TIF Estudos de pré formulação

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Aula 03 Parte 1 TIF  
Estudo de pré-formulação - Flávia Almada   
Introdução 
A aula de hoje é o coração pra produção de praticamente qualquer medicamento na indústria farmacêutica. Nenhuma produção acontece sem antes ter havido estudo de pré-formulaçao. Essa etapa de desenvolvimento de pre-formulação é mandatória na indústria farmacêutica. Não existe nenhuma produção de qualquer medicamento quem seja, sem a etapa preliminar do estudo das características físico-químicas e de incompatibilidade de fármacos com os excipientes na forma farmacêutica.  
O estudo de pré-formulação é a etapa que nós vamos estudar todas as características que vão antecipar aquelas características daquela formulação que a gente deseja obter.  
Em que setores da indústria farmacêutica esse estudo vai ocorrer? Quem realiza é o setor de P&D, pesquisa e desenvolvimento. Caso a indústria não tenha o setor de P&D esses estudos são realizados no setor de produção, só que numa área à parte da produção propriamente dita. Esses estudos são realizados normalmente numa escala laboratorial, antes de ir pra uma escala piloto e passar pra escala industrial. Então esse estudo de pré-formulação é localmente realizado com amostras do fármaco e dos excipientes.  
Sumário da Aula  
Contextualização  
Definição dos estudos de pré-formulação  
Objetivos  
Cronologia de ensaios: começando por caracterização físico-química dos IFAs (insumo farmacêutico ativo) ou API, em inglês e dos excipientes; estudo de compatibilidade do fármaco e dos excipientes e terminando com a proposta de formulação.  
 
Contextualização 
Aqui a gente tem uma cadeia de inovação tecnológica, começando com um fármaco (que pode ser novo ou não), seguindo pelo desenvolvimento e manufatura (que é a produção propriamente dita), terminando nas vendas. Sendo que entre essas etapas, entre esses estágios, nós temos vários outros estágios que vão se intercalar. Por exemplo, entre a seleção do fármaco e o desenvolvimento, estão ali os estudos de pré-formulação. Durante a etapa do desenvolvimento, temos o desenvolvimento da formulação, nós temos o scale up, que é o escalonamento e os ensaios pré-clínicos. Chegando então até a etapa de ensaios clínicos, chegando, então, até as vendas.  
Os estudos de pré-formulação estão na etapa entre a seleção do fármaco e o desenvolvimento e manufatura. Vejam bem, a etapa de pré-formulação é posterior a seleção de fármaco, mas é anterior a seleção da forma farmacêutica e dos excipientes porque é durante essa etapa que vamos selecionar a via de administração, formulação farmacêutica e os excipientes que vão compor essa formulação farmacêutica. Então, é durante os estudos de pré-formulação e sabendo qual é a molécula que queremos veicular, nós vamos selecionar a vida de administração e o tipo de formulação farmacêutica.  
Os estudos de pré-formulação são, então, anteriores a produção industrial de medicamentos, sabendo que o medicamento é composto por fármacos e excipientes.  
Definição 
O fármaco é o princípio ativo.  
Os excipientes farmacêuticos são moléculas inativas e inertes. O que não é verdade porque os excipientes são inativos farmacologicamente, mas eles não são nunca inertes porque eles vão exercer toda sua função dentro da formulação farmacêutica pra que aquele fármaco seja estável, para que aquele fármaco seja liberado numa determinada curva de liberação, de dissolução. Então os excipientes vão fazer toda diferença dentro da formulação farmacêutica. Então a gente NUNCA pode definir os excipientes farmacêuticos como inertes.  
Então é na etapa de pré-formulação que nós vamos selecionar quais são os atributos que aquele determinado medicamento deve cumprir pra que ele seja comercializado.  
O primeiro atributo é a eficácia. Então eu tenho que ter uma via de administração, uma forma farmacêutica e excipientes nessa forma farmacêutica que auxiliem na eficácia do meu principio ativo. Caso não auxiliem, que não atrapalhe.  
Além disso, o medicamento tem que ter segurança e isso pode ser auxiliado com uso de excipientes.  
Ainda sim na indústria farmacêutica, existe uma outra característica muito importante pro medicamento que é a reprodutibilidade. A gente assegura a reprodutibilidade através da etapa de validação de processo. Lembrando que a validação de processo, engloba diversas etapas de validação e diversas etapas de qualificação. A etapa de validação engloba validação de metodologia analítica, qualificação de equipamentos, qualificação de fornecedores. Então, isso tudo vem antes da pré-formulação, quando eu chego na etapa de pré-formulação, eu já tenho que ter o meu processo validado, porque eu não posso seguir com ensaios se os meus equipamentos não estiverem calibrados.  
Ela levou dois parágrafos de artigos que resumem o contexto no qual os estudos de pré-formulação estão inseridos: 
“O desenvolvimento bem desenvolvido de uma forma farmacêutica, depende da seleção minuciosa dos excipientes usados para tornar a administração adequada, melhorar adesão ao tratamento, promover biodisponibilidade adequada ao fármaco e protegê-lo de degradação”.  
