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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA ESTUDIO DE DISOLUCIÓN INTRINSECA DE COCRISTALES DE METFORMINA T E S I S QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE : QUÍMICO FARMACÉUTICO BIÓLOGO P R E S E N T A LAZCANO ACOSTA YURIAN ALEXANDER MÉXICO, D.F. AÑO : 2016 UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. ÍNDICE I II JURADO ASIGNADO PRESIDENTE: Prof: Inés Fuentes Noriega VOCAL: Prof: Ricardo Rodríguez Sáenz SECRETARIO: Prof: María de Lourdes Mayet Cruz 1er. SUPLENTE: Prof: Kenneth Rubio Carrasco 2° SUPLENTE: Prof: Blanca Estela Rivera Cruz SITIO DONDE SE DESARROLLÓ EL TEMA: LABORATORIOS 112 Y 113, DEPARTAMENTO DE FARMACIA, CONJUNTO E, FACULTAD DE QUÍMICA, CIUDAD UNIVERSITARIA, UNAM. ASESOR DEL TEMA SUPERVISOR TÉCNICO SUSTENTANTE Dra. Inés Fuentes Noriega M. en C. Kenneth Rubio Carrasco Lazcano Acosta Yurian Alexander ÍNDICE I III ÍNDICE GENERAL Abreviaturas 1.0 INTRODUCCIÓN 2.0 GENERALIDADES 2.1 Diabetes 2.1.1 Diabetes mellitus tipo 1 2.1.2 Diabetes mellitus tipo 2 2.1.3 Cuadro clínico 2.1.4 Diagnostico 2.1.5 Tratamiento 2.2 Metformina 2.2.1 Monografía 2.2.2 Propiedades Físicas 2.2.3 Pruebas de calidad, clorhidrato de metformina 2.2.4 Farmacodinamia 2.2.5 Farmacocinética 2.2.6 Clasificación Biofarmaceútica (BCS) 2.3 Cocristales 2.3.1 Cocristales VS Solvatos 2.3.2 Cocristales VS Sales 2.4 Disolución 2.4.1 Ley de difusión de Fick 2.5 Métodos para la determinación de la disolución intrínseca 2.5.1 Método de la tableta suspendida 2.5.2 Método del disco rotatorio 2.5.3 Método del disco rotatorio modificado 2.5.4 Método del disco estático 2.5.5 Método del disco estático modificado 2.6 Método de Wood 2.7 Método oficial de la USP 30 2.7.1 Aparato 2.7.2 Preparación del compacto 2.7.3 Procedimiento 3.0 OBJETIVOS 4.0 DESARROLLO EXPERIMENTAL ÍNDICE I IV 4.1 Equipos 4.2 Materiales 4.3 Reactivos 4.4 Preparación de soluciones 4.4.1 Solución amortiguadora de fosfatos dihidrogenado de potasio al 68 % (m/v) ajustar a pH 6.8. 4.4.2 Solución Estándar de Clorhidrato de Metformina 10 𝝁L. 4.4.3 Solución Estándar de Hidróxido de Sodio (NaOH) 1M. 4.4.4 Soluciones Estándares de las formulaciones Metformina-Cocristales 10 𝝁L. 4.5 Metodología para la determinación de metformina por espectrofotometría en solución amortiguadora de fosfatos pH 6.8 4.5.1 Formación de las tabletas de metformina-cocristal 4.5.2 Procedimiento para la formación de la tableta 4.6 Validación del método analítico para la cuantificación de metformina en formulación de cocristales en solución amortiguadora de buffer de fosfatos pH 6.8 4.6.1 Preparación de la curva de calibración 4.6.2 Validación del sistema 4.6.2.1 Linealidad 4.6.2.2 Precisión (Repetibilidad) 4.6.3 Validación del método 4.6.3.1 Linealidad 4.6.3.2 Precisión 4.6.3.3 Repetibilidad 4.6.3.4 Reproducibilidad 4.6.3.5 Exactitud 4.6.3.6 Estabilidad 4.6.3.7 Especificidad 4.6.3.8 Influencia del filtro 4.7 Evaluación del perfil de disolución 4.7.1 Cálculos . 5.0 RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS 5.1 Metodología para la determinación de metformina por espectrofotometría 5.2 Validación del sistema 5.2.1 Linealidad 5.2.2 Precisión (Repetibilidad) 5.3 Validación del método 5.3.1 Linealidad y repetibilidad ÍNDICE I V 5.3.2 Reproducibilidad 5.3.3 Exactitud 5.3.4 Estabilidad 5.3.5 Especificidad 5.3.6 Influencia del filtro 5.4 Perfil de disolución intrínseca 6 Conclusiones 7 Bibliografía ÍNDICE I VI ÍNDICE DE FIGURAS • Figura 1 : Estructura clorhidrato de metformina • Figura 2 : Clasificación de formas solidas • Figura 3 : Representación esquemática de la IFA solvato / hidrato, cocristales y sales • Figura 4 : Modelo de Nernst y Brüner de la “capa estacionaria • Figura 5 : Representación gráfica de la ecuación • Figura 6: Sistema de disco estacionario, Distek Inc. • Figura 7 : Aparato de Wood • Figura 8 : Aparato para disolución intrínseca • Figura 9 : Prensa hidráulica para formar los comprimidos • Figura 10: Placa de superficie donde se encuentra la matriz, el punzón y la prensa hidráulica para poder fijar la tableta al aparato de Wood. • Figura 11 : Espectro de absorción clorhidrato de metformina • Figura 12 : Espectro de absorción metformina-glutarato • Figura 13 : Espectro de absorción metformina-malonato • Figura 14 : Espectro de absorción metformina-adipato • Figura 15 : Espectro de absorción metformina-succinato ÍNDICE I VII ÍNDICE DE TABLAS • Tabla 1 : Miligramos y fuerza de compactación de los comprimidos• Tabla 2: Curva de Calibración de clorhidrato de metformina en el medio de disolución. • Tabla 3: Condiciones experimentales empleadas para llevar a cabo el estudio de disolución. • Tabla 4 : Estudio piloto, perfil de disolución intrínseca • Tabla 5 : Curva patrón de metformina • Tabla 6 : Curva patrón, metofmrina, nuevo intervalo de concentraciones • Tabla 7 : Linealidad del sistema • Tabla 8 : Precisión del sistema • Tabla 9 : Linealidad del método día 1, metformina-malonato • Tabla 10 : Linealidad del método día 1, metformina-succinato • Tabla 11 : Linealidad del método día 1, metformina-adipato • Tabla 12 : Linealidad del método día 1, metformina-glutarato • Tabla 13: Linealidad del método, día 2. Metformina-Malonato. • Tabla 14: Linealidad del método, día 2. Metformina-Succinato • Tabla 15 : Linealidad del método, día 2 Metformina-Adipato • Tabla 16 : Linealidad del método, día 2 Metformina-Glutarato • Tabla 17: Reproducibilidad del método día 1 y día 2. Metformina-Malonato • Tabla 18: Reproducibilidad del método día 1 y día 2. Metformina-Succinato • Tabla 19: Reproducibilidad del método día 1 y día 2. Metformina-Adipato ÍNDICE I VIII • Tabla 20: Reproducibilidad del método día 1 y día 2. Metformina-Glutarato • Tabla 21 :Resultados obtenidos para evaluar la exactitud del método Metformina-Malonato • Tabla 22: Resultados obtenidos para evaluar la exactitud del método. Metformina-Succinato • Tabla 23: Resultados obtenidos para evaluar la exactitud del método. Metformina-Adipato • Tabla 24: Resultados obtenidos para evaluar la exactitud del método. Metformina-Glutarato • Tabla 25 : Estabilidad de la muestra en baño a 37 oC (2h) • Tabla 26 : Absorbancia y relación del principio activo “puro” y las diferentes formulaciones de cocristales, a la longitud de onda máxima de absorción y a la longitud mínima de absorción • Tabla 27 : Datos promedio obtenidos de la determinación de la influencia del filtro a una concentración de 50 µg/ml. • Tabla 28 : Datos promedio obtenidos de la determinación de la influencia del filtro a una concentración de 15 µg/ml. • Tabla 29 : Cantidad disuelta de metformina en solución amortiguadora de fosfatos pH 6.8 • Tabla 30 : Cantidad disuelta de metformina-glutarato en el medio de disolución • Tabla 31 : Cantidad disuelta de metformina-adipato en solución amortiguadora de fosfatos pH 6.8 • Tabla 32 : Cantidad disuelta de metformina-malonato en solución amortiguadora de fosfatos pH 6.8 • Tabla 33 : Cantidad disuelta de metformina-succinato en solución amortiguadora de fosfatos Ph 6.8 • Tabla 34 : Calculo de la constante de velocidad de disolución intrínseca (Kint) ÍNDICE I IX ÍNDICE DE GRÁFICAS • Gráfica 1 : Linealidad del sistema • Gráfica 2: Linealidad del método día 1. Metformina-malonato • Gráfica 3 Linealidad del método día 1. Metformina-Succinato • Gráfica 4: Linealidad del método, día 1. Metformina-adipato • Gráfica 5: Linealidad del método, día 1. Metformina-Glutarato • Gráfica 6: Linealidad del método día 2. Metformina-malonato • Gráfica 7: Linealidad del método, día 2. Metformina-Succinato • Gráfica 8: Linealidad del método día 2. Metformina-Adipato • Gráfica 9: Linealidad del método día 2. Metformina-Adipato • Gráfica 10: Perfil de disolución intrínseca de clorhidrato de metformina • Gráfica 11 : Perfil de disolución intrínseca metformina-glutarato • Gráfica 12 : Perfil de disolución intrínseca metformina-adipato • Gráfica 13 : Perfil de disolución intrínseca metformina-malonato • Gráfica 14 : Perfil de disolución intrínseca metformina-succinato • Gráfica 15 : Perfil de disolución intrínseca general ÍNDICE I X ABREVIATURAS MA Metformina adipato MS Metformina Succinato MG Metformina Malonato MM Metformina Glurato mg Miligramos Microgramos mL Mililitros Microlitros nm Nanómetros Kgf Kilogramo fuerza Micrómetros NOM Norma Oficial Mexicana M Molar FDA Food and Drug Administration FEUM Farmacopea de los Estados Unidos Mexicanos USP Farmacopea de los Estados