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Revista Brasileira de Ciências Farmacêuticas

Print version ISSN 1516-9332

Rev. Bras. Cienc. Farm. vol.43 no.4 São Paulo Oct./Dec. 2007

https://doi.org/10.1590/S1516-93322007000400009 

TRABALHOS ORIGINAIS

 

Determinação do prazo de validade do medicamento carbocisteína xarope através do método de Arrhenius

 

Determination of carbocysteine syrup shelf life by Arrhenius method

 

 

Josélia Larger ManfioI, *; Alexandre Dal'MasoI; Ana Maria PugensI; Liberato Brum JuniorI; Martin SteppeII

IBiocinese Centro de Estudos Biofarmacêuticos, Toledo, Paraná
IIFaculdade de Farmácia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul

 

 


RESUMO

A carbocisteína é um agente mucolítico utilizado como adjuvante no tratamento de infecções do trato respiratório. A qualidade, segurança e eficácia do medicamento durante o seu prazo de validade são responsabilidades da indústria farmacêutica. A validade pode ser determinada através de estudos de estabilidade acelerados, nos quais fatores extrínsecos provocam a degradação do produto. De acordo com Arrhenius, existe uma relação entre temperatura e cinética química. Desta forma, amostras do produto foram expostas a condições drásticas: 40, 50, 60 e 70 ºC. O método de doseamento do xarope de carbocisteína foi validado podendo ser aplicado nas avaliações de rotina do controle de qualidade e no estudo de estabilidade deste produto. O prazo de validade proposto para o xarope de carbocisteína, calculado através da equação de Arrhenius, para a temperatura de 25 ºC foi de 240,9 dias. No entanto, foi observada diferença entre o prazo proposto e a validade usualmente praticada para este produto. Este estudo, ainda, demonstrou a presença de picos endógenos, que precisam ser melhor estudados a fim de se confirmar a presença de produtos de degradação.

Unitermos: Método de Arrhenius. Carbocisteína/xarope. Fármacos/estudo de estabilidade.


ABSTRACT

Carbocysteine is a mucolytic agent in adjunctive therapy of respiratory tract infections. The pharmaceutical industry is responsible for quality, safety and efficiency of the product during its shelf life. Shelf life can be determinated through an accelerated stability study where the degradation of the drug is managed with the extrinsic factors. According to Arrhenius, there is a relationship between temperature and chemical kinetic, so, the samples were exposed to drastic conditions at 40, 50, 60 and 70 ºC. The syrup assay method has been validated and it may be applied to analysis of carbocysteine syrup in routine quality control and stability studies. Through Arrhenius equation the proposed shelf life of carbocysteine syrup was 240.9 days when the dosage form is stored in appropriated conditions, 25 ºC. However difference was found between the proposed shelf life and the usual shelf life of this drug. In addition, this study has showed the presence of endogenous peaks that must be better evaluated to confirm or not the presence of degradation products.

Uniterms: Arrhenius method. Carbocisteyne/syrup. Drugs/stability study.


 

 

INTRODUÇÃO

Nas últimas décadas, a avaliação da estabilidade de produtos farmacêuticos tem recebido especial atenção tanto pelos órgãos fiscalizadores quanto pelas empresas produtoras. É dever do fabricante assegurar a qualidade do produto, o que implica conhecimento do mesmo garantido através de criteriosa pesquisa.

A literatura descreve várias maneiras de avaliar a estabilidade de um produto farmacêutico. Considerando os principais fatores responsáveis pela degradação de um produto farmacêutico é possível acelerar esta degradação visando estipular o prazo de validade do produto, ou seja, período de vida útil (Bakshi, Singh, 2002; Lachman, 2001).

Apesar dos avanços tecnológicos no estudo de estabilidade dos produtos farmacêuticos, a legislação sanitária brasileira vigente reconhece a avaliação da estabilidade de um produto líquido, envasado em embalagem semi-permeável, realizado a 40 ºC ± 2 ºC e 75% ± 5% de umidade durante 180 dias como indicativos do prazo de validade provisório. A validade definitiva é confirmada somente através do estudo de estabilidade de longa duração, em que as amostras são mantidas a 30 ºC ± 2 ºC e 75% ± 5% de umidade e analisadas durante o período de validade proposto (Brasil, 2005).

