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FARMACOTÉCNICA E TECNOLOGIA DE MEDICAMENTOS LÍQUIDOS E SEMISSÓLIDOS Keline Lang OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM > Organizar as operações unitárias na produção de medicamentos sólidos. > Relacionar as operações unitárias com as etapas na produção de medica- mentos sólidos. > Discutir as operações unitárias quanto à melhoria na produção de medi- camentos sólidos. Introdução A produção de medicamentos exige um estudo prévio do processo produtivo e da forma farmacêutica que se pretende produzir. Isso inclui as matérias-primas necessárias e suas especificações, bem como os equipamentos a serem utilizados, de acordo com seus desenhos e princípios de funcionamento, sem contar com o processo produtivo em si, em que as principais etapas produtivas, conhecidas como operações unitárias, são estabelecidas. Neste capítulo, você conhecerá as operações unitárias necessárias para a produção de medicamentos sólidos, considerando as formas farmacêuticas exis- tentes. Além disso, estudará as operações unitárias correspondentes às etapas do processo produtivo e verá como tais operações podem influenciar positivamente no processo de produção de medicamentos sólidos. Operações unitárias na produção de medicamentos sólidos Organização de operações unitárias Operações unitárias nada mais são do que etapas cruciais de um processo produtivo. Aqui, vamos falar das operações unitárias na produção de medica- mentos sólidos. Vale lembrar que as formas farmacêuticas que envolvem os medicamentos sólidos são: pós, grânulos, comprimidos, cápsulas, pastilhas (comprimidos que se dissolvem facilmente na boca), pellets e pílulas, cada qual exigindo operações unitárias específicas. A seguir, vamos examinar caso a caso as operações unitárias utilizadas no processo produtivo de medicamentos sólidos. Mistura Esta é a etapa do processo que combina todas as matérias-primas presen- tes na formulação, de forma a proporcionar uma distribuição homogênea do insumo farmacêutico ativo (IFA), além de garantir homogeneidade na aparência do produto e, principalmente, uniformidade da dose (THOMPSON; DAVIDOW, 2013). No caso de mistura para pós, os componentes da fórmula não tendem a se deslocar ou se segregar espontaneamente. Portanto, a mistura apresenta um comportamento estático e é chamada de mistura neutral. São três os mecanismos pelos quais uma mistura pode ocorrer (AULTON; TAYLOR, 2016): � Mistura por convecção — transferência de grupos de partículas de uma região para outra, garantindo uma mistura de forma fácil e rápida; no entanto, essa mistura não ocorre dentro de um mesmo grupo de partículas, e sim entre diferentes grupos. � Mistura por cisalhamento — ocorre quando as partículas se deslocam em forma de camadas, deslizando umas sobre as outras, em forma de massa de pó. � Mistura por difusão — é aquela em que as partículas se movimentam indivi- dualmente e de forma aleatória. Há um empacotamento não compacto entre as partículas, formando espaços vazios entre elas, o que permite a entrada de partículas nesses vazios pelo efeito da gravidade. No entanto, esse tipo de mistura ocorre de forma mais lenta. Operações unitárias na produção de medicamentos sólidos2 Moagem/redução do tamanho das partículas/ tamisação Geralmente, os sólidos precisam apresentar partículas finas para facilitar sua mistura. Para isso, muitas vezes é necessário utilizar o processo de redução do tamanho das partículas (THOMPSON; DAVIDOW, 2013). Há diversos métodos para realizar esse procedimento, com destaque para (AULTON; TAYLOR, 2016): � Método por corte — proporciona a redução das partículas por fratura. Exemplo: moinho de facas. � Método por compressão — as partículas são reduzidas por gral e pistilo ou compressão entre rolos. Exemplo: moinho de rolos. � Método por impacto — as partículas são reduzidas ao colidirem con- tra pequenas esferas dentro do equipamento por