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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE CIENCIAS QUÌMICAS
CARRERA DE QUÍMICA FARMACEUTICA
Elaboración de microesferas de diclofenaco sódico por gelación ionotrópica para la
obtención de formas farmacéuticas sólidas de liberación prolongada
Trabajo de investigación presentado como requisito previo para la obtención del
título de Química Farmacéutica
AUTOR: Johanna Alexandra Garcés Padilla
TUTOR: Santamaría Aguirre Javier Rodrigo
DMQ, Abril 2018
II
Dedicatoria
Este trabajo se lo dedico a mi hermano por acompañarme
en los mejores y peores momentos de mi vida.
Solo pido que me guíes y me cuides
para ser un excelente profesional,
un gran ser humano y una buena hija.
Te amare por siempre.
III
Agradecimientos
“Hay momentos en los que deseo poder retroceder el reloj y hacer que se vaya toda la
tristeza, pero siento que si lo hiciera, también se iría toda la felicidad”.
Nicholas Sparks. A mis padres
Gracias por todo el apoyo durante este proceso, por enseñarme valores y principios los
cuales me ayudaron a ser la persona que soy, por cuidarme, quererme sobre todas cosas
y por soportar todo este largo tiempo. Les pido que sigan apoyándome y guiándome por
un buen camino. Un gran ejemplo de fortaleza, cariño, amor, amabilidad y compasión.
Nunca los decepcionare y siempre estaré a su lado para cuidarlos y protegerlos, la vida
nos ha puesto una gran prueba la cual debemos superar como familia un especial
agradecimiento mi hermano por estar ahí como un gran amigo, compañero y el mejor
hermano que la vida puedo darme. Descansa en paz.
A mi familia
Ustedes han sido mi apoyo en la buenas y malas, gracias por estar siempre ahí, agradezco
por tener la familia que tengo unos primos a los que quiero como hermanos, mis tíos que
me han guiado como unos padres a mis abuelitos que han sido un gran ejemplo a seguir.
Como manera especial un agradecimiento a mi abuelito Mister yo sé que él me está
cuidando y guiando por un buen camino. Descansa en paz.
A mis amigos
Ustedes que son mi segunda familia con quienes he compartido un millón de aventuras y
anécdotas muchas alegrías, viajes tristezas, penurias y logros, gracias por estar
compartiendo conmigo y mi familia este día tan especial, espero que esta amistad perdure
por muchos años los adoro: Deysi, Mateo, Raquel, Fernanda, Estefanía, Gina, Verónica,
y muchos amigos más gracias por todo su apoyo tanto profesional como personal.
A mis profesores
Un gran ejemplo a seguir durante todo este tiempo de estancia en la universidad, mi
segundo hogar, me guiaron profesionalmente con ética e implantaron en mí el orgullo de
pertenecer a tan prestigiosa carrera Química Farmacéutica, un especial agradecimiento a
Doctor Xavier Santamaría por ayudarme en este proceso y por confiar en mi capacidad
de lograrlo, el gran apoyo moral para no desfallecer en el camino, su gran ética profesional
y amor a la carrera han sido una motivación para seguir adelante.
Me siento muy orgullosa de pertenecer a tan noble institución Universidad Central del
Ecuador y de ejercer mi hermosa y tan amada carrera Química Farmacéutica.
IV
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
CIENCIAS QUÍMICAS
CARRERA DE QUÍMICA FARMACÉUTICA
Autorización de autoría intelectual
Yo, Johanna Alexandra Garcés Padilla CI: 1724429723, en calidad de autor del trabajo
de investigación: “Elaboración de microesferas de diclofenaco sódico por gelación
ionotrópica para la obtención de formas farmacéuticas sólidas de liberación
prolongada”, autorizo a la Universidad Central del Ecuador a hacer uso de todos los
contenidos que me pertenecen o parte de los que contiene esta obra, con fines
estrictamente académicos o de investigación.
Los derechos que como autor me corresponden, con excepción de la presente
autorización, seguirán vigentes a mi favor, de conformidad con lo establecido en los
artículos 5, 6, 8; 19 y demás pertinentes de la Ley de Propiedad Intelectual y su
Reglamento.
También, autorizo a la Universidad Central del Ecuador a realizar la digitalización y
publicación de este trabajo de investigación en el repositorio virtual, de conformidad a lo
dispuesto en el Art. 144 de la Ley Orgánica de Educación Superior.
