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Uma breve abordagem sobre as dispersões sólidas



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https://doi.org/10.15202/1981996x.2018v12n3p72 
Semioses: Inovação, Desenvolvimento e Sustentabilidade | Rio de Janeiro | ISSN 1981-996X | v.12. | n. 3. | jul./set. 2018 
 
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UMA BREVE ABORDAGEM SOBRE AS DISPERSÕES SÓLIDAS 
 
A BRIEF APPROACH ON SOLID DISPERSIONS 
 
 
Daniel Lins de Sales* 
Doutorando do programa de Pós-Graduação em Tecnologia de Processos Químicos e Bioquímicos da Escola de 
Química da UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, Brasil. 
E-mail: linsdaniel80@yahoo.com.br. 
 
Adriana Cristina Motta 
Bolsista do Programa de Capacitação Institucional, PC 
Instituto Nacional de Tecnologia (INT), Rio de Janeiro, RJ. Brasil. 
 
 André Luís Marcomini 
Doutorando do programa de Pós-Graduação em Ciência e 
Engenharia de Materiais da UFSCar, São Carlos, SP, Brasil. 
 
Cesar Augusto Gonçalves Beatrice 
Pós-Doutorando do programa de Pós-Graduação em Ciência e 
Engenharia de Materiais da UFSCar, São Carlos, SP, Brasil 
 
Pedro Henrique da Rocha Franco 
Farmacêutico e Bolsista no Laboratório de Tecnologia de Materiais Poliméricos, Instituto Nacional de 
Tecnologia (INT), Rio de Janeiro, RJ. Brasil. 
 
Fábio Moysés Lins Dantas 
 Pesquisador no Laboratório de Tecnologia de Materiais Poliméricos, Instituto Nacional de Tecnologia (INT) Rio 
de Janeiro, RJ. Brasil. 
 
 
*Autor para correspondência 
 
 
RESUMO 
 
Aumentar a biodisponibilidade oral de formas farmacêuticas sólidas com fármacos 
fracamente solúveis tem sido um grande desafio para as indústrias farmacêuticas nos 
últimos tempos. Diante desta problemática, sistemas com dispersões sólidas têm fornecidos 
bons resultados. Tal assunto tem sido de grande relevância para as ciências farmacêuticas, 
no entanto, na atualidade, a literatura nacional carece de informações a respeito dos 
recentes avanços, principalmente, no tocante a técnica promissora de preparação chamada 
de Hot melt extrusion. Em vista disso, o intuito desta revisão é contextualizar a importância 
da solubilidade para a biodisponibilidade oral, conceituar e classificar as dispersões sólidas, 
abordar modelos matemáticos de miscibilidade fármaco-polímero, apresentar técnicas de 
preparação e caracterização, além de citar exemplos de produtos comercializados 
proveniente da tecnologia de HME. 
 
 
 
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Palavras-chave: Biofarmácia. Fármacos pouco solúveis. Miscibilidade fármaco-polímero. Hot 
melt extrusion. 
 
 
ABSTRACT 
 
Increase oral bioavailability of solid oral dosage forms with poorly soluble drugs has been a 
major challenge for the pharmaceutical industries in recent times. In view of this problem, 
systems with solid dispersions have provided good results. This subject has been of great 
relevance for the pharmaceutical sciences, however, the national literature lacks 
information on the latest advances, especially in the promising technique of preparation 
called Hot melt extrusion. In view of this, the purpose of this review is to contextualize the 
importance of solubility for oral bioavailability, to conceptualize and classify solid 
dispersions, to approach mathematic models of drug-polymer miscibility, to present 
preparation and characterization techniques in addition to citing examples of products 
marketed from technology. 
Keywords: Biopharmacy. Poorly soluble drugs. Drug-polymer miscibility. Hot melt extrusion. 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
Até 1961, a ação de um fármaco era comumente correlacionada somente aos fatores 
relacionados à farmacocinética e à farmacodinâmica, depois deste período o pesquisador 
Wagner introduziu o termo biofarmácia para também tratar aspectos relacionados à 
liberação de um fármaco (STORPIRTIS et al., 2015; WAGNER, 1961). Outro fato importante 
pertinente à biofarmácia aconteceu em 1937, uma empresa estadunidense formulou um 
elixir para criança veiculando a sulfanilamida em etilenoglicol e causou a morte de 107 
crianças (SKELLY, 2010). Diante desse fato, ficou evidente a importância dos estudos dos 
excipientes, até então ditos inertes, e de suas técnicas de fabricação. Na atualidade, a 
abordagem da eficácia de um medicamento via oral é esquematizada em três fases 
ilustradas na Figura 1 (PEREIRA, 2007). A fase farmacêutica tem recebido uma particular 
notoriedade devido ao advento de novos excipientes poliméricos inovadores, que permitem 
desde formas farmacêuticas de liberação modificada até a impressão tridimensional (3D) de 
comprimidos (AHO et al., 2015; LOPES et al., 2005). 
 
 
 
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Figura 1 – Fases envolvidas na ação de um medicamento via oral (adaptado de PEREIRA, 2007). 
 
