilidad) al modificarse las propiedades fisicoquímicas iniciales del fármaco (Baena and Ponce D León 2008; Breda et al. 2009). La solubilidad aparente obtenida para los complejos, cuando se emplea la solución fisiológica como solvente (solución de NaCl al 0,9 %), presenta valores mayores a los mostrados en agua, particularmente para los complejos EuD 50 Cl 25 y EuD 50 Cl 35. Esta diferencia puede atribuirse a que el NaCl presente en el solvente genera el equilibrio de intercambio iónico, explicado anteriormente: EuD 50 Cl x + NaCl EuD y Cl z + DNa (3.13) En la tabla 3-7 se aprecia este aumento en el valor de la solubilidad aparente para los complejos EuD 50 Cl 25 y EuD 50 Cl 35, que fue de 3674 y veces la solubilidad del diclofenac a las condiciones de ph correspondientes a cada caso, valores mucho mayores a los presentados en el agua. De otro lado, una mayor concentración del DNa en solución, como consecuencia del desplazamiento hacia la derecha del equilibrio presentado en la ecuación 3.13, conlleva como se informó en un trabajo anterior (Quinteros et al. 2008), a un aumento en el ph si se compara con el determinado en el medio acuoso (de 6,3 a 6,9; de 5,6 a 6,5; de 5,5 a 6,2 y de 4,9 a 5,9).

45 Capítulo 3 45 Los resultados de la solubilidad presentados por los complejos, cuando el medio solvente es buffer a ph 6,8, mostraron valores muy bajos en estas condiciones (por lo que no se presentan los resultados), con excepción de lo ocurrido con el diclofenac, que exhibe una mayor solubilidad (8,9 mg/ml) en este medio, en comparación con el agua y la SF, puesto que en estas condiciones el fármaco se encuentra ionizado. La explicación a la baja solubilidad de los complejos podría estar relacionada con la formación de complejos insolubles, producto de la interacción con los iones fosfato del medio Determinación del porcentaje de fármaco complejado Con el ánimo de realizar un estudio más preciso que permitiera determinar la proporción de fármaco que estaba unido al polilelectrolito, se evaluaron los complejos EuD 50 Cl 25 y EuD 50 Cl 35, en los que se neutraliza el cincuenta por ciento de los grupos amino del PE con el diclofenac y el porcentaje restante es parcialmente neutralizado con el HCl (en porcentajes variables 25 y 35 %) que aporta el ión cloruro como contraión. Se seleccionaron estos complejos por ser solubles en agua, aspecto requerido para la determinación de la distribución de las especies, puesto que el método empleado es el de coeficiente de reparto agua/ciclohexano (Sinko 2006). Para determinar el porcentaje de distribución de las especies en el equilibrio (fármaco formando un par iónico con el PE, fármaco libre y fármaco ionizado), inicialmente se midió el coeficiente de reparto aparente del diclofenac entre una fase acuosa y el ciclohexano y posteriormente se repitió el mismo procedimiento con el complejo en estudio. Este método es útil para lograr cuantificar de manera independiente cada una de las especies presentes, basándose en que la única entidad capaz de transferirse a la fase orgánica es el fármaco en su forma neutra, en este caso el diclofenac. Las demás especies, como el fármaco disociado y el complejo PE-F, quedan retenidas en la fase acuosa. En la figura 3-28, se representan los diferentes equilibrios involucrados relacionados con el diclofenac.

46 46 Capitulo 3 DH Ciclohexano K o/w DH Fase acuosa [EUH + D - ] KD Ka D - +H + Figura 3-28: Representación de la distribución de especies, para el diclofenac, en un sistema líquido bifásico. Para poder realizar el cálculo del porcentaje de fármaco complejado se considera que la concentración molar total de D, [D T ] en la dispersión, se encuentra distribuida de la siguiente manera: [D T ] = [DH] + [D - ] + [EUH + D - ] (3.14) Esta expresión se ve reflejada en la ecuación del coeficiente de reparto aparente, determinada experimentalmente para los complejos PE-F evaluados: Ko/w ap = DH o DH ac + D ac + EuHD ac (3.15) Donde los subíndices o y ac representan a la fase orgánica y acuosa respectivamente. Para resolver la ecuación 3.15 es necesario conocer: - El coeficiente de reparto verdadero del diclofenac en el sistema solvente estudiado. K o/w =D o /D ac (3.16)