Unidos ERR % Error Relativo debido a la Regresión DEA % Desviación Estándar Absoluta CV % Coeficiente de Variación DE Desviación Estándar r2 Coeficiente de determinación m Pendiente b Ordenada rpm Revoluciones por minuto BF IFA Solución amortiguadora de fosfatos Ingrediente Farmacéutico Activo I II 1. INTRODUCCIÓN TESIS I 3 La disolución tiene una gran importancia en la liberación de fármacos desde las preparaciones farmacéuticas.1 La prueba de disolución se aplica como un control de calidad rutinario de algunas formas farmacéuticas sólidas orales1. También puede ser utilizada para predecir y estudiar problemas de absorción de fármacos, principalmente en las etapas iniciales del desarrollo de un nuevo medicamento o para fármacos que aún se encuentran en etapa de aprobación2. Las pruebas de disolución farmacopeicas son pruebas límite puntuales, éstas únicamente evalúan la cantidad de principio activo disuelto en un tiempo determinado y el criterio de aceptación es útil para el control de calidad del medicamento, pero no proporciona información de la velocidad a la cual el fármaco se disuelve. Por lo que un perfil de disolución considera diversos tiempos de muestreo, lo que permite establecer la velocidad de disolución. Desde la FEUM 6a Edición a la actual (FEUM 11a Edición) se ha incorporado el apartado de Estudios de Perfiles de Disolución que incluyen monografías de medicamentos para la realización del perfil de disolución como un control de calidad. En un caso ideal, los estudios de perfil de disolución de fármacos a partir de un medicamento, permiten la búsqueda de correlación entre los parámetros de disolución in vitro con parámetros in vivo, lo cual ayudaría a pronosticarcómo los cambios de formulación o de proceso de fabricación del medicamento, pudieran afectar la biodisponibilidad del principio activo2. Los estudios de disolución in vitro, son importantes ya que permiten establecer el perfil de disolución del fármaco puro (disolución intrínseca), así como del fármaco ya integrado a la forma farmacéutica (disolución aparente). Cuando un fármaco tiene baja disolución intrínseca (por sus propias características), su disolución es el paso limitante o más lento de la cadena de eventos cinéticos. TESIS I 4 El conocimiento de la disolución intrínseca de una sustancia, es de vital importancia en la búsqueda y selección de nuevos candidatos de fármacos, ya que es un punto de partida para desarrollar un medicamento clínicamente efectivo2. Kaplan, Wood y colaboradores propusieron que la absorción de fármacos con velocidades de disolución intrínseca mayores a 1 mg/(cm2min) generalmente no presentan problemas de absorción y fármacos con velocidades de disolución intrínseca menores a 1 mg/(cm2min) generalmente presentan problemas de absorción(4). Los cocristales son una forma de modificar las propiedades biofarmaceuticas y farmacocinéticas de un principio activo, lo que permite obtener nuevos solidos farmacéuticos con propiedades distintas de solubilidad, velocidad de disolución, estabilidad fisicoquímica e higroscopidad. Los agentes formadores de cocristales farmacéuticos más comunes son : ácidos, amidas, carbohidratos, alcoholes y aminoácidos. Las interacciones que establecen los conformadores con los fármacos son interacciones no covalentes, como son; enlaces iónicos, puentes de hidrogeno, interacciones de Van der Waals o fuerzas de London. De esta manera los cocristales generan un nuevo rearreglo espacial, la estructura cristalina inicial del fármaco se ve modificada, esto lleva a que el fármaco adopte otro tipo de propiedades biofarmaceuticas y farmacéuticas, sin modificar el efecto terapéutico del fármaco, debido a que las interacciones son débiles y fácilmente pueden desaparecer. El presente trabajo pretende estudiar la velocidad de disolución intrínseca del fármaco metformina en formulación de cuatro diferentes cocristales ; adipato, glutarato, succinato y malonato. El medio de disolución fue una solución amortiguadora de fosfatos a un pH de 6.8, el medio se encuentra establecido en la TESIS I 5 monografía de clorhidrato de metformina, en la 11ª edición de la farmacopea nacional. En primera instancia se optimizó el método analítico espectrofotométrico para la cuantificación de metformina en formulación de cocristal, una vez obtenido el método analítico, se procedió a realizar la validación del método utilizado. La validación del método analítico se realizó tomando en consideración: • Linealidad • Precisión (repetibilidad y reproducibilidad) • Exactitud • Especificidad • Estabilidad • Influencia del filtro Con un método lineal y preciso en el intervalo de concentración de 5-50µg/mL, se realizó la prueba de disolución empleando el aparato de Wood, utilizando un comprimido con superficie homogénea, bajo condiciones de temperatura, velocidad de agitación, pH y tiempos de muestreo establecidos previamente, el monitoreo se realizó por un lapso de 50 min. Habiendo obtenido resultados dentro de especificaciones en la validación, se realizaron los perfiles de disolución y la cuantificación mediante espectrofotómetro, y se efectuaron los cálculos necesarios para obtener el valor de la constante de velocidad de disolución intrínseca de metformina-cocristal, en solución amortiguadora de fosfatos pH 6.8. TESIS I 6 2. GENERALIDADES TESIS I 7 2.1 DIABETES La diabetes mellitus (DM) es un conjunto de trastornos metabólicos,(5) que comparten la característica común de presentar concentraciones elevadas de glucosa en la sangre (hiperglucemia) de manera persistente o crónica.(6) La American Diabetes Association, clasifica la diabetes mellitus en 3 tipos: la diabetes mellitus tipo 1 o insulinodependiente,, en la que existe una destrucción de las células β, lo que conlleva una deficiencia absoluta de insulina; la diabetes mellitus tipo 2, generada como consecuencia de un defecto progresivo en la secreción de insulina, así como el antecedente de resistencia a la misma; la diabetes gestacional, la cual es diagnosticada durante el embarazo. La causan varios trastornos, siendo el principal la baja producción de la hormona insulina, secretada por las células β de los Islotes de Langerhans del páncreas endocrino, o por su inadecuado uso por parte del cuerpo, (6,7) que repercutirá en el metabolismo de los hidratos de carbono, lípidos y proteínas. Los síntomas principales de la diabetes mellitus son emisión excesiva de orina (poliuria), aumento anormal de la necesidad de comer (polifagia), incremento de la sed (polidipsia), y pérdida de peso sin razón aparente.(8) En ocasiones se toma como referencia estos tres síntomas (poliuria, polifagia y polidipsia) para poder sospechar de diabetes tipo 2 ya que en su mayoría son los más comunes en la población. La Organización Mundial de la Salud reconoce tres formas de diabetes mellitus: tipo 1, tipo 2 y diabetes gestacional, cada una con diferentes causas y con distinta incidencia. Para el año 2000, se estimó que alrededor de 171 millones de personas eran diabéticas en el mundo y que llegarán a 370 millones en 2030.(9) Este padecimiento causa diversas complicaciones, dañando frecuentemente a ojos, riñones, nervios y vasos sanguíneos. Sus complicaciones agudas (hipoglucemia, cetoacidosis, coma hiperosmolar no cetósico) son consecuencia de un control inadecuado de la enfermedad mientras sus complicaciones crónicas TESIS I 8 (cardiovasculares, nefropatías, retinopatías, neuropatías y daños micro vasculares) son consecuencia del progreso de la enfermedad. 2.1.1 Diabetes Mellitus Tipo 1 Este tipo de diabetes corresponde a la llamada Diabetes insulino-dependiente o Diabetes juvenil. Se presenta más frecuentemente en jóvenes y niños, aunque también en adultos. No se observa producción de insulina, debido a la destrucción autoinmune de las células β de los Islotes de Langerhans del páncreas regulada por células T11 y que predispone a una descompensación grave del metabolismo llamada cetoacidosis(10). Es más típica en personas jóvenes (por debajo de los 30 años) y afecta a cerca de 4,9 millones de personas en todo el mundo, con una alta prevalencia reportada en América del Norte. Se han identificado factores ambientales que afectan a la presentación de la diabetes mellitus tipo 1. Los dos factores ambientales más probables se consideran las infecciones virales (como la rubeola, la parotiditis)(11 12) y ciertas proteínas presentes en la dieta (como la albúmina de la leche de vaca13), que pueden desencadenar una destrucción autoinmunitaria de las células beta del páncreas. 