Então esses são os requisitos mínimos de um medicamento e isso tudo tem que ser garantido e assegurado pelos estudos de pré-formulação.  
“A caracterização físico-química completa dos componentes da formulação e a compreensão das interações de um fármaco na forma farmacêutica, ou seja, do fármaco com os excipientes, são partes importantes dos estudos de pré-formulação, visando eficácia, segurança e estabilidade do medicamento”.  
Até um tempo atrás, definia-se estudos de pré-formulação como características físico-químicas do fármaco com os excipientes. Só que se nós pensarmos, os estudos de pré-formulação são muito mais do que isso, não é só caracterização físico-quimica, mas vai desde a etapa da seleção da via de administração da forma farmacêutica, passando pela caracterização físico-química, mas nós temos que levar em consideração algo que na indústria, hoje em dia, é essencial que não foi realizado desde sempre que é essa compreensão das interações do fármaco na forma farmacêutica. Então a gente não para com a caracterização físico-química do fármaco e dos excipientes isoladamente. Os estudos de pré-formulação são vão finalizar quando a gente tentar entender também se o fármaco interage com o excipiente.  
Se o fármaco pode interagir com o excipiente, então o excipiente não é inerte.  
Então a definição principal de estudos de pré-formulação é o estudo das propriedades físico-químicas dos fármacos e excipientes necessários para o desenvolvimento das formulações. Mas entendam que não é só isso porque a característica físico-quimica é uma etapa dos estudos de pré-formulação. 
Quando então que a gente tem que realizar a caracterização físico-quimica das matérias primas, englobando fármacos e excipientes?  
Durante o desenvolvimento de um produto novo, esse sim é definido como estudo de pre-formualação.  
Em alguns momentos, durante a etapa de produção farmacêutica, nós temos que voltar e realizar a etapa de caracterização físico-química. Por exemplo, durante problema de fabricação de algum produto ou então a revisão de produtos quando pode ocorrer a reavaliação de custos e inserção de novos fabricantes. Esses dois últimos casos podem ocorrer normalmente caso um novo fabricante seja contratado, então tem que realizar toda caracterização físico-química, mas no caso de problemas de fabricação do produto, ele tem que ser completamente evitado se for realizado um estudo de pré-formulação bem-sucedido.  
Como a gente consegue antecipar evitar problemas durante a produção? Realizando os estudos de pré-formulação.  
A indústria farmacêutica se depara constantemente com problemas durante a etapa de fabricação de medicamentos. Isso é reflexo de um estudo de pré-formulação mal realizado ou finalizado corretamente.  
Quality by design – é um conceito que já foi implantado pelos ICHs (acho que é isso) 8, 9 e 10 há praticamente uma década atrás na Europa e Estados Unidos. Masagora que nós estamos começando a falar sobre isso aqui no Brasil. Sendo que já é algo que a Indústrias farmacêuticas europeias e americanas já usam no seu dia-a-dia. O que significa quality by design? Significa qualidade pelo conceito ou pelo planejamento. Esse quality by design é exatamente a tradução de uma etapa de pré-formulação que é realizada. Durante essa etapa, nós definimos todos os atributos críticos do produto e do processo pra que aqueles atributos sejam atingidos durante a etapa de produção. Com isso a gente planeja todo processo, todas etapas necessárias pra gente atingir aqueles atributos críticos, levando em consideração planejamento de risco e todas as variações que podem ocorrer no processo. Quality by design por definição é basicamente isso. Então, algumas vezes a definição de quality by design se intermeia com a definição de estudos de pré-formulação.  Só que quality by design é empregado na etapa de pré-formulação, mas não somente nessa etapa, continua durante toda a produção farmacêutica. São industrias multinacionais que estão trazendo esse conceito pro Brasil.  
Objetivos dos estudos de pré-formulação  
Idealização das formulações com a escolha do fármaco e escolha da forma farmacêutica, antecipação dos problemas relacionados a formulação (porque caracterizando o fármaco e os excipientes a gente já antecipa quais são os problemas que podem acontecer), identificação das rotas logicas na tecnologia farmacêutica (por exemplo, eu defino que quero uma formulação sólida oral, o que seria a definição da rota na tecnologia farmacêutica? vai ser produzido por compressão direta? vai ser produzido por granulação? Granulação via úmida? Granulação via seca? Isso tem que ser definido na etapa de pré-formulação) e a identidade dos fármacos e dos excipientes.  
Então essa caracterização físico-química da identidade do fármaco e dos excipientes é realizada em três níveis:  
A nível de molécula - caracterização da molécula propriamente dita 
A nível de partícula - quando as moléculas se unem e formam uma partícula  
E a nível de Bulk - caracterização de bulk, bulk é o pó. O bulk pode ser o só do fármaco ou do fármaco com o excipiente.  
Vocês sabem a diferença de bulk pra granel? Granel é quando produzimos a forma farmacêutica mas ela não foi embalada na sua embalagem primária. Por exemplo, comprimi os pós, tenho os comprimidos prontos, mas ainda não embalei, isso é granel. Ou então produzi as cápsulas, mas ainda não embalei, também é granel. Produzi a solução farmacêutica, mas ela ainda não está nos vidrinhos, aquele tanque com a solução farmacêutica é o granel.  
