Aula 1 - Propriedades do Estado Sólido e Polímeros

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<p>UNIVERSIDADE ESTADUAL DA PARAÍBA</p><p>CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA/CAMPUS I</p><p>CURSO: FARMÁCIA</p><p>FÍSICO-QUÍMICA</p><p>AULA 1</p><p>PROFESSOR(A):</p><p>DANIELLE FREIRE DE ARAÚJO</p><p>1</p><p>UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO</p><p>CENTRO UNIVERSITÁRIO NORTE DO ESPÍRITO SANTO</p><p>2</p><p>FÍSICO-QUÍMICA</p><p>Profª. Danielle Freire de Araújo</p><p>METODOLOGIA DE AVALIAÇÃO</p><p>UNIDADE I</p><p>1. Exercícios e atividades em sala de aula: 2.0 pontos</p><p>2. Visita Técnica / Relatório: 1.0 ponto</p><p>3. Seminário/palestra: 1.0 ponto</p><p>4. 1ª Avaliação: 6.0 pontos</p><p>UNIDADE II</p><p>1. Exercícios e atividades em sala de aula: 2.0 pontos</p><p>2. Visita Técnica / Relatório: 1.0 ponto</p><p>3. Seminário/palestra: 1.0 ponto</p><p>4. 2ª Avaliação: 6.0 pontos</p><p>IMPORTANTE!</p><p>• A AULA NÃO É PONTO FACULTATIVO, CUIDADO QUE FALTA REPROVA.</p><p>• SEMPRE QUE POSSÍVEL AVISAR COM ANTECENDÊNCIA AO PROFESSOR SE</p><p>PRECISAR FALTAR À AULA.</p><p>4</p><p>Referências Bibliográficas</p><p>4</p><p>Theodore L. Brown, H.</p><p>Eugene Lemay, Bruce E.</p><p>Bursten. Química – A</p><p>Ciência Central. 9ª</p><p>Edição. PEARSON</p><p>EDUCATION.</p><p>(6)</p><p>Atkins, P. e Jones,</p><p>L. Princípios de</p><p>Química.</p><p>3ª Edição. Ed.</p><p>Bookman.</p><p>(4) (5)</p><p>Ricardo Feltre.</p><p>Físico-Química.</p><p>Volume 2. Ed.</p><p>Moderna.</p><p>Referências Bibliográficas</p><p>Atkins, P e Paula,</p><p>J. Fundamentos de</p><p>Físico-Química.</p><p>5ª Edição. LTC</p><p>Florence, A. T., e ATTWOOD, D.</p><p>Principios de Físico-Química em</p><p>Farmácia. 2ª Edição. LMC -</p><p>PHARMABOOKS EDITORA.</p><p>(1) (2)</p><p>Atkins, P e Paula,</p><p>J. Físico-Química.</p><p>Nova Edição.</p><p>LTC</p><p>(3*)</p><p>(*) http://downloadfarmacia.blogspot.com.br/2012/04/principios-fisico-quimicos-em-farmacia.html</p><p>6</p><p>A FÍSICO-QUÍMICA E A FARMÁCIA</p><p>"A físico-química é o ponto de partida para o entendimento</p><p>da formulação farmacêutica... conhecer o modo como a</p><p>solubilidade do medicamento aumenta ou diminui com a</p><p>mudança da acidez do estômago ou do intestino é um</p><p>começo útil no entendimento do complexo processo de</p><p>absorção de medicamentos".</p><p>Florence, A. T., e ATTWOOD, D. Principios de Físico-Química em</p><p>Farmácia. LMC - PHARMABOOKS EDITORA.</p><p>7</p><p>O exame de somente um dos sistemas de liberação (Figura 1), um emplastro transdermal,</p><p>pode evidenciar a diversidade dos fenômenos físico-químicos que estão envolvidos no uso e</p><p>na ação da liberação do medicamento.</p><p>Figura 1 - (1) reservatório contendo a</p><p>medicação adsorvida; (2) partículas de</p><p>láctose em (3) um óleo; (4) a membrana</p><p>controladora da velocidade de transporte do</p><p>medicamento;(5) a camada adesiva (polímero</p><p>líquido) que liga o emplastro à pele; (6)</p><p>estrutura básica da pele ilustra a penetração</p><p>do medicamento para</p><p>a circulação sanguínea.