Os desafios relacionados ao estado sólido do IFA ezetimiba

O desenvolvimento farmacêutico é a etapa inicial do ciclo de vida de um produto e tem importância crucial na sua qualidade, segurança e eficácia (ICH Q8, 2009). No âmbito nacional, a indústria farmacêutica contou com a inserção de medicamentos genéricos e similares, o que permitiu a comercialização de diversas formulações com um mesmo insumo farmacêutico ativo (IFA) (SANTOS; FERREIRA, 2012).

Para o desenvolvimento de um medicamento genérico ou de um similar, estes devem atender requisitos fundamentais, como apresentar bioequivalência e equivalência farmacêutica frente ao medicamento referência (ANVISA, 2017). Ainda que haja informações relevantes na literatura sobre as formulações de medicamentos disponíveis no mercado, sejam elas qualitativas ou quantitativas, é consideravelmente desafiador alcançar o desempenho satisfatório em estudos que adotem protocolos clínicos comparativos ao medicamento referência. Possíveis razões atreladas ao desafio de alcançar a bioequivalência relacionam-se ao estado sólido do IFA usado, à composição da formulação em relação aos excipientes adicionados, ​ao processo de fabricação empregado, dentre outros aspectos (SHARGEL; KANFER, 2013).

Durante o desenvolvimento farmacêutico, além da identificação da forma cristalina ou amorfa do IFA, deve-se ter atenção sobre possíveis mudanças do estado sólido do material empregado. São várias as condições ambientais, mecânicas e da própria formulação farmacêutica que podem alterar a forma cristalina de um IFA (SOOD et al., 2014). Abaixo, na Figura 1, é possível encontrar um diagrama com o resumo das possíveis causas que levam à alteração do estado sólido de um determinado fármaco.

Visto que uma série de fatores pode influenciar na mudança do estado sólido de um IFA, é preciso contextualizar o caso específico do fármaco ezetimiba.

Serão ilustrados alguns pontos desafiadores do desenvolvimento de uma formulação de sólido oral compreendendo o fármaco ezetimiba. Estes pontos estão relacionados com as propriedades físico-químicas do IFA e da própria formulação, além do processo fabril adotado, que podem influenciar diretamente o desempenho terapêutico desse medicamento. Será demonstrado também como os conhecimentos adquiridos ao longo das aulas da Especialização de TIF poderiam contornar certos desafios e controlar os riscos inerentes do desenvolvimento.

O ezetimiba (Figura 2) é um fármaco antilipêmico, que inibe a absorção intestinal do colesterol biliar e dietético, classificado portanto como um redutor do colesterol de lipoproteína de baixa densidade (LESTARI; ARDIANA; IDRYANTO, 2011). No mercado nacional, atualmente está presente em formulações sólidas orais, em apresentações monodroga ou em associação com outros fármacos. O medicamento referência registrado no país como monodroga é o Ezetrol (dose de 10 mg), ilustrado na Figura 3, fabricado pela empresa MSD International GmbH como comprimido simples (EZETROL, 2021).

Há relatos na literatura de diferentes formas cristalinas desse fármaco e a depender da forma como esse se apresenta, sua solubilidade pode ser diferente. Dentre os estados sólidos mais comumente mencionados na literatura estão as formas cristalinas anidra e monoidratada (LESTARI; ARDIANA; IDRYANTO, 2011). A seguir, é possível verificar na Tabela 1 as solubilidades em diversos solventes das formas anidra e monoidratada.

Trata-se de um fármaco com classificação biofarmacêutica do tipo II, apresentando alta permeabilidade e baixa solubilidade em água (MEHATHA et al., 2014). Seu ponto de fusão encontra-se dentro da faixa de temperatura de 163 °C a 166 °C e sua forma monoidratada pode perder a água de adsorção quando a temperatura se encontrar entre 25 e 70 °C (LESTARI; ARDIANA; IDRYANTO, 2011).

Os dados sobre as formas cristalinas do ezetimiba são conflitantes em alguns aspectos, principalmente quanto a nomenclatura dessas. Diferentes autores denominam um mesmo polimorfo de formas distintas. Enquanto uns empregam números romanos, outros se utilizam de letras do alfabeto latino para representar um mesmo estado sólido. Em outros casos, podem descrever uma mistura de formas como se fosse uma única forma. Há também relatos do ezetimiba na forma amorfa (LESTARI; ARDIANA; IDRYANTO, 2011). Na Tabela 2 é possível encontrar um compilado das formas cristalinas descritas em patentes, assim como seus picos de difratograma de raios-X mais relevantes, e na Figura 4 verifica-se os diversos difratogramas.

