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Curso de Farmacotécnica em Manipulação MÓDULO II Atenção: O material deste módulo está disponível apenas como parâmetro de estudos para este Programa de Educação Continuada, é proibida qualquer forma de comercialização do mesmo. Os créditos do conteúdo aqui contido são dados aos seus respectivos autores descritos na Bibliografia Consultada. 26 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados a seus respectivos autores MÓDULO II 1.5 MATERIAS PARA EMBALAGEM E ACONDICIONAMENTO Como qualquer produto de consumo, as formas farmacêuticas devem obrigatoriamente ser acondicionadas e embaladas de forma adequada antes de expostas nas prateleiras. O material utilizado para acondicionamento (container) tem como função garantir a qualidade, a segurança e a estabilidade de seu conteúdo. Já a embalagem, além de ser uma proteção secundária, apresenta também uma função “mercadológica” na apresentação do produto. A combinação entre materiais de acondicionamento e embalagem deve apresentar os seguintes requisitos: 1. Proteger o medicamento de danos físicos e químicos: vibração (ex.: no transporte), compressão (ex.: pressão aplicada durante estocagem), choque (ex.: impactos durante desaceleração brusca num transporte), abrasão. 2. Ser inerte: não pode interagir com o produto, seja por migração, adsorção, absorção, extração ou qualquer reação química (ex.: perda de conservantes por absorção em tampas de borracha, amolecimento de containers de plástico por ésteres ou ácido salicílico). 3. Suportar extremos de temperatura e umidade característicos das diferentes estações do ano. 4. Ser impermeável a gases da atmosfera, tais como O2 e CO2, evitando assim processos de oxidação e/ou o crescimento de microorganismos comumente favorecidos pela presença de O2, bem como mudanças de pH pela presença de CO2. 5. Evitar a perda de gases voláteis (ex.: perda de fármacos voláteis como salicilato de metila, ou de álcool ou éter, aumentando a concentração de fármaco não-voláteis). 6. Proteger da ação da luz, especialmente para fármacos fotossensíveis. 27 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados a seus respectivos autores 7. Serem suficientemente transparentes para permitir a inspeção do conteúdo. 8. Proteger o medicamento de partículas contaminantes do ar, tais como microorganismos e poeira. 9. Proteger de animais (ex.: insetos e roedores). 10. Ser inócuo: não liberar partículas para o conteúdo (ex: fiapos de vidro ou metal), não liberar substâncias tóxicas ou que comprometam a estabilidade do conteúdo (ex: unidades poliméricas de materiais plásticos ou álcalis de vidro). 11. Ser fácil de identificar e rotular. 12. Apresentar elegância. 13. Ser de fácil uso e conveniente. 14. Ser barata e econômica. Algumas diferenças entre acondicionamento e embalagem podem ser exemplificadas no Quadro abaixo: Acondicionamento Embalagem a) Contato direto, devendo ser inerte, inócuo e estável. b) Função técnica (proteção e envase). c) Proteção primária contra luz, umidade, CO2, O2, microorganismos, poeira, insetos. d) Materiais usuais: vidro, plástico e metal, bem como de uso exclusivo para tampas a borracha. a) Contato indireto (envolve o material já embalado). b) Função comercial (apresentação). c) Proteção secundária contra luz, poeira, insetos e choque mecânico (protege o medicamento por proteger acondicionamento). d) Materiais usuais: papel ou cartolina 1.5.1 Tipos de materiais de acondicionamento Os acondicionamentos utilizados para medicamentos podem ser de material plástico, metálico ou vidro. As características de cada tipo de material variam, assim como suas aplicações. 28 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados a seus respectivos autores 1.5.1.1. Vidros São compostos constituídos de uma mistura de óxidos metálicos nos quais predomina o dióxido de silício (SiO2). Embora fisicamente tenham aspecto de sólido, trata-se de um líquido de elevada viscosidade. A adição de óxido de cálcio e magnésio aumenta a resistência hidrolítica de vidros alcalinos, sendo que o óxido de magnésio reduz a tendência de desvitricação. Já a adição de óxido de bário pode levar à redução do ponto de fusão de vidros de sílica ou boro-silícico, aumentando sua fusibilidade. O óxido de alumínio, por sua vez, é empregado na confecção de vidros refratários. Óxidos de ferro, como Fe2O3, conferem ao vidro cor ligeiramente amarelo- esverdeada, enquanto o FeO gera uma colororação azul-esverdeada. A cor âmbar é formada pela combinação de óxidos de íons Fe3+ (Fe2O3) e enxofre (S=), junto com os íons Na+. Óxido crômico (Cr2O3) é o agente corante primário para todos os vidros verdes. A principal desvantagem dos vidros, em geral, está na baixa resistência a choques mecânicos. Como vantagens, estes materiais: ? Podem ser moldados em uma grande variedade de formas e tamanhos (fusibilidade). ? Podem ser transparentes ou âmbar. ? Podem ser selados hermeticamente com ou sem o uso tampas. ? São impermeáveis à umidade e gases atmosféricos. ? São baratos e de fácil rotulagem. Tipos de vidros a) Sílica (quartzo): SiO2 Apresentam boa transparência, maior ponto de fusão, maior custo, maior resistência hidrolítica (menor número de grupos silanóis livres OH-), menor resistência mecânica. 