Autores
Costa, G.P. (UNESP BAURU) ; Ferreira, P.O. (UNESP BAURU) ; de Almeida, A.C. (UNESP BAURU) ; Porto, M.V. (UNESP BAURU) ; Silva, P.S.P. (UNIVERSIDADE DE COIMBRA) ; Castro, R.A.E. (UNIVERSIDADE DE COIMBRA) ; Eusébio, M.E.S. (UNIVERSIDADE DE COIMBRA) ; Caires, F.J. (UNESP BAURU)
Resumo
A investigação de sólidos formados por interação entre o norfloxacino (NOR) e o
ácido p-aminobenzóico (PABA) resultou na identificação de duas formas sólidas
cristalinas multicomponente equimolares, formas A e B. No preparo das amostras
utilizou-se o método mecanoquímico com e sem a assistência de solvente, e
tratamento térmico dos sólidos obtidos. As amostras foram investigadas por
técnicas termoanalíticas, difração de raios X do pó e espectroscopia de
infravermelho. A estrutura cristalina da forma B foi resolvida por difração de
raios X de monocristal tendo sido identificada como um sal NOR-PABA. Este sal foi
também obtido pelo método de slurry que possui potencial para preparo desta
forma em larga escala.
Palavras chaves
NORFLOXACINO; ÁCIDO p-AMINOBENZÓICO; SÓLIDO MULTICOMPONENTE
Introdução
O uso de novas formas sólidas multicomponente para aprimorar propriedades
físico-químicas de fármacos é uma estratégia muito utilizada pela pesquisa
científica e pela indústria farmacêutica (WU et al., 2022). Atualmente são
comercializados uma grande variedade de fármacos que apresentam baixa
solubilidade aquosa e baixa permeabilidade, o que reduz sua absorção no
organismo e dificulta o processo terapêutico, podendo causar efeitos adversos
aos pacientes (BHATTACHARYA et al., 2018a; BREDA et al., 2009).
Dentre as formas sólidas utilizadas com este propósito são destacados os
cocristais e os sais, que são capazes de modificar propriedades como
solubilidade, biodisponibilidade, taxa de dissolução e estabilidade de compostos
sem interferir na atividade farmacêutica (ALLU et al., 2020). Os cocristais e os
sais, são sólidos cristalinos multicomponente, formados através da interação
entre um princípio farmacêutico ativo (API, do inglês Active Pharmaceutical
Ingredient) e um coformador, sendo este uma molécula atóxica e segura para
consumo (SALEM et al., 2022; WU et al., 2022).
Na literatura são encontradas diversas metodologias para o preparo de cocristais
e sais, que podem ou não ter o emprego de líquido no meio reacional (YADAV;
KHURSHEED; SINGH, 2019). Neste trabalho, são utilizadas as metodologias de
mecanoquímica e de slurry para a investigação da formação de formas sólidas
multicomponente, visto que ambas são reprodutíveis e possuem alto rendimento. Em
mecanoquímica, a mistura dos componentes sólidos e a transferência de energia
mecânica favorecem o rearranjo das moléculas e aumentam a possibilidade de
interação. É um método rápido e pode ser utilizado na ausência de solvente ou
ser assistido por quantidades mínimas de líquido (HASKINS; ZAWOROTKO, 2021). O
slurry baseia-se na suspensão dos componentes em um solvente, que media a
associação, sendo possível controlar condições experimentais como velocidade de
agitação e temperatura. (HASKINS; ZAWOROTKO, 2021; YADAV; KHURSHEED; SINGH,
2019).
A investigação da formação de compostos multicomponente pode abranger diversos
tipos de análises direcionadas para caracterização de sólidos, como a análise
térmica, difratometria de raios X do pó e de monocristal, e espectroscopia de
absorção vibracional na região do infravermelho. A análise térmica permite que
se estude o comportamento térmico do composto formado a partir da observação de
mudanças físicas e/ou químicas em função da temperatura, como transições de
fase, estabilidade térmica entre outras (IONASHIRO; CAIRES, 2014). A
difratometria de raios X do pó permite distinguir fases cristalinas através da
análise dos padrões de difração, que são únicos para cada arranjo cristalino. A
difratometria de raios X de monocristal permite elucidar a estrutura cristalina
(LU; ROHANI, 2009). A utilização da espectroscopia de absorção vibracional na
região do infravermelho se baseia na absorção de radiação eletromagnética na
região do infravermelho por materiais orgânicos e inorgânicos (PAVIA, 2010).