47 Capítulo El ph de la fase acuosa, una vez alcanzado el equilibrio, para el cálculo de la [H * ]. Este último valor junto con la constante de ionización (Ka) del diclofenac, permite conocer la relación entre ácido libre y disociado. Ka = D H+ DH (3.17) - El coeficiente de reparto aparente del complejo en estudio, en el mismo sistema solvente empleado en la determinación del coeficiente de reparto verdadero. Conociendo las concentraciones de las especies neutra y disociada del diclofenac, obtenidas a partir de las ecuaciones 3.16 y 3.17, es posible calcular el porcentaje de fármaco complejado de la ecuación Para calcular el porcentaje de cada una de las especies presentes en el complejo se determinó tanto el coeficiente de reparto verdadero para el diclofenac, como el coeficiente de reparto aparente para cada uno de los complejos, como se presenta a continuación. En la tabla 3-9 se presentan los datos requeridos para el cálculo del coeficiente de reparto verdadero para el diclofenac. Se muestran los resultados de la concentración de diclofenac en cada una de las fases, así como el ph de la fase acuosa antes y después de alcanzar el equilibrio. Tabla 3-9: Concentración molar del diclofenac en cada una de las fases (sistema agua/ciclohexano). Concentración molar diclofenac fase orgánica Concentración molar diclofenac fase acuosa ph inicial ph final (equilibrio) 1,11 *10-5 1,74 *10-6 3,64 (0,02) 4,07 (0,06) En la tabla 3-10 se presenta de manera resumida las concentraciones alcanzadas de diclofenac en cada fase, en el equilibrio de reparto, cuando se parte del complejo PE-F. Tabla 3-10: Concentración molar del diclofenac en cada una de las fases partiendo de los complejos PE-F (sistema agua/ciclohexano).

48 48 Capitulo 3 Complejo Concentración molar diclofenac fase orgánica Concentración molar diclofenac fase acuosa EuD 50 Cl 25 2,68 *10-7 1,25*10-5 EuD 50 Cl 35 1,56*10-7 1,26*10-5 Finalmente, a partir de los valores anteriores se realizaron los cálculos correspondientes a las ecuaciones 3.14 a En la tabla 3-11, se presentan los resultados que resumen los porcentajes de fármaco que hacen parte del complejo a manera de par iónico, de fármaco libre y de fármaco ionizado. Tabla 3-11: Distribución de especies en los dos complejos evaluados. %HA: porcentaje de diclofenac como especie ácida; % (A - ): porcentaje del diclofenac ionizado; % (EuH + A - ): porcentaje de diclofenac que hace parte del complejo. Complejo % HA % (A - ) % (EuH + A - ) EuD50Cl25 3,09 (0,93) 0,70 (0,47) 96,21 (1,40) EuD50Cl35 1,81 (0,86) 0,41 (0,19) 97,78 (1,05) Los porcentajes mencionados se representan en la figura Como se observa, la mayor proporción del diclofenac está haciendo parte del complejo, en los dos casos EuD50Cl25 EuD50Cl35 % HA % (A-) % (EuH+A-) Figura 3-29: Comparación del porcentaje de distribución de especies para algunos de los complejos EuD 50 Cl x