vibração ou por mecanismos que se chocam com as partículas. Exemplos: moinho de vibração, moinho de martelos. � Método que associa impacto e atrito — as partículas sofrem impacto e atrito ao mesmo tempo, ocorrendo o processo de moagem. Exemplos: moinho de esferas, moinho de energia fluida (micronizador), moinho de pinos. Os moinhos para redução de partículas costumam contar com uma malha acoplada, com o intuito de calibrar as partículas, uniformizando seu tamanho. Dessa forma, o processo de tamisação ocorre ao mesmo tempo. No entanto, essa operação pode ocorrer isoladamente, após as operações unitárias de granulação e secagem. Granulação É o processo de aglomeração de pequenas partículas de pó, formando os cha- mados grânulos. A aglomeração pode ocorrer pelos métodos seco ou úmido. Operações unitárias na produção de medicamentos sólidos 3 O método úmido consiste na adição de líquido aglutinante ao pó, formando uma massa, a qual é passada por um tamis, produzindo então os grânulos no tamanho desejado. Ao passar pelo tamis, o material é disposto em bandejas rasas para secar. Esse material deve ser movimentado dentro das bandejas periodicamente, para que não forme grandes aglomerados. Após a secagem, os grânulos são repassados em tamis para calibração do tamanho. Por sua vez, o método a seco pode ser realizado de duas formas (ALLEN JR.; POPOVICH; ANSEL, 2013): � O pó é passado entre dois rolos compactadores, sendo transformado em uma lâmina densa. Em seguida, o pó compactado é processado em um granulador mecânico, para uniformização do tamanho dos grânulos. � O pó ou a mistura de pós é transformado em grandes peças planas em uma compressora. Em seguida, as peças são granuladas em partículas de tamanho adequado, normalmente para a produção de comprimidos. Os grânulos costumam ter tamanho entre 0,2 e 4,0 mm, dependendo de sua aplicação. Quando os grânulos representam a própria forma farmacêutica, normalmente têm o tamanho de 1,0 a 4,0 mm. No entanto, se forem utilizados como produtos intermediários, ou seja, para a produção de outra forma farmacêutica, o tamanho já será menor, entre 0,2 e 0,5 mm. Operações unitárias na produção de medicamentos sólidos4 Os principais tipos de granuladores são mostrados na Figura 1. Figura 1. Exemplos de granuladores: a) granulador de leito fluidizado; b) granulador rotatório; c) granulador Freund; d) compactador Alexanderwerk; e) compactador Protec. Fonte: Adaptada de Aulton e Taylor (2016). Operações unitárias na produção de medicamentos sólidos 5 A granulação é um processo empregado para diversos fins, incluindo os examinados a seguir (AULTON; TAYLOR, 2016). � Prevenir a segregação dos constituintes da mistura de pós. A segre- gação pode ocorrer quando as partículas de uma mistura têm tama- nhos e densidades diferentes. Além disso, o tamanho diferente das partículas pode afetar a uniformidade de conteúdo, o que determina a necessidade de granulação. � Melhorar as propriedades do fluxo do pó. Quando os pós apresentam pequena dimensão ou são irregulares, isso aumenta a coesão entre as partículas, dificultando seu fluxo pela tampa de compressão, que é a etapa que vai determinar a formação dos comprimidos. Além de dificultar o processo de compressão, a coesão acarreta variação na massa dos comprimidos, o que pode prejudicar a qualidade do produto. Com isso, a formação dos grânulos uniformiza o tamanho dos pós, facilitando o fluxo e a próxima etapa de produção, ou seja, a operação unitária de compressão. � Melhorar as características de compactação da mistura. O aglutinante utilizado no processo de granulação pelo método úmido facilita a compactação da mistura no processo de compressão, pelo fato de haver uma ligação aglutinante–aglutinante entre as partículas. Os pós que não sofreram o processo de granulação pelo método úmido não possuem essa ligação, o que pode dificultar a compactação em alguns tipos de pó. Secagem Após a etapa de granulação úmida, a