29 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados a seus respectivos autores Uso: cubetas de quartzo são úteis como recipiente para análises espectrofotométricas na região do UV, por não absorverem radiação nesta faixa de freqüência. b) Sódico-cálcico : (SiO2, NaO2, CaO) Tipo III Apresentam menor ponto de fusão, são mais baratos, têm menor resistência hidrolítica (transfere basicidade). 2 Na2 SiO3 + H2O → Na2 Si2O5 + NaOH Uso: xaropes, solução oral e pós, desde que não sejam muito incompátiveis a álcalis como Na+ e K+. c) Sódico cálcico tratad : Tipo II e IV Boa fusibilidade, boa resistência hidrolítica, menor custo que a sílica (quartzo) e tipo I. Tipo II até 100 mL, Tipo IV para volumes maiores que 100 ml. São obtidos com tratamento do Tipo I com vapor de água e SO2. ≡Si-O-Na + H2O → ≡Si-OH + NaOH 2 NaOH + SO2 + ½ O2 → Na2SO4 + H2O ≡Si-O-H + H-O-Si≡ → ↑ T oC → ≡Si-O-Si≡ + H2O Uso: liofilizados, extratos hepáticos, soluções de antibióticos, soluções injetáveis de grande volume (tipo IV). d) Boro-silícico: (SiO2, B2O3) Tipo I Possuem maior resistência térmica (Pyrex®) e coeficiente de dilatação, boa resistência hidrolítica (exceto para poliálcoois), menor ponto de fusão. Uso: pós (suspensões) injetáveis, soluções aquosas com catalisadores ou soluções alcalinas. Não devem ser usados com polióis como glicerina, propilenoglicol etc. 30 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados a seus respectivos autores 1.5.1.2 Plásticos Grupo de resinas sintéticas (polímeros) de altos pesos moleculares, obtidos pela condensação ou adição de unidades denominadas monômeros, podendo, durante o processo de fabrico, ser moldados em diversas formas.No processo de polimerização, seja por adição (ex: PVC e polietileno) ou por condensação (ex: poliamida ou nylon), podem ser adicionadas substâncias com diversas funções, tais como: plastificantes, estabilizantes, fungicidas, antiestáticos, retardadores de combustão e antioxidantes e corantes. Como vantagens estes materiais, dependendo do polímero, podem: ? Apresentar boa inocuidade e estabilidade. ? Ser transparentes, impermeáveis e inertes. ? Apresentar boa estabilidade térmica. Tipos de plásticos Os plásticos podem, dependendo da composição, apresentar características diversas no que diz respeito à permeabilidade, estabilidade térmica, flexibilidade, transparência (Quadro 1). Os polímeros de cloreto de polivinila, polietileno, poliestireno, poliamidas, poliuretanos, policarbonatos, celofane, poliacrílicos e polipropileno, por exemplo, integram o grupo dos chamados termoplásticos. Já a baquelite, o cascolac e a fórmica são exemplos de materiais plásticos bastante rígidos (duroplásticos). 31 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados a seus respectivos autores QUADRO 1 – TIPOS DE PLÁSTICOS, CARACTERÍSTICAS E APLICAÇÕES Tipo de plástico Permeabilida de a gases e vapores Transparê ncia Termo- resistênci a Auto- clavaçã o Outros Aplicações Celulósicos (metil, etil, hidroxi, etil, carboximetil celulose) Impermeável Boa Decompõ e em água quente Não suporta Folhas plastificantes Comprimid os, pós e cápsulas Polivinílicos (acetato de polivinila e PVC) Pouco permeável Boa Alta Sim Frascos e cintas Comprimid os, pós e cápsulas e líquidos Poliestireno Pouco permeável Boa Até 90oC Não nas condiçõe s normais Acondiciona mento de sólidos em geral Frascos Polipropileno Permeável Opaco Boa Sim Líquidos e sólidos (revestiment os) Frascos Teflon (politetrafluoroetil eno) - Opaco Até 200 oC - Pouca adesividade Revestimen to de superfícies Poliacrilatos (polimetacrilato de metila) - Boa Baixa Não - Frascos Poliamidas (nylon) Impermeável Boa Boa Sim - Filmes Policarbonatos (ésteres do ácido carbônico) Impermeável a vapor e pouco permeável a gases - Boa Não Leve e resistente ao choque mecânico Frascos Polietileno (baixa pressão) Pouco permeável Opaco Boa Sim - Frascos p/ injetáveis Polietileno (alta pressão) Permeável Opaco Baixa Não - Frascos 32 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados a seus respectivos autores Usos: formas líquidas, semi-sólidas e sólidas. Os plásticos celulósicos são usados para embalar comprimidos, cápsulas e pós. Plásticos polivinílicos são usados para acondicionamento de comprimidos, cápsulas, pós e formas líquidas, bem como no revestimento de metais e papéis. O poliestireno é mais empregado no acondicionamento de formas sólidas. Plásticos termo-resistentes rígidos ou flexíveis de PVC, polietileno polipropileno e poliestireno de alta densidade podem ser utilizados no acondicionamento de injetáveis, desde que não haja cedência de plastificante. 1.5.1.3 Metais São muito úteis na dispensação de formas semi-sólidas (ex: pomadas, cremes). Entre os mais utilizados temos os tubos de estanho e alumínio. Ambos são leves e maleáveis, impermeáveis, apresentam boa plasticidade, boa proteção contra luz e boa resistência térmica, são inodoros, não são tóxicos e podem ser moldados facilmente. Como principal desvantagem dos acondicionamentos metálicos está a possibilidade de ocorrer catálise oxidativa. O estanho Sn, embora mais caro, é mais quimicamente inerte que o alumínio, que em alguns casos exige revestimento interno com vernizes. Usos: formas semi-sólidas, como pomadas e cremes. 