El autor declara que la obra objeto de la presente autorización es original en su forma de
expresión y no infringe el derecho de autor de terceros, asumiendo la responsabilidad por
cualquier reclamación que pudiera presentarse por esta causa y liberando a la Universidad
de toda responsabilidad.
En la ciudad de Quito a los 05 días del mes de Abril del 2018.
Firma del estudiante
Johanna Alexandra Garcés Padilla
CI: 1724429723
V
Constancia de aprobación del Proyecto de Investigación
Por medio del presente documento dejo constancia que he leído y participado en la
propuesta del Proyecto de Investigación, presentado por la señorita Johanna Alexandra
Garcés Padilla cuyo tema es: “ELABORACIÓN DE MICROESFERAS DE
DICLOFENACO SÓDICO POR GELACIÓN IONOTRÓPICA PARA LA
OBTENCIÓN DE FORMAS FARMACÉUTICAS SOLIDAS DE LIBERACIÓN
PROLONGADA”.
Dejo constancia además, que dicho tema no consta en la base de datos de tesis aprobadas
en la Faculta de Ciencias Químicas y en tal virtud ACEPTO realizar la asesoría en calidad
de tutor durante el proceso de ejecución del proyecto de investigación e informe final del
trabajo de investigación, hasta su correspondiente presentación y evaluación.
En la ciudad de Quito a los 05 días del mes de Abril del 2018.
---------------------------
Javier Rodrigo Santamaría Aguirre
C.I. 1802467132
VI
Constancia de aprobación del trabajo final por tribunal
El Tribunal constituido por: Dr. Pablo Bonilla, Dra. Liliana Naranjo, Dr. Javier
Santamaría, luego revisar el trabajo de investigación titulado: “Elaboración de
microesferas de diclofenaco sódico por gelación ionotrópica para la obtención de
formas farmacéuticas sólidas de liberación prolongada”previo a la obtención del
título (o grado académico) de previo a la obtención del título de Química Farmacéutica,
presentado por la señorita Johanna Alexandra Garcés Padilla APRUEBA el trabajo
presentado.
En la ciudad de Quito a los 05 días del mes de Abril de 2018.
Para constancia de lo actuado firman:
Dr. Javier Santamaría
CI: 180246713-2
VII
Lugar donde se realizará la investigación
El proyecto de investigación se desarrollará en el Laboratorio de Tecnología
Farmacéutica y en el Laboratorio de Bio-farmacia y Farmacocinética de la Facultad de
Ciencias Químicas de la Universidad Central del Ecuador.
VIII
Índice de Contenido
INTRODUCCIÓN .......................................................................................................1
CAPÍTULO I .......................................................................................................2
1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................................................................................................. 2
1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA...................................................................................................... 3
1.3 OBJETIVOS .............................................................................................................................................. 3
1.3.1 Objetivo general. ..........................................................................................3
1.3.2 Objetivos específicos .....................................................................................3
1.4 IMPORTANCIA Y JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN ...................................................... 4
CAPÍTULO II ......................................................................................................5
2.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN ............................................................................... 5
2.2 FUNDAMENTO TEÓRICO ..................................................................................................................... 7
2.2.1 Sistema de entrega de fármacos ....................................................................7
2.2.2 Sistema de liberación prolongada. ................................................................7
2.2.3 Tipos de matrices ........................................................................................ 11
2.2.4 Microesferas ............................................................................................... 12
2.2.6 Métodos de preparación de microesferas .................................................... 19
2.2.7 Mecanismo de gelificación con alginato ...................................................... 19
2.2.8 Técnica de encapsulación ........................................................................... 21
2.2.9 Liberación de fármacos desde las microesferas ........................................... 22
2.2.10 Controles físico químico de las microesferas ............................................. 23
2.2.11 Diclofenaco sódico. ................................................................................... 24
2.2.12 Cinética .................................................................................................... 25
2.2.12.1 Modelos matemáticos ......................................................................... 26
2.3 MARCO LEGAL ..................................................................................................................................... 29
2.4 HIPÓTESIS .............................................................................................................................................. 30
2.4.1 Hipótesis de trabajo .................................................................................... 30
2.4.2 Hipótesis nula ............................................................................................. 30
2.5 CONCEPTUALIZACIÓN DE LAS VARIABLES ............................................................................... 31
2.5.1 Variables Independientes ............................................................................ 31
2.5.2 Variable dependiente .................................................................................. 31
CAPÍTULO III .................................................................................................. 33