A carbocisteína é comercializada nas formas de xarope e solução oral, não necessitando de prescrição médica para sua dispensação. Oficialmente, existem no Brasil, 38 registros deste medicamento (ANVISA, 2007). Seu efeito mucolítico deve-se ao grupo tiólico livre, que atua diretamente sobre as mucoproteínas, abrindo as ligações dissulfeto e diminuindo a viscosidade do muco. Também tem a capacidade de aumentar a síntese da sialomucina, constituinte fundamental do muco brônquico, de que depende a propriedade reológica do mesmo (Korolkovas, 1995).

A avaliação da estabilidade acelerada da carbocisteína xarope, visando à previsão do prazo de validade deste produto vem ao encontro da escassez de informações a respeito do mesmo na literatura oficialmente utilizada como referência no Brasil. Através da otimização de metodologia analítica em cromatografia líquida de alta eficiência (Melucci et al., 1987; Tsai et al., 1995; Suntornsuk, 2001) e da aplicação do método de Arrhenius determinou-se o prazo de validade do produto carbocisteína na forma farmacêutica xarope.

 

MATERIAL E MÉTODOS

Substância Química de Referência (SQR)

Carbocisteína, lote 1a produzido pela Farmacopéia Européia, que foi cedido pela Indústria Farmacêutica Prati, Donaduzzi & Cia Ltda (Toledo, PR), para realização deste estudo.

Produto Farmacêutico

Na preparação do xarope, utilizou-se matéria-prima de carbocisteína anidra, produzida pela Moehs Produtos Químicos, lote 1927, teor 99,84%, e com prazo de validade até abril de 2008. Como excipientes foram utilizados: sacarina sódica, ácido cítrico, metilparabeno, hidróxido de sódio, ciclamato de sódio, glicerina, álcool etílico, essência de canela, essência de rum, corante caramelo e água desionizada. O xarope foi acondicionado em frascos de 100 mL de vidro âmbar lacrados com tampas VIC 23 (permeáveis).

Reagentes

Acetonitrila (Carlo Erba®), fosfato monobásico de sódio (Carlo Erba®), água ultrapura (MilliQ®).

Metodologia analítica

A matéria-prima, carbocisteína, foi analisada de acordo com o preconizado na Farmacopéia Européia (2004) e na Farmacopéia Brasileira (1988). Todos os parâmetros avaliados apresentaram-se de acordo com o especificado nestas monografias oficiais (European Pharmacopeia, 2004; Farmacopéia Brasileira, 1988).

O método analítico empregado no doseamento do xarope, por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) foi validado (Brasil, 2003; ICH, 2006). No doseamento empregou-se cromatógrafo líquido Shimadzu® composto dos seguintes módulos: bomba LC-10ATVP, desgaseificador DGU-14A, injetor automático SIL-10AF, detector SPD-10AVP UV e sistema controlador SCL-10 AVP. Utilizou-se coluna cromatográfica de fase reversa octadecilsilano C18 – Chromolith Performance RP 18-e (100 x 4,6 mm, 5 µm) – MERCK®. A fase móvel foi constituída por acetonitrila e solução tampão fosfato monobásico de sódio 10 mM (1:99) no fluxo de 1,5 mL/min. A detecção foi realizada em 240 nm. A concentração de trabalho foi 2 mg/mL.

As amostras de xarope foram analisadas no tempo zero e dispostas em estufas Quimis® nas condições 40 ºC, avaliadas em 72, 81, 90, 100 e 120 dias; 50 ºC, analisadas em 12, 24, 54, 72, 84 e 96 dias; 60 ºC, avaliadas em 3, 6, 12, 18, 27 e 30 dias e 70 ºC, analisadas nos períodos 3, 5, 9, 11, 15 e 21 dias. Três frascos de xarope foram analisados em duplicata, em cada tempo e a cada temperatura de armazenamento. O cronograma de retirada de amostras foi rigorosamente cumprido. As amostras retiradas da estufa foram estabilizadas à temperatura ambiente e imediatamente analisadas.