2.1.2 Diabetes Mellitus Tipo 2 Es un mecanismo complejo fisiológico, aquí el cuerpo sí produce insulina, pero, no produce suficiente, o no se puede aprovechar la que se produce y por lo tanto la glucosa no está bien distribuida en el organismo (resistencia a la insulina), esto quiere decir que el receptorde insulina de las células que se encargan de facilitar la entrada de la glucosa a la propia célula están dañados. Esta forma es más común en personas mayores de 40 años aunque cada vez es más frecuente que aparezca en sujetos más jóvenes, y se relaciona con la obesidad; llamada diabetes del adulto o diabetes relacionada con la obesidad. Puede estar presente con muy pocos síntomas durante mucho tiempo. TESIS I 9 La diabetes tipo 2 representa alrededor del 90 % de los casos de diabetes, con el otro 10 % debido principalmente a la diabetes mellitus tipo 1 y la diabetes gestacional. Se piensa que la obesidad es la causa primaria de la diabetes tipo 2 entre personas con predisposición genética a la enfermedad 2.1.3 Cuadro Clínico En las personas afectadas se pueden encontrar los siguientes signos (derivados de un exceso de glucosa en sangre, ya sea de forma puntual o continua): Signos y síntomas más frecuentes: • Poliuria, polidipsia y polifagia. • Pérdida de peso a pesar de la polifagia. Se debe a que la glucosa no puede almacenarse en los tejidos debido a que éstos no reciben la señal de la insulina. • Fatiga o cansancio. • Cambios en la agudeza visual. Signos y síntomas menos frecuentes: • Vaginitis en mujeres, balanitis en hombres. • Aparición de glucosa en la orina u orina con sabor dulce. • Ausencia de la menstruación en mujeres. • Aparición de impotencia en los hombres. • Dolor abdominal. • Hormigueo o adormecimiento de manos y pies, piel seca, úlceras o heridas que cicatrizan lentamente. • Debilidad. • Irritabilidad. • Cambios de ánimo. • Náuseas y vómitos. TESIS I 10 2.1.4 Diagnóstico Se basa en la medición única o continúa (hasta 2 veces) de la concentración de glucosa en plasma (glucemia). La Organización Mundial de la Salud (OMS) estableció los siguientes criterios en 1999 para establecer con precisión el diagnóstico:(14) • Síntomas clásicos de la enfermedad (poliuria, polidipsia, polifagia y Pérdida de peso) más una toma sanguínea casual o al azar con cifras mayores o iguales de 200 mg/dl (11,1 mmol/L) • Medición de glucosa en plasma (glucemia) en ayunas mayor o igual a 126 mg/dl (7,0 mmol/L). «Ayuno» se define como no haber ingerido alimentos en al menos 8 horas. La prueba de tolerancia a la glucosa oral (curva de tolerancia a la glucosa). La medición en plasma se hace dos horas posteriores a la ingesta de 75g de glucosa en 375 ml de agua; la prueba es positiva con cifras mayores o iguales a 200 mg/dl (11,1 mmol/l). Hemoglobina glicosilada. Este examen ofrece un resultado muy valioso en cuanto al control del paciente con diabetes. La glucosa en exceso entra a los glóbulos rojos y se une con moléculas de hemoglobina, glucosilándola. En sentido de proporción, a mayor glucosa, mayor hemoglobina glucosilada o glicosilada. Aunque la hemoglobina glucosilada tiene varias fracciones (HbA1a, HbA1b, y HbA1c) la más estable, la que tiene una unión con la glucosa más específica es la fracción HbA1c. El tiempo de vida de los glóbulos rojos es aproximadamente de 120 días. Esta medición expresa el nivel de azúcar en promedio de 2 a 3 meses atrás, por lo que es un parámetro aceptable para seguir el control de un paciente. Por este motivo se recomienda solicitar dicho examen tres o cuatro veces al año. El valor de la hemoglobina glucosilada es una herramienta eficaz para ver el control metabólico en los últimos meses. TESIS I 11 2.1.5 Tratamiento Tanto en la diabetes tipo 1 como en la tipo 2, el objetivo del tratamiento es restaurar los niveles glucémicos normales. En la diabetes tipo 1 y en la diabetes gestacional se aplica un tratamiento sustitutivo de insulina o análogos de la insulina. En la diabetes tipo 2 puede aplicarse un tratamiento sustitutivo de insulina o análogos, junto a un tratamiento con antidiabéticos orales. Para conseguir un buen control de la Diabetes Mellitus, en todos sus tipos, es imprescindible la educación terapéutica, que la persona con Diabetes y las personas cercanas a ella, consigan un buen control de su enfermedad, modificando los hábitos que fuesen necesarios, para el buen seguimiento del tratamiento (dieta, más ejercicio físico, más tratamiento medicamentoso). Los medicamentos más utilizados son : • Biguanidas : Como la metformina. Su principal rol es el de disminuir la gluconeogénesis hepática. Es el fármaco oral controlador de la glicemia por excelencia, y el que debería utilizar todo paciente DM2 idealmente, salvo que exista alguna contraindicación. • Sulfonilureas : Como la clorpropamida y glibenclamida. Reducen la glucemia intensificando la secreción de insulina. En ocasiones se utilizan en combinación con Metformina. • Meglitinidas : Como la repaniglida y nateglinida. Estimulan la secreción de insulina. • Inhibidores de α -glucosidasa : Como la acarbosa. Reducen el índice de digestión de los polisacáridos en el intestino delgado proximal, disminuyendo principalmente los niveles de glucosa postprandial. TESIS I 12 2.2 METFORMINA La metformina, o el preparado comercial clorhidrato de metformina, es un fármaco antidiabético de aplicación oral del tipo biguanida.(15) Se utiliza comúnmente en el tratamiento y la prevención de la diabetes mellitus tipo 2, particularmente en pacientes con sobrepeso, así como en niños y personas que presentan una función renal normal. Se indica por sí sola como adyuvante del ejercicio físico y la dieta en pacientes cuya hiperglicemia no puede ser controlada sólo con modificaciones en la dieta. (15) La metformina es tan efectiva reduciendo los niveles elevados de glucosa en sangre como las sulfonilureas, las tiazolidinedionas y la insulina. A diferencia de muchos otros antidiabéticos, por si sola, la metformina no produce hipoglucemia. La metformina también reduce los niveles de LDL y triglicéridos circulantes en la sangre y puede ayudar a perder peso.(15) Es el único medicamento conocido capaz de prevenir las enfermedades cardiovasculares asociadas a la diabetes. 2.2.1 Monografía Metformina Figura 1. Estructura Clorhidrato de Metformina TESIS I 13 Nombre IUPAC 3-(diaminometiliden)-1,1-dimetilguanidina, formula condensada C4H11N5, peso molecular 129.64 g/mol, 165,63 g/mol (hidrocloruro), pKa 12.4, cristales blancos.(15) 2.2.2 Propiedades físicas • Densidad : 1.41 g/cm3 • P. Ebullición 97 oC (207 O F) • Solubilidad en agua 0.285 mg/mL (20oC) 2.2.3 Pruebas de calidad Clorhidrato de metformina • Sustancias de Referencia : SRef-FEUM de clorhidrato de metformina. Compuesto relacionado A de metformina (el compuesto relacionado A de metformina es una cianoguanidina). Manejar de acuerdo con las instrucciones de uso. • Solubilidad : Fácilmente soluble en agua, poco soluble en alcohol, casi insoluble en acetona y cloruro de metileno. • Ensayos de identidad : MGA 0351 El espectro IR de una dispersión de muestra en bromuro de potasio, corresponde al obtenido con una preparación similar de la SRef-FEUM de clorhidrato de metformina. MGA 0511. Una solución de la muestra da reacción positiva a la prueba de identidad para cloruros. • Temperatura de fusión : MGA 0471. Entre 222 y 226 oC. • Aspecto de la solución. MGA 0121: Disolver 2.0 g de muestra en agua y diluir a 20 mL con el mismo disolvente. La solución esclara. • Color de la solución: MGA 0181. Método II. El color de la solución utilizada en el ensayo de Aspecto de la solución, no excede al color de la preparación de referencia B9. TESIS I 14 2.2.4 Farmacodinamia La metformina es un antihiperglucemiante pero no actúa como hipoglicemiante por lo que no produce hipoglucemia.(13) El mecanismo exacto por el cual la metformina actúa en el tratamiento de la diabetes no se conoce, a pesar de que sus beneficios terapéuticos son ampliamente conocidos. La metformina no afecta la secreción del páncreas, sin embargo, no es activa en ausencia de la insulina.(14) Parece ser que actúa principalmente reduciendo la gluconeogénesis y la glucogenolisis hepática, pero también reduce la absorción de glucosa por parte del tracto gastrointestinal a la vez que incrementa la sensibilidad a la insulina por medio del aumento de la utilización de la glucosa por parte de tejidos periféricos,(14 11) al aumentar la actividad IP3 quinasa del receptor de insulina.