O ezetimiba anidro é higroscópico e tende a absorver água da atmosfera ou até mesmo de excipientes que possam pertencer a uma mesma formulação farmacêutica, convertendo-se na forma monoidratada (LESTARI; ARDIANA; IDRYANTO, 2011; FARIAS; SOARES; CARNEIRO, 2016). Segundo Farias, Soares e Carneiro (2016), a presença da forma monoidratada em formas farmacêuticas sólidas orais pode ser uma desvantagem, uma vez que esta apresenta uma taxa de solubilidade reduzida, comparada à forma anidra, o que consequentemente influencia na biodisponibilidade desse medicamento.

A Figura 5 traz o mapa mental que demonstra os diversos aspectos relevantes no desenvolvimento farmacêutico de comprimidos de ezetimiba, dentre eles o estado sólido.

A importância de conhecer e monitorar a forma cristalina utilizada no desenvolvimento farmacêutico de um medicamento é considerável, uma vez que as propriedades físico-químicas e biológicas do IFA podem diferir entre si, a depender da forma usada. Isso pode acarretar em diferenças expressivas na estabilidade e na biodisponibilidade do fármaco no organismo, impactando assim a eficácia terapêutica e a segurança do paciente (HILFIKER; VON RAUMER, 2019).

Para identificar diferentes formas cristalinas, diversas técnicas analíticas podem ser empregadas, mas dentre elas destaca-se a difração de raios-X. Esta técnica é considerada como primordial, devido à sensibilidade elevada para gerar sinais gráficos num difratograma, que permitem a distinção de polimorfos ou formas do estado sólido. Outras técnicas não são tão específicas para este fim, mas podem gerar dados importantes, complementares, para auxiliar na distinção de estados sólidos, como a calorimetria exploratória diferencial (DSC) (do inglês Differential scanning calorimetry), a análise termogravimétrica (TGA) (do inglês Thermogravimetric Analysis), as análises microscópicas (como a termomicroscopia e a microscopia de luz polarizada) e diferentes análises espectrométricas (como Infravermelho e Raman), por exemplo (FARIAS, 2015).

É importante contextualizar que os difratogramas de raios-X de formas cristalinas do ezetimiba podem ser difíceis de distinguir, uma vez que há muitos sinais de significativa intensidade presentes em uma mesma posição para as várias formas. A distinção de uma forma cristalina em seu estado puro ou de uma mistura de formas pode ser ainda mais complexa empregando-se a difração de raios-X convencional. Além disso, para a identificação das possíveis formas cristalinas do IFA utilizam-se de forma comparativa documentos disponíveis na literatura. No entanto, não é raro que os dados demonstrados nesses trabalhos sejam pouco detalhados, o que pode limitar a segurança na utilização dessas informações durante o desenvolvimento farmacêutico (BEZZON, 2013).

Para ilustrar as dificuldades na determinação das formas cristalinas do ezetimiba, podem ser usadas como exemplo as formas descritas por Sundaram e colaboradores (2005) e Aronhime e colaboradores (2006). Os autores descrevem as formas I e II e A e B, respectivamente, e observando-se seus difratogramas (Figuras 6 e 7) é possível notar semelhanças nas posições dos picos entre as formas. Enquanto a forma I tem uma resposta muito semelhante à forma B, a forma II apresenta similaridades com o difratograma da forma A. No entanto, as similaridades de posição dos picos são ainda mais evidentes quando se compara o difratograma da forma II ao difratograma referente à mistura das formas A e B na razão 50:50. Essas semelhanças reiteram que, em alguns casos, diferentes formas cristalinas descritas em diferentes trabalhos publicados podem se tratar de uma mesma entidade, ou seja, de um mesmo estado sólido, possuindo apenas uma nomenclatura diferente. Desta forma, o uso de técnicas complementares é imprescindível na geração de dados que facilitem a identificação dos IFA.

O tamanho do desafio pode ser observado quando se comparam as curvas de DSC das formas I e II do ezetimiba. Ambas possuem eventos endotérmicos relacionados ao ponto de fusão em temperaturas muito próximas, 162,90 °C e 164,26 °C, respectivamente. Segundo os dados apresentados no pedido de patente, as formas I e II apresentam um evento endotérmico prévio ao ponto de fusão, na curva de DSC, nas temperaturas de 62,04 °C e 39,60 °C, respectivamente, como demonstra a Figura 8 (SUNDARAM et al., 2005).