49 Capítulo CONCLUSIONES La caracterización en el estado sólido por IR y DRX, demostró la presencia de interacciones iónicas propias de los complejos PE-F. Los ensayos de DSC no permitieron establecer con seguridad la formación o no de los complejos, debido a posibles interacciones no iónicas que se dieron entre el polímero y el fármaco, por efecto de la temperatura. La evaluación de las propiedades farmacotécnicas de los complejos mostró valores de densidad, voluminosidad, fluidez y compresibilidad diferentes, en comparación con los obtenidos para el fármaco libre, tanto en su forma ácida como su sal sódica. Es así como la densidad fue mayor, por consiguiente la voluminosidad menor, para los complejos que para el fármaco; los resultados de ángulo de reposo fueron mayores para el diclofenac que para los complejos y la compresibilidad mejoró para los complejos respecto al fármaco libre. Estas características permitirían un mejor desempeño tecnológico de los complejos frente al diclofenac a la hora de formular un producto. No se evidenció relación entre el valor de las propiedades farmacotécnicas derivadas como densidad, voluminosidad y fluidez con el grado de neutralización con el diclofenac o con el HCl, de manera independiente. En los complejos neutralizados con el HCl además del diclofenac se presentaron densidades menores y por consiguiente mayores voluminosidades, en comparación de aquellos que sólo estaban neutralizados con el fármaco, lo que pudo deberse al incremento en la carga superficial de las partículas. El comportamiento evidenciado en las isotermas de sorción, permitió clasificar algunos complejos evaluados como materiales no higroscópicos y a otros como ligeramente higroscópicos. La neutralización parcial con HCl, le confirió al complejo un mayor grado de hidrofilicidad y por tanto un aumento en la higroscopicidad, mientras que un incremento en el grado de neutralización con el diclofenac, hizo que la higroscopicidad del material fuera menor. A partir de las gráficas de velocidad de sorción, fue posible definir aquellas condiciones de humedad relativa para almacenamiento más adecuadas, que fueron de 45% para los

50 50 Capitulo 3 complejos derivados de EuE y cuando los polímeros fueron ERL y ERS estos valores fueron particulares para cada uno. La solubilidad en agua, fue variable según el tipo de complejo. Aquellos, derivados del EuE fueron los más versátiles en este sentido, puesto que presentaron una gama de comportamientos desde prácticamente insolubles hasta solubles, de acuerdo al grado y al tipo de neutralización presentada. La neutralización con cloruros confirió una mayor hidrofilidad al complejo en comparación con la neutralización con el diclofenac, reflejándose en mayores valores de solubilidad en el primer caso. Los complejos resultantes a partir de los polímeros EuRL y EuRS, fueron clasificados como insolubles, independiente del método de obtención empleado y del grado de neutralización. La influencia del grado de neutralización de los complejos derivados de EuE sobre el ph, mostró que en la medida que aumentaba el porcentaje de neutralización con HCl, el ph disminuía, mientras que cuando se incrementaba el porcentaje de diclofenac, el ph aumentaba. Este comportamiento se asocia con la naturaleza química del contraión que entra a formar parte del par iónico. El efecto de la adición de una sal, como el cloruro de sodio, a las dispersiones de los complejos EuD 50 Cl 25 y EuD 50 Cl 35 evidenció una dependencia con el ph, debido al intercambio iónico generado entre el ión cloruro y el anión del fármaco, favorecido por la naturaleza acídica débil del diclofenac. Los resultados de la solubilidad cuantitativa mostraron un incremento de la solubilidad aparente de los complejos EuD 50 Cl 25 y EuD 50 Cl 35 en medio acuoso de 431 y 1498 veces la solubilidad del diclofenac ácido. Cuando el medio era SF, el incremento fue de 3674 y veces, para los complejos EuD 50 Cl 25 y EuD 50 Cl 35, respectivamente. Se formaron complejos prácticamente insolubles en presencia de los iones fosfato cuando el solvente fue el buffer ph 6,8. Los resultados del porcentaje de fármaco complejado, para EuD 50 Cl 25 y EuD 50 Cl 35 por la metodología evaluada, mostraron que el diclofenac se encuentra en más de un 96%, haciendo parte de los pares iónicos.

51 Capitulo Capitulo 4. Estudio de la liberación del Diclofenac a partir de los complejos PE-F 4.1 Introducción La liberación de fármacos a partir de sistemas terapéuticos, es un tema de gran interés en las Ciencias Farmacéuticas, más aún cuando se busca diseñar formas de dosificación que liberen de manera controlada un principio activo. En este contexto es importante, además de conocer si el sistema que se diseña es capaz de controlar esta liberación, cuáles son los pasos que se suceden y los factores que intervienen en este proceso. El objetivo de este capítulo es analizar e interpretar el mecanismo por el que se está dando la liberación del diclofenac a partir de los complejos PE-F. Para ello se realizaron estudios sobre los complejos tanto en dispersión acuosa, como en el estado sólido. En dispersión se estudió la liberación del diclofenac, empleando las celdas de Franz y en el estado sólido se elaboraron comprimidos, a los que se les evaluó el comportamiento de sorción de solventes mediante el equipo de Enslin y se les practicaron los ensayos de disolución empleando el aparato II según la USP (USP ). 4.2 Marco teórico El diseño de una forma farmacéutica tiene como metas principales, satisfacer los requerimientos de eficacia, seguridad y confiabilidad, para garantizar la calidad de un tratamiento fármaco-terapéutico. Una de las estrategias con que cuenta la tecnología farmacéutica para ello, es la modulación de la liberación del fármaco en un sitio específico o a una velocidad específica, logrando que este proceso de liberación a partir del sistema de entrega, sea el paso limitante de la disponibilidad del fármaco en el organismo (Jimenez Kairuz 2004). Un estudio completo, que incluya además de los ensayos de disolución del fármaco a partir de la matriz, pruebas que permitan medir el volumen de solvente que esta toma en función del tiempo y la liberación del fármaco del complejo estando en dispersión, son herramientas que contribuyen a dar una mayor explicación de lo que está ocurriendo a nivel molecular. Los estudios en dispersión han sido objeto de investigación por muchos años y se fundamentan en la dinámica de liberación del fármaco desde el vehículo líquido o desde