(14) 2.2.5 Farmacocinética Cuando la metformina se administra por vía oral donde su absorción es lenta e incompleta y ocurre principalmente en el intestino delgado.(16) . El volumen de distribución aparente (V/F) de metformina después de una dosis oral de 850 mg promedio 654 +/- 358 L. La metformina se une en forma imperceptible a proteínas plasmáticas.(17) En dosis y esquemas de dosis clínicos normales de metformina, las concentraciones plasmáticas estado estables de metformina se alcanzan dentro de 24-48 hrs. y son generalmente < 1 µg/ml.(17) Tiene una biodisponibilidad del 50 al 60% y la concentración plasmática máxima (Cmax) se observa entre 2 y 4 horas después de su administración.(16) No es metabolizada en el hígado o el tracto gastrointestinal, por lo que se excreta inalterada a través del riñón (el 90% en aproximadamente 12 horas), con una vida media de eliminación que fluctúa entre 1,5 y 4,5 horas por lo que debe administrarse 2 a 3 veces al día.(17) La depuración renal aproximadamente va de 339.5 ml/min a 479.5 ml/min lo cual indica que la secreción tubular es la principal ruta de eliminación de metformina. TESIS I 15 2.2.6 Clasificación Biofarmaceútica (BCS)(19) La metformina esta clasificada en el BCS (Biopharmaceutics Classification System) en la categoría III presentando alta solubilidad y baja permeabilidad. Por lo general no es bien absorbido por la mucosa intestinal. 2.3 COCRISTALES El arreglo cristalino de estos sólidos puede ser de varios tipos. La definición del término polimorfo deberá ser mencionada para comprender a los cocristales. Los polimorfos orgánicos son estructuras de diferente empaquetamiento cristalino, que poseen la misma fórmula empírica y que son indistinguibles en estado líquido o en disoluciones. Aunque es común referirse al término amorfo en sólidos orgánicos, mayoritariamente son moléculas orgánicas polimórficas. En general los cocristales pueden ser considerados sólidos cristalinos únicos que pueden contener múltiples componentes.20 En la figura 2 se pueden observar los diferentes rearreglos que pueden adoptar las formas solidas. Los cocristales son una elección atractiva en el desarrollo de nuevos fármacos. Las propiedades farmacéuticas se pueden mejorar por medio de la obtención de cocristales,21 usando la cocristalización o cocristalizando fármacos con otros compuestos farmacéuticamente aceptables que no afecten la actividad farmacológica del principio activo, pero, que mejore las propiedades físicas, porcentaje de solubilidad, higroscopicidad y el comportamiento de la compactación.22,23. TESIS I 16 Figura 2 : Clasificación de formas sólidas Existen nuevas oportunidades para producir una amplia diversidad de formas sólidas con actividad farmacológica, estas deben exhibir las propiedades más importantes de su desempeño, adicionalmente de la viabilidad que puede tener un cocristal como un producto farmacéutico.24 La cocristalización es el resultado de la competencia de las asociaciones entre moléculas similares y moléculas diferentes. Los enlaces de hidrógeno son la base del reconocimiento molecular de este fenómeno en sistemas farmacéuticos y son responsables de la generación de familias de estos compuestos en cadena con los mismos componentes (cristales de un solo componente o polimorfos) o con diferentes componentes (cristales multicomponentes o cocristales) en un estado cristalino.25 Los componentes de un cocristal existen en conocidas relaciones estequiométricas enlazados vía interacciones no covalentes como enlaces de hidrógeno, enlaces iónicos, - o de Van der Waals generando interacciones de ion apareado.26 TESIS I 17 Los cocristales pueden tener diferentes propiedades en comparación con los componentes individuales, también presentan diferentes estructuras cristalinas a las de sus componentes puros, están contenidos es un modelo de empaquetamiento molecular diferente, así como muestran diferentes propiedades físicas a las de sus componentes puros. Los cocristales son una alternativa a las sales, cuando no se saben todas las propiedades de los sólidos o no se pueden formar sales debido a la ausencia de sitios de ionización en el fármaco.27,28 El mejoramiento de las propiedades físicas y químicas a través de los cocristales farmacéuticos se deriva de una competencia cerrada entre la ingeniería cristalina y las ciencias famaceuticas.29 Los cocristales farmacéuticos son un cristal simple al cual se le ha incorporado una segunda molécula neutral, se les llama fármaco y coformador respectivamente.30 El coformador puede ser algún excipiente u otro fármaco. La tecnología de los cocristales se utiliza en la identificación y en el desarrollo de nuevas formas para después demostrar su uso como fármaco, esto cambia o incrementa el número de formas de un principio activo.31 La cocristalización farmacéutica es un método confiable para alterar las propiedades físicas y técnicas de los fármacos, como lo son la solubilidad, el porcentaje de disolución, la estabilidad, higroscopicidad, y la compresibilidad, fuera del comportamiento farmacológico. Los cocristales que presentan propiedades diferentes a las del fármaco que es parte de la composición (punto de fusión, solubilidad, biodisponibilidad, cantidad de humedad, estabilidad química, etc.), depende en gran medida de la naturaleza del segundo componente. Por ejemplo el Ácido Succínico (p.f. 135.3 oC), Urea (p.f. 188.9 oC), el cocristal del Ácido Succínico- Urea (p.f. 149.9 oC).32 Los cocristales de los fármacos que ya han sido descritos son: el paracetamol, ácido acetil salicílico, ibuprofeno, flurbiprofeno, etc. Los cocristales de fármacos antituberculares con ácidos dicarboxílicos, como lo es el ácido-piridin carboxílico, se han reportado y utilizado como un antecedente de síntesis confiable. TESIS I 18 Los ingredientes farmacéuticos activos (IFA ́s) pueden encontrarse en un estado amorfo o cristalino. La mayoría de las formulaciones farmacéuticas presentan IFA ́s cristalinos debido a que estos son más estables. Dentro de los sólidos cristalinos podemos encontrar al IFA en distintas formas: polimorfo, sal, solvato o hidrato, y como cocristal farmacéutico. Figura 3 : Representación esquemática de la IFAsolvato / hidrato, cocristales y sales Un cocristal puede ser considerado como un material cristalino constituido por dos o más especies moleculares, que permanecen juntas por enlaces no covalentes. Los cocristales farmacéuticos también pueden ser definidos como materiales cristalinos constituidos por un Ingrediente Farmacéutico Activo (IFA) y uno o más formadores de cocristales (coformador), los cuales son sólidos a temperatura ambiente. 33 La obtención de los cocristales se puede llevar a cabo por diversos métodos: método de molienda (neat-grinding), método de molienda asistida con gotas de solvente (solvent-drop grinding), diversos métodos de cristalización en solución, TESIS I 19 son algunas de las técnicas más empleadas hoy en día. En cualquier caso, en términos generales la fase sólida obtenida es independiente del método de síntesis.34 Los cocristales ofrecen la oportunidad de modificar la composición de la materia y sus propiedades físicas y/o químicas, sin alterar los enlaces covalentes ya existentes en ésta. Así, se presenta como un nuevo campo de química sustentable en donde se obtienen fases sólidas de IFA ́s multicomponentes, a través de reacciones en estado sólido, por ejemplo. Adicionalmente, los cocristales representan una oportunidad de modificar las propiedades biofarmacéuticas y farmacotécnicas de un IFA, permitiendo obtener nuevos sólidos farmacéuticos con propiedades distintas de solubilidad, velocidad de disolución, estabilidad física y/o química, higroscopicidad, compactibilidad, fluidez, por mencionar algunas. Así mismo, por no considerarse obvia su obtención y propiedades, los cocristales farmacéuticos y la técnica de obtención, podrían patentarse. 30 2.3.1 Cocristales VS Solvatos La principal diferencia entre solvatos y cocristales está en el estado físico de los componentes aislados: siempre que uno de los componentes se encuentran en estado líquido a temperatura ambiente se le denomina solvatos; siempre que los componentes se encuentran en estado sólido a temperatura ambiente se les denomina cocristales. 