No tocante à fase farmacêutica, a tentativa de se aumentar a solubilidade de novas 
entidades químicas (NCE) tem exigido grandes esforços por parte das indústrias 
farmacêuticas. Estatisticamente, estima-se que 40% das NCEs possuem insolubilidade 
aquosa (LU et al, 2014; KERNS, 2001). Na realidade, mesmo os atuais fármacos 
comercializados e inseridos nas principais farmacopeias possuem certa deficiência de 
interação com a água (WILLIAMS et al., 2013). Tais fármacos são agrupados na segunda 
classe do sistema de classificação biofarmacêutica (BCS II) criado por Amidon e coautores 
(AMIDON et al., 1995). A principal gravidade da baixa solubilidade intrínseca é a reduzida 
biodisponibilidade oral, em razão da precária taxa de dissolução, pois o fármaco só é 
oralmente ativo se ele for capaz de ser dissolvido no suco gastrointestinal (Figura 1) 
(NEWMAN, 2015). Dessa forma, um dos grandes desafios da indústria farmacêutica consiste 
no desenvolvimento de estratégias que visem provocar um aumento da solubilidade desta 
classe de fármacos (BCS II) em água, de forma a melhorar sua biodisponibilidade. 
Na tentativa de ganho de biodisponibilidade oral, as estratégias vão desde a 
modificação molecular (pró-fármaco) até o emprego de sistemas de carreamento e liberação 
de fármacos (Figura 2) (PERRIE; RADES, 2010). Apesar das diversas alternativas, a síntese de 
pró-fármacos e a obtenção de sais têm sido as abordagens mais usuais, porém, nem sempre 
fornecem os grandes resultados idealizados (SUN; LEE, 2014; 2015). Em contrapartida, as 
dispersões sólidas amorfas (DSA) estáveis têm sido uma alternativa capaz de apresentar 
ganhos significativos de solubilidade e biodisponibilidade de fármacos. Esse bom resultado 
pode ser justificado pela capacidade de distribuição do fármaco ao nível molecular e pela 
 
 
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ausência de cristal que concedem uma solução supersaturada (SERAJUDDIN, 1999; ALONZO 
et al., 2011). 
 
Figura 2 – Diagrama de fluxo de soluções possíveis para fármacos fracamente solúveis (adaptado de 
PERRIE; RADES, 2010). 
2 DISPERSÃO SÓLIDA 
 
A definição de dispersão sólida ainda não é totalmente consolidada, contundo 
diversos autores tentaram conceituá-la. Em 1971, Chiou e Riegleman conceituaram a 
dispersão sólida como uma dispersão envolvendo a formação de mistura eutética de 
fármacos com um carreador hidrofílico pela fusão de uma mistura física, por meio do uso de 
solvente ou método de fusão solvente (CHIOU; RIEGLEMAN, 1971). Apesar das inúmeras 
citações referentes aos autores na literatura, tal sistema foi abordado por Mayersohn e 
Gilbaldi, em 1966, e taxado de dispersão de estado sólido. Em 1985, Corrigan abordou o 
tema como um produto formado pela conversão de uma combinação de fármaco/carreador 
fluído para o estado sólido. (SAFFOON et al., 2011). Sekiguchi e Obi sugeriram a existência 
do fármaco na forma microcristalina em uma dispersão sólida (SEKIGUCHI; OBI, 1961). 
Em seguida, Goldberg e colaboradores descreveram quenem todo fármaco estaria 
na forma microscristalina, pois era possível existir o fármaco disperso de forma molecular 
(solução sólida) (SHARMA; JAIN, 2011). Em 2007, Vasconcelos e colaboradores 
consideraram uma dispersão sólida como uma mistura molecular de fármacos fracamente 
• Sais 
• Pró- fármacos 
• cossolventes 
 
 
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solúveis em carreadores hidrofílicos, que estabelece um perfil de liberação de fármaco 
incitado pelas propriedades do polímero (VASCONCELOS et al., 2007). Um conceito global foi 
dado por Janssens e Mooter, no qual sugerem que a dispersão sólida é uma formulação de 
um composto fracamente solúvel capaz de diminuir o tamanho da partícula, aumentar a 
molhabilidade, reduzir a aglomeração, mudar o estado físico do fármaco e com possibilidade 
de dispersão ao nível molecular (JANSSENS; MOOTER, 2009). 
 
2.1 Classificação das dispersões sólidas 
As dispersões sólidas podem ser classificadas de duas maneiras. A primeira com base 
nos estados físicos, tanto do fármaco quanto da matriz, e a segunda em função dos 
conhecimentos acumulados do tema ao longo do tempo e complexidade destes sistemas 
(SHAH et al., 2014; DHIRENDRA et al., 2009). 
Kolter e colaboradores consideraram três variações de arranjos físicos possíveis: 
cristalino, amorfo e disperso molecularmente (Figura 4) e sugeriram seis tipos de dispersões 
sólidas: 1-mistura eutética, 2- precipitação amorfa em matriz cristalina, 3- solução sólida, 4-
suspensão vítrea com cristalina, 5-suspensão vítrea amorfa e 6- solução vítrea (Tabela 1) 
(Kolter et al., 2012). 
 
(A) (B) (C) 
 
 
Figura 3 - Três arranjos físicos possíveis em dispersões sólidas. (A) Cristalino; (B) Amorfo; (C) Disperso 
molecularmente (adaptado de SUN; LEE, 2015). 
 
Tabela 1 - Classificação das dispersões sólidas em função dos arranjos físicos dos seus 
componentes. 
 
