Caracterización de polimorfos con el módulo Raman del Thermo Scientific Nicolet iS50
Las formas farmacéuticas sólidas comprenden un segmento considerable del mercado farmacéutico. Las dosis sólidas pueden ofrecer una vida útil prolongada, una administración conveniente del medicamento y se pueden empaquetar en cápsulas, tabletas, cápsulas de gel y parches. El polimorfismo es la capacidad de una molécula de existir en más de un estado cristalino estable o metaestable. Las formas cristalinas distintas suelen presentar diferencias en las propiedades farmacológicas relevantes de un único ingrediente farmacéutico activo (API) en su forma sólida. Estas propiedades incluyen biodisponibilidad, solubilidad, velocidad de absorción, duración, estabilidad, capacidad de fabricación y procesabilidad. La fabricación también puede influir en el polimorfismo, incluyendo factores como disolventes utilizados en la formulación del producto, la velocidad de recristalización, la selección de la sal y temperatura. Dado que el polimorfismo puede tener efectos profundos en la farmacodinámica y el proceso de fabricación de un API, es fundamental caracterizar y comprender completamente el comportamiento polimórfico.
Los espectros Raman ofrecen mucha información y la disponibilidad de instrumentos Raman comerciales fiables han dado lugar al uso de esta espectroscopia en muchos aspectos del desarrollo de fármacos1-3. La espectroscopia Raman ha demostrado ser un método analítico valioso para diferenciar entre diferentes polimorfos, sales, cocristales, solvatos e hidratos de posibles fármacos. En muchos casos, los espectros Raman pueden distinguir entre muchas de estas formas existentes, así como identificar potencialmente nuevos polimorfos desconocidos. La preparación de la muestra en los análisis por espectroscopia Raman es mínima, incluso tiene la capacidad de analizar muestras a través del empaque, como los blísteres, sin interferencia del material de empaque.
En esta nota de aplicación, describimos el uso del módulo Raman en el compartimento de muestras del espectrómetro FTIR Nicolet iS50 para caracterizar diferentes polimorfos de un compuesto modelo, 5-Metil-2-[(2-nitrofenil)amino]-3-tiofenocarbonitrilo (ROY)4-6. Este compuesto único exhibe diferentes colores para diferentes polimorfos, y aquí describimos el análisis de tres polimorfos ROY (rojo, naranja y amarillo por sus siglas en inglés) que se ven en la Figura 1.
Metodología experimental
Los espectros descritos en este artículo se adquirieron con el módulo Nicolet iS50 Raman (Thermo Fisher Scientific, Madison WI). El módulo Raman se monta en el compartimento de muestras del espectrómetro Nicolet iS50 y está equipado con un láser de infrarrojo cercano de 1064 nm que reduce significativamente la interferencia de fluorescencia en relación con la excitación del láser visible. Las muestras se analizaron en una placa de mini pocillos que se colocó en la platina X, Y, Z automatizada del módulo Raman. La Figura 2 muestra una imagen combinada de los pocillos que contienen las tres muestras que se tomó con la cámara digital incorporada en el módulo. Esto proporcionó un registro de video de la posición precisa en la muestra donde se adquirió el espectro. El tiempo total de recopilación y análisis de datos para muestras como ésta depende del método empleado. El método aquí usado de “apuntar-enfocar-recolectar” (conveniente para 3 muestras) requirió alrededor de 3 minutos. El software Array Automation que se utiliza aquí automatiza el análisis de una cuadrícula de muestras, lo que permite una operación sin supervisión. Este software también se vincula a herramientas de análisis espectral, lo que permite que el experimento pase de la recopilación de datos al informe final automáticamente.
Los espectros de las tres muestras contienen una serie de diferencias espectrales significativas que se muestran en la Figura 3. Una diferencia clara es la posición del pico de nitrilo cerca de 2200 cm-1 que se ha expandido en la Figura 4. Este desplazamiento del pico parece correlacionarse con el diferente ángulo observado para el grupo funcional nitrilo en las diferentes formas cristalinas.
La exposición prolongada del polimorfo naranja al láser de excitación produjo un efecto interesante. Los espectros recogidos a lo largo del tiempo a alta potencia del láser, mostraron una mayor presencia de un segundo pico de nitrilo que coincidía estrechamente con el pico del polimorfo amarillo. La Figura 5 muestra los espectros de la mezcla resultante en la parte inferior con los tres polimorfos puros mostrados en la parte superior. Aplicamos el software de análisis de curvas Thermo Scientific OMNIC™ para ajustar los espectros de la mezcla y se obtuvieron los resultados mostrados en la Figura 6. Esto demuestra que los espectros Raman se pueden usar para determinar la cantidad de diferentes polimorfos presentes en una muestra. El software de análisis estadístico Thermo Scientific OMNIC TQ Analyst™ permitiría un análisis más detallado de esta muestra, incluidos análisis cuantitativos o cualitativos.
La espectroscopia Raman proporciona a las compañías farmacéuticas una herramienta versátil para identificar el polimorfo (o mezcla de polimorfos) adecuado durante el desarrollo de fármacos. Esto permite la optimización del proceso de producción para obtener el producto deseado y acelera el paso de la fase de desarrollo a manufactura. La tecnología Raman también ayuda a identificar medicamentos falsificados o problemas de infracción de patentes para proteger la propiedad intelectual involucrada. Más allá de los productos farmacéuticos, muchos laboratorios, desde laboratorios de investigación hasta laboratorios forenses, pueden beneficiarse de la información adicional que ofrece la espectroscopia Raman para comprender las propiedades de las formas farmacéuticas sólidas.
Conclusión
La optimización de la elección de polimorfos de un API se ha convertido en un paso importante en el proceso de desarrollo de fármacos. El polimorfismo y la forma salina de un API afectan en gran medida el rendimiento y la estabilidad de un fármaco, cambiando drásticamente la absorción y otras características in vivo. Durante el proceso de desarrollo, identificar y comparar las propiedades de diferentes polimorfos, sales, solvatos, complejos y cocristales, se vuelve vital para construir patentes y crear una ventaja competitiva para las compañías farmacéuticas.
El espectrómetro FT-IR Nicolet iS50 equipado con el módulo iS50 Raman (Figura 7) puede ser extremadamente valioso para caracterizar polimorfos y mezclas durante el desarrollo de fármacos, así como para proporcionar una herramienta para identificar fármacos falsificados o infracciones de patentes. El sistema totalmente integrado con Raman y FT-IR (además de muchas otras herramientas opcionales), ofrece una estación de trabajo ideal para el desarrollo de fármacos, incluida la detección de formas polimórficas. El análisis Raman es rápido, requiere poca o ninguna preparación de la muestra y se puede utilizar para caracterizar muestras a granel o monocristalinas, incluso permitiendo medir a través de muchos materiales de embalaje, como blísteres. El módulo iS50 Raman permite la automatización de experimentos y no requiere consumibles ni precauciones de seguridad adicionales, representando una técnica económica, fiable y complementaria a la DSC (calorimetría diferencial de barrido) o la difracción de rayos X para caracterizar los API.
Espectrómetro Thermo Scientific Nicolet iS50 con el módulo iS50 Raman en el compartimento de muestras con una placa de pocillos diseñada para analizar tabletas
Referencias
- Lowry, S.; Dalrymple, D.; Song, A.; Rosso, V.; Pommier, C.; Venit, J. Integrating a Raman Microscope into the Workflow of a High-Throughput Crystallization Laboratory. J. Assoc. Lab. Autom. 2006, 11(2), 75–84.
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