operação unitária de secagem res- ponde pela retirada de toda ou quase todaumidade do IFA e dos exci- pientes, tanto na forma em pó quanto granulada. Todos os processos envolvem evaporação ou sublimação da fase líquida e remoção do vapor resultante desse processo. Essa etapa de secagem é importante para evitar a degradação do IFA, do granulado e da forma farmacêutica, ou até mesmo quando esse granulado é um produto intermediário e precisa ser processado em comprimido ou cápsula (AULTON; TAYLOR, 2016). A secagem pode ocorrer de diversas formas, mas as mais utilizadas se dão por meio de estufa e leito fluidizado. Operações unitárias na produção de medicamentos sólidos6 O leito fluidizado é um tipo de granulador, dentro do qual as partículas são colocadas para serem então vigorosamente suspensas e dispersas. Nesse processo, um líquido é aspergido e evaporado, formando os pellets e grânulos. Esse mesmo equipamento é utilizado para revestir os pellets, se necessário (ALLEN JR.; POPOVICH; ANSEL, 2013). A Figura 2 ilustra os equipamentos de leito fluidizado e de forno à vácuo. Figura 2. Tipos de secadores: a) leito fluidizado; b) forno à vácuo. Fonte: Adaptada de Aulton e Taylor (2016). Compressão Esta é a operação unitária responsável pela formação dos comprimidos por compressão e consolidação, com o uso de força mecânica. A compressão ocorre via redução do volume do pó pelo deslocamento do ar (fase gasosa), enquanto a consolidação se dá pelo aumento da força mecânica originada pela interação partícula–partícula (LACHMAN; LIEBERMAN; KANIG, 2001). O equipamento utilizado nessa operação unitária é a compressora, ilustrada em suas duas versões principais na Figura 3. Operações unitárias na produção de medicamentos sólidos 7 Figura 3. Tipos de compressora: a) prensa excêntrica; b) compressora rotatória. Fonte: Adaptada de Aulton e Taylor (2016). Operações unitárias na produção de medicamentos sólidos8 Revestimento É uma operação unitária que tem a função de aplicar uma camada externa seca na superfície de formas farmacêuticas sólidas orais. Costuma ser empregada na produção de comprimidos, pós para cápsulas e multiparticu- lados, com o intuito de trazer benefícios específicos para o medicamento, tais como: � proteger o IFA do meio, como umidade e luz; � mascarar sabores desagradáveis ou amargos; � facilitar a deglutição; � mascarar diferença de coloração que pode ocorrer lote a lote; � melhorar a aparência do produto; � identificar a marca; � facilitar a identificação do produto; � facilitar o manuseio por equipamentos automáticos; � conferir características de liberação modificada. Os revestimentos podem ser classificados em três tipos diferentes (AUL- TON; TAYLOR, 2016): � Revestimento peliculado — também chamado revestimento por filme, promove a deposição, por pulverização, de um sistema líquido con- tendo polímeros sobre um comprimido (chamado de núcleo), cápsula ou multiparticulados. � Drageamento — aplicação sucessiva de uma formulação de revesti- mento nos comprimidos (núcleos), contendo sacarose. A água evapora, deixando uma camada espessa de açúcar, que normalmente é reluzente e colorida. � Revestimento a seco — é mais utilizado em produtos de liberação modificada, em que ocorre a compactação de material granular ao redor do núcleo do comprimido usando-se um equipamento de com- pressão específico. Operações unitárias na produção de medicamentos sólidos 9 Encapsulamento Para cápsulas duras, o encapsulamento consiste em encher uma cápsula de gelatina ou hipromelose dura com uma mistura de pós. Essa cápsula é composta por dois cilindros fechados em uma das extremidades e encaixa- dos em suas extremidades abertas. Uma parte é o corpo e a outra, a tampa. Esse encapsulamento pode ser realizado manualmente ou utilizando uma encapsuladora. As cápsulas podem ser enchidas com pós, pellets, grânulos ou comprimidos (AULTON; TAYLOR, 2016). No caso de cápsulas moles, a produção ocorre