 
 
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Arranjo físico 
Classificação das dispersões sólidas Fármaco Matriz 
Cristalino Cristalino • Mistura eutética 
Cristalino Amorfo • Suspensão vítrea cristalina 
Amorfo Cristalino • Precipitação amorfa em matriz 
cristalina 
Amorfo Amorfo • Suspensão vítrea amorfa 
Disperso molecularmente Cristalino • Solução sólida 
Disperso molecularmente Amorfa • Solução vítrea sólida 
Fonte: adaptado de Kolter et al., 2012. 
A classificação baseada em três gerações foi à estratégia adotada por Vasconcelos e 
coautores (Tabela 2). A primeira geração foi destinada ao emprego de carreadores 
cristalinos. Sekiguchi e Obi foram os pioneiros, em 1961, eles confrontaram misturas 
eutéticas de sulfatiazol carreadores cristalinos, tais como ureia, com a sulfatiazol pura 
(SEKIGUCHI; OBI, 1961; 1965). A segunda geração é atribuída ao emprego de carreadores 
amorfos, polímeros, uma vez que, a estabilidade do estado cristalino não oferecia um perfil 
de liberação com a velocidade adequada. Ilustrando esse fato, em 1969, Chiou e Riegelman 
publicaram trabalhos com griseofulvina/polietilenoglicol (PEG) e, na mesma época, Simonelli 
e coautores com o sulfatiazol/polivinilpirrolidona (PVP) (CHIOU; RIEGELMAN, 1969; 
SIMONELLI et al., 1969). A Terceira geração surgiu com a adição de surfactante ou com 
polímero com ação surfactante. Esta classe representa um refinamento da última geração, já 
que muitas dispersões sólidas eram formadas pela mistura ternária fármaco, polímero e 
cossolventes de baixo peso molecular. Os polímeros e cossolventes são propensos a causar 
precipitação dos fármacos na dissolução por causa da correlação solubilidade do fármaco 
versus concentração do cossolvente, que se aproxima de uma relação logarítmica. Em 
contrapartida, a relação solubilidade fármaco vs concentração de surfactante segue um 
sistema linear (KOLTER et al., 2012) Por essa razão, os surfactantes são menos suscetíveis à 
precipitação do fármaco em relação ao uso de cossolventes, auxiliando , portanto, na 
estabilização da dispersão solida e favorecendo um perfil de dissolução adequado (Figura 5) 
(POUTON et al., 2006). Uma quarta geração foi adicionada por Vo e coautores abrangendo a 
dispersão sólida controlada (MENG et al., 2015; VO et al., 2013) 
 
 
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Tabela 2 - Classificação das dispersões sólidas em função das gerações. 
Características das dispersões sólidas Classificação das dispersões sólidas 
• Carreadores cristalinos Primeira geração 
 
• Carreadores poliméricos Segunda geração 
 
• Misturas de surfactante e polímeros 
• Misturas de polímeros 
• Surfactantes 
Terceira geração 
• Liberação de fármaco de maneira 
controlada 
Quarta geração* 
Fonte: adaptados de VASCONCELOS et al., 2007; VO et al., 2013 
 
 
Figura 4 - Perfil de dissolução de uma dispersão sólida: (A) com surfactante: fármaco liberado sem 
precipitação e (B) sem surfactante: fármaco liberado com precipitação (adaptado de KOLTER et al., 
2012). 
 
2.1.1 Mistura eutética 
A mistura eutética é uma combinação de duas substâncias cristalinas satisfazendo 
uma proporção designada de composição eutética, na qual o ponto eutético (e) é alcançado. 
O ponto eutético poder ser compreendido como a temperatura de transição do sistema 
heterogêneo sólido para o sistema homogêneo líquido, tal conversão é chamada de reação 
eutética (Figura 6). Uma temperatura acima do e ocorre fusão completa da mistura eutética, 
 
 
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ao passo que, as recristalizações ocorrem com o resfriamento abaixo do e (Figura 7) 
(FLORENCE; ATTWOOD, 2011). O ponto eutético é sempre inferior aos pontos de fusão dos 
componentes individuais. As misturas eutéticas foram protagonistas da primeira geração de 
dispersões sólidas. 
 
Figura 5 - Diagrama de fases (temperatura versus composição) mostrando os limites entre as fases 
líquida e sólida e o ponto eutético (e) (adaptado de FLORENCE; ATTWOOD, 2011). 
 
 
Figura 6 - Esquema de uma reação eutética. 
 
2.1.2 Suspensões de interesse biofarmacêutico 
As principais suspensões de interesse biofarmacêutico são sistemas bifásicos que 
empregam uma matriz amorfa (polímero) distribuídas em dois grupos: suspensão vítrea 
cristalina e suspensão vítrea amorfa (Tabela 1). A suspensão vítrea cristalina apresenta uma 
maior estabilidade em comparação à antípoda correspondente. Tal fato é defendido graças 
a menor energia livre (ΔG) do cristal confrontado ao estado amorfo, isso implica em dizer 
que uma maior energia será requerida para desorganização do sistema, portanto, o cristal 
oferece uma solubilidade menor comparada à suspensão vítrea amorfa (Figura 8) (KOLTER et 
al., 2012; ZOGRAFI; NEWMAN, 2017). Em compensação, o fármaco puro apresenta uma 
 
 
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menor solubilidade em comparação à suspensão vítrea cristalina, uma vez que, esta forma 
estaria em um nível intermediário de potencial químico (µ) (Figura 9) (BAGHEL et al., 2016). 
 
Figura 7 - Representação esquemática da comparação das energias e barreira energética da forma 
cristalina com o estado amorfo. Ea = energia de ativação para interconversão (adaptado de ZOGRAFI; 
NEWMAN, 2017). 
 