Então o bulk pode ser considerado granel caso a forma farmacêutica final seja um pó, por exemplo, o bicarbonato de sódio. Mas o bulk normalmente é a mistura de fármacos e excipientes ou eles isoladamente antes de se tornar granel.  
Essas são as três etapas de estudos de pré-formulação.  
Então a primeira etapa é a caracterização dos IFAs e dos excipientes, partindo para um estudo de compatibilidade do fármaco com os excipientes e seguindo pra proposta das formulações. Essa é a cronologia dos ensaios.  
Vamos agora, passar por cada uma dessas etapas.  
4.1. Caracterização físico-química dos IFAs e dos excipientes  
Nessa etapa de caracterização físico-química, vários ensaios são realizados a nível de molécula, a nível de partícula e a nível de bulk. Ensaios como solubilidade, pka, ionização (se o fármaco vai estar na forma ionizada ou de base livre), coeficiente de partição, dissolução intrínseca, ponto de fusão, polimorfismo, cristalinidade, densidade, molhabilidade, área superficial, porosidade, higroscopia, propriedade de fluxo e propriedades de compressão.  
Essas caracterizações provavelmente são a nível de molécula e, algumas caracterizações a nível de partícula.  
Caracterizações a nível de molécula  
Solubilidade, lipofilicidade, log P, formação de pró-fármacos e classificação biofarmacêutica.  
Caracterização a nível de partícula  
Estado polimórfico, geometria, distribuição de tamanho, carga elétrica e densidade  
Caracterização a nível de bulk  
Se a gente reparar, a caracterização da partícula, deriva da caracterização da molécula. Bem como a caracterização de bulk vai derivar das características da partícula.  
Características: propriedades organolépticas, área superficial, compressibilidade, compactabilidade, fluxo, higroscopia, solubilidade e dissolução.  
Vamos passar pelas mais importantes: 
4.2. Solubilidade 
É uma característica da molécula e deriva de quantas partes daquele soluto é solúvel em determinado volume de solvente. Isso caracteriza a solubilidade da molécula, seja hidrofilicidade ou lipofilicidade, vai depender do solvente que a gente tenha.  
4.3. Dissolução intrínseca  
É muito realizada na indústria farmacêutica como caracterização de solubilidade da molécula ao longo do tempo. Então a gente usa um comprimidinho só do fármaco, só do principio ativo e a gente insere dentro do aparato de dissolução intrínseca, que pode ficar no fundo da cuba e a gente utiliza junto com o aparato 2 da farmacopeia, que é a pá. Então esse aparato fica no fundo da cuba, onde a gente tem a pastilhinha do fármaco e a pá vai girando. Então, a gente vai vendo a liberação do fármaco ao longo do tempo pro meio receptor. Ou a gente pode ter o aparato de dissolução intrínseca inteiro, mas sem o aparto 2 que é a pá, mas vai ocorrer da mesma forma. Com isso a gente vê a solubilidade do fármaco nesse determinado solvente ao longo do tempo.  
Só que a característica de solubilidade num determinado solvente, sem ser ao longo do tempo, ela é determinada normalmente pelo método de shake-flask. A gente pega um excesso de soluto, acrescenta em um determinado solvente e deixa em agitação over night, nesse método shake flask a gente bota encima de um aparato semi móvel que faz o movimento de rotação fazendo com que os frascos sejam agitados, no dia seguinte a gente pega o frasco, não foi um excesso de soluto que botamos ali dentro? Então vamos ter uma solução super saturada, a gente pega aquele frasco com excesso de soluto, a gente centrifuga fazendo com que aquilo que não foi solubilizado deposite, a gente filtra o que ficou no sobrenadante e essa solução saturada a gente quantifica o que der ali de concentração vai ser a solubilidade daquele soluto naquele solvente, isso então é solubilidade absoluta, adsorção intrínseca é solubilidade relativa porque é ao longo do tempo.   
Vamos seguir para outra característica que é a liposolubilidade, que é a solubilidade em solvente orgânico, então a lipofilicidade vai estar atrelada a um valor de logP, que é o coeficiente de lipofilicidade, lembrando que fármacos hidrofílicos tendem a solubilizar melhor nos meios biológicos e os fármacos lipofílicos ou hidrofóbicos são melhor absorvidos, só que a gente não tem só fármacos lipo ou hidro, temos que ter um equilíbrio nisso, porque se ele não estiver solúvel no meio biológico ele não esta disponível para ser absorvido e caso o fármaco também esteja muito solúvel e não tenha lipofilicidade para ser absorvido pelas membranas também não faz sentido, ai que entra a tecnologia farmacêutica modulando isso. Quando maior o logP mais lipofílica a molécula. 
Outra característica importante é o grau de ionização, fármacos na forma ionizada, são fármacos que estão solúveis, só que eles são dificilmente absorvidos e fármacos em forma de base livre são mais facilmente absorvidos, mas não são solúveis, então a gente tem que ter também um equilíbrio entre essas formas. 
