Polimorfismo cristalino: aplicaciones en fármacos y técnicas de caracterización

SEBASTIAN SUAREZ; FLORENCIA DI SALVO

Congreso; V Congreso Internacional de Farmacia y Bioquímica Industrial (ExpoFyBI); 2019

SAFyBI

La cristalografía, el crecimiento cristalino y las técnicas de caracterización de materiales cristalinos son herramientas importantes para los profesionales que se desempeñan en el sector productivo. Solo por citar algunas aplicaciones, las mismas se utiliza en la industria farmacéutica, cosmética, de cementos y cerámicos, petrolera, de pinturas y pigmentos, de polímeros y plásticos, y de alimentos, entre otras. Por otro lado, el polimorfismo es la capacidad que presentan algunos compuestos de cristalizar en formas cristalinas diferentes (también llamados polimorfos), y es probablemente uno de los fenómenos más fascinantes de la química del estado sólido. La industria farmacéutica y las diferentes áreas de investigación vinculadas, presentan un importante interés en el polimorfismo y en el desarrollo de otras fases cristalinas como los solvatos, hidratos, sales y co-cristales, debido a la diversidad que estos representan en relación con las propiedades y aplicaciones y a las ventajas vinculadas a la propiedad intelectual. El 59% de los principios farmacéuticos activos (en inglés, Active Pharmaceutical Ingredient = API) listados en la European Pharmacopoeia (EP) presentan más de una forma cristalina; dentro de este porcentaje un 12% son solvatos y un 30% son hidratos. Dichas estadísticas dan una idea de la importancia del fenómeno del polimorfismo y el estudio de las formas cristalinas en general, en la industria farmacéutica. Por ejemplo, dos polimorfos de un mismo API pueden tener distinta solubilidad, fluidez, compresibilidad e higroscopicidad, y hasta puede llegarse a la situación en la cual uno de ellos presente toxicidad o algún otro efecto indeseado al administrarse. Es por ello, que el proceso de manufactura y distribución del fármaco debe desarrollarse en condiciones que permitan garantizar la pureza cristalina del producto y por ende, la ausencia del/los polimorfo/s indeseado/s y cualquier otra forma cristalina. Para poder establecer ese control, es necesario conocer los tipos de formas cristalinas presentes y los posibles procesos de transformación entre ellas, y comprender la relación entre las propiedades observadas y las características estructurales. Asimismo, en el proceso de desarrollo de fármacos, conocer las propiedades en estado sólido en una etapa temprana del mismo ayuda a evitar problemas de manufactura, permite modificar y comprender el rendimiento de las drogas, brinda información de cómo almacenarlas y otorga la posibilidad de innovación. Para poder llevar a cabo todas las actividades mencionadas, se tiene que caracterizar físicamente cada una de las formas cristalinas asociadas a un API y/o al proceso con el mayor número posible de técnicas experimentales de estado sólido. Entre las técnicas más utilizadas se encuentran la microscopía óptica de polarización, microscopía con platina con rampa de temperatura adosada (HSM= hot stage microscopy), calorimetría diferencial de barrido (DSC= Differential Scanning Calorimetry), análisis termogravimetrico (TGA = Thermo-Gravimetric Analysis), espectroscopia de infrarrojo y Raman (IR = InfraRed spectroscopy), difracción de rayos X de monocristal y de polvo (SCXR= single crystal, PXRD = powder X-ray diffraction) y espectroscopía de resonancia magnética nuclear de estado sólido (SSNMR= solid state nuclear magnetic resonance spectroscopy).En la disertación se introducirán las características y propiedades de los sólidos cristalinos y la clasificación y particulares de las diferentes formas cristalinas que se conocen, ilustrando con ejemplos de relevancia para la industria farmacéutica, entre otras. Se presentarán los conceptos básicos relacionados al crecimiento cristalino y luego, se presentarán las diferentes técnicas de caracterización de estado sólido. Se ilustrarán las aplicaciones de las técnicas instrumentales a casos concretos de interés para el desarrollo y comercialización de fármacos.