</p><p>8</p><p>Poderíamos listar estes fenômenos como:</p><p>✓ Adsorção;</p><p>✓ A estabilidade de suspensões, de transporte molecular através de membranas</p><p>poliméricas;</p><p>✓ Adesão;</p><p>✓ A interacção de fármacos com polímeros;</p><p>✓ As propriedades físico-químicas da pele e das características de difusionais dos</p><p>medicamentos nas subsecções da pele, incluindo o cruzamento capilar</p><p>membrana para o sangue.</p><p>Esse exemplo pode ser o suficiente para convencê-lo de que o estudo</p><p>físico-química é importante?</p><p>9</p><p>Profª. Danielle Freire de Araújo</p><p>AULA 1 – INTRODUÇÃO À FISICO-QUÍMICA</p><p>PROPRIEDADES DO ESTADO SÓLIDO E POLÍMEROS</p><p>UNIDADE I</p><p>10</p><p>❖ As propriedades físicas, no estado sólido, de fármacos e excipientes</p><p>farmacêuticos são de interesse porque elas podem afetar tanto a formulação</p><p>do produto quanto o comportamento biológico da fórmula final.</p><p>❖ A natureza da forma cistalina de uma substância pode afetar sua estabilidade</p><p>no estado sólido, suas propriedades de fluidez e disponibilidade biológica</p><p>(velocidade de dissolução).</p><p>❖ A dispersão de pós finos em líquidos é usada em formulações injetáveis e de</p><p>aerossóis.</p><p>AULA 1 – PROPRIEDADES DO ESTADO SÓLIDO</p><p>11</p><p>Estrutura Cristalina</p><p>❖ As substâncias no estado sólido podem ser cristalinas ou amorfas ou uma</p><p>combinação de ambas;</p><p>❖ A estrutura cristalina de um sólido é a designação dada ao conjunto de</p><p>propriedades que resultam da forma como estão espacialmente ordenados os</p><p>átomos ou moléculas que o constituem.</p><p>12</p><p>No estado sólido, os átomos de uma molécula podem existir em um dos sete arranjos</p><p>cristalinos fundamentais: triclínico, monoclínico, ortorrômbico, romboédrico, tetragonal,</p><p>hexagonal e cúbico.</p><p>13</p><p>❖ Sólidos amorfos é a designação dada à estrutura que não têm ordenação</p><p>espacial a longa distância (em termos atômicos), como os sólidos regulares.</p><p>❖ As substâncias amorfas não possuem estrutura atômica definida.</p><p>❖ Sólidos amorfos têm propriedades muito diferentes das observadas nas</p><p>respectivas formas cristalinas de uma determinada substância.</p><p>❖ Os cristais, por exemplo, apresentam ponto de fusão, ao passo que a estrutura</p><p>amorfa não apresenta, uma vez que não existe retículo cristalino.</p><p>Sólidos Amorfos</p><p>14</p><p>❖ As substâncias de elevada massa molecular são constituídas de</p><p>moléculas de tal tamanho e flexibilidade que o alinhamento perfeito,</p><p>de modo a formar cristais, é impossível.</p><p>❖ Todavia, é possível obter produtos com diferentes graus de</p><p>cristalinidade, dependendo das condições e do processo de obtenção.</p><p>❖ Esse fato pode afetar as propriedades das substâncias e,</p><p>conseqüentemente o seu funcionamento, quando incorporadas em</p><p>produtos farmacêuticos.</p><p>Sólidos Amorfos</p><p>15</p><p>Estrutura Amorfa de um Fármaco</p><p>❖ Um fármaco é definido como uma substância química que é o princípio</p><p>ativo de um produto farmacêutico, tecnicamente obtido e elaborado, com</p><p>propriedades profiláticas, curativas, paliativas ou para fins de diagnóstico.