Lembrando então da equação onde a gente leva em consideração o pka e o pH da forma farmacêutica para a gente saber o equilíbrio entre a forma ionizada e não ionizada, lembrando que temos diferentes phs no nosso organismo, sendo que ácidos fracos a solubilidade aumenta com aumento do ph e bases fracas diminui.
Vamos ver agora algumas modificações na molécula que modulam a solubilidade, então na etapa de formulação eu vou selecionar se eu quero fármaco mais ou menos solúvele se eu posso fazer alguma modificação. 
A primeira que vamos ver é a formação de sal, aqui um exemplo o clordiazepoxido??? a solubilidade dele em agua é de 2mg/ml, na forma de cloridrato, maleato e tartarato aumenta a solubilidade, mas tenho que ver qual o melhor sal e isso é selecionado na etapa de pre formulação.
Uma outra forma de modificar isso é utilizar pró fármacos, eles podem contornar problemas farmacocinéticos, sabor e odor desagradáveis, contornar toxicidade, a baixa estabilidade química da molécula, dor no local de aplicação, eu posso utilizar pró fármacos que tenham maior solubilidade do que meu fármaco de partida ou vice versa. Exemplos a betamedasona, o pró fármaco tem uma solubilidade bem maior. 
Outra alternativa é a complexação, os complexos são estruturas onde a gente tem uma ligação label entre o fármaco e esse complexo, não é uma ligação covalente, normalmente é iônica, para favorecer que o fármaco se desligue dessa complexo para ser liberada, o complexo mais comumente utilizado na tecnologia farmacêutica é a ciclodextrina. Ciclodextrina são complexos que apresentam no exterior hidrofílico e um interior hidrofóbico, favorecendo que a gente faça a inserção de uma molécula hidrofóbica no interior, essa molécula hidrofóbica vai fazer interação label e por ter exterior hidrofílico esse complexo vai ser solúvel em agua e esconder a lipofilicidade do fármaco. Além disso tem lipossomas, nanoemulsões (nesse caso tenho gotículas de óleo com o fármaco com exterior hidrofílico). Os lipossomas eu tenha uma bicamada lipídica bem semelhante a estrutura da célula onde eu posso colocar ali dentro da bicamada fármacos hidrofóbicos e o exterior da molécula vai ser hidrofílico.
E aqui eu também levo em consideração a classificação biofarmaceutica, ela faz uma comparação entre solubilidade em meio aquoso e permeação nas membranas biológicas. A classificação de Amidon??? Divide os fármacos em quatro diferentes classes comparando hidrofilicidade e lipofilicidade, com isso a gente tem 4 classes principais, a 
Altamente solúveis e altamente permeáveis
Alta permeabilidade e baixa solubilidade
Baixa permeabilidade e alta solubilidade
Baixa solubilidade e baixa permeabilidade
Agora finalizamos caracterização da molécula e vamos entrar a nível de partícula, a primeira é o polimorfismo. Para entendermos polimorfismo temos que entender o que é um estado cristalino e o que é um estado amorfo. O que é o polimorfismo? É a habilidade de um composto no estado solido em existir em diferentes formas cristalinas possuindo a mesma composição química. Não basta saber que temos determinada molécula de um fármaco, temos que saber como ela vai se organizar dentro de uma partícula, como aquela partícula vai ser caracterizada, é a mesma entidade química, mas dependendo do tipo polimórfico que ela esta, pode ser toxica, inativa, pode ter solubilidade diferente e pode ter também diferente ponto de fusão. 
Como isso acontece? Nós temos aqui nessa representação varias moléculas que são ligadas entre si para formar uma partícula, dependendo dessa organização, essas moléculas podem se ligar formando distancias e ângulos diferentes. Dependendo da organização dessas moléculas para formar uma partícula, eu tenho polimorfos diferentes. Elas podem ter vários formatos, tenho uma variação enorme de combinações dessas moléculas que vão me dar polimorfos diferentes. Aqui tenho uma molécula e ela pode estar se apresentando em diferentes formas cristalinas, o ponto de fusão e solubilidade entre elas é diferente, isso para o mesmo fármaco, então não basta apenas selecionar o fármaco, temos que saber a forma cristalina.
Algumas definições importantes para vocês entenderem, polimorfo possuem diferentes arranjos e ou conformações na rede cristalina. O estado amorfo é quando as moléculas não estão organizadas entre si formando um cristal. Alem disso posso ter moléculas de agua ou solventes orgânicos intercalados entre essas moléculas formando no caso se for agua um hidrato ou se for solvente formando um solvato. Posso ainda ter moléculas de co solvente formando o co cristal.
Quero que vocês saibam a diferença de amorfo para cristalino e dentro do cristalino quero que vocês saibam as organizações possíveis para ter polimorfos diferentes e que dentro da forma cristalina esse polimorfo pode estar também na forma de solvato ou de hidrato. 
