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Abstracto.
El propsito de este estudio fue caracterizar formularios 1 y 2
de clorhidrato debuspirona, un medicamento ansioltico. Las tcnicas
utilizadas para lacaracterizacin incluyen microscopa (ptica, etapa
caliente, y microscopaelectrnica de barrido, el an!lisis trmico
(calorimetra diferencial de barrido y
an!lisis termo"ra#imtrico, de estado slido transformada de
$ourier infrarro%a($&', pol#o de difractometra de rayos ) ()*,
y espectroscopia aman.+orfol"icamente, formularios 1 y 2 consisten
de placas y cristales columnares,respecti#amente, con buena
capacidad de ltracin. El an!lisis trmico mostr -uelas dos formas
son enantiotrpica sobre el ran"o de temperatura estudiado. Elmtodo
$&' fue utilizado con ito para la cuanticacin de la $orma 1 en
unamezcla de las $ormas 1 y 2. La relacin de un pico caracterstico
a un pico dereferencia y el mtodo -uimiomtrico se utilizaron para
obtener la cur#a decalibracin. Los cambios de pico aman mostraron
la diferencia entre las dosformas especialmente para el "rupo
n/butilo. El "ran n0mero de picos de )*distin"uibles en la re"in de
3 a 453 26 de los dos polimorfos demostraron -ue
)* es una herramienta 0til para el an!lisis cuantitati#o y
cualitati#o de lospolimorfos.
ALA7A8 9LA:E; clorhidrato de buspirona< caracterizacin<
polimorsmo.
'=&>*?99'@=
El polimorsmo ha sido reconocido como un elemento importante del
desarrollo def!rmacos. +uchos slidos farmacuticas pueden eistir en
diferentes formaspolimrcas. Los polimorfos dieren en su estructura
de estado slido interno yposeen diferentes propiedades fsicas,
tales como la estabilidad, #elocidad dedisolucin, y la
biodisponibilidad, -ue pueden afectar la procesabilidad de dro"as
y
la calidad rendimiento. Las diferencias en las propiedades
fsicas, -umicas ypropiedades mec!nicas del in"rediente farmacutico
acti#o (A' deber!n estarclaramente establecidas en la presentacin
de solicitudes de nue#os medicamentos(=*A y abre#iados solicitudes
de nue#os medicamentos (A=*A (1. Los fabricantesfarmacuticos suelen
ele"ir una forma especial -ue tiene las caractersticasdeseables.
clorhidrato de buspirona es un f!rmaco ansioltico. El mecanismo por
elcual la buspirona funciona no se entiende completamente<
parece actuar mediantela modicacin de la liberacin de una mezcla de
neurotransmisores en el cerebro.Los neurotransmisores son
sustancias -umicas -ue se almacenan en las clulasner#iosas y est!n
in#olucrados en la transmisin de mensa%es entre las
clulasner#iosas. clorhidrato de buspirona es un compuesto blanco,
cristalino y soluble en
a"ua con una masa molecular de B22. Cumicamente, clorhidrato de
buspirona(7?8/D9l es =/ B/ B/ (2/pirimidinil /1/piperazinilF butilF
/1, monohidrocloruro de 1/cyclopentanediacetamide. La frmula
molecular 921D41= >2'D9l est!representado por la frmula
estructural se muestra en el Es-uema 1. 8e hadescubierto -ue
7?8/D9l slido puede eistir en dos formas polimrcas diferentes(2.
?na serie de mtodos se emplean actualmente para la caracterizacin
de lospolimorfos farmacuticos slidos (G. *ifraccin de pol#o de
rayos ) ()*identica los polimorfos como resultado de las
diferencias en las dimensiones de la
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celda unidad. &ransformada de $ourier de infrarro%os
($&' y espectroscopia amanson mtodos -ue se basan en la
deteccin de las propiedades -ue est!n asociadascon el ni#el
molecular. El punto de fusin de la $orma 1 se inform como 1HH/9 y
lade la $orma 2 est! en el ran"o 252I25B/9 (2. 9hilmonczyJ et al.
(4 han informadode la espectroscopia de += de 7?8/D9l slido, sin
mencionar la forma polimrca.
7as!ndose en sus in#esti"aciones, los c!lculos tericos su"ieren
-ue la banda =D Ken 7?8/D9l ree%a la formacin de una moderadamente
fuerte enlace de hidr"enoentre el !tomo de nitr"eno protonado
piperazina (unida al espaciador de butilo yel anin de cloro. En
este estudio, la caracterizacin de 7?8/D9l por an!lisistrmico,
espectroscopa aman y $&', y )* se ha lle#ado a cabo.