</p><p>❖ Estados amorfos podem aparecer em diversos estágios do processo de</p><p>cristalização ou secagem de uma substância.</p><p>❖ O aumento da atividade biológica e mudanças na estabilidade de um</p><p>fármaco são dois fatores importantes que estão relacionados com o seu</p><p>estado amorfo</p><p>16</p><p>Substâncias Polimórficas</p><p>❖ A capacidade de uma molécula em se cristalizar sob duas ou mais formas é</p><p>definida como polimorfismo.</p><p>❖ Estruturas polimórficas de um fármaco geralmente apresentam diferenças</p><p>significativas de solubilidade, processabilidade e estabilidade física e</p><p>química.</p><p>❖ Estas diferenças físico-químicas irão modificar o comportamento da</p><p>molécula quando em um meio biológico, inclusive podendo alterar sua</p><p>biodisponibilidade.</p><p>17</p><p>Figura 2 – Empacotamento molecular de dois</p><p>polimorfos da espironolactona; Forma 1 e</p><p>Forma 2. Fórmula química estrutural desta</p><p>molécula</p><p>❖ A forma 1 cristaliza-se sob forma</p><p>de agulhas, enquanto que a forma</p><p>2, como prismas.</p><p>Exemplo: Polimorfismo da espironolactona (I), que é um estereóide diurético.</p><p>❖ Os pontos de fusão são ligeiramente</p><p>diferentes: a forma 1 funde a 205ºC,</p><p>enquanto que a forma 2 funde a 210ºC.</p><p>18</p><p>Biodisponibilidade</p><p>❖ Quando um fármaco é administrado por via intravenosa, é colocado</p><p>diretamente no sangue e, por esta razão, poderemos ter certeza de que todo o</p><p>fármaco alcançou a circulação sistêmica. Em conseqüência, diz-se que o</p><p>fármaco foi 100% biodisponível.</p><p>19</p><p>Contudo quando o fármaco é administrado por outra via de administração,</p><p>não existe uma garantia de que a totalidade da dose chegou até a circulação</p><p>sistêmica de forma intacta. Desta forma:</p><p>A biodisponibilidade define, conseqüentemente, a velocidade e a</p><p>extensão com as quais um fármaco é absorvido.</p><p>A biodisponibilidade apresentada por um fármaco é muito importante</p><p>no sentido de determinar se o fármaco alcançou o sítio de ação em uma</p><p>concentração terapeuticamente eficaz.</p><p>20</p><p>Polimorfismo na Indústria Farmacêutica</p><p>❖ Na indústria farmacêutica, o polimorfismo é considerado um parâmetro fundamental</p><p>na fabricação de um medicamento;</p><p>❖ A obtenção de um fármaco sob uma ou outra forma cristalina implica nas propriedades</p><p>físico-químicas desta substância as quais irão afetar diretamente o processamento do</p><p>medicamento.</p><p>❖ A escolha imprópria pode influenciar na biodisponibilidade, na estabilidade química e</p><p>física do fármaco e ter implicações no desenvolvimento e estabilidade da forma</p><p>farmacêutica, levando-se em consideração as alterações</p><p>ocorridas nas características</p><p>dos cristais.</p><p>21</p><p>❖ A investigação do polimorfismo de fármarcos e de excipientes, é portanto, um dos</p><p>principais parâmetros a ser considerado ao se propor qualquer trabalho na indústria</p><p>farmacêutica, que vise a produção de um medicamento.