Mas ai quais são as diferenças entre o formato cristal e o amorfo? Normalmente em resposta de maquina, de produção industrial, a forma amorfa é melhor em todas as características comparadas ao cristal. O amorfo normalmente tem maior solubilidade, as vezes melhores características de compressão, só que qual é o grande problema da forma amorfa? Ela não é tão estável quanto a forma cristalina, o cristal é mais estável do que uma rede bagunçada, só que como a forma amorfa é normalmente melhor que a forma cristalina, eu tenho algumas metodologias que eu posso transformar uma forma cristalina para uma forma amorfa, são normalmente metodologias que balançam essa rede cristalina e fazem com que as moléculas sejam precipitadas em uma forma amorfa. Exemplo condensação do vapor, precipitação de uma solução, fusão ou congelamento, ou então moagem e compactação dos cristais quebrando essa rede cristalina. Na indústria farmacêutica normalmente essas aqui são as duas metodologias mais utilizadas, precipitação forçada e moagem e compactação dos cristais, são as duas mais importantes.  
Vou passar pra vocês agora alguns exemplos para vocês verem a importância do polimorfismo. No caso da ranitidina nós temos dois polimorfos diferentes, polimorfo 1 e polimorfo 2, sendo que eles são equivalentes farmacêuticos, eles são bioequivalentes, então eles apresentam a mesma característica de dissolução e absorção. Agora vejam o caso do mebendazol, que tem 3 polimorfos, o A, B e C, o C apresenta solubilidade maior que o B que apresenta solubilidade maior que o A, além disso a formula B é toxica e a formula A é inativa, é a mesma identidade química so que organizado em forma cristalina diferente, a forma de síntese que determina os polimorfos, o problema é que essas formas podem ser mutáveis entre si e por isso temos que controlar umidade e temperatura. Mas ai ainda bem que esses polimorfos apresentam formas cristais diferentes, porque a partir dessa diferença na organização cristalina que a gente consegue ter técnicas para diferenciar um polimorfo do outro. Aqui eu to trazendo para vocês um padrão de difração de raios X, que é uma técnica de diferenciação de polimorfismo, que diferencia muito bem a forma polimórfica A, B e C. Outro exemplo é o caso do ritonavir, que foi colocado no mercado em forma gelatinosa e em 98 foi retirado do mercado porque se descobriu que tinha uma mistura de polimorfos. Agora vejam o caso da eritromicina, vejam a dissolução nos três polimorfos, é muito diferente.  
Agora vamos passar para as técnicas de diferenciação desses polimorfos, sabendo que eles são tão importantes de serem diferenciados nós temos que saber quais técnicas analíticas podemos utilizar para diferenciar esses polimorfos, a técnica mais usual é a difração de raio X, com a difração de raio X, nós temos padrões que são determinados pela incidência do raio X em uma superfície, no caso vai ser a superfície do cristal e essa luz é difratada formando um ângulo teta, sendo que o ângulo de difração da luz incidente com teta da luz refratada forma o ângulo 2 teta, então toda difração de raio X a gente fala que é na região 2 teta, não precisam se preocupar com isso, só estou falando a nível de curiosidade. A difração de raio X vai nos mostrar os padrões cristalinos, caso eu tenha dois morrinhos, caso eu tenha uma irregularidade grande nesse padrão, eu tenho rede cristalina, caso esse padrão seja uma linha rede, eu tenho uma rede amorfa. Então com a difração de raio X eu consigo diferenciar o estado amorfo do estado cristalino. Não só isso, diferentes estados cristalinos, me dão diferentes padrões de difração, então nesse caso eu tenhocinco cristais diferentes para o mesmo fármaco e isso eu diferencio com a difração de raio X. Outra técnica muito utilizada é o DSC (calorimetria desfloratoria?? Diferencial), é uma analise técnica que vai me mostrar eventos técnicos que aquela amostra passa. Então o DSC vai me mostrar transição vítrea, que é uma transição onde aquele fármaco tem uma certa maleabilidade, transição cristalina onde pode acontecer algum evento cristalino mas eu quero que vocês prestem atenção nesse terceiro evento que é o TM, que é o ponto de fusão, então DSC me mostra o ponto de fusão da minha substancia, lembra que falei para vocês que polimorfos diferentes podem ter ponto de fusão diferentes, então DSC vai diferenciar um polimorfo do outro pelo ponto de fusão. A fusão é um evento endotérmico ou exotérmico? Endotérmico porque absorve calor, observem bem quando forem observar um gráfico de DSC que ele tem na coordenada, fluxo de calor, so que esse fluxo de calor pode estar para cima ou para baixo, então nem sempre a fusão vai ser mostrada como um pico, pode ser representada com um vale, isso vai de equipamento para equipamento. Outra técnica de caracterização é o PGA que é a analise termogravimétrica, essa é uma analise que como o nome diz vai associar eventos térmicos com gravimetria, o que é isso? Eu vou realizar o aquecimento daquela amostra, assim como no DSC, ai eu vejo fluxo de calor, variação de entalpia por temperatura, então DSC é variação de entalpia por temperatura, o PGA é a variação de massa (y) por variação de temperatura (x), com isso eu vejo variações que a minha amostra vai sofrer por perda de massa. Quais são os eventos onde eu tenho perda de massa em uma amostra? Quando eu tenho uma amostra hidratada eu tenho perda de agua, é perda de massa, identifico a perda de um hidrato, quando eu tenho solvato, que eu tinha um solvente naquela rede cristalina, aquele solvente também vai embora em alguma temperatura que é a sua de ebulição, então eu consigo identificar um solvato, ou então na decomposição, a amostra perde massa durante a decomposição. Então o PGA é uma técnica confirmatória do DSC, porque o ponto de fusão não vejo variação de massa mas vejo se é um solvato por exemplo. E a ultima técnica de caracterização é a microscopia, mas nem sempre eu consigo identificar polimorfos diferentes com a microscopia, as vezes a rede cristalina é muito semelhante entre si, e ai eu tenho que fazer DRX ou DSC. Se o fornecedor me fornece duas formas polimórficas diferentes e elas são bem diferentes visualmente entre si eu nem preciso fazer os outros, so microscopia, as vezes nem preciso fazer de varredura, a optica é suficiente. 