+A&E'ALE8 I +M&>*>8
base de buspirona fue suministrada por Apote 'nc. harma9hem
(7rantford, >=,9anad!. >tros productos -umicos se ad-uirieron
de 9aledon (Neor"etoOn, >=,9anad! y E+* (NibbstoOn, =P,
EE.??..
La recristalizacin de la buspirona 7ase
base de buspirona se puric utilizando isopropanol ('A, GG,Q como
disol#ente.buspirona base de a"ua con amorti"uacin se disol#i en 'A
y se calienta a RHIS2/9. La solucin caliente se ltr y se la# con 'A
caliente. A continuacin, la solucinse concentr por e#aporacin. La
solucin concentrada se enfri a 5I/9 a una#elocidad de enfriamiento
de 1/9 min y se mantu#o a esa temperatura durante 4h. El producto
se ltr, se la#, con 'A fro, y se sec ba%o #aco para obtener basede
buspirona puro.
reparacin de la forma 7?8/D9l 2
$orma 7?8/D9l 2 fue producido por la reaccin entre la base y la
buspirona D9l.
*espus de la disolucin completa de la base de la buspirona en 'A
en BI5/9, elpD de la solucin se a%ust a 4.B a 4.R mediante la
adicin lenta de !cido clorhdrico(4HQ. *urante el a%uste del pD, la
temperatura se mantu#o a BI5/9. La solucinse enfri a 25I2/9 a una
#elocidad de enfriamiento de 1/9 min en atmsfera denitr"eno y se
mantu#o a esa temperatura durante 2I4 h. El producto
($ormulario7?8/D9l 2 se ltr, se la# con 'A y se sec a 45I4/9 ba%o
#aco. La identidadpolimrca del producto nal se conrm por an!lisis
*89 y $&'.
reparacin de la forma 7?8/D9l 1
$orma 7?8/D9l 1 fue producido por la con#ersin de la $orma 2 (2.
?na suspensinde la $orma 2 en 'A se calent a B5IB2/9 durante 25 h.
La suspensin se enfra a
una #elocidad de enfriamiento de 1/9 min a temperatura ambiente
y los slidosreco"idos en un ltro, se la# con 'A y se sec ba%o #aco.
La identidad polimrcadel producto nal se conrm por an!lisis *89 y
$&'.
@ptica y microscopa electrnica de barrido
?n microscopio ptico (Teiss, =orth IorJ, >=, 9anad! con una
ampliacin de 5 a55, e-uipado con una c!mara di"ital y softOare de
ima"en #R.5 =orte Eclipse, seutiliz para el an!lisis #isual. 8e
utiliz un microscopio electrnico de barrido (8E+
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para el an!lisis morfol"ico (Ditachi 8/B55, &oJio, Papn. Las
muestras eran deoro/farfull.
An!lisis trmico
Dot/Etapa +icroscopa (D8+
transiciones trmicas en las muestras fueron estudiadas a tra#s
de un Lincam L&845 de platina caliente (8urrey, eino ?nido y un
microscopio Teiss. Las muestrasse calentaron mediante un calentador
pro"ramable Lincam &=8 GB.
9alorimetra diferencial de barrido (*89
El an!lisis trmico se realiz utilizando un calormetro
diferencial de barrido +ettler&oledo H22e (Nreifensee, 8uiza
-ue funciona con la #ersin R.1 del softOare 8tare.Las muestras (BI1
m" se prepararon en un crisol de aluminio cubierto de
haberperforado las tapas para permitir el escape de #ol!tiles.
#elocidades decalentamiento de 1, , 15, 25, 5, y 155/9 se emplearon
min. Los sensores y lasmuestras se encontraban ba%o pur"a de
nitr"eno durante los eperimentos.
El an!lisis termo"ra#imtrico (&NA
Las prdidas de masa de las muestras como una funcin de la
temperatura sedeterminaron utilizando +ettler &oledo &NA
H1e sistema de operacin Atin" con la#ersin R.1 del softOare 8tare.
La preparacin de la muestra fue el mismo -ue conel *89. ?na
#elocidad de calentamiento de 15/9 min fue empleado.
Espectroscopia 'nfrarro%a por &ransformada de $ourier
Analisis cualitati#o
$&' Los espectros se re"istraron en un espectrmetro de
transformacin de $ourier
de infrarro%os de estado slido (7ruJer :ector 22, 7illerica, +A,
EE.??. e-uipadocon #4.1 >?8. Las muestras se analizaron por
$&' en el modo de transmisin atra#s de una #entana de diamante.
El n0mero de an!lisis fue de 42 sobre la re"inespectral B5IB555
cm%1 con una resolucin de 2 cm%1. El fondo se reco"i en elmismo
inter#alo de aire.
