Tlamati Sabiduría, Volumen 7 Número Especial 2 (2016) 4 Encuentro de Jóvenes Investigadores CONACYT Acapulco, Guerrero 21, 21 y 23 de septiembre 2016 Memorias Compatibilidad Fármaco- Excipiente usando Espectroscopia Raman Patty Arellano Ramírez (Becaria) Unidad Académica de Ciencias Naturales de la UAGro Programa de verano UAGro Patty4628@hotmail.es Área III: Medicina y Ciencias de la Salud Dr. Efrén Hernández Baltazar (Asesor) Profesor/Investigador de la Facultad de Farmacia efrenhb@uaem.mx Resumen La Espectroscopía Raman es una de las técnicas analíticas más potentes de las existentes en la actualidad y, sin lugar a dudas la que más se adapta a las exigencias del análisis de obras de arte. Sin embargo hay que destacar que la espectroscopia Raman es una técnica con implicaciones en todos los ámbitos de la investigación científica debido a que está basada en las vibraciones moleculares y estas tienen lugar en cualquier cuerpo. Se estudió la compatibilidad que hay entre un fármaco y el excipiente teniendo de fármaco a Ampicilina y Meloxicam y de 5 excipientes a Celulosa Microcristalina Avicel ph 101, Estearato de Magnesio, Lactosa, Manitol y Sorbitol, poniéndolos en estrés térmico de 50 C. Durante 3 semanas, determinando cualitativamente mediante el software externo Origin pro8 la compatibilidad fármaco-excipiente Palabras Clave: Raman, excipiente, fármaco, intensidad, estrés térmico. Introducción Dentro de los estudios de compatibilidad entre principio activo y excipiente es fundamental el conocimiento al completo de ambos. El objetivo de estos estudios es detectar en un tiempo corto, posibles interacciones físicas o químicas entre fármacos, excipientes y otros
4 Encuentro de Jóvenes Investigadores CONACYT Acapulco, Guerrero 21, 22 y 23 de septiembre 2016 elementos que intervengan en la elaboración de la forma farmacéutica. 3 La Espectroscopia Raman es una técnica fotónica de alta resolución que proporciona en pocos segundos información química y estructural de casi cualquier material o compuesto orgánico y/o inorgánico permitiendo así su identificación. El análisis mediante espectroscopia Raman se basa en hacer incidir un haz de luz monocromática de frecuencia ν0 sobre una muestra cuyas características moleculares se desean determinar, y examinar la luz dispersada por dicha muestra. 1 La mayor parte de la luz dispersada presenta la misma frecuencia que la luz incidente pero una fracción muy pequeña presenta un cambio frecuencial, resultado de la interacción de la luz con la materia. 2 La luz que mantiene la misma frecuencia ν0 que la luz incidente se conoce como dispersión Rayleigh y no aporta ninguna información sobre la composición de la muestra analizada. La luz dispersada que presenta frecuencias distintas a la de la radiación incidente, es la que proporciona información sobre la composición molecular de la muestra y es la que se conoce como dispersión Raman. 2 Los excipientes o sustancias auxiliares tienen una finalidad diferente al principio activo. Están destinados a proporcionar una forma de presentación adecuada. Pueden ser entidades químicas definidas o mezclas de origen sintético o natural. Un excipiente debe ser inerte con respecto al principio activo (no puede aumentar ni inhibir la actividad del principio activo. No se puede sustituir un excipiente por otro al azar. Existen excipientes que retienen los principios activos 3 En este trabajo se busca determinar la compatibilidad fármaco-excipiente utilizando la espectroscopia Raman, a partir de los espectros que el equipo proporciona, además de demostrar el efecto del estrés térmico sobre las mezclas a elaborar, lo que a nivel industria/investigación permitirá tener las referencias sobre la compatibilidad o incompatibilidad que este trabajo planea demostrar, y con ello la elaboración de medicamentos a partir de lo demostrado en trabajos de esta naturaleza. A continuación se presenta un trabajo de compatibilidad de los principios activos de Ampicilina el cual tiene un punto de fusión: 201 C, siendo soluble en NaOH y Meloxicam con punto de fusión de 255 C, Soluble en Agua, con excipientes tales como Celulosa Microcristalina Avicel ph 101siendo insoluble en Agua, Estearato de Magnesio con punto de fusión de 150 170 y e insoluble en agua y éter y soluble en Alcohol caliente, Lactosa con punto de fusión de 223 C y soluble en agua, Manitol con punto de fusión de 166 C y soluble en agua y Sorbitol con punto de fusión de 95 C y soluble en agua, utilizando un análisis de espectroscopia Raman.