 
Figura 8 - Esquema de comparações de potencias químico: Fármaco Amorfo, dispersão sólida e 
Fármaco cristalino (adaptado de BAGHEL et al., 2016). 
A suspensão vítrea amorfa apresenta aglomerados de fármacos amorfos (clusters) 
incorporados ao polímero (Figura 10). Tal tipo de suspensão geralmente é metaestável, 
portanto, os aglomerados comgrandes dimensões podem favorecer a formação de núcleos, 
o que, por sua vez, resultam no crescimento de cristal e rápida recristalização (HUANG; DAI, 
2014). A estabilidade da suspensão vítrea amorfa pode ser cineticamente controlada pelo 
emprego de polímero de alta viscosidade, que são os polímeros com altos valores de 
 
 
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transição vítrea (Tg). Ao passo que, a umidade deve ser evitada, pois as moléculas de água 
podem desempenhar papel de plastificante, diminuindo a Tg, facilitando a migração do 
fármaco na matriz (HANCOCK et al., 1995). 
 
Figura 9 - Esquema de comparativo: suspensão vítrea cristalina e suspensão vítrea amorfa (adaptado 
de SUN; LEE, 2014). 
2.1.3 Soluções sólidas de interesse biofarmacêutico 
As dispersões sólidas do tipo solução vítreas sólida são as mais almejadas pela 
biofarmacotécnica, por oferecerem um sistema supersaturado de fármacos dispersos 
molecularmente em carreadores poliméricos. Essa configuração possui o benefício de 
oferecer uma máxima área de superfície do fármaco com a desvantagem de possuir uma 
estabilidade termodinâmica mínima (Figura 11), o que pode ser superado se houver uma 
forte interação fármaco-polímero (Figura 12) (KOLTER et al., 2012; BROUWERS et al., 2009; 
LU et al., 2014). 
 
 
 
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Figura 10 - Comparação das estabilidades sem carreadores: fármaco cristalino, fármaco amorfo e 
fármaco disperso molecularmente (adaptado de KOLTER et al., 2012). 
 
 
 
Figura 11 - Comparação das estabilidades dos fármacos com carreadores poliméricos (adaptado de 
BROUWERS et al., 2009; LU et al., 2014). 
2.2 Vantagens e desvantagens das dispersões sólidas 
As dispersões sólidas como já abordadas, possuem as vantagens de reduzir o 
tamanho das partículas e, consequentemente, aumentar a área de superfície, sendo um 
fator favorável à dissolução. Em adição, os seus carreadores poliméricos aumentam a 
molhabilidade. No que diz respeito às desvantagens, o principal fator é a instabilidade, uma 
vez que, a cristalização poderá ocorrer durante a estocagem ou durante o processamento, 
principalmente, devida às temperaturas elevadas e a presença de umidade que favorecem a 
mobilidade das cadeias poliméricas. 
 
2. 3 Miscibilidade fármaco-polímero 
 
A estabilidade a longo prazo de um produto farmacêutico formulado com dispersões 
sólidas é governada, sobretudo, pelo grau de interação fármaco-polímero (ZHAO et al., 
 
 
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2011). Frequentemente, adotam-se modelos matemáticos e/ou técnicas instrumentais para 
a inferência da interação fármaco-polímero. 
Os modelos matemáticos usuais são o parâmetro de solubilidade de Hildebrand 
(SARODE et al., 2013), a equação de Gordon-Taylor (BAIRD; TAYLOR, 2012) e o parâmetro χ 
de Flory-Huggins (FLORY, 1953; DEBOYCE; WILDFONG, 2018). Os modelos matemáticos 
consideram a mistura fármaco-polímero como uma blenda polimérica (mistura de 
polímeros) ou assumem que a mistura seja um polímero em solução. Desta maneira, há um 
grande descompasso, uma vez que os fármacos não são macromoléculas e nem são 
estruturas pequenas como os solventes tradicionais, mesmo assim, tem sido aplicado para 
justificar ou antever a miscibilidade. 
Uso da calorimetria exploratória diferencial (DSC) tem sido a técnica preferida para 
atestar miscibilidade pela sua simplicidade e por requisitar pequena quantidade de amostra, 
contudo, a mistura ocorre em decorrência à cinética de fusão, gerando logos períodos de 
analises com risco de degradação (MARSAC et al., 2006). Técnicas espectroscópicas tais 
como ressonância magnética nuclear de sólido e a espectroscopia na região do 
infravermelho evidenciam a miscibilidade pela comparação dos espectros da mistura física 
com a processada, caso ocorra interação, haverá descolamento/surgimento de bandas em 
razão da ligação de hidrogênio fármaco/polímero (ANDREWS et al., 2010; TAYLOR; ZOGRAFI, 
1997; FUKUDA et al., 2008.). Uma terceira alternativa é avaliação reológica, na qual a 
miscibilidade fármaco-polímero é conhecido pelo efeito plastificante do fármaco (SUWARDIE 
et al., 2011; AHO et al., 2016; BOCHMANN et al., 2017). 
2.4 Principais técnicas de preparação de dispersão sólidas amorfas 
 
No que diz respeito aos métodos de amorfização de fármacos, em princípio, são 
empregadas duas técnicas. A primeira consiste em solubilizar o fármaco em solvente líquido 
e, a partir desse sistema líquido, provocar uma rápida evaporação do solvente para que não 
haja o tempo de cristalização (organização cristalina). Outra via seria aquecer o fármaco até 
completa fusão quando, então, um ligeiro resfriamento é imposto com o propósito de 
conservar o sistema desorganizado, amorfo, formado no estado líquido (ALLEN JUNIOR, 
2016). Tais conceitos têm sido empreendidos em processos de indústrias farmacêuticas 
 
 
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pelas operações unitárias de secagem por atomização (spray drying) ou, mais recentemente, 
hot-melting extrusion (HME) (KOLTER et al., 2012). 
 Spray Drying é uma tecnologia que permite a evaporação extremamente rápida do 
solvente a partir de uma solução, emulsão ou suspensão e, por conseguinte, a confecção de 
uma DS. Tal operação consiste em quatro etapas básicas: atomização (transformar um fluxo 
de liquido em gotículas), mistura de um liquido com gás de secagem, evaporação e 
separação do produto em forma de esferas contendo a dispersão sólida (Figura 13) (RÉ, 
2006; PAUDEL et al., 2013; PATIL et al., 2016). 
 