Como funciona então a analise para decidir qual vai ser a logica que eu tenho que seguir se eu tiver um polimorfo ou não. Eu faço uma pesquisa bibliográfica e eu verifico, aquela molécula apresenta polimorfismo? Se não eu já inicio o desenvolvimento, se sim eu identifico e caracterizo os polimorfos, eles apresentam propriedades diferentes? Não, inicio o desenvolvimento, se sim eu tenho que ver se a eficácia e segurança podem ser alterados, se não vou para o desenvolvimento, se sim eu estabeleço os critérios de aceitação para saber com qual polimorfo vou trabalhar, e ai eu tenho que fazer as técnicas de caracterização para selecionar os polimorfos. Alterações no polimorfo são facilmente detectadas? Se sim eu inicio o desenvolvimento mas sempre diferenciando um do outro, se não eu tenho que monitorar a estabilidade do polimorfo e verificar sempre a eficácia e segurança do produto final. 
Outra característica importante é o tamanho da partícula. O tamanho da partícula vai ter influencia direta na etapa de fluxo e na etapa de compressão. Por que o tamanho da partícula vai influenciar a segregação de pós e o segregamento dos pós. Você acham que é melhor eu ter partículas de tamanho igual o diferente pra facilitar a homogeneidade da minha mistura? Iguais, pq tamanhos diferentes vai facilitar a minha segregação e se eu tenho segregação eu não tenho uniformidade de dose. Então o ideal é que eu sempre tenha partículas de tamanho homogêneo, não tão pequenas porque partículas muito pequenas normalmente coesivas e em tão grandes que tenham uma área superficial muito pequena, dificultando por exemplo a solubilidade da partícula em água. 
Técnicas para caracterização, para medição do tamanho de partícula. A técnica mais normal e mais barata é utilizando peneiras classificadoras(?) que é o tamis. É quando eu tenho um conjunto de tamis, eu começo lá em cima sobre uma superfície vibratória, lá em cima eu tenho tamises de malhas maiores, de uma abertura maior e aqui em baixo tamises menores, aberturas menores. Então eu coloco todo o meu pó lá em cima, essa superfície vibratória vai vibrando, fazendo com que o pó vá descendo pelos tamises. Com isso eu consigo classificar o tamanho dos meus pós. Eu vejo depois a massa que ficou em cada tamis e faço uma distribuição do tamanho das partículas. 
Só que tem uma técnica muito mais rápida e muito mais fácil só que muito mais cara que é p DLS (Dynamic light scattering) que em português é espalhamento dinâmico da luz. Esse espalhamento dinâmico da luz eu tenho uma luz que vai incidir sobre essas partículas e eu vou ter uma distribuição de tamanho de partícula. O resultado é o mesmo  só que aqui com uma análise eu consigo ver a distribuição. Como funciona essa técnica? Esse equipamento vai me dar distribuições do tamanho da partícula, compara esse gráfico com esse gráfico, nesse gráfico de DLS vejam bem, o vermelhinho tem um pico aqui e depois um pico grande, isso mostra que eu tenho duas populações diferentes. No azul eu tenho também dois picos de populações diferentes, e tem alguns aqui como população única. A média é a mesma que a média aqui, só que o perfil de distribuição é completamente diferente. Então esse equipamento além de me dar um tamanho médio, ele me dá um outro índice que é muito importante que é o índice de polidispersividade. Ele me mostra o quão essas partículas estão polidispersas, que é o PDI  (polydispersity index). Esse PDI vai de 0 até 1, e quanto mais próximo de 1 mais polidispersas estão essas partículas. Quanto mais próximo de 0 mais uniformes estão essas partículas. O que a gente sempre quer é uma distribuição monomodal ao invés de uma distribuição polimodal. Além de ser monomodal eu sempre quero uma distribuição estreita, sendo que eu tenho uma média mas não apenas a média é importante. Eu posso ter esse perfil e eu posso ter esse perfil, sendo que a média é a mesma, mas ali eu tenho partículas muito mais uniformes do que essa daqui. 
Vamos para a terceira característica da partícula, já vimos polimorfismo, já vimos tamanho e agora a terceira característica vai ser a geometria. A geometria ela vai influenciar diretamente do fluxo, de forma que partículas mais esféricas vão ter fluxo melhor (uma bola gira muito melhor do que um quadrado). Então quando eu falo fluxo pensem em um pó escoando por um equipamento. Então eu tenho que partículas esféricas tem um melhor fluxo e isso vai influenciar também na mistura, na segregação, a divisão do material e no processo de fabricação. Vocês agora tem outra justificativa para o processo de granulação, o processo de granulação além da uniformidade do grão, nós temos a forma geométrica esférica do grão. Então o granulado normalmente vai ter um fluxo melhor do que um pó na sua forma de (?). Por isso que a granulação é um advento para melhora o fluxo de pós. Então mais um motivo para a gente realizar a granulação. O motivo é a geometria das partículas. 