</p><p>❖ O desconhecimento das diferentes formas cristalinas e a influência destas no</p><p>preparo de uma droga poderá acarretar em grandes prejuízos para a saúde de uma</p><p>sociedade e trazer grande impacto comercial na vida de um fabricante.</p><p>❖ É vital que um pesquisador envolvido em formulações seja capaz de selecionar,</p><p>para uso, a estrutura polimórfica correta de um fármaco.</p><p>Polimorfismo na Indústria Farmacêutica</p><p>AULA 1 – POLÍMEROS</p><p>❑ Os polímeros são substâncias de alta massa molecular,</p><p>constituídas de unidade monoméricas repetitivas.</p><p>❑ Sua propriedades peculiares se devem ao seu tamanho, sua</p><p>forma tridimensional, e, algumas vezes, a sua simetria.</p><p>❑ Exemplos: plásticos, DNA, proteínas, etc.</p><p>❑ Os compostos de carbono têm uma habilidade incomum de</p><p>formarem polímeros.</p><p>CARACTERÍSTICAS</p><p>Os polímeros têm sido amplamente utilizados em sistemas</p><p>farmacêuticos como:</p><p>❑ Agentes adjuvantes</p><p>❑ Agentes de suspensão e de emulsificação</p><p>❑ Agentes floculantes</p><p>❑ Adesivos</p><p>❑Materiais de embalagem</p><p>❑ Encapsulantes</p><p>AULA 1 – POLÍMEROS</p><p>APLICAÇÕES DOS POLÍMEROS</p><p>A síntese de polímeros com propriedades específicas (tais como</p><p>solubilidade, viscosidade dependente do pH,</p><p>biodegradabilidade, carater de formação de membrana, etc.)</p><p>oferece possibilidades excelentes, especialmente porque</p><p>representa a esperança de obtenção de novos polímeros para</p><p>sistemas de liberação de fármacos tão essenciais para o uso</p><p>eficiente de muitas drogas potentes no tratamento de doenças da</p><p>atualidade.</p><p>AULA 1 – POLÍMEROS</p><p>A Figura mostra a estrutura química da hidroxipropilmetil-celulose (HPMC).</p><p>Uma das características mais importantes deste polímero hidrofílico, no que se</p><p>refere à sua aplicação em sistemas de liberação modificada, a qual exerce efeito</p><p>pronunciado na cinética de liberação do fármaco incorporado [1].</p><p>[1] L. C. Martins, J. M. S. Lobo e P. Costa. Formas farmacêuticas de</p><p>liberação modificada: polímeros hidrifílicos – Revista Brasilera de Ciências</p><p>Farmacêuticas, vol.41, n.2, 2005 – São Paulo.</p><p>AULA 1 – POLÍMEROS</p><p>❑ Polímeros são empregados em medicamentos líquidos (soluções,</p><p>xaropes e elixires), como solubilizantes e estabilizantes.</p><p>❑ Medicamentos sólidos convencionais, como pós, comprimidos e</p><p>cápsulas, contêm excipientes poliméricos exercendo funções</p><p>variadas, tais como, auxiliar na preparação; fornecer estabilidade</p><p>física, química e microbiológica ao produto; melhorar a</p><p>disponibilidade do ativo no organismo; garantir a aceitabilidade do</p><p>paciente; e, melhorar ou promover qualquer outro atributo</p><p>relacionado à segurança e efetividade[2].</p><p>[2] J. C. O. Villanova, R. L. Oréfice e A. S. Cunha. Aplicações</p><p>farmacêuticas de polímeros. Revista Polímeros vol.20 n.1. 2010 - São</p><p>Carlos.</p><p>AULA 1 – POLÍMEROS</p><p>NANOPARTÍCULAS POLIMÉRICAS</p><p>São sistemas que apresentam aplicações promissoras,</p><p>principalmente, na vetorização de anticancerígenos, proteínas,</p><p>peptídeos, vacinas tumorais e material para terapia gênica</p><p>administrados pela via parenteral e, também, administração de</p><p>antibióticos pela via oral[2].