2.3.2 Cocristales VS Sales A veces los cocristales y las sales suelen confundirse. Para el desarrollo químico/farmacéutico así como el desarrollo de las preformulaciones es muy importante entender las diferencias fundamentales entre la formación de las sales y de los cocristales. Las sales y los cocristales pueden ser considerados entidades opuestas que al final son estructuras multi-componentes.35 Las sales pueden ser escogidas frecuentemente en lugar de los ácidos o bases libres, ya que es más TESIS I 20 probable la cristalinidad, solubilidad y estabilidad de una sal y así represente interés farmacéutico. Por lo cual los cocristales son una alternativa a las sales ya que estos no comparten las mismas propiedades y no son formados a base de la ionización de algunos sitios del fármaco. La formación de sales o de cocristales puede ser predicha por medio del valor del pKa, ácido (A) o básico (B). La formación de sales generalmente requiere una diferencia de 2.7 unidades de pKa entre el ácido y la base conjugada; (pKa (base) – pKa (ácido) ≥ 2.7). Por ejemplo el ácido succínico tiene un pKa de 4.2 y forma cocristales con la urea que tiene un pKa de 0.1. y a veces el ácido succínico forma sales con la L-lisina que posee un pKa de 9.5. Generalmente las bases poseen un pKa lo suficientemente altos para permitir la transferencia de protones y permitir que los cocristales se formen.36 Los cocristales de ácido succínico-urea contienen dos enlaces de hidrógeno; el oxígeno en la molécula del ácido succínico forma un enlace de hidrógeno con el hidrógeno de la amina de la urea y también el hidrógeno del hidroxilo de la molécula del ácido succínico forma puente de hidrógeno con el oxígeno del carbonilo de la urea. 2.4 DISOLUCIÓN La disolución puede ser definida como, el paso de las moléculas o iones del estado sólido a una solución. En una disolución sólido-líquido el soluto pasa al disolvente a través de un proceso de difusión37. De manera simple la disolución es el proceso durante el cual una sustancia sólida se disuelve. El proceso de disolución conlleva en primera instancia la difusión del soluto, seguido de la mezcla del soluto con el disolvente, después las moléculas del soluto vencen las fuerzas cohesivas, que las mantiene unidas en el estado líquido y las moléculas de disolvente se separan lo suficiente para crear cavidades donde se acomodan las moléculas de soluto. Por último las moléculas de soluto se insertan en las cavidades y se produce la solvatación del soluto38 TESIS I 21 2.4.1 Ley de difusión de Fick La velocidad de disolución cumple la primera Ley de difusión de Fick: la velocidad del cambio en la concentración del material disuelto a lo largo del tiempo es directamente proporcional a la diferencia de concentración entre ambos lados de la capa de difusión39: Dónde: 𝑑𝑤 𝑑𝑡 = −𝐷𝑆 𝑑𝐶 𝑑𝑋 [1] Dónde : !" !" = Cantidad de soluto que difunde a través de un área en un tiempo. S = Superficie dC = Cambio de concentración dx = Distancia D = Constante de difusión TESIS I 22 2.5 MÉTODOS PARA LA DETERMINACIÓN DE LA DISOLUCIÓN INTRÍNSECA Para la determinación de la velocidad de disolución intrínseca, en la literatura se reportan diversos métodos donde se asume que se mantiene constante la superficie a partir de la cual se puede producir la disolución40, entre los más empleados se encuentran los siguientes: 2.5.1 Método de la tableta suspendida Nelson E. J., diseño una técnica conocida con el nombre de “método de la tableta suspendida”, este fue empleado para estudiar la velocidad de disolución de ciertos compuestos sin cuantificar la cantidad disuelta. El fármaco se comprime utilizando una presión de 1000 Kg/cm2. El comprimido obtenido se monta sobre una placa de aluminio que forma parte del brazo de una balanza, la cuál registra la pérdida del peso del comprimido. Para montar el comprimido sobre la placa se emplea cera de tal manera que los bordes y una cara queden cubiertos y solamente una cara esté expuesta al líquido41. 2.5.2 Método del disco rotatorio Éste método fue diseñado por Eino Nelson y descrito por Levy y Sahlí42, en el cual el fármaco se comprime utilizando una prensa hidráulica modificada, aplicando una fuerza de compresión de 50 000 Lb/in2 y se fija a un soporte de acrílico con ayuda de parafina de tal manera que solamente una cara del comprimido queda expuesta al medio de disolución. El soporte se une a una barra de metal conectada a un motor de agitación. La tableta fijada al soporte, se sumerge en un matraz de tres bocas, conteniendo el medio de disolución a 37 °C. Dicho sistema fue modificado por Levy y Tanski43 para proporcionar una mejor precisión en el control de rotación en un intervalo de 3 a 200 rpm, esta modificación es útil para determinar velocidades de disolución a bajas velocidades de agitación. TESIS I 23 2.5.3 Método del disco Rotatorio Modificado Dicho método modificado por Singh45 y colaboradores se basa en el reportado por Wood44, fue utilizado para el desarrollo de nuevas formulaciones en el estudio de la disolución de ibuprofeno y ketoprofeno mezclado con N-metilglucamina. Las variantes al aparato de Wood fueron las dimensiones de la matriz y por lo tanto del comprimido, así como las condiciones de trabajo. El trabajo de Sing P. y sus colaboradores fue hacer un estudiode la influencia de la solubilización de micelas y factores hidrodinámicos en la disolución de fármacos usando diferentes velocidades de agitación y concentración de polisorbato 80. 2.5.4 Método del disco estático Este método fue descrito por Levy en 1963, es una modificación del método del disco rotatorio, en el que al igual que en el anterior, el fármaco comprimido se fija a un soporte de acrílico y se introduce en un recipiente que contiene el medio de disolución a una temperatura de 37°C, las alícuotas son retiradas a tiempos diferentes para el análisis de la cantidad disuelta. En este método no hay agitación del sistema43. 2.5.5 Método del disco estático modificado42,43 Este método fue empleado para la caracterización de polimorfos y clorhidratos de algunos fármacos. Para el caso de GK-128 45, fue empleado este método, en el cual se utilizó una fuerza de compresión de 300 kg/cm2 durante 3 minutos a 1 g de cada forma cristalina utilizando un punzón de 20 mm de diámetro, después de obtener la tableta, esta se recubrió con resina epóxica de forma que solo se tuviera una cara expuesta al medio de disolución. El disco fue colocado en el fondo del vaso con 500 mL de solución amortiguadora de acetatos pH 4.0 a 20 25, 30 y 37°C. El medio de disolución se agitó a 50 rpm con paletas, a una distancia de 3 cm del fondo del vaso. Se retiraron alícuotas a diferentes intervalos de tiempo con una bomba peristáltica y se determinó la concentración por medio de un espectrofotómetro. TESIS I 24 En el caso de la caracterización de polimorfos y clorhidratos de carbamazepina46, el método solo varió en la velocidad de agitación que fue de 150 rpm. Otro método empleado fue el que utilizó Viegas47 T. y Brinker G. en el que fue empleado el sistema de disco estacionario Distek (Figura 6). Figura 6 : Sistema de disco estacionario, Distek Inc. El estudio consistió en una comparación de las constantes de velocidad de disolución intrínseca de lotes de diclofenaco sódico, isoniacida, dibucaina, peldesina, ibuprofeno y acetaminofen obtenidas mediante el método anteriormente descrito y el de sistema de disco rotante de Wood, a una velocidad de rotación de 50 rpm a 37 °C en 900 mL de medio de disolución, las alícuotas fueron tomadas a diversos intervalos de tiempo y analizadas por espectrofotometría de ultravioleta visible, las conclusiones fueron que el diseño de los dos equipos permite obtener TESIS I 25 resultados que no presentan diferencias significativas unos de los otros, pero los autores refieren que las ventajas que tiene el sistema estacionario Distek sobre el sistema de disco rotante de Wood son que no se forman burbujas de aire en la matriz que puedan interferir en los resultados, y que no hay cambio en la temperatura del medio de disolución porque la matriz en el sistema Distek se sumerge desde el principio de la prueba y con el aparato de Wood, primero el medio se equilibra a la temperatura deseada y después se baja el dispositivo provocando una mínima disminución de temperatura del medio de disolución. Los métodos de disolución de disco rotatorio y disco estacionario son lo versátiles para permitir el estudio de las características de los compuestos de interés farmacéutico bajo una gran variedad de condiciones de prueba. Las características comunes a ambos aparatos incluyen48: 1. Adaptables al uso de aparatos de disolución estándar y ambos utilizan una matriz para contener el compacto durante la prueba. 