52 52 Capitulo 4 sistemas portadores bajo la forma de semisólidos. Un método muy simple y reproducible fue desarrollado para medir la liberación in vitro de fármacos desde estos sistemas, utilizando celdas bicompartimentales de difusión, separadas por una membrana sintética (Shah et al. 1999). Estos dispositivos son conocidos como celdas de Franz y son recomendados para la monitorización de la liberación de principios activos desde cremas, ungüentos, hidrogeles y dispersiones en general. La liberación de fármacos a partir de los complejos PE-F, en dispersión, requiere de un análisis desde un nivel molecular similar al realizado en los estudios de reparto (capítulo 3 numeral ), en el que las fases orgánica y acuosa son reemplazadas por los medios receptor y donor respectivamente y la interfase entre ambas, es ocupada por una membrana semipermeable (de diálisis) cuyo tamaño de poro no permite el paso de la macromolécula. Los estudios en el estado sólido, involucran la evaluación de diferentes fenómenos relacionados con el comportamiento del comprimido o matriz en el proceso de liberación. En la figura 4-1, se presenta un esquema hipotético de las posibles etapas involucradas en la liberación del fármaco, a partir de estos sistemas. HUMECTACIÓN Matriz complejo PE-F LIBERACIÓN Y DISOLUCIÓN SUPERFICIAL Medio Acuoso SORCIÓN EROSIÓN Complejo PE-F en dispersión Disociación de pares iónicos Fármaco disuelto Hidrogel (PE-F) Disociación de pares iónicos Fármaco disuelto Fármaco en el medio de disolución DIFUSIÓN Figura 4-1: Etapas involucradas en la liberación del fármaco (Jimenez-Kairuz et al. 2005)

53 Capitulo 4 53 El primer paso involucrado en el proceso de liberación, a partir de una matriz, es la humectación (desplazamiento de la película de aire que rodea el sólido y sustitución por el medio de disolución). El segundo paso conduce a la liberación y disolución del fármaco contenido en la parte superficial del comprimido. El tercero corresponde al proceso de sorción del medio de disolución, en donde la penetración del fluido promueve la disolución de las partículas de fármaco más internas, acompañado de un proceso de hidratación, que en este caso hace referencia al comportamiento inicial que presenta la matriz polimérica. El proceso de hidratación puede conducir a la conformación de una matriz hidrofílica que conserva su forma y se constituye en una plataforma para la liberación y disolución controlada del fármaco. En ocasiones el polímero involucrado en su estado hidratado se deforma de tal manera que es incapaz de retener su forma original, dando lugar al llamado proceso de disgregación/desintegración, lo que facilita y acelera la liberación y disolución del fármaco. Este último comportamiento es el exhibido en los denominados sistemas de liberación inmediata. Las diferentes fases asociadas al proceso descrito, pueden cuantificarse. Es así como las etapas de humectación y sorción se pueden evaluar mediante el equipo de Enslin, empleado para medir la sorción de agua por parte de materiales sólidos (Llabot et al. 2002). La formación del hidrogel, siguiendo el esquema de la figura 4-1, corresponde al hinchamiento que puede sufrir la matriz durante el proceso de liberación del fármaco, para lo que existen diferentes ensayos de caracterización (Colombo et al. 1996). Al formarse el hidrogel, se desarrollan claramente tres zonas bien definidas en el sistema: la matriz seca, la capa tipo hidrogel que la rodea y el medio acuoso externo. Las propiedades de cada uno de estos microdominios contribuyen al establecimiento de un mecanismo de liberación del fármaco desde el medicamento hacia el medio (Colombo et al. 1996). Sin embargo, dependiendo del polímero empleado es posible o no generar el proceso de humectación e hinchamiento explicado. Para su cuantificación, se puede realizar una evaluación fotográfica de la generación de las diferentes zonas, que se miden durante un lapso de tiempo definido (Colombo et al. 1996) y que no fue posible emplear en el presente estudio. Finalmente, los ensayos de la disolución del principio activo, que evalúan la concentración que entra en solución en función del tiempo, a unas condiciones de funcionamiento previamente establecidas (Hörter and Dressman 2001), suministran información acerca de la velocidad a la que el fármaco se libera y la manera como este lo hace (por erosión, difusión, etc). La información generada en las diferentes