Alterações na conformação e nas interações intermoleculares estabelecidas pelo
composto, resultam em mudanças nas bandas vibracionais observadas nos espectros.
O norfloxacino (NOR) é um antibiótico potente e de amplo espectro da família
das fluoroquinolonas, que possui atividade antimicrobiana para organismos gram-
negativos e gram-positivos (ŠUŠTAR; BUKOVEC; BUKOVEC, 1993). É utilizado no
tratamento de diversas doenças infecciosas como gonorreia, infecções da próstata
e outras infecções do trato gastrointestinal e urinário (BREDA et al., 2009;
JACOB, 2014; PUIGJANER et al., 2010). O NOR existe no estado sólido
principalmente em sua forma zwitteriônica, consequente da transferência de
prótons do ácido carboxílico para o nitrogênio de caráter básico (VELAGA;
BASAVOJU; BOSTRO, 2008). Está classificado como Classe IV do Sistema de
Classificação Biofarmacêutica, ou seja, possui baixa solubilidade aquosa (0,28
mg mL-1) e baixa permeabilidade (BHATTACHARYA et al., 2018b; BREDA et al.,
2009). Este trabalho busca a formação e investigação de sólidos cristalinos
multicomponente, cocristais ou sais com o norfloxacino e o coformador ácido p-
aminobenzóico.
Material e métodos
Os sistemas foram investigados em proporção 1:1 de NOR (API) e PABA (coformador)
através do método mecanoquímico e do método slurry. No método mecanoquímico
utilizou-se um moinho de bolas vibratório da RETSCH, modelo MM 400, e dois
procedimentos: liquid assisted grinding (LAG), 40µL de etanol para 150mg, e neat
grinding (NG), na frequência de 30Hz por 30 minutos. No método slurry procedeu-
se sob agitação constante por 120 horas em sistema fechado, de uma suspensão de
350mg de NOR e 150mg de PABA em 2 mL de acetato de etila (AE). Os sistemas
formados são nomeados como “NOR-PABA LAG”, “NOR-PABA NG” e “NOR-PABA SLURRY”,
respectivamente. Para investigação dos sistemas formados, foram utilizadas
técnicas termoanalíticas, difratométricas e espectroscópicas. Técnicas
termoanalíticas: Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC, do inglês
Differential Scanning Calorimetry), utilizando o equipamento DSC 1 STARe System
da METTLER TOLEDO, razão de aquecimento de 10 °C min-1, atmosfera de ar
sintético com vazão de 50 mL min-1, utilizando cadinhos 50µL, 0,1mm com tampas
furadas 0,2 mm. A difração de raios X do pó (XRPD, do inglês Powder X-Ray
Diffractometry) no difratômetro da RIGAKU, Modelo MiniFlex, utilizando tubo de
cobre, submetido a 40 kV, corrente de 15 mA, Cu κα, λ = 1,54056 Å, 5 ≤ 2θ ≤ 50,
no modo de varredura contínuo, com velocidade de 4°min-1. Espectroscopia de
absorção vibracional no infravermelho (IR, do inglês Vibrational Absorption
Spectroscopy in the Infrared Region) utilizando o espectrômetro da Thermo
Scientific, modelo Nicolet iS10, através da técnica de refletância total
atenuada com cristal de germânio, no intervalo de 675 cm-1 a 4000 cm-1,
resolução de 4 cm-1 e 32 acumulações por espectro. Foram obtidos monocristais
por cristalização em acetato de etila, por evaporação à temperatura ambiente de
uma solução preparada por dissolução a aproximadamente 50 ºC de uma amostra
equimolar preparada por NG. A estrutura foi resolvida por difração de raios X de
monocristal (SCXR, do inglês Single Crystal X-Ray Diffraction) utilizando o
difratômetro da Bruker-Nonius Kappa Apex II CCD, com radiação monocromada Mo Kα
(λ = 0.71073 Å).
Resultado e discussão
A curva DSC do sistema NOR-PABA LAG (Figura 1 (a)) apresenta dois eventos
endotérmicos, o primeiro em 118 ºC e o segundo em 204 ºC que corresponde a fusão
do composto. A curva DSC do sistema NOR-PABA NG (Figura 1(a)) apresenta um
evento exotérmico em 130 ºC atribuído a cristalização, e um evento endotérmico
em 204 ºC atribuído a fusão do composto. Ambos os sistemas apresentaram o ponto
de fusão intermediário aos seus percursores (PABA em 188 ºC; NOR em 221 ºC), o
que sugere a formação de novas formas multicomponente do sistema NOR-PABA.