</p><p>AULA 1 – POLÍMEROS</p><p>NANOPARTÍCULAS POLIMÉRICAS</p><p>AULA 1 – POLÍMEROS</p><p>❑ Polímeros solúveis em água têm capacidade de aumentar a</p><p>viscosidade dos solventes a baixas concentrações, inchar ou</p><p>mudar a forma em solução e adsover em superfícies.</p><p>❑ Polímeros insolúveis com baixa velocidade de dissolução são</p><p>mais usados para formar filmes delgados, como materiais de</p><p>revestimento, membranas para diálise e filtração, ataduras</p><p>cirúrgicas ou para formar matrizes de revestimento de fármacos,</p><p>visando controlar suas propriedades de liberação.</p><p>❑ Tal diversidade explica a ampla faixa de utilização em farmácia e</p><p>medicina.</p><p>SOLUBILIDADE DOS POLÍMEROS</p><p>AULA 1 – POLÍMEROS</p><p>SOLUBILIDADE DE ALGUNS POLÍMEROS</p><p>AULA 1 – POLÍMEROS</p><p>SISTEMAS POLÍMERICOS INTERLIGADOS</p><p>❑ Se cadeias de polímeros solúveis forem interligados</p><p>covalentemente, forma-se géis quando o material seco interagir</p><p>com a água.</p><p>❑ Os géis podem ser utilizados como meios para antibióticos,</p><p>permitindo a liberação prolongada do fármaco no ambiente</p><p>imediato do implante.</p><p>❑ Géis carregados com antibióticios são usados em infecções do</p><p>ouvido médio (ostites média) e em outros sítios que não não são</p><p>prontamente atingíveis por outros métodos de administração.</p><p>AULA 1 – POLÍMEROS</p><p>❑ Lentes de contato hidrofílicas (tais</p><p>como Soflens) são feitas de</p><p>metacrilato de poliglicol interligado.</p><p>Este polímero também é usado como</p><p>transporte de fármacos.</p><p>SISTEMAS POLÍMERICOS INTERLIGADOS</p><p>AULA 1 – POLÍMEROS</p><p>BIOMATERIAIS POLIMÉRICOS</p><p>❑ Biomateriais: são materiais artificiais desenvolvidos para o</p><p>uso em áreas de saúde com finalidade de substituir a matéria</p><p>viva cuja função foi perdida.</p><p>❑ Biomateriais Poliméricos: são bastante flexiveis, de fácil</p><p>fabricação, boa compatibilidade, não corrosivos. São</p><p>utilizados em cartilagens ou vasos sanguíneos.</p><p>AULA 1 – POLÍMEROS</p><p>BIOMATERIAIS POLIMÉRICOS</p><p>AULA 1 – POLÍMEROS</p><p>Implante de quadril feitos de material</p><p>polimérico. (Fonte: Geetha, et al, 2006)</p><p>Fonte: M. Maia; E. S. Klein; T. V. Monje e C. Pagliosa. Reconstrução da estrutura facial por</p><p>biomateriais: revisão de literatura. Rev. Bras. Cir. Plást. (Impr.) vol.25 no.3 São</p><p>Paulo July/Sept. 2010.</p><p>AULA 1 – POLÍMEROS</p><p>Slide 1</p><p>Slide 2</p><p>Slide 3</p><p>Slide 4</p><p>Slide 5</p><p>Slide 6</p><p>Slide 7</p><p>Slide 8</p><p>Slide 9</p><p>Slide 10</p><p>Slide 11</p><p>Slide 12</p><p>Slide 13</p><p>Slide 14</p><p>Slide 15</p><p>Slide 16</p><p>Slide 17</p><p>Slide 18</p><p>Slide 19</p><p>Slide 20</p><p>Slide 21</p><p>Slide 22</p><p>Slide 23</p><p>Slide 24</p><p>Slide 25</p><p>Slide 26</p><p>Slide 27</p><p>Slide 28</p><p>Slide 29</p><p>Slide 30</p><p>Slide 31</p><p>Slide 32</p><p>Slide 33</p><p>Slide 34</p><p>Slide 35</p>