Avaliando as formas I e II e as formas A e B, ou a mistura destas, é possível reiterar a analogia existente entre elas. Segundo Aronhime e colaboradores (2006), foi possível caracterizar as formas A e B como formas anidra e hidratada, respectivamente. Os autores além de demonstrarem os difratogramas das formas cristalinas puras também apresentaram os dados das misturas entre as formas em diferentes proporções e seus respectivos teores de água.

Durante o desenvolvimento farmacêutico, seria possível conhecer a proporção aproximada entre as formas A (anidra) e B (hidratada) através do teor de água do IFA (ARONHIME et al., 2006). Aronhime e colaboradores (2006) não expõem como obtiveram o cálculo de teor de água teórico, mas é possível notar que através de cálculos estequiométricos é viável determinar o teor correspondente a outras razões possíveis das misturas entre as formas A e B, o que permite estimar a forma cristalina predominante.

Abaixo, na Tabela 3, é possível encontrar os teores de água para diferentes razões de mistura entre as formas A e B.

Baseando-se nos dados dos difratogramas, a possibilidade da forma II ser uma mistura da forma cristalina anidra (A) e da hidratada (B) torna-se ainda maior. Também é possível concluir que há uma grande chance da forma I corresponder à forma B, pelo fato dos difratogramas apresentarem muitos picos em posições coincidentes.

Em um cenário real de desenvolvimento e considerando que na literatura já foram descritas outras formas cristalinas de ezetimiba, a mesma análise comparativa demonstrada para as formas A, B, I e II deve se estender para todas as outras identificadas, tais como E1, S, H1, H2, A’ e H’. Ademais, o controle sobre a identidade polimórfica do IFA é necessário não somente no desenvolvimento da formulação ou no momento de adquirir o IFA, mas também durante o processo de fabricação da forma farmacêutica sólida, que ele constituirá junto aos excipientes, já que pode haver mudança polimórfica do ativo e assim comprometimento do efeito terapêutico esperado.

Segundo Aronhime e colaboradores (2006), são diversas as causas que podem gerar a mudança de estado sólido entre as formas A (anidra), B (monoidratada) e amorfa. Portanto, existem diferentes mecanismos de obtenção de uma forma cristalina a partir da outra. As condições testadas pelos autores foram baseadas em: secagem, exposição à umidade, à pressão específica, a solventes orgânicos e à micronização.

Dentre as diferentes formas de exposição, as mais relevantes para a ilustração do desafio do ezetimiba foram referentes à secagem e à umidade.

No que diz respeito a cristalização por diferentes solventes, como os solventes orgânicos não seriam utilizados na obtenção de um medicamento, tendo uma maior relevância para a farmoquímica, os resultados não serão aqui demonstrados.

Em relação à micronização, foi verificado que a forma B pode gerar uma mistura das formas A e B. Já a forma A se mantem inalterada, se mostrando estável a esse processo. Como é comum encontrar o ezetimiba sendo comercializado em tamanho de partícula reduzido, micronizado, a moagem do IFA não seria tão relevante na produção do medicamento comercializado. Neste sentido, este tópico também não será explorado.

Sobre o efeito da pressão, na condição que foi apresentada, com poucos detalhes, é difícil fazer uma analogia com a compressão da forma farmacêutica. Ainda mais porque o comprimido é uma matriz contendo outros elementos, além do IFA, que podem atenuar os efeitos de pressão gerados durante a compressão. Além disso, a compressão é um processo rápido, diferentemente do tempo testado pelo autores (1300 psi/minuto). Neste sentido, os dados pouco ajudariam a prever se um comprimido teria uma forma cristalina diferente da originalmente empregada no início de sua fabricação.

Quanto aos resultados referentes à exposição à secagem os mesmos podem ser encontrados na Tabela 4. Já os resultados relacionados aos efeitos da umidade relativa (U.R.) se apresentam na Tabela 5.

Baseando-se nos dados expostos por Aronhime e colaboradores (2006), é possível constatar que o controle de umidade é muito importante para a preservação da forma cristalina. Em percentuais menores de 40% U.R. a chance da forma A predominar é grande, enquanto em percentuais maiores a chance da prevalência de B cresce. Outros autores complementam que mesmo em um tempo reduzido, como em minutos, a transição entre as formas anidra e monoidratada pode ocorrer com o percentual de umidade de 75% U.R. (FARIAS; SOARES; CARNEIRO, 2016).

Junto a isso, por mais que se conheça a forma cristalina prevalente é difícil determinar quantitativamente sua proporção em uma eventual mistura de formas. Diante da relevância da umidade, seu controle tem grande destaque para a manutenção das propriedades dos medicamentos.