1.5.1.4 Borrachas São hidrocarbonetos polimerizados de origem natural (ex: polímeros do isopreno) ou sintética (ex: polímeros do butadieno, siloxano ou cloropreno). São empregados na vedação dos frascos (obs: borracha natural só aplicável a soluções aquosas). De acordo com o tratamento dado, as borrachas podem apresentar como características: elasticidade, resistência térmica e mecânica etc. Como tratamentos temos a vulcanização, que inclui a adição de dióxido de enxofre (SO2), zinco (Zn), entre outros compostos com função de ativadores, aceleradores, cargas, amolecedores ou antioxidantes. A composição complexa das borrachas acarreta possibilidades diversas de interação com o conteúdo. O SO2 e o Zn atacam o anel β-lactâmico das penicilinas. 33 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados a seus respectivos autores Outrossim, as borrachas podem absorver conservante ou antioxidantes, viabilizando indiretamente a proliferação de microorganismos e oxidação. Usos: são utilizadas em tampas de acondicionamento de produtos injetáveis de doses múltiplas. Estes recipientes fechados com tampas de borracha permitem a retirada com agulhas de sucessivas porções do medicamento destinado à administração parenteral sem alterar concentração, qualidade ou pureza das porções restantes. 2 ESTABILIDADE DE MEDICAMENTOS Todo medicamento em condições adequadas de acondicionamento e armazenamento deve apresentar, dentro dos limites oficialmente estabelecidos e do seu prazo de validade, atributos de eficácia e segurança referentes à manutenção das suas características físicas, químicas, microbiológicas, terapêuticas e toxicológicas. O tempo de manutenção destas características se relaciona e depende da maior ou menor estabilidade do medicamento. Por sua vez, este tempo (prazo de validade) é determinado por estudos de estabilidade. Portanto, prazo de validade é o intervalo de tempo que decorre entre a fabricação e o acondicionamento do medicamento até o momento em que a atividade química (ou potência) do(s) fármaco(s) não seja menor que o limite estabelecido pelas especificações (em geral de 95 a 105%, ou de 90 a 110%), ou suas características físicas, químicas e microbiológicas não mudem apreciavelmente (dentro das especificações), e desde que os produtos resultantes sejam conhecidos, estudados e que não aumentem ou alterem a toxicidade da preparação. Todo medicamento deve apresentar no rótulo e/ou embalagem o mês e ano de vencimento da validade. De modo geral o prazo de validade para produtos extemporâneos após violação de acondicionamento, segundo USP/NF, segue o Quadro 2. 34 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados a seus respectivos autores Quadro 2 – Prazo de validade para produtos e matérias-primas violadas Matérias-primas Formulações aquosas Formulações não- aquosas Máximo 6 meses Em geral 14 dias* 25% do prazo original e no máximo 6 meses *Pode ser estendido caso haja informações justificáveis sobre a estabilidade. 2.1 EVIDÊNCIAS DE DETERIORAÇÃO As evidências de decomposição decorrentes da instabilidade de um produto podem se manifestar por alterações físicas ou químicas. Enquanto as alterações físicas são facilmente detectáveis*, as alterações químicas**, em geral, requerem métodos analíticos sensíveis. *Alterações físicas: alterações de cor, odor, aspecto (todas as formas farmacêuticas), diminuição ou ganho de volume, turvação e presençade gás (todas as formas líquidas); separação de fases (emulsões), sedimentação (suspensões), fragmentação e caking (formas sólidas). **Alterações químicas: são evidenciadas pela formação de produtos de decomposição, os quais podem ser responsáveis diretos por diversas alterações físicas, tais como: mudança de cor ou odor, aparecimento de bolhas de gás ou mesmo turvação. Por sua vez, tanto as alterações físicas quanto químicas podem decorrer de alterações microbiológicas. 2.2 FATORES DE INSTABILIDADE Os fatores relacionados à estabilidade de medicamentos e fármacos podem ser intrínsecos ou extrínsecos. Os fatores intrínsecos dizem respeito à reatividade química e/ou propriedades físico-químicas de cada componente da formulação, bem como, sob a ótica do medicamento, a incompatibilidades e ao tipo de acondicionamento. Existem três reações mais comuns envolvidas na decomposição de medicamentos: a oxidação, a hidrólise e a fotólise. Oxidação: processo em que átomo ou molécula perde um ou mais elétrons para um agente oxidante, sendo que no caso de átomos há aumento do no ox. No caso de 35 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados a seus respectivos autores medicamentos, o principal agente oxidante é o oxigênio. Assim, neste tipo de decomposição há ganho de O e/ou perda de H. Os grupos susceptíveis à oxidação incluem: aldeídos, álcoois, tioálcoois, fenóis, amina, imina e grupos insaturados. Hidrólise: processo solvolítico no qual, a partir de