Figura 12 - Representação esquemática das principais etapas envolvidas no Spray Drying (Adaptado 
de RÉ, 2006). 
Já a tecnologia de HME envolve a energia térmica e mecânica com a finalidade de 
forçar uma mistura de fármaco cristalino com polímero no estado fundido contra uma 
matriz (Die) (Figura 14) (RADL et al., 2010, SALES et al., 2018). A energia mecânica é 
produzida pela rotação de duas roscas (screws) ou uma única rosca. A energia térmica é 
concedida pelas zonas de aquecimento do barril e o cisalhamento gerado pelo atrito do 
material com as paredes e matriz. O resultado é um produto com formato de Spaghtetti 
contendo a DS (PATIL et al., 2016). Apesar do risco de degradação do fármaco ou polímero 
pelo cisalhamento e a alta temperatura empregada, essa técnica oferece vantagens 
comparada ao Spray Drying. Não há preocupação de resíduo de solvente toxico, pois não 
requer uso de solventes. Essa ausência de solvente permite classificar o sistema como 
 
 
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amigável ao meio ambiente (system environmentally friendliness), além de reduzir custo e 
tempo (HWANG et al., 2017). 
 
 Figura 13 - Representação esquemática de HME com o emprego de duas roscas 
 (Adaptado de PATIL et al., 2016). 
 
2.5.1 Extrusão de fármaco-polimérico via Hot Melt Extrusion 
A investida no processo de HME como uma operação farmacêutica teve início com 
Breitenbach na empresa farmacêutica Abbott® (BREITENBACH, 2002). No entanto, algumas 
revisões atribuem ao Follonier e coautores, em 1994, como o primeiro estudo de HME para 
a fabricação de pellets de liberação sustentada com fármacos muito solúveis (FOLLONIER et 
al., 1994, MANIRUZZAMAN et al., 2012). O processo de HME é bem consolidado pela 
indústria de plástico e borracha, visto que, trata-se de uma tecnologia oriunda da década de 
1930 e, atualmente, tem despertado interesses de indústrias e universidades (CROWLEY etal., 2007). Uma grande limitação do processo, além do risco de degradação do fármaco, é a 
escassez de polímeros destinados ao HME, uma vez que, o polímero ideal deve apresentar 
uma temperatura de degradação elevada com uma ampla diferença de valor da Tg (REPKA et 
 
 
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al., 2013). Com o intuito de redução da Tg é comum o uso de aditivos com propriedades 
plastificantes, por exemplo, plastificantes e surfactantes, que podem resultar no aumento 
do tamanho da forma farmacêutica (SHAH et al., 2014,). No tocante à extrusora, variáveis 
devem ser ajustadas coerentemente para uma dispersão com qualidade, tais como rotação 
da rosca, taxa de alimentação, temperatura do barril, configuração de rosca e barril e tempo 
de residência com intuito de fornecer dispersão sólida. Em face disso, apesar da grande 
relevância do processo, o HME possui uma maior complexidade comparada ao Spray Drying. 
 
2.6 Caracterizações de dispersão sólidas amorfas 
Os principais métodos tem sido a difração de raios-X (DRX) e a curva de DSC. A forma 
cristalina possui a propriedade de difratar um feixe de raios X, ao passo que, a perda da 
cristalinidade ilustrará halo amorfo (Figura 15) (SHAH et al., 2014). Já na técnica DSC o 
estado amorfo é ilustrado pela perda do pico de fusão do fármaco (KOLTER et al., 2012). 
 
Figura 14 - Ilustrações de difratogramas de sólidos cristalinos e amorfos (Adaptado de SHAH et al., 
2014). 
 
2.7 Produtos comercializados 
Em virtude da dificuldade de obtenção de dispersões sólidas amorfas estáveis, ainda 
há poucos produtos comercializados via HME conforme ilustrado na Tabela 3 (Lu et al., 2014; 
JERMANIN et al., 2018). 
 
 
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Tabela 3 – Exemplos de medicamentos comercializados empregando dispersões sólidas amorfas 
obtidas por HME (adaptado de JERMANIN et al., 2018). 
Nome comercial Nome genérico Empresa Aprovação 
pelo FDA 
Isoptin® SR verapamil Ranbaxy 
Labaoratórios 
1987 
NuvaRing Etonogestrel/etinilestradiol) MercK 2001 
Kaletra Lopinavir/Ritonavir AbbVie 2007 
Norvir comprimidos Ritonavir AbbVie 2010 
Onmel Itranconazol Merz Pharma 2010 
Noxafil comprimido 
de liberação 
retardada 
Posaconazol Merck 2013 
Belsomra Suvorexant Merck 2014 
Viekira XR Dasabuvir/ombitasvir/paritaprevir/ritonavir/ AbbVie 2014 
Venclexta venetoclax AbbVie 2016 
Mavyret Glecaprevir/Pibrentasvir AbbVie 2017 
 