An!lisis cuantitati#o
El pico a 114 cm%1 se consider para el an!lisis cuantitati#o de
las formaspolimrcas. *ebido a la posible transformacin polimrca, se
e#it la molienda.Los espectros de la forma pura 1 y 2 y mezclas
conocidas de la $orma 1 en la $orma2 se analizaron por triplicado y
el promedio fue ele"ido para el an!lisis. El espectropara cada
muestra se re"istr sobre la re"in espectral B5IB555 cm%1 con 2
cm%1resolucin. ara me%orar los resultados, se utiliz la relacin de
la altura del pico decaracterstica para un pico inerte. El pico a
11G4 cm%1 se consider como el picoinerte. componente de re"resin
rincipal (9 y +nimos 9uadrados parciales(L8 se aplicaron mtodos
para la calibracin de mezclas de dos polimorfos (B.
ol#o de ayos ) *ifraccin
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los espectros de )* se reco"ieron en un difractmetro de pol#o
i"aJuNei"ere/9=252G (&oJio, Papn, utilizando 9uUa (l para Ua V
1,B1HB A W deradiacin obtenido en B5 J: y 4 mA. Las eploraciones se
realizaron a partir de ,5a G.5/ 2-, aumentando a un tamaXo de paso
de 5.5/ con el tiempo contable de 2s para cada paso.
L!ser espectroscopia aman
El eperimento aman se realiz en un espectrmetro +odelo enishaO
aman2555 (Nloucestershire, eino ?nido utilizando una potencia
ob%eti#o 5,aproimadamente 2 mY y R44/nm l!ser.
E8?L&A*>8 I *'89?8'@=
+orfolo"a
La $i"ura 1 muestra la forma de los cristales de las formas
polimrcas 7?8/D9l ados ampliaciones (25 y 255. Las micro"rafas 8E+
muestran -ue la forma 1 tienecristales en forma de placas
irre"ulares con un tamaXo promedio de 1S B B mm.$orma 2 se compone
de cristales columnares re"ulares con tamaXo medio de 1R 4G2 mm y
un menor "rado de a"lomeracin -ue la $orma 1.
An!lisis trmico
*89 de la $orma 1 a una #elocidad de calentamiento de 1/9 min
mostr unatransformacin de fase a una fase m!s estable. $orma 1
ehibi una endoterma a1HG/9 (el punto de la $orma 1 de fusin, una
reaccin eotrmica a 1G2/9 para lacristalizacin a la $orma 2, y otro
endoterma a 254/9 para la fusin de la $ormarecristalizado 2. En una
#elocidad de calentamiento de 15/9 min, el pico derecristalizacin y
de fusin de la $orma 2 pico fueron m!s ba%os en comparacin conla
#elocidad de calentamiento de 1/9 min. A medida -ue la #elocidad
decalentamiento se aument a 5/9 min, haba una amplia pico con
inicio en 1HG/9.ara el c!lculo de los calores de fusin de la $orma
1, el espectro *89 de la $orma 1con #elocidad de calentamiento de
15/9 min se consider. El calor derecristalizacin de la $orma 2 era
muy pe-ueXa. $orma 2 produ%o un 0nico punto defusin a 254/9, y el
cambio de la #elocidad de calentamiento no tiene nin"0n efectosobre
el termo"rama. ?n microscopio ptico e-uipado con una platina
caliente(D8+ tambin conrm la temperatura de punto de fusin y la
transformacin delas dos formas. La &abla ' presenta los #alores
medidos de temperatura de fusin yel calor de fusin calculado para
las dos formas polimrcas de 7?8/D9l. *eacuerdo con las normas
polimrcas hambur"uesa y amber"er (,R, las dosformas est!n
relacionadas enantiotropically, por-ue &melt 1 Z&melt 2 y 1
*Dmelt[*Dmelt 2. Adem!s, en "eneral se acepta -ue para las formas
enantiotrpica, latransicin solidIsolid ocurre cuando las dos formas
son conformacionalmenterelacionada o la disposicin molecular en el
cristal est! cerca. =o se obser#aronprdidas de masa durante el
an!lisis de &NA de cual-uiera de las formas, lo -ueindica -ue
las formas eran anhidro y nonsol#ated.
*e estado slido $&'
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espectroscopia de estado slido $&' se puede utilizar tanto
para el an!lisiscuantitati#o y cualitati#o de las dro"as (H.