reação com solvente, ocorre quebra de ligação (cisão) da molécula. Em se tratando de medicamentos, a água é o solvente mais utilizado, assim como o mais solvolítico. Exemplos de grupos susceptíveis incluem anidridos, ésteres, carbamatos, ureídas, amidas e imidas. Fotólise: a luz pode desencadear várias reações, incluindo oxidação, polimerização, rearranjos etc. Os grupos mais vulneráveis são cromóforos com o máximo de 400 a 800 nm e moléculas com S, N e/ou O. Já os fatores extrínsecos são aqueles que podem agravar os fatores intrínsecos, tais como temperatura, luz, oxigênio, umidade, gás carbono e tempo. As correlações entre fatores intrínsecos e extrínsecos, bem como exemplos de alterações ou fenômenos envolvidos, são mostradas no Quadro 3. Quadro 3 – Correlação entre fatores intrínsecos e extrínsecos com deterioração Fator extrínseco Fator intrínseco agravado Exemplos de fármacos susceptíveis Evidências associadas Luz Fotodecomposição, oxidação, rearranjos de ligação química etc. Clorpromazina, iodetos, fenóis, aloína, omeprazol, vit. B12, sulfadiazina etc. Escurecimento, perda de teor, formação de produtos tóxicos etc. Temperatura Oxidação, evaporação, hidrólise etc. Lovastatina, lactobacilus, haloperidol, imipramina, vitaminas, estrógenos etc. Mudança de cor, perda de volume, perda de teor etc. Umidade Hidrólise, proliferação microbiana, higroscopicidade etc. AAS, lactato de amônia, barbitúricos, ácido fólico, anestésicos, efedrina etc. Alteração de pH, perda de teor, ganho de volume etc. CO2 Reações ácido-base, hidrólise, solubilidade em pH ácido. Gluconato de cálcio, hidróxido de magnésio etc. Precipitação, perda de teor, alteração de pH. etc. Oxigênio Oxidação Vitamina B6, C, D2 e E, hidroquinona, ergotamina, tetraciclinas, adrenalina etc. Mudança de cor, perda de teor, formação de produtos tóxicos etc. Tempo Todos Todos Todas 36 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados a seus respectivos autores Enquanto os fatores intrínsecos são inerentes ao produto, os fatores extrínsecos podem e devem ser controlados, seja no desenvolvimento da formulação, na escolha do acondicionamento ou na determinação das condições de armazenamento. 3. FORMAS FARMACÊUTICAS Forma farmacêutica é a forma pela qual o fármaco é administrado ao paciente, ou seja, a forma de apresentação do medicamento (ex: comprimido, xarope, colírio, supositório, injetável, creme). É definida pela via de administração, necessidades do paciente, fórmula e equipamentos disponíveis. Com base na relação paciente-doença define-se a melhor via de administração. A partir desta definição e das características físico-químicas do fármaco, determina-se a melhor forma farmacêutica. Por sua vez a forma farmacêutica define a fórmula farmacêutica, que se refere à composição da forma farmacêutica, componentes e quantidades, bem como o tipo de acondicionamento ideal e equipamentos de produção a serem utilizados. Todas as formas farmacêuticas devem atender aos seguintes atributos: • Conter a quantidade adequada de fármaco. • Ser livre de materiais estranhos (matérias-primas aprovadas de acordo com especificações oficiais). • Liberar o fármaco na quantidade e com a velocidade adequada. • Ser formulada de acordo com a via de administração a que se destina. • Ser bem aceita pelo paciente (ausência de efeitos indesejáveis, sabor agradável, estética). • Ser adequada à estabilidade do fármaco. • Fornecer ação farmacológica ótima. As formas farmacêuticas podem se apresentar nas seguintes formas físicas: sólida, semi-sólida, líquida ou gasosa. 3.1 FORMAS LÍQUIDAS As preparações líquidas podem conter uma ou mais substâncias químicas dissolvidas num solvente adequado ou em uma mistura de solventes mutuamente 37 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados a seus respectivos autores miscíveis ou dispersíveis. No que diz respeito à preparação de formas líquidas deve-se considerar a solubilidade dos solutos, o solvente empregado, a estabilidade e as compatibilidades. Já o número de operações unitárias e componentes necessários depende da escala de produção, prazo de validade pretendido e via de administração desejada. De modo geral, as formas líquidas podem ser divididas, quanto à complexidade tecnológica, em dois grupos: estéreis e não-estéreis, os quais por sua vez podem ser subdivididos quanto à complexidade técnica em: soluções, suspensões e emulsões. 