Tlamati Sabiduría Volumen 7 Número Especial 2 (2016) Materiales y Métodos Se utilizó un equipo de espectroscopía Raman de la marca Thermo Scientific modelo TruScan clásico, una estufa marca J. M. ORTIZ para uso bacteriológico y químico, y el software externo Origin pro8 para el análisis de los espectros Raman. La calibración del Raman se llevó a cabo con una muestra de estándar de poliestireno. Con el equipo Raman se analizaron los siguientes fármacos: Ampicilina y Meloxicam; y de igual forma cinco excipientes: Celulosa microcristalina (Avicel ph 101), Lactosa anhídrida, Estearato de Magnesio, Manitol y Sorbitol. Se obtuvieron 10 espectros totales. Las materias primas se recolectaron del almacén del laboratorio No.1 de Tecnología Farmacéutica de la Facultad de Farmacia de la UAEM. Se realizaron las mezclas fármaco-excipiente de 2g cada una, a una proporción 1:1, obteniendo 10 mezclas totales las cuales se depositaron en bolsas de plástico transparentes; se evaluaron las mezclas totales en el Raman obteniendo 10 espectros llamados 1ra corrida, la cual será la mezcla de referencia. Las mezclas se incubaron en la estufa a 50 C durante 3 semanas; fueron evaluadas con el Raman semanalmente hasta cumplir con 3 corridas (2da, 3ra y 4ta corrida). Se obtuvieron 30 espectros (tomando en cuenta los espectros de las materias primas, 1ra, 2da, 3ra y 4ta corrida). Se utilizó el software externo Origin pro8 para el análisis de los espectros Raman y la evaluación cualitativa de la compatibilidad fármaco-excipiente. Se registraron los datos espectrales en un rango de 130 cm-1 a 2000 cm-1 para todos los espectros, comparando los picos de concentración más significativos entre las materias primas y las corridas. Muestra de Ampicilina C.M.C Muestra de Ampicilina - Manitol
4 Encuentro de Jóvenes Investigadores CONACYT Acapulco, Guerrero 21, 22 y 23 de septiembre 2016 Muestra de Meloxicam - Lactosa Muestra de Meloxicam - Sorbitol
Tlamati Sabiduría Volumen 7 Número Especial 2 (2016) Fármaco Ampicilina Tabla 1.- compatibilidad Ampicilina - excipientes Excipiente Celulosa Microcristalina Estearato de Magnesio Lactosa Manitol Sorbitol Compatibilidad No compatible No compatible 3000 2500 Ampicilina C.M.C 1 semana 2 semana 3 semana 4 semana 2000 intensity 1500 1000 500 0 1000 1250 1500 1750 2000 Raman Shift (cm-1) Gráfica 1. Ampicilina Celulosa Microcristalina Avisel ph 101, en la cual se muestra que la Ampicilina se mantuvo pero gano Intensidad de la Celulosa Microcristalina, mostrando con cuadro negros los picos de la CMC, y con cuadro Naranja los picos de la Ampicilina. Fuente: Elaboración propia
4 Encuentro de Jóvenes Investigadores CONACYT Acapulco, Guerrero 21, 22 y 23 de septiembre 2016 3000 2500 Ampicilina Sorbitol 1 semana 2 semana 3 semana 4 semana 2000 Intensity 1500 1000 500 0 750 1000 1250 1500 1750 Raman Shift (cm-1) Gráfica 2. Ampicilina Sorbitol, notando que en la semana 3 y 4 de estudio las dos muestras se degradaron, comprobando que no son compatibles. Fuente: Elaboración propia
Tlamati Sabiduría Volumen 7 Número Especial 2 (2016) 3500 3000 2500 Meloxicam Lactosa 1 semana 2 semana 3 semana 4 semana Intensity 2000 1500 1000 500 0 1000 1250 1500 1750 Raman Shift (cm-1) Gráfica 3. Meloxicam Lactosa, notando que el meloxicam se mantuvo estable las cuatro semanas de estudio. Fuente: Elaboración propia
4 Encuentro de Jóvenes Investigadores CONACYT Acapulco, Guerrero 21, 22 y 23 de septiembre 2016 1600 Meloxicam Sorbitol 1 semana 2 semana 3 semana 4 semana 1200 Intensity 800 400 0 800 1200 1600 Raman Shift (cm-1) Gráfica 4. Meloxicam Sorbitol, notando que el meloxicam se mantuvo estable las cuatro semanas de estudio. Fuente: Elaboración propia. Tabla 2.- Meloxicam - excipientes Fármaco Excipiente Compatibilidad Celulosa Microcristalina Estearato de Magnesio Meloxicam Lactosa Manitol Sorbitol