2. Dependen de la compresión del compuesto. 3. Una superficie única de geometría y dimensiones físicas conocidas. 4. Matriz en posición fija, lo cual disminuye variación de condiciones hidrodinámicas. Dentro de estos métodos el del disco rotatorio es el más utilizado, el cual está basado en el método de Wood. 2.6 MÉTODO DE WOOD En 1963 el Doctor John Wood, diseño una técnica para la prueba de disolución intrínseca. El llamado método de Wood, consiste en compactar con alta presión, una cantidad dada del fármaco puro, la cual se coloca en una matriz que gira a través de una flecha a determinado número de revoluciones por minuto en el medio de disolución. TESIS I 26 Durante la prueba, el comprimido debe conservarse siempre íntegro y presentar una superficie constante de contacto con el disolvente. Dicho método ha sido altamente difundido por sus características para realizar estudios de disolución intrínseca. En la Fig. 7 se observa el diseño del aparato de Wood45. Figura 7 : Aparato de Wood 2.7 MÉTODO OFICAL DE LA USP 3048 Este método para determinar la velocidad de disolución intrínseca se encuentra descrito en el Capítulo General ‹1087›. Este consiste como se observa en la Fig. 7 de material de acero inoxidable. Este aparato fue el empleado para el presente estudio. 2.7.1 Aparato La base es una placa de acero inoxidable que tiene tres orificios con rosca, en esta placa es donde se coloca la matriz para comprimir el fármaco la cual tiene un TESIS I 27 diámetro que puede ser hasta de 1.0 cm, para este caso la cavidad interna de la matriz cuenta con un diámetro de 0.8 cm2, con este dato determinamos el área superficial del fármaco para determinar la constante de velocidad de disolución intrínseca, el aparato completo se puede observar en la figura 8.t El punzón es introducido en la matriz y de esta manera se puede comprimir el fármaco contenido en ésta, formando una tableta en el fondo de la matriz con una sola cara expuesta al medio de disolución. Entonces la parte inferior de la matriz con la tableta formada se enrosca en otra pieza que a su vez se sujeta en la flecha del disolutor. Al final de colocar las demás matrices con las tabletas formadas se sumergen en posición vertical las flechas con el motor de agitación encendido. 2.7.2 Preparación del compacto Conectar la placa de superficie lisa a la cara inferior de la matriz. Pesar la cantidad del fármaco a ensayar, y vaciarlo dentro de la matriz, colocar el punzón dentro de la matriz y comprimir el polvo con la ayuda de una prensa hidráulica durante 1 minuto con una fuerza de compresión necesaria para formar tabletas no desintegrantes. Separar la placa de acero inoxidable y atornillar la matriz con la boquilla superior. Retirar el polvo restante con aire o nitrógeno comprimido. 2.7.3 Procedimiento Colocar la matriz con la boquilla y atornillar a la flecha del disolutor. Posteriormente iniciar la prueba. La superficie inferior de la matriz debe de encontrarse a una distancia de 3.8 cm del fondo del vaso. La superficie inferior de la matriz debe de estar libre de burbujas de aire, debido a que esto influye en la disolución del fármaco al no permitir el contacto con el medio de disolución. (Se puede utilizar un disco construido en forma vertical para evitar la formación de burbujas de aire. Si es posible se deben de mantener las condiciones “sink” durante la prueba. TESIS I 28 Figura 8: Aparato para disolución intrínseca48 TESIS I 29 3. OBJETIVOS TESIS I 30 • Desarrollar y validar un método analítico para la cuantificación de metformina en formulación de cocristales en solución amortiguadora de fosfatos a pH 6.8, el cual simula unpH fisiológico, por medio de la utilización de espectrofotómetro. • Realizar el perfil de disolución intrínseca en solución amortiguadora de fosfatos a pH 6.8, de metformina en cocristales, para obtener el valor de la constante de velocidad de disolución intrínseca (Kint) y en base a esta realizar una comparación de los diferentes perfiles de disolución de los cocristales, glutarato, adipato, succinato y malonato. Definir si aumenta o disminuye la disolución TESIS I 31 4. DESARROLLO EXPERIMENTAL TESIS I 32 4.1 EQUIPOS • Espectrofotómetro Thermo Scientific Evolution 60. • Lámpara flash de xenón de arranque instantáneo. • Detector dual de fotodiodos de silicón. • Computadora Dell Optiplex 170L • Software VISION lite VERSIÓN: 2.2. • Aparato de Wood. • Disolutor Vankel VK7000. • Equipo desionizador de agua Milli-Q. • Sistema de filtración para disolventes acuosos tipo HA 0.45 µm para filtrar solventes acuosos. • Balanza Analítica Sartorius Cubis MSA. • Potenciómetro Thermo Scientifict Orion Star A211. • Parrilla de Calentamiento Thermo Scientific Cimarec. • Sonicador Fisher Scientific FS60. 4.2 MATERIALES • Probetas de 1000 mL. • Espátula metálica (Cromo-Níquel). • Gradilla. • Jeringas de plástico de 10 mL provistas de muestreadores de plástico y de filtros de teflón 0.35 µm. • Mangueras de hule delgadas de 50 cm. • Tubos de ensayo de 13 x100 cm. • Cronómetro. • Termómetro. • Matraces volumétricos de 100 y 10 mL • Matraces Erlenmeyer de 4000 mL. • Matraces Erlenmeyer de 1000 mL. TESIS I 33 • Micropipetas de 10, 100, 200, 1000 y 5000 µL. • Celda de cuarzo de 4.5 cm x 1cm x 1 cm. 4.3 REACTIVOS • Metformina, en formulación con cocristales; adipato, glutarato, succinato y malonato. • Estándar de referencia de clorhidrato de metformina (cristales), proporcionada por el Instituto de Química, UNAM, pureza 99 %. • Agua destilada. • Hidróxido de Sodio Lentejas. A.C.S. Meyer. Lote L 1013496. • Fosfato de Potasio Monobásico, Polvo (KH2PO4) . J.T. Baker Lote A30155. • Solución de fosfato dihidrogenado de Potasio al 0.68 % (m/v) pH de 6.8. • Solución de Referencia de clorhidrato de metformina 10 µg/mL 4.4 PREPARACIÓN DE SOLUCIONES 4.4.1 Solución amortiguadora de fosfatos dihidrogenado de potasio al 0.68 % (m/v) ajustar a pH 6.8. Medio de disolución establecido para clorhidrato de metformina FEUM 11ª edición Pesar 27.200 g de fosfato monobásico de potasio (KH2PO4) colocarlo en un matraz Erlenmeyer de 4000 mL. Adicionar agua destilada y disolver, solución de fosfato dihidrogenado de potasio al 0.68 % m/v, ajustar el pH a 6.8 con la ayuda de Hidróxido de sodio (NaOH) 1 M. Desgasificar mediante la técnica farmacopeica, 11ª edición FEUM. 4.4.2 Solución, Estándar de Clorhidrato de Metformina 10 µg/mL. Colocar en una nave de pesado, 12.8 mg de Clorhidrato de Metformina (C4H12N5*Cl) equivalente a 10 mg de metformina transferir a un matraz volumétrico TESIS I 34 de 10 mL, llevar al aforo con la solución amortiguadora de Fosfato de Potasio (KH2PO4) a pH 6.8. 4.4.3 Solución de Hidróxido de Sodio (NaOH) 1M. Pesar aproximadamente 4 g de NaOH, disolver en 50 mL de buffer de fosfatos (K2PO4) pH 6.8. Transferir a un matraz volumétrico de 100 mL y aforar con el buffer de fosfatos. 4.4.4 Soluciones Estándar de las formulaciones Metformina-Cocristales 10 µg/mL. Para obtener las diferentes soluciones estándar con concentraciones de 10 µg/mL de metformina se pesaron las cantidades equivalente para obtener una concentración de 10 µg/mL de metformina en cada matraz. Teniendo en cuenta que la relación estequiométrica de cada cocristal es 2 : 1 para cada molécula de metformina. Para Malonato se pesaron 25.8 mg de la formulación, succinato 28.3 mg, para adipato 32.3 mg y finalmente para glutarato se pesaron 30.6 mg de formulación de cocristales, finalmente se transfirieron a cuatro matraces volumétricos de 10 mL respectivamente y se llevó al aforo con 10 mL de solución amortiguadora de fosfatos. 