O sistema formado NOR-PABA LAG (Figura 1 (b)) apresentou um padrão
difratométrico diferente dos seus percursores com registro de novos picos de
difração em 2θ = 8,79º, 10,60ºc 13,25º, 14,05º, 17,01º, 18,51º, 19,42º, 22,15º,
23,43º e 26,79º o que confirma a formação de uma nova estrutura cristalina,
forma A. O sistema NOR-PABA NG é inicialmente amorfo. As duas amostras foram
sujeitas a tratamento térmico, em DSC, NOR-PABA AQ, 25 ºC -> 150 ºC -> 25 ºC, e
os sólidos obtidos analisados por XRPD. Em ambos os casos, no processo de
aquecimento é gerado a mesma forma sólida, forma B (Figura 1 (b)) que apresenta
picos de difração em 2θ = 8,30º, 10,75º, 15,85º, 16,61º, 17,96º, 19,58º, 20,10º
e 26,45º. Os difratogramas do XRPD dos sistemas formados possuem padrões de
difração que não correspondem a de seus percursores e não são iguais entre si,
assim, confirmando a formação de duas novas formas sólidas multicomponente
equimolares NOR-PABA.
Como esperado, o espectro de IR do sistema NOR-PABA LAG (Figura 1(c)) mostra
mudanças no padrão de bandas vibracionais em relação aos seus percursores.
Destaca-se o deslocamento da banda em 1728 cm-1 do estiramento da carbonila do
NOR para 1709 cm-1; o deslocamento da banda em 3458 cm-1 do estiramento amina
assimétrica do PABA para 3438 cm-1; a diminuição/ausência da banda em 1658 cm-1
do estiramento da carbonila do PABA protonado.
O espectro de IR do NOR-PABA NG (Figura 1 (d)) apresenta bandas alargadas, como
se espera para um sólido amorfo e mostra mudanças em seu padrão espectroscópico
em relação aos percursores. Destaca-se o deslocamento da banda em 1728 cm-1 do
estiramento da carbonila do NOR para 1700 cm-1; o deslocamento das bandas em
3458 cm-1 e 3364 cm-1 do estiramento da amina do PABA para 3437 cm-1 e 3340 cm-
1; e a diminuição/ausência em 1658 cm-1 do estiramento da carbonila do PABA.
Foi possível resolver a estrutura cristalina da forma B (difratograma simulado,
Figura 1 (b)), um sal NOR-PABA (1:1). O sal cristaliza no sistema monoclínico,
no grupo espacial P 21/n (14), com os parâmetros de célula: a 12.3584 Å (6) b
11.0968 Å (5) c 15.8138 Å (7), α 90º β 100.6150º (10) γ 90º, V = 2131,57 Å^3 e
Z: 4.
Este sal, forma B, foi obtido nos ensaios de slurry NOR-PABA SLURRY, como
comprovado pela difratometria de raios X do pó (Figura 1 (b)). Assim, o método
de slurry tem potencial para o preparo deste sal em larga escala.
(a) DSC, (b) DRX, (c) IR LAG e (d) IR NG dos compostos investigados.
(a) Moléculas de NOR e PABA na estrutura cristalina da forma B; (b) empacotamento na célula unitária da forma B.
Conclusões
A abordagem multidisciplinar utilizada permitiu a identificação de duas novas
formas sólidas multicomponente equimolares de NOR-PABA. A forma A foi obtida por
mecanoquímica com LAG assistida por etanol, enquanto um amorfo é obtido por NG nas
mesmas condições experimentais. A forma A foi caracterizada por difração de raios
X de pó e por espectroscopia de infravermelho onde são evidentes deslocamentos dos
máximos das bandas vibracionais em relação as dos percursores. Ambas as amostras
dão origem a uma outra nova forma equimolar quando sujeitas a tratamento térmico
no DSC, forma B Tfus = 205 ºC e com ΔHfus = -47,647 J/g.
A estrutura cristalina da forma B foi resolvida por difração de raios X de
monocristal tratando-se de um sal com transferência de próton do PABA para o grupo
amina do NOR. Foi possível obter esta nova forma por ensaios de slurry, abrindo
perspectivas para preparação em larga escala.
Agradecimentos
FAPESP: Proc. 2022/00239-2 e 2020/07724-8
FCT: Projeto UID/QUI/00313/2020
CAPES PrInt: Proc. 88887.582123/2020-00/CAPES: Proc. 88887.495141/2020-00
Referências
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