Vamos agora para outra característica que é a densidade. A densidade indica a porosidade do material, dá noção da eficiência da mistura, do tamanho das punções que eu vou precisar porque eu vejo exatamente a densidade do pó depois da compactação e é determinada com o uso de picnômetro. Daqui a pouco vamos voltar na densidade. Eu quero passar com vocês na característica de fluxo. O fluxo ele é consequência de todas aquelas características vistas anteriormente:carga elétrica (que nós não vimos ela vai influenciar no fluxo, dependendo se as partículas se atraem ou se repelem, partículas que se atraem formam grumos e isso dificulta o fluxo), densidade que a gente vai ver agora, unidade absorvida (pós muito higroscópicos formam grumo e isso dificulta o fluxo), geometria da partícula (partículas mais esféricas apresentam fluxo melhor) e tamanho da partícula (partículas mais uniformes apresentam um fluxo melhor). Então todas essas características vão influenciar no fluxo da mistura de pós, imaginem isso como sendo aquele alimentador da máquina de compressão.  
O ideal é que sempre tenha um escoamento concêntrico, de forma que o pó comece a escoar de baixo para cima num orifício, fazendo determinado ângulo. Isso seria um fluxo ideal de uma mistura de pós, mas nem sempre isso acontece. Algumas vezes tenho um fluxo irregular.
Esse então, seria o fluxo ideal, mas as vezes, tenho fluxos completamente irregulares, os mais conhecidos como irregulares são aqueles onde o pó só escoa a parte do centro, o restante fica agarrado na parede do equipamento, tenho um buraco (Rat hole), outro fluxo irregular ocorre quando o pó é tão coesivo que ele fica em cima e forma um buraco e o pó só escoa desse buraco para baixo, nesse caso tenho um evento de ‘’bridge’’, que é como eu tivesse uma ponte e só esse pó do meio escoasse e isso tudo pode ser controlado por todas aquelas características anteriores. Ela mostrou slides com a formação desses buracos e o fluxo ideal.
Formas de predizer o fluxo do bulk:
A primeira caracterização (mais usual) para predizer o fluxo, é comparação da densidade bruta com a densidade de compactação ou densidade batida. A densidade bruta é aquela quando coloco o pó dentro da proveta, sei a massa desse pó e vejo o volume ocupado. A densidade batida é aquela onde a proveta faz um movimento de batida e o pó pode diminuir de volume, sendo que a massa é a mesma. 
É melhor o pó permanecer com o mesmo volume ou diminuir muito de volume? Permanecer. Isso é uma característica boa para o fluxo. Se a densidade de compactação for muito diferente da densidade bruta, vou ter problemas no fluxo e é exatamente isso que o índice de Carr e a razão de Hausner vem mostrar. 
O índice de Carr, também chamado de índice de compressibilidade (IC) está em porcentagem. Tenho densidade compactada – densidade bruta sobre densidade compactada x 100.
A razão de Hausner = densidade compactada sobre densidade bruta.
Quanto maior o índice de Carr, pior o fluxo. Para se ter um índice de Carr elevado, é quando tenho a maior distância de valores entre densidade compactada e densidade bruta. Valores semelhantes me dão índice de Carr pequenos, conferindo então fluxo bom para índices pequenos e fluxo ruim para índices grandes. 
A mesma coisa acontece para a razão de Hausner. Valores inferiores a 1.11 me dá um fluxo excelente. Da mesma forma que o índice de Carr, quanto menor o valor, melhor o fluxo.
Outra caracterização é o ângulo de repouso. Nesse caso, coloco o pó no funil e deixo ele escoar pelo funil. O pó escoa e faz um ‘’montinho’’. Quanto melhor o fluxo do pó, ele vai tender a fazer um ‘’montinho’’ mais amplo, com a base maior e pós com fluxos ruins, formam uma pirâmide com altura maior. Pós com fluxo bom, ângulo menor, pós com fluxo ruim, ângulo de repouso maior. Então quanto menor o ângulo de repouso, melhor o pó. Só que para o ângulo de repouso, tenho vários problemas que podem acontecer, por exemplo, temos que (ajeitar???) muito bem a saída do funil, as vezes tenho grumos ali dentro que não vão escoar bem pelo funil. Então o ângulo de repouso é muito mais uma técnica qualitativa do que quantitativa. Ele vai servir muito mais visualmente para me dar a qualidade do escoamento do pó do que quantitativamente. Quantitativamente, utiliza-se mais o índice de Carr e a razão de Hausner.
Em valores absolutos, quanto menor o ângulo de repouso, o índice de Carr ou a razão de Hausner, melhor o fluxo e para valores maiores, tenho um fluxo pior.