3.1.1 SOLUÇÕES As soluções são dispersões moleculares cujas partículas apresentam dimensões menores que 0,01 μm. Interações intermoleculares com tal grau de dispersão requerem alta afinidade entre soluto e solvente. Assim, no desenvolvimento de uma solução medicamentosa, deve-se conhecer previamente a constante de solubilidade (Ks) de cada componente no veículo proposto. No que diz respeito ao veículo (solvente) a água, seguida pelo etanol, glicerina e óleos vegetais, é o mais utilizado. Dependendo do veículo utilizado as soluções podem ser classificadas em: hidróleos (água), alcoóleos (álcool), glicerina (gliceróleos), éter (eteróleos), cetóleos (acetona) e enóleos (vinho). Um tipo especial de solução são os xaropes (sacaróleos), os quais contêm elevado teor de açúcar (sacarose), valor este que ultrapassa 80%. Tais soluções são excelentes para via oral, uma vez que além do valor energético do açúcar, viabilizam o mascaramento de sabor desagradável. Comparativamente, os elixires apresentam menor viscosidade e sabor menos adocicado do que os xaropes. Mas por se tratarem de soluções hidroalcoólicas, quando o valor de álcool ultrapassa 10% estes são autoconservantes. Outrossim, os elixires apresentam possibilidade de dissolução de solutos solúveis em água ou álcool. Com relação ao valor da constante de solubilidade (Ks), quando este é alto a dissolução é obtida facilmente. Assim sendo, do ponto de vista farmacotécnico,estas preparações são as mais simples. Entretanto, para situações em que o fármaco apresenta baixa solubilidade, o conhecimento das técnicas de dissolução é fundamental. 38 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados a seus respectivos autores 3.1.1.1 Técnicas de dissolução As principais técnicas de dissolução são: Agitação mecânica: a convecção é a técnica de dispersão mais empregada. Embora seja a mais segura do ponto de vista da estabilidade, pode causar aeração e viabilizar a oxidação. Aquecimento: a dispersão das moléculas e, conseqüentemente, a constante de solubilidade (Ks), em geral aumenta significantemente com a temperatura. Porém, a dissolução com aquecimento é contra-indicada para fármacos termoinstáveis ou voláteis. Ajuste da constante dielétrica: a afinidade soluto-solvente é fundamental para que se logre alto grau de dispersão. Nos casos em que um determinado fármaco não apresenta boa hidrossolubilidade, pode-se reduzir a constante dielétrica da água com a adição de um solvente orgânico miscível. O veículo hidroalcoólico apresentará constante dielétrica mais apropriada ao grau de polaridade do fármaco. Uso de co-solvente: quando se utiliza pequena quantidade de um solvente inócuo e miscível com o veículo de escolha para dissolução prévia do soluto, dá-se a este solvente o nome de co-solvente. A diferença entre esta técnica e a anterior está no fato de que a quantidade de solvente empregada não altera significantemente a constante dielétrica. Outrossim, o soluto deverá apresentar alguma afinidade com o sistema solvente e não precipitar após a incorporação da solução previamente obtida no veículo. Ajuste de pH: no caso de fármacos ácidos ou básicos, o ajuste de pH pode determinar ionização e, conseqüentemente, a hidrossolubilidade. As implicações da alteração de pH devem considerar ainda estabilidade ótima, biocompatibilidade e biodisponibilidade. Uso de agentes solubilizantes: outra alternativa empregada é o uso de agentes solubilizantes. Estes incluem formação de complexos e sistemas miscelares. Como exemplo destaca-se o uso de iodeto na solubilização do iodo em água, o princípio da adição (formação de sais entre fármacos básicos e ácidos) e o uso de tensoativos. 3.1.1.2 Vantagens e desvantagens das soluções Entre vantagens e desvantagens das soluções podemos destacar: 39 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados a seus respectivos autores Vantagens • Alta estabilidade física - partículas em dispersões moleculares não sofrem ação da gravidade; • Alta biodisponibilidade – partículas pequenas são mais facilmente absorvidas; • Alta uniformidade – dispersões moleculares são sistemas uniformes e homogêneos. Desvantagens • Baixa estabilidade química – reações químicas dependem da colisão intermolecular, favorecida em dispersões moleculares; • Alta biodisponibilidade – nem sempre se deseja absorção imediata. 3.1.1.3 Isotonia e pH em soluções A regularização dos líquidos do organismo compreende a manutenção de concentrações adequadas de água e eletrólitos e a preservação da concentração de íons hidrogênio dentro de uma faixa estreita e adequada ao melhor funcionamento celular. O equilíbrio entre o gradiente de concentração interno e externo é produto da soma das concentrações parciais de todos os constituintes fisiológicos. Definir a quantidade ideal destes constituintes no meio intra ou extracelular é bastante complexo, já que pode variar de órgão para órgão e/ou organismo para organismo. Entretanto, a tonicidade (pressão osmótica) intra e extracelular, fruto da concentração global de todos solutos, deve ser equivalente, no sentido de se evitar lesões celulares por osmose. Num meio hipertônico, a célula tende a perder solvente (água). O processo de desidratação poderá comprometer a biossíntese celular, e se for muito intenso levar a célula à morte. Em um meio hipotônico a célula tenderá a absorver água para equilibrar a pressão osmótica interna com a externa, podendo, em casos extremos de diferença de gradiente de concentração, resultar no rompimento da membrana com extravasamento do citoplasma, seguida de morte celular. No caso dos íons de hidrogênio, a manutenção da quantidade ideal destes íons nos meios intra e extracelulares depende de um delicado equilíbrio químico entre os ácidos e bases existentes no organismo, denominado equilíbrio ácido-base. Alterações bruscas de concentração de hidrogênio podem mudar a permeabilidade