Tlamati Sabiduría Volumen 7 Número Especial 2 (2016) Resultados En la Grafica 1 podemos observar a la Ampicilina con la Celulosa Microcristalina Avicel ph 101 mostrando que si son compatibles ya que en las 4 semanas de estudio la Ampicilina logro mantenerse estable, a pesar de que la Celulosa Microcristalina hizo que aumentara la intensidad, pero mostro estabilidad, sin picos nuevos demostrando compatibilidad. En la gráfica 2 se ve la Ampicilina con Sorbitol y se muestra que el que predomino fue el Sorbitol pero en la semana 3 y 4 hubo una degradación tanto de Ampicilina como sorbitol, ya que el excipiente tiene un punto de fusión de 95 C notando que es sensible al estrés térmico, y no siendo compatible. En la gráfica 3 está el Meloxicam y Lactosa en el cual nos muestra que el meloxicam tuvo estabilidad todas las semanas de estudio dando así compatibilidad con el excipiente. En la gráfica 4 se muestra el Meloxicam con el sorbitol en el cual se ve que el meloxicam fue estable durante las 4 semanas de estudio, el cual demuestra la compatibilidad. Discusión y conclusiones La espectroscopia Raman utilizada en estudios de pre-formulación, permite cualificar y cuantificar componentes a través de espectros (cm-1) y hacer comparaciones puntuales al respecto tal y como se muestra en las figuras. La compatibilidad fármaco-excipiente se identificó a partir de la similitud que existe entre los picos de concentración presentes en el espectro del fármaco y el excipiente contra las mezclas (corridas) elaboradas, esta similitud está demostrada en las figuras 1, 3 y 4. La incompatibilidad se expresa a partir de la aparición o desaparición de picos de concentración los cuales no están presentes en el fármaco y excipiente de referencia, tal como sucede en la figura 2 donde se demuestra que tanto el fármaco como el excipiente se degradaron por el estrés térmico. El análisis espectral se demuestra en las tablas 1 y 2 donde se exponen los resultados obtenidos en todo el proceso, designando los compatibles y los no compatibles. Dando como resultado que de los excipientes utilizados en Ampicilina el sorbitol y el Estearato de Magnesio no fueron compatibles, ya que tienen un punto de fusión bajo. Y de los excipientes utilizados con el Meloxicam, los 5 fueron compatibles ya que hasta el momento a este fármaco no se le a encontrado algún excipiente incompatible.
Agradecimientos 4 Encuentro de Jóvenes Investigadores CONACYT Acapulco, Guerrero 21, 22 y 23 de septiembre 2016 Le agradezco inmensamente a mi familia por brindarme todo el apoyo para yo poder realizar mi estancia, a la Universidad Autónoma de Guerrero por brindarme esta oportunidad de adquirir nuevos conocimientos, y apoyarme económicamente, a mi Unidad Académica por darme los fundamentos para yo poder representarlos orgullosamente, a la Universidad Autónoma del Estado de Morelos por permitirme realizar esta estancia en sus instalaciones, pero sobre todo al Doctor Efrén Hernández Baltazar por todo el apoyo que me brindo en la estancia en su laboratorio, por toda la paciencia que tubo para poder enseñar nuevos conocimientos. References 1.- Gonzales-Vidal, J. J. Identificación automática de espectros Raman de pigmentos mediante análisis por componentes principales. Escola Técnica Superior d Enginyeria de Telecomunicació de Barcelona. Proyecto final de carrera. Informe no publicado. 2. - USP NF 2009 (United States Pharmacopeia 32 National Formulary 27) 3.- Tecnología Farmacéutica obtenida de: https://docs.google.com/document/d/1towpcusitcgonuivkc_5kutgw7kh9d5dpik2u- V7D2A/edit?pref=2&pli=1# 4.- Fundamentos de la espectrometría Raman obtenida de: http://www.tdx.cat/bitstream/handle/10803/6887/03rpp03de11.pdf?sequence=3