3 CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 Verificou-se pelo estudo que aumentar a biodisponibilidade de formas farmacêuticas 
sólidas tem sido um grande desafio para as indústrias farmacêuticas. Diante disso, ficou 
evidente a importância dos estudos dos excipientes, uma vez que muitos destes possuem 
insolubilidade em água, como é o caso de muitos fármacos comercializados e presentes nas 
principais farmacopeias. 
Dessa forma, um dos grandes desafios da indústria farmacêutica consiste no 
desenvolvimento de estratégias que visem provocar um aumento da solubilidade de muitos 
fármacos em água, de forma a melhorar sua biodisponibilidade. 
Alguns sistemas com dispersões sólidas têm fornecidos bons resultados para a 
solubilidade de fármacos. Pode-se relatar avanços recentes, principalmente, no tocante a 
 
 
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técnica promissora de preparação, chamada de Hot melt extrusion, entretanto, há poucos 
estudos na literatura sobre tal metodologia. 
 
4 REFERÊNCIAS 
AHO, J.; EDINGER, M.: BOTKER, J.; BALDURSDOTTIR, S.; RANTANEN, J.: Rheology as a tool for 
evaluation of melt processability of innovative dosage forms. Int J Pharm., v.494, n.2, p. 623-
642, 2015. 
 
AHO, J.; EDINGER, M.; BOTKER, J.; BALDURSDOTTIR, S.; RANTANEN, J.;. Oscillatory Shear 
Rheology in Examining the Drug-Polymer Interactions Relevant in Hot Melt Extrusion. J 
Pharm Sci., v.105, n.1, p. 160-7, 2016. 
 
ALLEN JUNIOR, L. V. Introdução à Farmácia de Remington, Porto Alegre: Artmed, 2016. 
 
ALONZO, D. E.; GAO, Y.; ZHOU, D.; MO, H.; ZHANG, G. G. Z.; TAYLOR, L. S.; Dissolution and 
precipitation behavior of amorphous solid dispersions. J Pharm Sci., v.100, n.8, p. 3316-
3331, 2011. 
 
AMIDON, G. L.; LENNERNÄS, H.; SHAH, V. P.; CRISON, J. R. A Theoretical Basis for a 
Biopharmaceutic Drug Classification: The Correlation of in Vitro Drug Product Dissolution 
and in Vivo Bioavailability. Pharm Res., v.12, n. 3, p.413-420, 1995. 
 
ANDREWS, G. P.; ABUDIAK, O. A.; JONES, D. S. Physicochemical characterization of hot melt 
extruded bicalutamide-polyvinylpyrrolidone solid dispersions. J Pharm Sci., v.99, n.3, p. 
1322-35, 2010. 
 
BAGHEL, S.; CATHCART, H.; O'REILLY, N. J. Polymeric Amorphous Solid Dispersions: A Review 
of Amorphization, Crystallization, Stabilization, Solid-State Characterization, and Aqueous 
Solubilization of Biopharmaceutical Classification System Class II Drugs. J Pharm Sci., v.105, 
n.9, p. 2527-2544, 2016. 
 
BAIRD, J. A.; TAYLOR, L. S. Evaluation of amorphous solid dispersion properties using thermal 
analysis techniques. Adv Drug Deliv Rev., v.64, n.5, p. 396 – 421, 2012. 
 
BOCHMANN, E.S.; USTUNER, E. E.; GRYCZKE, A.; WAGNER, K. G. Predicting melt rheology for 
hot-melt extrusion by means of a simple Tg-measurement. Eur J Pharm Biopharm., v.119, 
n.1, p. 47-55, 2017. 
 
BREITENBACH, J. Melt extrusion: from process to drug delivery technology. Eur J Pharm 
Biopharm., v. 54, p. 107–117, 2002. 
 
BROUWERS, J.; BREWSTER, M. E.; AUGUSTIJNS, P. Supersaturating Drug Delivery Systems: 
The Answer to Solubility-Limited Oral Bioavailability? J Pharm Sci., v.98, n 8, p. 2549-2569, 
2009. 
 
 
 
Semioses: Inovação, Desenvolvimento e Sustentabilidade | Rio de Janeiro | ISSN 1981-996X | v.12. | n. 3. | jul./set. 2018 
 
89 
CHIOU, W.; RIEGELMAN, S. Pharmaceutical applications of solid dispersions systems. J. 
Pharm Sci., v.60, p. 1281- 1302, 1971. 
 
CROWLEY, M. M.; ZHANG, F.; REPKA, M. A.; THUMMA, S.; UPADHYE, S. B.; BATTU, S. K.; 
MCGINITY, J. W.; MARTIN, C. Pharmaceutical Applications of Hot-Melt Extrusion: Part I. Drug 
Dev Ind Pharm., v.33, n.9, p. 909-926, 2007. 
 
DEBOYACE, K.; WILDFONG, P. L. D. The Application of Modeling and Prediction to the 
Formation and Stability of Amorphous Solid Dispersions. J Pharm Sci., v.107, n.1, p. 57-74, 
2018. 
 
DHIRENDRA, K.; LEWIS, S.; UDUPA, N.; ATIN, K. Solid Dispersions: A Review, Pak J Pharm Sci., 
v.22, n. 2, p. 234-246, 2009. 
 
FLORENCE, A. T; ATTWOOD, D. Princípios físico-química em farmácia. 2 Ed, São Paulo: 
Pharmabooks, 2011. 
 
FLORY, P. J. Principles of Polymer Chemistry. Cornell University Press, Ithaca, New York: 
Cornell University Press, 1953. 
 