Analisis cualitati#o
El factor cla#e para el an!lisis cualitati#o de los polimorfos
es encontrar la lon"itud
de onda caracterstica de cada formulario. La $i"ura 2 muestra
los espectros $&' depolimorfos 7?8/D9l. Ambas formas indican
una fuerte banda de absorcin debida a9 V > #ibraciones de tensin
en la re"in 1R5I1S55 cm%1. Ambas formas tambinindican una fuerte
banda de absorcin debida a 9 V 9 #ibraciones de tensin en lare"in
cm%1 1R55I155 y una banda de absorcin ancha en la re"in
cm%14555I4155 debido a 9ID en los anillos arom!ticos. La banda
asociado con 9I=estiramiento aparece en la re"in 1145I12S5 cm%1 en
el $ormulario 2, con unpe-ueXo hombro. La banda debido a 9ID ti%era
y
#ibracin de ein est! presente en 1.4H5 cm%1, con una absorbancia
mayor parala $orma 2. $orma 2 ehibe una 0nica banda de absorcin en
114 cm%1. Esta bandaes muy 0til para la determinacin cualitati#a y
cuantitati#a de polimorfos 7?8/D9l.
An!lisis cuantitati#o
En el caso de sucientemente "randes diferencias espectroscpicas
entrepolimorfos, la cuanticacin de la mezcla de polimorfo se puede
realizar conprecisin. 9omo se mencion antes, se utiliz la banda de
absorcin caractersticade la $orma 2 en 114 cm%1 para la
cuanticacin. $i"ura 4 ma"nica la banda deabsorcin a 114 cm%1. ara
e#itar el efecto de la distribucin del tamaXo departculas, lo me%or
es utilizar la relacin entre el pico caracterstico y un pico
dereferencia (pico inerte -ue es com0n a los dos polimorfos. ara
7?8/D9l, picos en114 y 11G4 fueron ele"idos como cm%1 pico
caracterstico y referencia,respecti#amente. El "r!co de calibracin,
-ue se muestra en la $i". B, muestra unabuena linealidad en todo el
ran"o de concentracin con un alto coeciente decorrelacin (2 V
5,GH5R. La $i"ura B muestra los resultados de la calibracin parala
mezcla de dos polimorfos, as como la ecuacin lineal. >tro
enfo-ue para elan!lisis cuantitati#o de una mezcla polimrca usando
todo el espectro $&' es elmtodo -uimiomtrico. Cuimiometra
utiliza el an!lisis multi#ariado de datos yherramientas matem!ticas
para etraer informacin de todo el espectro. ara lamatriz de
concentracin, se utilizaron diferentes combinaciones de
picos(combinaciones de 1 a 4 en 111H, 114B, 114, y 11G4 cm%1. icos
a 114 y 11G4cm%1 son los picos caractersticos de la $orma 2 y los
picos de referencia usados enel mtodo anterior. 9ombinacin 1
utiliza los cuatro picos mencionadosanteriormente. 9ombinacin 2
utiliza los primeros y 0ltimos dos picos. 9ombinacin
4 utiliza los picos caractersticos y de referencia. Los mtodos
de 9 y L8 selle#aron a cabo en estos datos. Los dos mtodos se
compararon con unacombinacin diferente de los picos, el n0mero de
factores en cada caso. Losfactores -ue se fueron los #alores
propios y los #ectores propios -ue abarcan losdatos de la matriz de
la concentracin. La &abla '' muestra los resultados de
#ariosc!lculos con un n0mero diferente de factores y matrices de
concentracin para unpunto en la mezcla de dos polimorfos. ?n paso
cla#e en el desarrollo de la 9 yL8 calibraciones es la eleccin de
los factores abstractos (ran"o entre a-uellos
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factores -ue son 0tiles para el an!lisis y a-uellos factores -ue
son 0nico ruidomodelo. El aumento del n0mero de factores (punto
ptimo aumenta la cantidad dec!lculos. or e%emplo, en el mtodo 9 con
la combinacin 1 de los picos, losresultados con cinco y ocho
factores son similares. Adem!s, el n0mero de picos esmuy
importante. 8i se seleccionan cinco factores, predicho #alores de
dos picos
estar!n m!s cerca al #alor real en lu"ar de a partir de cuatro
picos. La razn de estoes -ue los datos de los diferentes picos son
cross/correlacin y no pueden aXadirm!s informacin para la matriz de
concentracin, al tiempo -ue aumenta el error.Los mtodos de 9 y L8
tienen resultados similares para diferentescombinaciones de picos y
factores. El mtodo de 9 tiene una ecuacin lineal parala cur#a de
calibracin dado por;
9 V 1 i \)
donde 9 es la concentracin, "i son constantes correspondientes a
cada pico, Ai sonel m!imo de cada pico, y N9 es una constante. La
&abla ''' muestra diferentesconstantes para las combinaciones
de picos. $i"ura muestra el #s. real predi%o
#alores para dos mtodos. El n0mero de factores es cinco y la
matriz deconcentracin incluye dos picos (combinacin 4. El #alor de
2 para los dosmtodos conrma buena prediccin de los #alores de
concentracin.