ao mesmo tempo em que as cápsulas são preenchidas com seu fármaco (ALLEN JR.; POPOVICH; ANSEL, 2013). O fármaco fica contido em uma matriz líquida ou semissólida, dentro de um invólucro composto de gelatina. Mesmo que o IFA seja sólido, precisa estar na forma semissólida ou líquida. Essas cápsulas de gelatina são também chamadas de softgel (AULTON; TAYLOR, 2016). Relação das operações unitárias com as etapas de produção É a forma farmacêutica que determina quais serão as operações unitárias necessárias para a produção de cada medicamento. Sendo assim, vejamos a seguir as etapas de operações unitárias empregadas para medicamentos sólidos, a começar pelos pós (Figura 4). Figura 4. Etapas de operações unitárias para pós. Operações unitárias na produção de medicamentos sólidos10 Veja que na forma farmacêutica em pó, uma simples mistura poderá se tornar uma forma farmacêutica. É claro que, dependendo do pó, pode ser necessária uma moagem e/ou tamisação prévia, e até mesmo uma secagem no final do processo. Vejamos agora, na Figura 5, as etapas de operações unitárias empregadas no caso de grânulos. Figura 5. Etapas de operações unitárias para grânulos. O granulado também é uma forma farmacêutica. Desse modo, após o processo de granulação seca ou úmida, vem a tamisação e o produto está formado. Em qualquer tipo de compressão, os pós podem ser previamente moídos e/ou tamisados antes de se iniciar o processo. Depois da mistura, o pó pode passar diretamente pelo processo de compressão, na chamada compressão direta. Contudo, em muitos caso é necessária uma etapa de granulação, que pode ser seca ou úmida, para, em seguida, ser realizada a compressão. Por fim, após a compressão, é possível que os comprimidos ainda passem pela etapa de revestimento. Operações unitárias na produção de medicamentos sólidos 11 As etapas de operações unitárias empregadas para compressão direta de comprimidos/pílulas/pastilhas são esquematizadas na Figura 6. Figura 6. Etapas de operações unitárias para comprimidos/pílulas/pastilhas em compressão direta. Operações unitárias na produção de medicamentos sólidos12 Por sua vez, a Figura 7 apresenta as etapas de operações unitárias em- pregadas para comprimidos/pílulas/pastilhas envolvendo granulação úmida. Figura 7. Etapas de operações unitárias para comprimidos/pílulas/pastilhas envolvendo granulação úmida. Operações unitárias na produção de medicamentos sólidos 13 Por fim, a Figura 8 ilustra as etapas de operações unitárias para compri- midos/pílulas/pastilhas envolvendo granulação seca. Figura 8. Etapas de operações unitárias para comprimidos/pílulas/pastilhas envolvendo granulação seca. Vale ressaltar que o processo de secagem pode ocorrer em várias etapas da produção de comprimidos, o que dependerá das características do pó, do processo produtivo e principalmente dos equipamentos utilizados. Vejamos agora as etapas de operações unitárias empregadas para cáp- sulas duras (Figura 9). Nessa forma farmacêutica, assim que é formada a mistura, o pó pode ser granulado por via úmida e depois encapsulado ou a mistura de pós pode ser encapsulada diretamente. Isso vai depender do objetivo da formulação. (Mais adiante você verá que até os pellets podem ser encapsulados.) Operações unitárias na produção de medicamentos sólidos14 Figura 9. Etapas de operações unitárias para cápsulas duras. Já as etapas de operações unitárias empregadas para cápsulas moles são ilustradas na Figura 10. Figura 10. Etapas de operações unitárias para cápsulas moles. Operações unitárias na produção de medicamentos sólidos 15 A forma farmacêutica em cápsula mole é produzida em um maquinário específico. A massa de gel que vai compor a cápsula propriamente dita é pro- duzida separadamente e levada para a máquina de encapsulação por meio de tubos de transferência aquecidos, formando duas fitas separadas de gelatina, cada qual com largura de 150 mm. Durante esse processo, a gelatina passa para o