FOLLONIER, N.; DOELKER, E.; COLE, E. T. Evaluation of hot-melt extrusion as a new technique 
for the production of polymer-based pellets for sustained release capsules containing high 
loadings of freely soluble drugs. Drug Dev Ind Pharm., v.20, n.8, p. 1323-1339, 1994. 
 
FUKUDA, M.; MILLER, D.A.; PEPPAS, N. A.; MCGINITY, J. W. Influence of sulfobutyl ether β-
cyclodextrin (Captisol®) on the dissolution properties of a poorly soluble drug from 
extrudates prepared by hot-melt extrusion. Int J Pharm., v.350, n.1, p. 188-96, 2008. 
 
HANCOCK, B. C.; SHAMBLIN, S. L.; ZOGRAFI, G. Molecular mobility of amorphous 
pharmaceutical solids below their glass transition temperatures. Pharm Res., v.12, n.6, p. 
799-806, 1995. 
 
HUANG, Y.; DAI, W. G. Fundamental aspects of solid dispersion technology for poorly soluble 
drugs. Acta Pharm Sin B., v.4, n.1, p. 18-25, 2014. 
 
HWANG, I.; KANG, C.; PARK, J. Advances in hot-melt extrusion technology toward 
pharmaceutical objectives. J Pharm Investig., v. 47, n.2, p. 123-132, 2017. 
 
JANSSENS, S.; MOOTER, G. V. Review: physical chemistry of solid dispersions.JPP., v.6. n.12, 
p. 1571–1586, 2009. 
 
JERMAIN, S. V; BROUGH, C.; WILLIAMS, R. O 3rd. Amorphous solid dispersions and 
nanocrystal technologies for poorly water-soluble drug delivery - An update, Int J Pharm., 
v.535, n.1-2, p. 379-392, 2018. 
 
KERNS, E. H. High throughput physicochemical profiling for drug discovery, J Pharm Sci., v. 
90, n.11, p.1838-1858, 2001. 
 
 
Semioses: Inovação, Desenvolvimento e Sustentabilidade | Rio de Janeiro | ISSN 1981-996X | v.12. | n. 3. | jul./set. 2018 
 
90 
 
KOLTER, K., GRYCKE, A. Hot-Melt Extrusion with BASF Polymers: Extrusion Compendium. 2 
Ed. BASF Corp.: Germany, 2012. 
 
LOPES, C. M.; LOBO, J. M. S.; COSTA, P. Formas farmacêuticas de liberação modificada: 
polímeros hidrifílicos. Braz J Pharm Sci., v.41, n.2, p. 143-154, 2005. 
 
LU, M.; GUO, Z.; LI, Y.; PANG, H.; LIN, L.; LIU, X.; PAN, X.; WU, C.; Application of Hot Melt 
Extrusion for Poorly Water-Soluble Drugs: Limitations. Advances and Future Prospects. Curr 
Pharm Des., v.20, n.3, p. 369-387, 2014. 
 
LU, M.; GUO, Z.; LI, Y.; PANG, H.; LIN, L.; LIU, X.; PAN, X.; WU, C. Application of Hot Melt 
Extrusion for Poorly Water-Soluble Drugs: Limitations. Advances and Future Prospects. Curr 
Pharm Des., v.20, n.3, p. 369-387, 2015. 
 
MANIRUZZAMAN, M.; BOATENG, J. S.; SNOWDEN, M. J.; DOUROUMIS, D. A Review of Hot-
Melt Extrusion: Process Technology to Pharmaceutical Products. ISRN Pharmaceutics, 
v.2012, n.1, p. 9, 2012. 
 
MARSAC, P. J.; SHAMBLIN, S. L.; TAYLOR, L. S.Theoretical and Practical Approaches for 
Prediction of Drug-Polymer Miscibility and Solubility. Pharm Research, v.23, n.10, p. 2417-
2426, 2006. 
 
MENG, F.; GALA, U.; CHAUHAN, H. Classification of solid dispersions: correlation to (i) 
stability and solubility (ii) preparation and characterization techniques. Drug Dev Ind 
Pharm., v.41, n.9, p. 1401-15, 2015. 
 
NEWMAN, A. Pharmaceutical amorphous solid dispersions. 1 Ed. New Jersey: John Wiley & 
Sons, 2015. 
 
PATIL, H.; TIWARI, R. V.; REPKA, M. A. Hot-Melt Extrusion: from Theory to Application in 
Pharmaceutical Formulation, AAPS PharmSciTech, v.17, n.1, p.20-42, 2016. 
 
PAUDEL, A.; Worku, Z. A.; Meeus, J.; Guns, S.; Mooter, G. V. Manufacturing of solid 
dispersions of poorly water soluble drugs by spray drying: Formulation and process 
considerations. Int J Pharm, v.453, n.1, p. 253-284, 2013. 
 
PEREIRA, D. G. Importância do metabolismo no planejamento de fármacos. Quim. Nova, 
v.30, n.1, p. 171-177, 2007. 
 
PERRIE, Y.; RADES, T. Themed issue: Improve dissolution, solubility and bioavailability of 
poorly soluble drugs. JPP, v.62, n.11, p. 1517–1518, 2010. 
 
POUTON, C. W. Formulation of poorly water-soluble drugs for oral administration: 
Physicochemical and physiological issues and the lipid formulation classification system. Eur 
J Pharm Sci., v.29, n.3-4, p. 278-87, 2006. 
 
 
 
Semioses: Inovação, Desenvolvimento e Sustentabilidade | Rio de Janeiro | ISSN 1981-996X | v.12. | n. 3. | jul./set. 2018 
 
91 
RADL, S.; TRITTHART, T.; KHINAST, J. G. A novel design for hot-melt extrusion pelletizers. 
Chem Eng Sci., v.65, n.6, p. 1976–1988, 2010. 
 