das membranas 40 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados a seus respectivos autores e as funções enzimáticas celulares (biossínteses) comprometendo também as funções de diversos órgãos e sistemas. A unidade de medida da concentração de hidrogênio em soluções é denominada pH. A redução do pH (aumento da concentração de íons de hidrogênio) é denominada acidose, enquanto o seu aumento é denominado alcalose. Os íons de hidrogênio são extremamente móveis. Alterações de sua concentração poderiam afetar por efeito de migração a concentração de outros íons, como sódio, potássio e cloretos, podendo, desse modo, afetar também a isotonia do sistema. Entretanto, o organismo dispõe de eficientes mecanismos de regularização do pH, integrados pelos sistemas renal, circulatório (tampão) e respiratório. O pH normal da água (solvente universal) é 7,0, ou seja, para cada 10.000.000 (107) moléculas de água apenas 1 se dissocia: [H+] / [H2O] = 1 x 10-7 ∴ pH = log [H+] ∴log 10-7 = 7. Assim sendo, o pH 7,0 é considerado neutro. Os fluidos biológicos são soluções aquosas contendo uma grande variedade de solutos, os quais apresentam diversas características químicas e iônicas. Os valores normais de pH, por sua vez, dependem das concentrações destas diferentes substâncias (Quadro 4). Quadro 4 - Valores normais de pH em sistemas fisiológicos Fluido pH Relevância Sangue 7,4 injetáveis Lágrima 7,2 a 7,4 colírios Muco nasal 5,5 a 6,5 errinos Citoplasma 6,8 distribuição Vacúolos ácidos 5,0 distribuição A solução orgânica padrão para avaliação do pH é o sangue. O pH normal do sangue varia dentro de uma estreita faixa de concentração, de 7,35 a 7,45. Portanto, em comparação com a água, o sangue é ligeiramente alcalino. Essa alcalinidade representa a atividade iônica de numerosas substâncias, incluindo os sistemas tampão do sangue (bicarbonato/ácido carbônico 64%, hemoglobina/oxihemoglobina 28%, proteínas 41 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados a seus respectivos autores ácidas/proteínas básicas 7%, fosfato monoácido/fosfato diácido 1%). A relação do principal sistema tampão é de 20 partes de NaHCO3 para 1 de H2CO3. O equilíbrio destes sistemas tampão são, por sua vez, controlados pela respiração (ex.: eliminação de CO2) e filtração renal (ex. Bomba H+/Na+). I) Importância do ajuste de pH de medicamentos Na elaboração de uma formulação medicamentosa o ajuste de pH pode ser importante sob vários aspectos, dentre os quais: • Dissolução dos componentes da fórmula (especialmente dos fármacos); • Manutenção da estabilidade química e farmacodinâmica; • Obtenção do efeito terapêutico; • Prevenção de fenômenos irritativos (isoidria). Ressalta-se que, muitas vezes, o pH de maior estabilidade do fármaco não é o que melhor se ajusta a sua solubilidade, ao uso terapêuticoe/ou a sua compatibilidade com o meio fisiológico. Assim, adota-se como critério básico a escolha do pH para estabilidade razoável e compatível com o uso clínico. a) Ajuste de pH em soluções: O ajuste se dá pela adição de acidulantes (acidificantes) ou alcalinizantes (bases). b) Uso de tampões para manutenção do pH: O uso de sistemas tampões segue a equação de Henderson-Hasselbalch pH = pKa – log [HA]/[A-] e baseia-se no princípio de que ácidos ou bases fracas se dissociam muito pouco, de forma a manter o pH numa faixa estreita de equilíbrio. Assim, os tampões são sistemas que podem ser compostos por: • Ácido fraco e seu sal (ex: ácido acético/acetato de sódio, ácido bórico/borato de sódio); • Base fraca e seu sal (ex: amônia/cloreto de amônio); • Dois sais (ex: fosfato monopotássico/fosfato bipotássico). Alguns sistemas tampões que se tornaram clássicos são os tampões de Gifford, à base de ácido bórico e carbonato de sódio (pH 5,0 a 8,6); de Sorensen, à base de 42 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados a seus respectivos autores fosfatos mono e di-sódico (pH 5,91 a 8,04), e de Palitzsh, à base de ácido bórico e borato de sódio (pH 6,7 a 8,7) - todos utilizados em colírios. Para formulações via oral os tampões mais utilizados são tampões de ácido cítrico e fosfato dissódico (pH 2,8 a 8,0), sendo que tampões contendo borato são proibidos devido à toxicidade (hemolítico via oral). II) IMPORTÂNCIA DO AJUSTE DA PRESSÃO OSMÓTICA (ISOTONIZAÇÃO) A isotonia é uma propriedade que ocorre quando a pressão osmótica de duas soluções distintas é idêntica (soluções isotônicas). No caso dos medicamentos esta identidade é comparada com a tonicidade dos fluidos biológicos. Lágrima, sangue, muco nasal e fluidos teciduais possuem mesma pressão osmótica, que corresponde a uma solução aquosa de NaCl 0,9 %. Quando um medicamento apresenta tonicidade (pressão osmótica) maior que a dos fluidos biológicos é classificado como hipertônico, e como hipotônico, se a tonicidade for menor. Há tecidos particularmente mais sensíveis às variações de pressão osmótica, entre eles: mucosas oftálmica e nasal, tecido muscular e subcutâneo. No caso do sangue a sensibilidade tecidual é compensada pelo fluxo e volume relativamente grandes. Já a pele e mucosas do trato gastrintestinal são praticamente insensíveis