Os resultados de teor, obtidos no estudo de estabilidade, foram avaliados pelo método de Arrhenius a fim de se determinar o prazo de validade do produto em estudo.

 

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Validação Analítica

O método de análise da carbocisteína xarope foi validado através da determinação dos seguintes parâmetros: linearidade, precisão, exatidão, limite de detecção, limite de quantificação, robustez e especificidade de acordo com o preconizado pelo ICH e legislação brasileira (ICH, 2006; BRASIL, 2003). O coeficiente de determinação (r2) foi maior que 0,9999 indicando significativa linearidade da curva analítica deste método. O método apresentou-se preciso e exato, com CV% de 1,01 e taxa de recuperação de 100,15%. Os limites de quantificação e de detecção obtidos foram de 110,35 µg/mL e 36,41 µg/mL, respectivamente. O método apresentou-se robusto mesmo quando submetido a alterações arbitrárias de detecção (comprimento de onda), concentração, fluxo e pH da fase móvel bem como diferentes lotes de coluna cromatográfica. Quanto à especificidade, a avaliação de amostras de placebo e do xarope submetido à temperatura de 70 ºC não apresentou interferência na análise da carbocisteína.

A Tabela I apresenta a ANOVA utilizada para avaliar os resultados obtidos na elaboração da curva padrão do método apresentado. Verifica-se que não existe desvio significativo da linearidade dos dados utilizados para uma probabilidade menor ou igual a 0,05.

Estudo de Estabilidade

As amostras submetidas à degradação térmica foram avaliadas quanto às propriedades organolépticas, pH, teor de carbocisteína e presença de contaminantes microbiológicos. Sob as condições anteriormente citadas o produto apresentou alteração de cor, com mudança da cor amarela original para o castanho escuro e alteração do odor original de canela e rum para um odor desagradável. A alteração de cor pode ser visualizada através da Figura 3, que compara amostra produzida em agosto de 2001 (Laboratório Prati, Donaduzzi & Cia Ltda), mantida a 25 ºC (amostra de referência futura), amostra produzida em março de 2004, pelo mesmo laboratório, e, por último, amostra submetida a 50 ºC durante 96 dias.

 

 

Figura 2

 

 

 

O produto foi avaliado quanto à presença de contaminantes microbiológicos de acordo com metodologia farmacopéica (Farmacopéia Brasileira, 1988). As amostras analisadas não apresentaram contaminação microbiológica. Este dado comprova a eficiência do conservante utilizado na formulação.

Os valores indicados na Tabela II correspondem à análise do pH das amostras submetidas a 40, 50, 60 e 70 ºC, obtidos no tempo zero e no último período analisado.

 

 

O doseamento da carbocisteína foi realizado através de método analítico por CLAE previamente validado. As amostras foram analisadas em duplicata, totalizando seis determinações para cada tempo. Os dados estão ilustrados na Tabela III. Os resultados de cada amostra correspondem à média da determinação em duplicata. Foi calculada a média das três amostras, apresentando o resultado em porcentagem e concentração de carbocisteína em mg/mL.

 

 

Determinação do prazo de validade

A partir dos resultados obtidos na análise de teor de carbocisteína nas amostras submetidas às condições drásticas, foram elaborados gráficos para cada temperatura, visando determinar a ordem da reação de degradação: concentração versus tempo; log da concentração versus tempo e inverso da concentração versus tempo.

Os valores obtidos das inclinações das retas (k') dos gráficos do log da concentração versus tempo foram utilizados para determinar o prazo de validade do produto, pois apresentaram os melhores valores de R2, ou seja, valor médio de 0,9457. Os dados relativos às amostras acondicionadas a 50 ºC foram excluídos devido à baixa degradação da carbocisteína durante o período de armazenamento. A tabela IV exibe os valores de k' para cada temperatura.