Essas são técnicas usuais na indústria farmacêutica. Nas indústrias farmacêuticas mais de ponta, hoje em dia, estão tendo reômetros de pós que são equipamentos com reômetros de semi-sólidos que estudam a reologia dos pós pela técnica de cisalhamento que consiste em colocar o pó dentro de uma caixa, esse pó é comprimido e é realizado uma tentativa de quebra dele, dando uma força de cisalhamento. A razão da força de compressão sobre a força de cisalhamento me dá a função de fluxo. Então a função de fluxo é outra técnica para verificar fluxo. 
Então vimos que fluxo é a primeira característica do bulk
Passamos então por técnicas de avaliação de fluxo, passamos pela avaliação de densidade (comparação de densidade bruta com a da densidade compactada), passamos pelo ângulo de repouso e agora estamos na função de fluxo. Só que a função de fluxo é o contrário em relação a valores das outras técnicas. Para as outras técnicas, quanto menor o valor, melhor o fluxo, agora, para função de fluxo, quanto menor o valor, pior o valor, valores maiores de função de fluxo, me dão fluxos melhores.
A função de fluxo é dada pela razão entre força de compressão e força de cisalhamento. Pós com fluxo bom, são aqueles que vou ter que fazer menor força de cisalhamento, porque as partículas vão escoar entre si, isso me dá um fluxo bom. Isso é dado por equipamentos (Schultz, FT4 e Brookfield).
Outra característica importante do book é a compressibilidade e a compactabilidade. Compressibilidade é a capacidade do pó em diminuir o tamanho sobre pressão. Compactabilidade é a capacidade desse pó em diminuir o tamanho, mas ainda de formar um comprimido com dureza ideal.
Um pó para formar um comprimido necessita de boa compressibilidade e boa compactabilidade. Junto com essa característica vem as deformações do book. Após comprimido, o pó pode ter uma deformação plástica e uma deformação elástica. A deformação elástica é quando comprimo o pó, mas cessada a força de compressão, o pó volta ao tamanho original. A força plástica é quando essas partículas conseguem absorver a força e diminuir de tamanho, sem volar à forma original. O ideal é um pó com deformação plástica, pois se tenho uma deformação elástico num comprimido, ele pode apresentar rachaduras, porque pode expandir.
Normalmente formas amorfas apresentam comportamento plástico e formas cristalinas tendem apresentar comportamento elástico, pois o cristal sempre quer retornar a sua forma original. Se realizei alguma modificação estrutural no cristal, ele tende a voltar, o amorfo não tem rede cristalina, então ele aceita bem a deformação.
Última caracteristica: 
Higroscopicidade. Tenho que verificar a higroscopicidade na mistura de pós. Como verifico? Pela perda de massa, pela evaporação da água. Posso verificar essa perda pela TGA, que me dá a perda de massa. Se eu faço TGA de uma amostra e me mostra que teve 3% de perda de massa a 100º, posso dizer que aquela amostra tem 3% de água. Além disso, uma outra metodologia para verificar a quantidade de água é balança com aquecimento. O aquecimento é feito por IV e verifica-se a perda de massa pela variação de temperatura. O ideal é que o máximo de água seja de até 3%. Se eu tiver mais que 3% na amostra, tenho problemas tecnológicos, como problema de fluxo pela formação de grumos.
Não basta só caracterizar o fármaco e os excipientes fisico-quimicamente, tenho que ver se ambos são compatíveis. Por exemplo: lactose é um excipiente muito utilizado como diluente, só que ela sofre reação de Mailard, que pode sofrer uma reação com um fármaco. É nessa etapa que vejo compatibilidade do fármaco com excipientes.
Caracterizações: análises técnicas, perfil cromatográfico, espectroscopia de IV, difração de raios-x e microscopia.
Embora os excipientes sejam farmacologicamente inativos eles podem interagir com a forma farmacêutica, alterando a estabilidade da mesma, afetando aspectos físico-químicos. Caso aconteça uma reação química entre fármacos e excipientes, digo que tenho umaincompatibilidade química, caso tenho interações físicas, digo que tenho alteração físico-química.
Como verifico essas incompatibilidades? Normalmente cada indústria tem seu protocolo interno, mas tem técnicas que são bem aceitas. As mais utilizadas são as análises técnicas realizadas numa mistura de 1:1 para verificar o ponto de fusão do fármaco e caso eu tenha uma incompatibilidade há uma alteração nesse ponto de fusão e isso é feito para cada excipiente.
As técnicas de análises técnicas que são mais comumente utilizadas possuem vantagens de serem rápidas, versáteis e utilizam pequena quantidade de amostras. Desvantagens: as diferenças são detectadas em temperaturas diferentes daquela de armazenamento, interações de sólidos podem não significar incompatibilidade, com isso são necessárias técnicas complementares confirmatórias como RMN, IV, (TLX??), microscopia e HPLC.
A terceira etapa vai ser a proposta de formulação. Já selecionei a forma farmaceutica e vou formulá-la, já selecionei os excipientes e vou confirmar os excipientes que posso colocar na forma farmaceutica. Vou selecionar a técnica de preparo e vou começar os estudos de estabilidade para eu ver se aquela formulação vai ser estável.