estado de gel, com uma espessura de 0,5 a 1,5 mm, variando 0,1 mm, considerando que cadaparte da fita de gel é uma metade da cápsula mole. Separadamente, é produzida a matriz de enchimento líquida com o IFA, sendo que esse veículo líquido não é aquoso e é elaborado em misturador/ homogeneizador convencional. O IFA contido nessa matriz não pode exceder a 200 μm de diâmetro. Durante o processo, há um controle preciso da temperatura (40°C), do tempo transcorrido, da pressão e do volume da matriz ao entrar no molde para encapsulamento. Dessa forma, as duas partes da cápsula (fitas em gel) passam pelo molde através de rolos, sendo então seladas por calor e pressão (Figura 11). Uma vez formadas, as cápsulas são cortadas automaticamente. Em seguida, as cápsulas passam por um tambor de secagem e então são espalhadas em bandejas, para passar por outro processo de secagem, em um túnel com umidade relativa de 20%, por dois dias até 23 semanas, dependendo do produto (AULTON; TAYLOR, 2016). Figura 11. Mecanismo de formação de uma cápsula mole. Fonte: Adaptada de Aulton e Taylor (2016). Operações unitárias na produção de medicamentos sólidos16 Por sua vez, os pellets são formados muitas vezes pelo processo de granu- lação úmida e secagem no equipamento chamado leito fluidizado. Quando os pellets precisam ser esféricos, eles passam pelo processo de extrusão, que nada mais é do que uma granulação úmida, mas com maior quantidade de líquido aglutinante. Nesse caso, a massa úmida passa pelo extrusador para formar pequenas partículas cilíndricas uniformes. Em seguida, essas peque- nas partículas passam por um esferonizador, que tem a função de tornar as partículas esféricas (AULTON; TAYLOR, 2016). Por fim, os pellets passam pelas etapas de secagem, revestimento e, se o processo exigir, encapsulamento em cápsulas duras (Figura 12). Figura 12. Etapas de operações unitárias para pellets. Operações unitárias na melhoria de produção de medicamentos sólidos É possível identifi car margem de melhorias no processo produtivo de medica- mentos sólidos em diversos aspectos, tal como na escolha do misturador. No caso de formulações com IFA potente, por exemplo, é necessário um mistura- Operações unitárias na produção de medicamentos sólidos 17 dor por difusão. Já para desmanchar agregados coesivos de partículas de pó, é preciso utilizar um misturador robusto, com capacidade de cisalhamento. Vejamos a seguir os principais tipos de misturadores utilizados nas etapas de produção medicamentos de sólidos. Misturador por tombamento Utilizado na mistura de grânulos ou pós de fl uxo livre, mas não indicado para pós com propriedades coesivas e de baixo fl uxo, pois as forças de cisalhamento não são sufi cientes para desfazer os aglomerados. É um equipamento que gira em torno de um mesmo eixo, e inclui um leque de opções, como misturador de cone duplo, misturador em V, misturador cúbico, misturador cônico em Y e misturador em tambor (Figura 13). Nos misturadores por tombamento, a mistura ocorre por cisalhamento, já que é produzido um gradiente de velo- cidade em que a camada superior do pó se desloca mais rapidamente que as demais. Ademais, pelo fato do misturador girar no mesmo eixo, o leito de pós se dilata, fazendo com que, pela ação da gravidade, haja também o processo de mistura por difusão. Figura 13. Exemplos de misturadores de tombamento: a) misturador em Y; b) misturador cúbico; c) misturador de cone duplo; d) misturador em V. Fonte: Adaptada de Aulton e Taylor (2016). Operações unitárias na produção de medicamentos sólidos18 Misturador-granulador de alta velocidade É um equipamento que tem a função tanto de misturar quanto de granular, pois possui uma lâmina impulsora posicionada no fundo, de forma central, que gira em alta velocidade e arremessa as partículas contras paredes da câmara, pelo efeito da força centrífuga. Esse movimento dentro da câmara provoca a mistura dos componentes mediante intensa força