a estas variações. De um modo geral os medicamentos devem ser preferencialmente isotônicos, havendo, em alguns casos, a necessidade terapêutica de se administrar soluções hipertônicas (ex.: quimioterápicos, reposição eletrolítica, redução da pressão intracraniana, nutrição parenteral prolongada). No caso de soluções hipotônicas administradas via parenteral e via mucosas (colírios e errinos), a isotonização é obrigatória, a fim de se evitar dor ou irritação local e, dependendo do caso, lesões mais graves. III) Ajuste da tonicidade (cálculos de Isotônia) O ajuste da tonicidade é feito pela adição de quantidade adequada de um isotonizante (ex.: NaCl, dextrose, sacarose). A quantidade a ser adicionada dependerá, por sua vez, da tonicidade prévia da solução, a qual pode ser determinada por cálculos de 43 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados a seus respectivos autores isotonia. O cálculo é geralmente feito comparando a pressão osmótica com outra propriedade coligativa, como o abaixamento do ponto de congelamento (abaixamento crioscópico - ΔºC). Propriedades coligativas são propriedades físico-químicas de soluções que, segundo a Lei de Raoult, se correlacionam de modo proporcional na concentração. Assim, sempre que um sólido é dissolvido em uma solução, a pressão osmótica e o ponto de ebulição aumentam, enquanto o ponto de congelamento diminui. A opção pelo ponto de congelamento em associação com a tonicidade deve-se ao fato de que as demais constantes coligativas não são aplicáveis, seja por questões de estabilidade, seja por questões práticas. Estas correlações são válidas para soluções ideais (diluídas), sendo que desvios positivos para solutos de forte atração intermolecular com solvente e negativos para atrações fracas são potencializados em soluções concentradas. Particularmente para os eletrólitos há desvios consideráveis na Lei de Raoult, mesmo em soluções diluídas. Entretanto, estes desvios são corrigidos dividindo-se o valor obtido por fatores de correção baseados na valência dos eletrólitos envolvidos. Na prática, existem três formas de se determinar a quantidade de isotonizante a ser adicionada a uma formulação: cálculo pela concentração molal, uso de tabelas de abaixamento crioscópico e uso de gráficos. A) CÁLCULO PELA CONCENTRAÇÃO MOLAL Quando não houver dados tabelados para soluções a 1% sobre EqNaCl ou Δ, pode-se utilizar a Equação de Van´t Hoff , onde: Δ = Κμ Κ é a constante crióscópica do solvente; para água Δ = 1,86 ºC / moles.L μ é a concentração molal de uma substância dissolvida num determinado solvente μ = n / W (n = número de moles do soluto e W = massa do solvente em Kg) n = m / PM (m = massa de soluto e PM = peso molecular do soluto). Logo, tem-se: Δ = Κ . m / PM .W (para não eletrólitos). No caso de eletrólitos, a Equação de Van´t Hoff deve considerar a capacidade de ionização dos solutos, uma vez que estes geram, a partir desta, uma maior quantidade de 44 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados a seus respectivos autores partículas em solução, e a pressão osmótica é a propriedade que resulta do número total de partículas. Ou seja, cada partícula dissociada de NaCl gera por dissociação 2 partículas (1 de Na+ e outra de Cl-). Assim: Δ = Κ . m . i / PM .W (equação 1) Valores de i para substâncias ionizáveis : • Não eletrólitos ou substâncias de baixa ionização i = 1,0 • Substâncias que se dissociam em 2 íons i = 1,8 • Substâncias que se dissociam em 3 íons i = 2,6 • Substâncias que se dissociam em 4 íons i = 3,4 Por definição, a constante Κ é o abaixamento crioscópico que ocorre quando se adiciona 1 equivalente-grama de uma dada substância a 1 kg de solvente. A correlação entre o abaixamento crioscópico (Δ) e a pressão osmótica é possível, uma vez que o Δ dos fluidos é de 0,52 ºC. Assim a massa a ser adicionada, de qualquer substância, a 1L de água para obter soluções de mesma tonicidade dos fluidos biológicos, pode ser calculada pela equação: m = Δ . PM . W / Κ . i (equação 2) ∴ m = 0,52 . PM / 1,86 . i (equação 2a) ∴ m = 0,2796 . PM / i (equação 2b) Exemplo 1: Calcule a massa de dextrose a ser adicionada a 1 L de água para obter solução glicosada isotônica, dados: PM 198,2; i = 1. Para i = 1 ∴ m = 0,2796 . PM m = 0,2796 . 198,2 = 55,4 g/L 45 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados a seus respectivos autores Exemplo 2: Qual a concentração isotônica de uma solução de ácido ascórbico, dados: PM = 176,17; i (molécula) = 1 m = 0,2796 . 176,17 = 49,3 g/L Exemplo 3: Qual a massa de NaCl que deve ser adicionada a 100 ml de água para obter solução isotônica, dados: PM = 58,5; i (NaCl) = 1,8 m = 0,2796 . 58,5 / 1,8 = 9,09 g/L = 0,909 g/10 ml Entretanto, quando sedeseja isotonizar uma solução medicamentosa, deve-se seguir os seguintes passos: a) Calcular o valor de abaixamento crioscópico (Δ) para cada soluto. b) Somar os valores de (Δ). c) Subtrair o valor obtido na etapa (b) de 0,52º. d) Definir o melhor isotonizante e aplicar equação 2. Exemplo 4: Calcule a quantidade de NaCl a ser adicionada em 30 ml de uma preparação oftálmica contendo Atropina.SO4 1%; Bissulfito de sódio 0,05%, dados: PM (sulfato de atropina) = 694; i (sulfato de atropina) = 2; PM (bissulfito de sódio) = 104; i (bissulfito de sódio) = 1,5; PM (NaCl) = 58,5; i (NaCl) = 1,8 . Aplicando-se a fórmula: Δ = Κ . m . i / PM .W obtém-se os valores individuais de abaixamento crioscópico, ou seja: Sulfato de atropina = (1,86 . 