Quanto à secagem, é necessário ressaltar que a junção das variáveis como o tempo, a temperatura e a condição de vácuo, como descrita na Tabela 4, geram um entendimento sobre as transições potenciais entre as formas cristalinas e amorfa. Quando estas variáveis encontram-se combinadas, a chance de transição para a forma A ou de sua manutenção (quando a forma cristalina original é a forma A) é predominante. Neste sentido, sugere-se que as operações farmacêuticas convencionais de secagem poderiam favorecer a formação da forma A.

Além dos pontos demonstrados até aqui, a avaliação do estado sólido a partir de formas farmacêuticas pode ser dificultada devido à interferência dos excipientes, que podem estar presentes em quantidades muito superiores às do IFA numa formulação. Nesse sentido, a associação de métodos analíticos complementares à difração de raios-X se torna praticamente indispensável para o controle de riscos ao longo do desenvolvimento de uma formulação sólida que contenha o ezetimiba. Segundo Farias, Soares e Carneiro (2016), a espectroscopia de Raman também é uma técnica analítica importante para a avaliação de medicamentos, principalmente no caso de produtos finais, pois a maioria dos excipientes gera baixo espalhamento Raman, enquanto os IFA geralmente apresentam boa intensidade. Assim, cada forma cristalina apresenta espectros únicos, uma característica essencial para fins de quantificação e identificação.

Além disso, os autores demonstraram a rápida transformação da forma anidra para a forma monoidratada através do monitoramento de forma in line por espectroscopia Raman em condição ambiente (23 ºC e 75% U.R.). Os resultados, como apresenta a Figura 9, evidenciam que o ezetimiba apresenta rápida transição entre as formas anidra e hidratada, requerendo um controle rigoroso na manipulação do IFA.

A forma de obtenção do comprimido é composta por etapas cruciais, que também irão influenciar na forma cristalina final do IFA, além do efeito da hidratação por parte dos excipientes. Todos esses fatores devem ser interpretados com cautela (FARIAS; SOARES; CARNEIRO, 2006).

O desconhecimento sobre os efeitos de etapas produtivas como granulação e secagem, deve ser considerado e tais efeitos devem ser testados pelo fabricante do comprimido de ezetimiba. Além disso, diante do exposto até aqui, a chance de conversão da forma anidra para a hidratada via processo produtivo é considerável. Com isso, algumas medidas podem ser tomadas para a redução dos riscos que o desenvolvimento farmacêutico dos comprimidos de ezetimiba traz.

Na Figura 10 é possível encontrar uma síntese das propostas de redução dos riscos do desenvolvimento no que se refere ao estado sólido do ezetimiba. É importante mencionar que as propostas não são restritas ao que está sendo apresentado, podendo outras estratégias fazerem parte do controle de risco associado ao projeto de desenvolvimento.

Independente do desafio, tal como ensinado nas disciplinas de Metodologia de Pesquisa e Pesquisa e Desenvolvimento de Medicamento, a constante pesquisa à fontes bibliográficas deve ser realizada para que o máximo de dados relevantes seja coletado. O uso desses dados deve ser feito com criticidade, pois como visto podem haver casos de informações contrastantes, mal apresentadas ou que não sejam de fato relevantes para auxiliar no desenvolvimento farmacêutico.

Sobre o controle do estado sólido de um IFA, deve-se lançar mão de ferramentas analíticas diversas durante todo o processo de desenvolvimento de um medicamento, tal qual demonstrado nas disciplinas de Controle de Qualidade e Estado Sólido e Caracterização física. Além disso, o uso de elementos gráficos auxilia significativamente na compreensão e resolução dos desafios existentes, assim como constatado no mapa mental, na proposta de redução de riscos e em outros recursos visuais trabalhados na disciplina de Projetos Integradores.

Por fim, deve-se ter sempre atenção aos fatores relacionados aos parâmetros ambientais, material de embalagem, processo fabril, aspectos relacionados a formulação, propriedades do IFA e dos excipientes e aspectos analíticos quando se abordar o desenvolvimento farmacêutico.

Todos estes tópicos, aprofundados nas disciplinas de Pesquisa e desenvolvimento, Tecnologia de Produção Farmacêutica, Validação na Indústria Farmacêutica e Controle de Qualidade, quando controlados ajudarão a garantir a qualidade ao longo do desenvolvimento, reduzindo-se os riscos inerentes a esta etapa inicial do ciclo de vida de um produto.