RÉ, M.; Formulating Drug Delivery Systems by Spray Drying, Drying Technology, v.24, n.4, 
p.433–446, 2006. 
 
REPKA, M.; Langley, N.; DINUNZIO, J. Melt Extrusion: Materials, Technology and Drug 
Product Design, 1 ed, Holanda: Springer, 2013. 
 
SAFFOON, N.; UDDIN, R.; HUDA, N. H.; SUTRADHAR, K. B. Enhancement of Oral 
Bioavailability and Solid Dispersion. J Appl Pharm Sci., v.1, n.7, p.13-20, 2011. 
 
SALES, D. L.; MARCOMINI, A. L.; BEATRICE, C. A. G.; FRANCO, P. H. R.; DANTAS, F. M. L.; 
ROCHA-LEÃO, M. H. M. Efeito da mefloquina no comportamento reológico do soluplus® 
como um conhecimento prévio para hot melt extrusion. Semioses, v.12, n.2, 2018. 
 
SARODE, A.L.; SANDHU, H.; SHAH, N.; MALICK, W.; ZIA, H Hot melt extrusion (HME) for 
amorphous solid dispersions: predictive tools for processing and impact of drug-polymer 
interactions on supersaturation. Eur J Pharm Sci., v.48, n.3. p.371-84, 2013. 
 
SEKIGUCHI, K.; OBI, N. Studies on absorption of eutectic mixtures. I. A comparison of the 
behavior of eutectic mixtures of sulphathiazole and that of ordinary sulphathiazole in man. 
Chem Pharm Bull., v.9, n.11, p. 866–872, 1961. 
 
SERAJUDDIN, A. T. M. Solid Dispersion of Poorly Water-Soluble Drugs: Early Promises, J 
Pharm Sci., v.88, n.10, 1999. 
 
SHAH, N.; SANDHU, H.; CHOI, D. S.; CHOKSHI, H.; MALICK, A. W. Amorphous Solid 
Dispersions: Theory and Practice. New York: Springer, 2014. 
 
SHARMA, A.; JAIN, C.P; Solid dispersion: A promising technique to enhance solubility of 
poorly water soluble drug. Int J Drug Dev Res., v.3, p. 149-170, 2011. 
 
SKELLY, J. P. A History of Biopharmaceutics in the Food and Drug Administration 1968–1993, 
The AAPS Journal, v. 12, n. 1, p. 44-50, March 2010. 
 
STORPIRTIS, S.; GONÇALVES, J. E.; CHIANN, C.; GAI, M. N. Biofarmacotécnica, Rio de Janeiro: 
Guanabara Koogan, 2015. 
 
SUN, D. D.; LEE, P. P. Crosslinked hydrogels - a promising class of insoluble solid molecular 
dispersion carriers for enhancing the delivery of poorly soluble drugs, APSB, v.4, n.1, p. 26-
36, 2014. 
 
SUN, D. D.; LEE, P. P. Haste Makes Waste: The Interplay Between Dissolution and 
Precipitation of Supersaturating Formulations. AAPS, v.17, n.6, p. 1317-26, 2015. 
 
 
 
Semioses: Inovação, Desenvolvimento e Sustentabilidade | Rio de Janeiro | ISSN 1981-996X | v.12. | n. 3. | jul./set. 2018 
 
92 
SUWARDIE, H.; WANG, P.; TODD, D. B.; PANCHAL, V.; YANG, M.; GOGOS, C.C. Rheological 
study of the mixture of acetaminophen and polyethylene oxide for hot-melt extrusion 
application. Eur J Pharm Biopharm., v.78, n.3, p. 506–512, 2011. 
 
TAYLOR, L. S.; ZOGRAFI, G. Spectroscopic Characterization of Interactions Between PVP and 
Indometahcin ins Amorphous Molecular dispersions. Pharm Res., v.14, n.12, p. 1691-1698, 
1997. 
 
VASCONCELOS, T.; SARMENTO, B.; Costa, P. Solid dispersions as strategy to improve oral 
bioavailability of poor water soluble drugs. Drug Discov Today, v.12, n.23/24, p.1068-1075, 
2007. 
 
VO, C.L.; PARK, C.; LEE, B.J. Current trends and future perspectives of solid dispersions 
containing poorly water-soluble drugs. Eur J Pharm Biopharm, v.85, n.3, p. 799–813. 2013. 
 
WAGNER, J. G. Biopharmaceutics: absorption aspects. J Pharm Sci., v.50, p. 359-87, 1961. 
 
WILLIAMS, H. D.; TREVASKIS, N. L.; CHARMAN, S.A.; SHANKER, R. M.; CHARMAN, W. N.; 
POUTON, C. W.; Porter, C. J. Strategies to Address Low Drug Solubility in Discovery and 
Development. Pharmacol Rev., v.65, n.1, p.315-499, 2013. 
 
ZHAO, Y.; INBAR, P.; CHOKSHI, H.P.; MALICK, A. W.; CHOI, D. S. Prediction of the Thermal 
Phase Diagram of Amorphous Solid Dispersions by Flory–Huggins Theory. J Pharm Sci., 
v.100, n.8, p. 3196-3207, 2011. 
 
ZOGRAFI, G.; NEWMAN, A. Interrelationships Between Structure and the Properties of 
Amorphous Solids of Pharmaceutical Interest. J Pharm Sci., v.106, n.1. p. 5-27, 2017.