10 . 2 / 694 . 1) = 0, 0054 ºC Bissulfito de sódio = (1,86 . 0,5 . 1,5 / 104 . 1) = 0,0138 ºC Δ Total = 0,0192 ºC ∴ 0,52 ºC – 0,0192 ºC = 0,5008 ºC (Déficit no ponto de congelamento) ∴ m = 0,5008 . 58,5 / 1,86 . 1,8 = 8,75 g/L (massa de NaCl para suprir déficit em 1L) ∴ 0,26g (seria a massa de NaCl para isotonizar 30 mL da solução) 46 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados a seus respectivos autores b) Uso de tabelas (Δ1% e/ou Eq.NaCl) A partir de valores tabelados de Δ1% e Eq.NaCl para vários compostos, pode-se estimar a concentração global do medicamento e determinar a quantidade necessária a se adicionar de isotonizante para tornar o medicamento isotônico com os fluidos biológicos. Estes cálculos tratam-se, basicamente, de regras de 3 e são, portanto, bem simples. Como parâmetros de isotonicidade utiliza-se, além do valor de 0,9% para NaCl, a temperatura de congelamento dos fluidos fisiológicos, que é de 0,52 ºC. Exemplo 1: Com base nos valores tabelados abaixo calcule o que se pede. Composto Δ1% Eq.NaCl Ácido ascórbico Ácido bórico Borato de sódio Cloreto de benzalcônio Cloreto de cálcio Cloreto de potássio Dipirona D-Glicose (dextrose) 0,105 º 0,283 º 0,241 º 0,091 º 0,395 º 0,493 º 0,115 º 0,100 º 0,18 0,50 0,42 0,16 0,68 0,76 0,19 0,18 1a) Quantidade de dextrose para isotonizar 2 ml de solução injetável de ácido ascórbico 0,5% . Δ (ácido ascórbico 0,5%): 0,5 . 0,105 = 0,525 Δ (fluido) - Δ (solução): 0,52 – 0,525 = 0,4675 Valor de dextrose para isotonizar: 1% ------0,100ºC x % ----- 0,4675ºC ∴ x = 4,68 %, ou seja 4,68 g de glicose para cada 100 ml (~ 0,1 g para 2 ml) 1b) Quantidade de NaCl para isotonizar 30 mL de solução de Ringer. Solução de Ringer (g/mL) Cloreto de cálcio…............................ 0,1 g Cloreto de potássio …………………. 0,1 g Cloreto de sódio ........... qsp ... isotonizar Glicose .…………………....….......... 0,5 g Água ..................... qsp ................. 50 ml* (%) ∴ 0,2 . 0,68 = 0,136 ∴ 0,2 . 0,76 = 0,152 x = ? ∴ 1,0 . 0,18 = 0,18 Total em Eq NaCl = 0,468 % *Obs. O valor a ser multiplicado pelo valor “tabelado” de Eq NaCl ou 1% sempre deve estar em percentagem (%). Logo, a quantidade de cada soluto devem ser calculadas em g / 100ml. ∴ x = 0,9 – 0,468 = 0,432 % Ou seja 0,1296 g de NaCl para isotonizar 30 ml. C) MÉTODO DO GRÁFICO Este método é utilizado quando a demanda de soluções medicamentosas é alta e as doses variam para cada paciente, situação comum em farmácias hospitalares. Traça-se no eixo y a concentrações de NaCl de 0 a 0,9 % (concentração isotônica), fazendo-se o mesmo para o fármaco que se queira isotonizar. Neste caso a concentração isotônica do fármaco poderá ser calculada pelos métodos anteriores. Feito isto, traça-se uma reta ligando o ponto no eixo y relacionado à concentração isotônica de NaCl ao ponto no eixo x correspondente à concentração isotônica do fármaco em questão. Nas doses personalizadas do fármaco que forem hipotônicas, a concentração de NaCl necessária para se isotonizar o medicamento será o par y (do ponto x,y) correspondente à reta traçada (Fig. 3). 1,8 Fármaco g Fig. 3 – Gráfico para determinação de quantidade de isotonizante ------ FIM DO MÓDULO II ------ 47 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados a seus respectivos autores 1.5 Materias para Embalagem e Acondicionamento a) Contato direto, devendo ser inerte, inócuo e estável. b) Função técnica (proteção e envase). Os acondicionamentos utilizados para medicamentos podem ser de material plástico, metálico ou vidro. As características de cada tipo de material variam, assim como suas aplicações. QUADRO 1 – TIPOS DE PLÁSTICOS, CARACTERÍSTICAS E APLICAÇÕES Os plásticos celulósicos são usados para embalar comprimidos, cápsulas e pós. Plásticos polivinílicos são usados para acondicionamento de comprimidos, cápsulas, pós e formas líquidas, bem como no revestimento de metais e papéis. 2 ESTABILIDADE DE MEDICAMENTOS Os fatores relacionados à estabilidade de medicamentos e fármacos podem ser intrínsecos ou extrínsecos. Os fatores intrínsecos dizem respeito à reatividade química e/ou propriedades físico-químicas de cada componente da formulação, bem como, sob a ótica do medicamento, a incompatibilidades e ao tipo de acondicionamento. Relevância I) Importância do ajuste de pH de medicamentos Alguns sistemas tampões que se tornaram clássicos são os tampões de Gifford, à base de ácido bórico e carbonato de sódio (pH 5,0 a 8,6); de Sorensen, à base de fosfatos mono e di-sódico (pH 5,91 a 8,04), e de Palitzsh, à base de ácido bórico e borato de sódio (pH 6,7 a 8,7) - todos utilizados em colírios. II) Importância do ajuste da pressão osmótica (isotonização) a) Cálculo pela concentração molal Composto Eq.NaCl D-Glicose (dextrose) c) Método do gráfico
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