 

 

A equação de Arrhenius foi empregada para determinar a energia de ativação (DE) nas diferentes temperaturas avaliadas.

log k2/k1 = DE/ 2,303 R x (T2 T1 / T2 x T1)

onde R: 1,987 (constante dos gases) e T: temperatura em graus Kelvin

A partir da média da energia de ativação obtida (DE) foi determinada a constante de degradação a 25 ºC (k25) através da equação de Arrhenius. A constante k1 foi substituída por uma das constantes de degradação k, previamente calculadas. O valor de k25 foi determinado com base nas constantes de degradação a 40, 60 e 70 ºC.

DE médio = 16.943,56

k25 médio = 0,00044

O prazo de validade da carbocisteína xarope foi calculado a partir da cinética de degradação. No caso de uma reação de primeira ordem (pseudo-primeira ordem), o prazo de validade pode ser determinado através do cálculo do T90% segundo a equação descrita na seqüência.

T90% = 0,106 / k25

O valor de T90% calculado a partir da média dos k25 determinados com base nas constantes de degradação obtidos a 40, 60 e 70 ºC foi de 240,90 dias, aproximadamente 8 meses.

Cromatogramas de amostras sob condições drásticas

Nos cromatogramas relativos às condições de 60 e 70 ºC foi detectado um pico posterior ao pico principal da carbocisteína. Desta forma, com base nas informações relativas à rota de síntese deste composto, buscou-se identificar o pico de degradação observado. A síntese da carbocisteína emprega a L-cisteína, constituída por duas moléculas de cistina. Ambas as substâncias foram analisadas através do método empregado na análise da carbocisteína para verificar se o tempo de retenção seria igual ao do produto de degradação. De acordo com a Figura 4, o produto de degradação exibido no cromatograma abaixo não corresponde a L-cistina ou a L-cisteína, cujos cromatogramas podem ser visualizados nas Figuras 5 e 6, respectivamente, cujas amostras foram preparadas nas mesmas condições descritas no método de análise da carbocisteína xarope.

 

CONCLUSÕES

O método analítico utilizado na determinação da carbocisteína em xaropes apresentou-se linear, preciso, exato, específico e robusto, permitindo a correta determinação deste fármaco em ensaios de rotina no controle de qualidade ou em estudos de estabilidade.

 

Figura 5

 

Figura 6

 

A carbocisteína xarope apresenta alteração significativa no teor do fármaco quando exposta às temperaturas elevadas. Simultaneamente ocorreram alterações na cor e odor da preparação em conseqüência de alterações do corante e essência utilizados na formulação, respectivamente.

Nos cromatogramas analíticos observou-se a presença de produto de degradação. Foi investigada a possibilidade desta substância tratar-se de L-cisteína ou L-cistina, ambas precursoras da carbocisteína. No entanto, estas não apresentavam o mesmo tempo de retenção observado no produto de degradação em temperaturas elevadas.

A cinética de degradação da carbocisteína corresponde a uma reação de pseudo-primeira ordem.

O prazo de validade para a formulação estudada é de 240,90 dias, o que não corresponde à validade de dois anos dos produtos à base de carbocisteína comercializados no Brasil.

Por fim, conclui-se que o estudo de estabilidade acelerado é uma ferramenta útil na previsão do prazo de validade de produtos farmacêuticos. No entanto, faz-se necessária a avaliação do produto através do estudo de estabilidade de Longa Duração, desta forma determinando a validade definitiva do mesmo.

 

AGRADECIMENTOS

Este estudo foi patrocinado pela Indústria Farmacêutica Prati, Donaduzzi & Cia LTDA – Toledo-PR.

 

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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* Correspondência:
J. L. Manfio
Biocinese Centro de Estudos Biofarmacêuticos
Rua Ministro Cirne de Lima, 1541
85903-590 - Toledo - PR, Brasil
E-mail: manfiojoselia@bol.com.br

Recebido para publicação em 19 de outubro de 2006.
Aceito para publicação em 22 de agosto de 2007.

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