de cisalhamento, assim como a expansão do material ocasiona a mistura por difusão. Após a mistura, é possível adaptar uma lâmina especial no equipamento, reduzir sua velocidade, adicionar um agente de granulação e, então, formar os grânulos. Misturador de leito fluidizado É mais utilizado para a secagem de grânulos ou para o revestimento de materiais multiparticulados. Além disso, também pode ser utilizado para misturar os pós antes da granulação. Misturador por agitação É um equipamento que mistura os pós por convecção, utilizando uma pá. Inclui os misturadores de parafuso helicoidal e os planetários. O misturador de parafuso helicoidal conta com uma lâmina em forma de hélice dentro de uma calha esférica, que rotaciona e permite a mistura por cisalhamento. No entanto, podem ocorrer pontos mortos em que o misturador não atinge os pós. É utilizado em materiais com dificuldade de fluxo, além de ter a vantagem de dificilmente provocar segregação de partículas. Já no misturador planetário, há um braço rotatório com uma palheta, que percorre a circunferência da cuba e ainda gira em torno do mesmo eixo, havendo, então, uma dupla rotação (AULTON; TAYLOR, 2016). Os tipos recém- -mencionados de misturadores são ilustrados na Figura 14. Operações unitárias na produção de medicamentos sólidos 19 Figura 14. Mais exemplos de misturadores: a) misturador-granulador de alta velocidade; b) misturador parafuso helicoidal; c) misturador planetário. Fonte: Adaptada de Aulton e Taylor (2016). Também no âmbito da melhoria de produção de medicamentos sólidos, a granulação de pós tem várias vantagens, além das já descritas anteriormente. Veja outras vantagens a seguir (AULTON; TAYLOR, 2016). � A granulação de insumos tóxicos reduz o risco de geração de poeira nas etapas produtivas subsequentes que lidarão com os insumos. Operações unitárias na produção de medicamentos sólidos20 � A granulação reduz a compactação indesejada no armazenamento de pós higroscópicos. Após a granulação, esses pós poderão absorver certa umidade, mas não ficarão aglomerados, o que dificultaria o processo produtivo a que o insumo será submetido. � A formação de grânulos reduz o volume total ocupado por insumos, principalmente aqueles com densidade maior bruta. Após o processo de granulação, o pó precisa ser moído, ou seja, ter suas partículas reduzidas, de forma que seu tamanho e sua distribuição facilitem o escoamento do pó na compressora, de modo a produzir comprimidos de peso uniforme. Além disso, a mistura entre pós é muito mais efetiva quando o tamanho das partículas dos diferentes pós é uniforme, também garantindo a uniformidade de dose (LACHMAN; LIEBERMAN; KING, 2001). Quando um estudo prévio é realizado de forma consistente, as operações unitárias são realmente as principais etapas do processo produtivo de um medicamento, pelo fato de garantir suas melhores características físicas e químicas. Para isso, é indispensável determinar a melhor fórmula, os melhores equipamentos, os insumos ideais e, após tudo isso, produzir um medicamento seguro, eficaz e de qualidade. Referências ALLEN JR., J. L. V.; POPOVICH, N. G.; ANSEL, H. C. Formas farmacêuticas e sistemas de liberação de fármacos. 8. ed. Porto Alegre: Artmed, 2013. AULTON, M. E.; TAYLOR, K. M. G. Aulton: delineamento de formas farmacêuticas. 4. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2016. LACHMAN, L.; LIEBERMAN, H. A.; KANIG, J. L. Teoria e prática na indústria farmacêutica. Lisboa: Fundação Calouste Gulbenkian, 2001. v. 1. THOMPSON, J. E.; DAVIDOW, L. W. A prática farmacêutica na manipulação de medica- mentos. 3. ed. Porto Alegre: Artmed, 2013. Os links para sites da web fornecidos neste capítulo foram todos testados, e seu funcionamento foi comprovado no momento da publicação do material. No entanto, a rede é extremamente dinâmica; suas páginas estão constantemente mudando de local e conteúdo. 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