54 54 Capitulo 4 etapas involucradas en el proceso de liberación (unidas al establecimiento del comportamiento cinético en cada caso), permiten aproximarse al conocimiento del mecanismo por el que se está dando la liberación del fármaco. 4.3 Materiales, equipos y métodos Materiales Diclofenac ácido (D), diclofenac sódico (DNa), grado farmacéutico, donado por Merck; Eudragit E (EuE), Eudragit RL (ERL), Eudragit RS (ERS), grado farmacéutico, donado por Almapal-Bogotá-Colombia; agua destilada (conductividad < 2 μscm -1 ); Cloruro de sodio (Carlo Erba Reagents); fosfato monopotásico (Mallinckrodt Chemicals); ácido clorhídrico (Mallinckrodt Chemicals); acetona (Merck Chemicals); alcohol USP (Empresa de Licores de Cundinamarca); membrana de acetato de celulosa Sigma (1200 D) Equipos Baño termostatado Magni Whirl Blue M. Electric Company. Balanza sensibilidad 0,01g, OHAUS Adventurer. Potenciómetro Thermo Scientific ORION 2STAR. Balanza analítica sensibilidad 0,1mg, Mettler Toledo AG 204. Espectrofotómetro UV-VIS Biomate3 Thermo Electrocorporation. Plancha de agitación de diez puntos y velocidad graduable IKA Celdas de Franz Bomba de recirculación Equipo de disolución Hanson Research con automuestreador Equipo de Enslin Prensa hidráulica CARVER LABORATORY PRESS Modelo C

55 Capitulo Métodos Liberación del diclofenac de los complejos PE-F en dispersión Se prepararon dispersiones acuosas de los complejos EuD 50 Cl 15, EuD 50 Cl 20, EuD 50 Cl 25 y EuD 50 Cl 35 equivalentes a un contenido de 0,1% expresado como diclofenac. Las obtenidas con los dos primeros complejos son dispersiones estables de apariencia turbia, que no sedimentan, mientras que las dos últimas son traslúcidas. Los estudios de liberación in vitro del diclofenac, a partir de las dispersiones mencionadas, fueron realizados en las celdas de difusión de Franz de volumen nominal de 15 ml (Figura 4-2), a una temperatura de 37,00 C ± 0,05 C, con agitación constante. Al compartimento receptor se le adicionó el medio de disolución correspondiente, previamente desgasificado. Los medios empleados fueron: agua, solución fisiológica isotónica, medio de ph 1,2 (HCl 0,1N), buffers de ph 4,5 (fosfatos) y ph 6,8 (fosfatos). En todos los casos se empleó una membrana de acetato de celulosa Sigma de daltons, previamente hidratada y ubicada entre los compartimentos donor y receptor. Se adicionaron dos mililitros de la dispersión del complejo en el compartimento donor y posteriormente fueron tomadas las alícuotas de muestreo, a los intervalos de tiempo determinados, con la respectiva reposición de medio. La cuantificación del diclofenac fue realizada por espectrofotometría UV a una longitud de onda de 276 nm o 282 nm (según el medio receptor). Todos los ensayos fueron realizados por triplicado y los resultados expresados como el promedio con su respectiva desviación estándar. Figura 4-2: Esquema de una celda de Franz y partes que la conforman.