ol#o de ayos ) *ifraccin
9ada forma cristalina produce un patrn de difraccin -ue se puede
utilizar comouna huella dactilar para esa forma y por lo tanto se
puede utilizar para polimorfosde pantalla durante el descubrimiento
de f!rmacos, desarrollo de la formulacin yfabricacin. La $i"ura R
muestra los espectros de )* para dos polimorfos de 7?8/D9l. Eisten
patrones de difraccin de )* similares para los dos polimorfos en
lasposiciones an"ulares 2- 14.5/, 14.G/, 1B.G/, 1.4/, 1R.4/, 1S.5/,
1H./, 1G.H/, 25.H/,
22.B/, 24.5/, 2B.2/ 2.2 /, 2.R/ y 2R.R/ con & 5,2/
inter#alos. $orma 1, sin embar"o,tiene picos especcos en los
si"uientes !n"ulos 2C; R.S/, H./, 12.R/, 1S.R/, 2H.2/,44.R/ y
BB.H/. Los !n"ulos 2- 0nicos para la $orma 2 son S.B/, 15.5/,
1H.G/, 25.5/,21.S/, 2G.4/ y 45.4/. Estos !n"ulos y sus intensidades
relati#as se pueden utilizarpara la identidad polimrca de las
formas slidas y para la determinacincuantitati#a de las
composiciones de fase. 8e obtu#ieron buenas correlaciones entrela
composicin de la muestra y las intensidades de dispersin para los
dospolimorfos. ara reducir el efecto de la distribucin de tamaXo de
los cristales en losresultados de )*, las muestras se molieron.
8pinnin" o balanceo de la muestradurante la ad-uisicin de datos o
combinacin de estos mtodos tambin se puedehacer. =o transformacin
polimrca se obser# debido a la molienda de las
muestras.L!ser espectroscopia aman
espectroscopa aman proporciona informacin acerca de las
#ibracionesmoleculares -ue se pueden utilizar para la identicacin
de la muestra y el an!lisiscuantitati#o. El efecto aman se basa en
la dispersin inel!stica de la luz l!ser pormolculas o cristales de
(S. *urante dos polimorfos de 7?8/D9l, el mtodo amandio espectros
#ibracionales de las muestras en el inter#alo 255IB555 cm%1.
Estos
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espectros se pueden utilizar para el an!lisis estructural, la
identicacin de formasde cristal, y ensayos de cuanticacin. El mtodo
aman no re-uiere muchapreparacin de la muestra, y las intensidades
relati#as de los espectros fueronapenas se #e afectada por los
par!metros de muestreo. Estos calicar esta tcnicapara el an!lisis
cuantitati#o preciso de componentes slidos o polimorfos en
formulaciones de f!rmacos. La $i"ura S muestra los espectros
aman para dospolimorfos de 7?8/D9l. *e la comparacin entre los dos
espectros, los cambios0nicos para cada polimorfo y picos comunes
para ellos pueden ser identicados. Latabla ': presenta informacin
pico aman para las dos formas.
9>=9L?8'>=E8
Las formas polimrcas de 7?8/D9l fueron estudiados en detalle en
este traba%o.$ormas 1 y 2 de 7?8/D9l se pueden distin"uir por
an!lisis trmico y mtodoscristalo"r!cos y espectroscpicas debido a
diferencias en sus puntos de fusin y0nicos picos de #ibracin y de
)*. Las muestras de ambas formas eran puros y
&NA no mostraron prdidas de masa. El an!lisis por *89
demostr -ue los dos
polimorfos se relacionan enantiotropically y el calor de fusin
re"la conrmaron estaconclusin. Los dos polimorfos tienen
diferencias conformacionales. picoscaractersticos 0nicos en los
espectros $&' de las dos formas se utilizaron con itopara la
cuanticacin y calicacin de las mezclas de pol#o. +ediante el uso de
larelacin entre dos picos de los mtodos de $&' y -uimiometra,
la composicin decada polimorfo en una mezcla slida se puede
determinar. Los mtodos deespectroscopia de )* y aman muestran la
diferencia entre los dos polimorfos.
E9>=>9'+'E=&>
Los autores a"radecen a Apote harma9hem 'nc., 7rantford,
>ntario, 9anad!, paraproporcionar muestras de base libre de
buspirona.