4.5 METODOLOGÍA PARA LA DETERMINACIÓN DE METFORMINA POR ESPECTOFOTOMETRÍA EN SOLUCIÓN AMORTIGUADORA DE FOSFATOS PH 6.8. Las muestras de clorhidrato de metformina y las diferentes formulaciones de metformina en cocristales ; glutarato, adipato, malonato y succinato, fueron proporcionados por el Instituto de Química de la UNAM, por lo tanto, se buscó un intervalo de trabajo, donde se pudiera cuantificar la cantidad de metformina disuelta, el intervalo, tenia que ser aplicable para todas las formulaciones de metformina y para el clorhidrato de metformina, por lo tanto, se realizó un estudio TESIS I 35 piloto de disolución intrínseca para poder observar el intervalo de disolución de metformina. Colocamos un comprimido de cada cocristal en el aparato de Wood, se realizó el perfil de disolución intrínseca y se obtuvieron los resultados del estudio piloto. Con los resultados del estudio piloto se estableció un intervalo de trabajo. El mismo día de trabajo se preparó una solución stock, pesamos 12.8 mg de clorhidrato de metformina, equivalente a 10 mg de metformina, llevamos a aforo con 10 mL de solución amortiguadora de fosfatos pH 6.8 y se preparó una curva patrón con las siguientes concentraciones : 10, 25, 50, 80 y 100 µg/mL. Al obtener los resultados se observó que las ultimas dos concentraciones (80 y 100 µg/mL) no cumplieron con la ley de Lambert y Beer, por lo tanto, se propuso otro intervalo de trabajo donde se pudieran cuantificar los resultados obtenidos del perfil de disolución. La nueva curva de calibración fue de 5, 10, 15, 25 y 50 µg/mL, que cumplió con el coeficiente de correlación lineal y se estableció como el intervalo para la cuantificación de metformina. Las condiciones experimentales fueron las siguientes : • Buffer de fosfatos al 0.68 % m/v, pH 6.8. • 900 mL de medio de disolución en cada vaso • Comprimidos de 300 mg • Tiempos de muestreo : 10, 20, 30, 40 y 50 minutos • Temperatura del medio 37 oC +/- 0.5 oC. • Rpm : 50 • Longitud de onda : 233 nm • Volumen de muestra : 5 mL TESIS I 36 4.5.1 FORMACIÓN DE LOS COMPRMIDOS DE METFORMINA- COCRISTAL Se realizaron pruebas de compactación en el aparato de Wood y una presa hidráulica figura 9 para formar un comprimido que se adaptara a las condiciones experimentales, con la presión necesaria y la cantidad de miligramos adecuados se obtuvo un comprimido integro y uniforme. Tomamos 300 mg de formulaciones de cocristales (adipato, glutarato, malonato y succinato) para formar los comprimidos, este peso fue ideal y el comprimido presento una superficie de contacto constante y se disolvieron de manera uniforme. A continuación se presentan las cantidades (mg) y fuerza de compresión probados (Kg/cm2) para la formación del comprimido (tabla 1), que fue realizada de acuerdo al procedimiento que se indica en la figura 9. TESIS I 37 Figura 9 . Prensa hidráulica para formar los comprimidos. Tabla 1: Miligramos y fuerza de compactación de los comprimidos Tableta Metformina en cocristal (mg) Fuerza de Compresión (Kg/cm2) Adipato 300 220 Glutarato 300 220 Succinato 300 220 Malonato 300 220 Cantidades y fuerza de compactación utilizadas para la formación de comprimidos que puedan cumplircon los requisitos para el desarrollo del perfil de disolución intrínseca, tabla 1. TESIS I 38 4.5.2 Procedimiento para la formación del comprimido 1) Pesar 300 mg del comprimido de metformina en cocristal en una balanza analítica. 2) Atornillar la placa de la superficie a la parte inferior de la matriz. 3) Depositar el comprimido de metformina en la cavidad de la matriz. 4) Insertar el punzón en la cavidad de la matriz. 5) Colocar en la prensa hidráulica y comprimir por 30 segundos. 6) Desatornillar y retirar el plato superficial de la matriz y punzón. 7) Observar que el área superficial expuesta de la tableta sea uniforme e integra. Figura 10. Se puede observar la placa de superficie donde se encuentra la matriz, el punzón y la prensa hidráulica para poder fijar la tableta al aparato de Wood. TESIS I 39 4.6 VALIDACIÓN DEL MÉTODO ANALÍTICO PARA LA CUANTIFICACIÓN DE METFORMINA EN FORMULACIÓN DE COCRISTALES EN SOLUCIÓN AMORTIGUADORA DE BUFFER DE FOSFATOS PH 6.8 4.6.1 Preparación de las curvas de calibración Pesar 12.8 mg de clorhidrato de metformina equivalentes a 10 mg de metformina, colocarlos en un matraz volumétrico de 10 mL, disolver con solución amortiguadora de fosfatos pH 6.8 y llevar a volumen con el mismo medio. Concentración aproximada: 1000 µg/mL de metformina. A partir de este matraz preparar la curva de calibración por triplicado. Para cada formulación de metformina en cocristal también se prepararon curvas de calibración, para malonato se pesaron 25.8 mg, succinato 28.3 mg, adipato 32.3 mg y para glutarato 30.46 mg para obtener un peso equivalente de 10 mg de metformina en cada matraz, se disolvieron y se llevaron al aforo en cuatro matraces volumétrico de 10 mL de solución amortiguadora de fosfatos pH 6.8 y de esta manera preparar las curvas de calibración por triplicado como se indica en la tabla 2. Tabla 2: Esquema de dilución para las diferentes curvas de calibración Stock : 1000 g/mL Punto Alícuota (mL) Aforo (mL) Concentración Final g/mL) 1 0.5 10 50 2 0.25 10 25 3 0.15 10 15 4 0.10 10 10 5 0.05 10 5 TESIS I 40 4.6.2 VALIDACIÓN DEL SISTEMA Para realizar la validación del sistema se realizaran 2 curvas de clorhidrato de metformina en solución amortiguadora de fosfatos, las cuales se preparan y se cuantifican el mismo día de trabajo, en el intervalo de concentraciones establecido anteriormente (Tabla 2), se determina la linealidad, la precisión y el EER del sistema. 4.6.2.1 Linealidad del Sistema Se entiende por “linealidad” a la capacidad que tiene un método analítico de obtener una respuesta directamente proporcional a la concentración del analito en una muestra tomada en el intervalo de trabajo. Se calcula pendiente (m), intercepto (b) y coeficiente de correlación (r); error relativo debido a la regresión (EER%). Criterio de aceptación el valor de r debe ser mayor a 0.99 (utilizar no menos de 4 decimales), error relativo no mayor al 2%. Calcular el EER% mediante la siguiente ecuación: En donde: 𝑺𝒚 𝒙 = Desviación estándar de la regresión. Valor promedio de la respuesta. 𝒙 = Concentración 𝒚 = Respuesta 𝒏− 𝟐 = Grados de libertad TESIS I 41 4.6.2.2 Precisión (Repetibilidad) del Sistema La “precisión” es el grado de concordancia entre resultados analíticos individuales cuando el procedimiento se aplica repetidamente a diferentes porciones de una muestra homogénea del producto. Para evaluarla se calcula el factor de respuesta (dividiendo la respuesta obtenida para cada uno de los puntos de la curva entre su concentración correspondiente), promedio (X), desviación estándar (DE) y coeficiente de variación (CV%). Criterio de aceptación, coeficiente de variación (CV%) del factor de respuesta no es mayor al 2%. 4.6.3 VALIDACIÓN DEL MÉTODO 4.6.3.1 Linealidad del Método Se realizan 3 curvas de metformina en formulación de cocristales, adipato, glutarato, malonato y succinato, con el medio de buffer de fosfatos pH 6.8, mismo intervalo de concentraciones establecido en la Tabla 2, esto se realiza en dos días de trabajo. Con estos datos se calcula coeficiente de correlación (r), pendiente (m), e intercepto (b); error relativo debido a la regresión (EER%). Criterio de aceptación valor de r mayor a 0.99 (utilizar no menos de 4 decimales), EER% no mayor al 3%. Se pesó el polvo de cocristales equivalente a 10 mg de metformina, fueron colocados en un matraz volumétrico de 10 mL, se disolvió con el medio de disolución correspondiente y se llevo a volumen con el mismo medio. Concentración aproximada: 1000 µg/mL. A partir de esta solución preparar la curva de calibración por triplicado. TESIS I 42 4.6.3.2 Precisión del método 4.6.3.3 Repetibilidad Expresa la variación de un mismo analista, obtenida de determinaciones independientes y realizadas bajo las mismas condiciones. De la respuesta obtenida de las 3 curvas de linealidad del método realizadas el mismo día de trabajo se obtiene promedio (X), desviación estándar (DE) y coeficiente de variación (CV%), para cada una de las concentraciones de la curva. Criterio de aceptación CV% no mayor al 3%. 4.6.3.4 Reproducibilidad Expresa la variación de determinaciones independientes realizadas en diferentes condiciones de análisis, ya sean diferentes días de análisis, equipos o analistas. De las respuestas obtenidas de las 24 curvas de linealidad del método en los dos días de trabajo se determina la absorbancia y a partir de estos datos, la concentración extrapolada. Para cada una de las concentraciones se obtienen promedio (X), desviación estándar (DE) y coeficiente de variación (CV%), para cada una de las concentraciones. Criterio de aceptación CV% no mayor al 3%. 4.6.3.5 Exactitud Es la concordancia entre el valor obtenido experimentalmente y el valor nominal. Se evalúa por medio del cálculo de la desviación estándar absoluta (DEA%) a partir de los datos obtenidos de 3 curvas de calibración en el mismo día de trabajo. Criterio de aceptación el promedio de los datos de linealidad expresados en concentración no deben variar con respecto a la cantidad nominal en más de 3% en cada punto. TESIS I 43 Cálculo DEA %: 4.6.3.6 Estabilidad de la muestra para el método Con el fin de determinar si a las condiciones de trabajo de los perfiles de disolución la muestra permanece estable, se prepara una solución con una concentración equivalente a 50 µg/ml de metformina en el medio de disolución. De la solución se determina la absorbancia a 233 nm una vez preparada. Esta solución se mantienen en un baño a 37 °C durante 4 h. Pasado este tiempo la muestras se dejan enfriar y nuevamente se determina la absorbancia. Criterio de aceptación. La diferencia entre ambas mediciones de absorbancia no debe ser mayor al 2 %. 4.6.3.7 Especificidad del método Se realizaron barridos de 200 nm a 400 nm de soluciones stock con una concentración equivalente a 50 µg/mL de metformina, cada solución stock contenía a metformina en distintas formulaciones, glutarato, adipato, malonato, succinato y clorhidrato de metformina, todo esto se realizo para determinar la mínima y la máxima longitud de onda de absorción de la molécula de metformina. Después de identificar la longitud máxima de absorción, 233 nm, y la longitud mínima de absorción, 217 nm se debe demostrar la especificidad del método para el fármaco ante otroscomponentes de la muestra, cocristales y la solución amortiguadora de fosfatos. cualquier interferencia que puedan producir los cocristales o el buffer de fosfatos. Se pesa el equivalente a 10 mg de metformina en todas las presentaciones, clorhidrato, glutarato, adipato, malonato y succinato y cada uno se disuelven en un TESIS I 44 matraz de 10 mL respectivamente y se lleva a aforo con el medio de buffer de fosfatos. Se toma una alícuota de 0.5 mL de las distintas soluciones y se llevan a 10 mL con medio de disolución correspondiente. No debe producirse un error mayor al 4 %, en relación a los espectros de cada producto, tomando en cuenta 2 longitudes de onda de 217 y 233 nm 4.6.3.8 Influencia del filtro del método Se pesa el equivalente a 10 mg de metformina y se disuelven en 10 mL de solución amortiguadora de fosfatos. Se toman dos alícuotas de 0.5 mL y 0.15 ml, se llevan a aforo de 10 mL, en dos matraces diferentes. De esta manera se obtienen dos soluciones stock de 50 µg/mL y 15 µg/mL de metformina respectivamente. De cada solución se toman 6 muestras de 2 mL por triplicado con ayuda de una jeringa, una extensión de plástico y un filtro de teflón de 35 µm. Además de cada solución se toman 6 muestras de 2 ml sin filtrar. Por separado se determinan las absorbancias, tanto de las soluciones sin filtrar, como de las soluciones filtradas. Criterio de aceptación. La diferencia en la respuesta entre la muestra sin filtrar y el promedio de las muestras no filtradas no debe ser mayor al 2 %. Se calcula el promedio y el porcentaje retenido según la siguiente ecuación: Donde: R promedio = es la respuesta promedio de las muestras filtradas R sin filtrar = es la respuesta de la solución sin filtrar TESIS I 45 4.7 EVALUACIÓN DEL PERFIL DE DISOLUCIÓN INTRÍNSECA Se llevó a cabo la disolución de 3 unidades de dosificación de los productos estudiados en un medio de disolución a pH 6.8. Las condiciones experimentales se presentan en la tabla siguiente. Tabla 3. Condiciones experimentales empleadas para llevar a cabo el estudio de disolución. Aparato de disolución Vankel 7000, Aparato de Wood Temperatura del medio de disolución 37 °C ± 0.5 °C Volumen de medio de disolución 900 mL Velocidad de agitación 50 rpm ± 4 % Tiempos de muestreo 10, 20, 35, 40 y 50 minutos Volumen de muestra tomada 5 mL Procedimiento. 1) Preparar el medio de disolución y degasificarlo. 2) Encender el disolutor y el termociclador. Ajustar la velocidad de agitación de los vástagos a 50 rpm y la temperatura a 37 °C. 3) Colocar los vasos vacíos en su respectiva posición y sujetarlos con los seguros de retención. 4) Colocar el aparato de Wood, bajar el cabezal del disolutor hasta que los vástagos toquen el fondo de los vasos, subir el cabezal y colocar el medidor de altura para paletas. 5) Con ayuda de una probeta de 1000 mL medir 900 mL de medio de disolución y vaciarlo en cada vaso del disolutor. 6) Cuando la temperatura del medio de disolución colocada en cada vaso alcance los 37 ± 0.5 °C, bajar los vástagos y tapar los vasos. 7) Accionar el controlador de velocidad de agitación de los vástagos, encender el cronómetro. TESIS I 46 8) Retirar una muestra de 5 mL de cada vaso empleando una jeringa provista de una extensión de plástico y un filtro de teflón, en los tiempos establecidos. 9) Obtener lecturas de absorbancia de cada una de las muestras en el espectrofotómetro a una longitud de onda de 233 nm, utilizando medio de disolución como blanco de ajuste. 10) Realizar el perfil de disolución de cada comprimido con un total de 3 unidades en el medio de disolución. 4.7.1 Cálculos Para calcular los miligramos de principio activo disuelto en el volumen de la muestra tomada al i-ésimo tiempo de muestreo (Ei) Donde: 𝐸𝑖 = 𝑋𝑖 𝐹𝑑 (𝑉) 𝑋𝑖 = 𝑌𝑖 − 𝐴 𝐵 Ei = Miligramos del principio activo disueltos en volumen de muestra tomada al i- ésimo tiempo de muestreo. Xi = Concentración del principio activo en mg/mL al i-ésimo tiempo de muestreo. Fd = Factor de disolución de la muestra. V = Volumen de la muestra tomada en mL. Yi = Absorbancia del principio activo en la preparación de la muestra al i-ésimo tiempo de muestreo. A = Ordenada al origen del gráfico de calibración. B = Pendiente de la curva de calibración. Con los datos obtenidos anteriormente se calcula la cantidad disuelta en miligramos. TESIS I 47 Donde: Di: Miligramos disueltos al i-ésimo tiempo de muestreo Vi = Volumen del medio de disolución al i-ésimo tiempo de muestreo N = Número de extracciones al i-ésimo tiempo de muestreo Vo = Volumen inicial del medio de disolución V = Volumen de muestra tomada Obtenida la cantidad disuelta en miligramos se graficaron los datos contra el tiempo de los muestreos realizados para obtener la ecuación de la recta. De la ecuación se toma el valor de la pendiente y se divide entre el área superficial de la tableta, resultando la ecuación: 𝐾𝑖𝑛𝑡 = 𝑚 𝐴𝑠 Kint = Constante de disolución intrínseca m = Pendiente de la ecuación de la recta AS = Área superficial de la tableta TESIS I 48 5. RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS TESIS I 49 5.1 METODOLOGÍA PARA LA DETERMINACIÓN DE METFORMINA POR ESPECTOFOTOMETRÍA Se realizo un estudio piloto para poder establecer el intervalo de cuantificación de metformina, colocamos un comprimido de cada cocristal por vaso; glutarato, adipato, malonato y succinato, en la tabla 4 se muestran los resultados del perfil de disolución intrínseca Tabla 4 : Estudio piloto, perfil de disolución intrínseca Tiempo Metformina Glutarato Metformina Adipato Metformina Malonato Metformina Succinato 10 1.036 0.831 0.848 0.658 20 1.477 1.275 1.227 0.996 30 1.879 1.686 1.739 1.327 40 2.212 1.986 2.074 1.612 50 2.499 2.243 2.374 2.371 Con los resultados obtenidos, se propuso una curva patrón con las concentraciones 10, 25, 50, 80 y 100 µg/mL, los resultados se observan en la tabla 5. Tabla 5 : Curva patrón de metformina, para establecer el intervalo de cuantificación de metformina. Concentración µg/mL Abs 10 0.415 25 1.894 50 3.708 80 3.769 100 3.774 TESIS I 50 Como las dos ultimas concentraciones propuestas no cumplieron con lo establecido por la ley de Lambert y Beer, cambiamos el intervalo de trabajo y propusimos las concentraciones 5, 10, 15, 25 y 50 µg/mL, los resultados se muestran en la tabla 6. Tabla 6 : Curva patrón, metformina, nuevo intervalo de concentraciones, se estableció para poder cuantificar a metformina Concentración µg/mL Absorbancia 5 0.415 10 0.846 15 1.185 25 1.892 50 3.703 Con los datos obtenidos de la tabla 6 se realizo una curva en Excel para determinar el coeficiente de correlación lineal que fue igual a r2 = 0.99962 y la ecuación de la recta fue y = 0.0724+0.0886, por lo tanto, este intervalo de concentraciones fue el que utilizamos para realizar la cuantificación de metformina en medio de buffer de fosfatos pH 6.8. 5.2 VALIDACIÓN DEL SISTEMA 5.2.1 Linealidad del sistema En la tabla 7 se presentan los datos obtenidos para linealidad del sistema y en la gráfica 1, se presenta la relación entre la absorbancia promedio (Abs) y la concentración nominal. TESIS
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