MARCO METODOLÓGICO................................................................................... 33
3.1 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN ..................................................................................................... 33
3.2 MATERIALES Y MÉTODOS ............................................................................................................... 33
3.3.1 Preparación de las microesferas ................................................................. 34
3.3.2 Caracterización de las microesferas ........................................................... 36
3.4 DISEÑO EXPERIMENTAL ................................................................................................................... 38
3.5 OPERACIONALIZACIÓN DE LAS VARIABLES ............................................................................. 39
3.6 TÉCNICAS DE PROCESAMIENTO DE DATOS ............................................................................... 40
3.7 VALIDEZ Y CONFIABILIDAD DE LOS INSTRUMENTOS .......................................................... 40
CAPITULO IV .................................................................................................. 41
4.1 FORMULACIÓN DE LAS MICROESFERAS .................................................................................... 41
4.1.1 Pruebas preliminares .................................................................................. 41
IX
4.1.2 Adición del principio activo ........................................................................ 43
4.2 CONTROLES FISICOQUÍMICOS DE LAS MEJORES FORMULACIONES ............................... 44
4.2.1 Tamaño ....................................................................................................... 44
4.2.2 Porcentaje de encapsulación ....................................................................... 46
4.2.3 Perfiles de disolución .................................................................................. 46
CAPÍTULO V .................................................................................................... 52
5.1 CONCLUSIÓN ........................................................................................................................................ 52
5.2 RECOMENDACIONES ......................................................................................................................... 52
BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 53
X
INDICE DE ANEXOS
A. ÁRBOL DE PROBLEMAS ................................................................................................................... 56
B. GUÍA DE OBSERVACIÓN ..................................................................................................................... 57
C. CERTIFICADO DE ANÁLISIS DE CARRAGENINAS ....................................................................... 58
D. CERTIFICADO DE ANÁLISIS DE ALGINATO DE SODIO ............................................................ 60
E. CERTIFICADO DE ANÁLISIS DE LA HIDROXIPROPILMETILCECULOSA (HPMC) ....... 62
F. CERTIFICADO DE ANÁLISIS DE LA MATERIA PRIMA ............................................................... 64
G. CERTIFICADO DE ANÁLISIS DE ESTÁNDAR ................................................................................. 65
H. CURVA DE CALIBRACIÓN UTILIZADA EN EL PERFIL DE DISOLUCIÓN.............................. 66
I. CINÉTICA DE DISOLUCIÓN .................................................................................................................. 67
XI
Índice de Ilustraciones
Ilustración 1: Sistemas de liberación prolongada (Montaner, 2005)................................7
Ilustración 2: Sistema de liberación tradicional (Montaner, 2005) ..................................8
Ilustración 3: Disciplinas científicas relacionadas con liberación de fármacos.
(Montaner, 2005)...........................................................................................................8
Ilustración 4: Liberación del principio activo de una matriz hidrofilica. (Andretta, 2013)
....................................................................................................................................11
Ilustración 5: Esquema de una microcapsula y una microesfera. (Bryshila Lupo Pasin,
2012) ........................................................................................................................... 13
Ilustración 6: Plegamiento del alginato. (Isabel Andueza, 2016) .................................. 15
Ilustración 7: Baja concentración. (Isabel Andueza, 2016) ........................................... 15
Ilustración 8: Alta concentración. (Isabel Andueza, 2016) ........................................... 15
Ilustración 9: Formula estructural de alginato de sodio. (Ghosal & Ray, 2011) ............. 16
Ilustración 10: Formula estructural de HPMC. (Raymond Rowe, 2009) ....................... 17
Ilustración 11: Estructura carragenina tipo Kappa. (Porto, 2013) ................................. 17
Ilustración 12: Estructura carrageninas tipo Iota. (Porto, 2013) .................................... 18
Ilustración 13: Estructura carrageninas Lambda. (Porto, 2013) .................................... 18
Ilustración 14: Mecanismo de gelificacion ionica . (Bryshila Lupo Pasin, 2012) .......... 20
Ilustración 15: Técnicas de microesferificación. (Garcés, 2018) ................................... 21
Ilustración 16: Liberación por el mecanismo de erosión. (Montaner, 2005) .................. 22
Ilustración 17: Liberación por el mecanismo de desintegración. (Garcés, 2018) ........... 22
Ilustración 18: Liberación por el mecanismo de difusión. (Garcés, 2018) ..................... 23
Ilustración 19: Estructura de diclofenaco sódico. (Laurence, 2006) .............................. 24
Ilustración 20: Porcentaje disuelto vs Tiempo. (Garcés, 2018) ..................................... 47
Ilustración 21: Porcentaje disuelto vs Tiempo. (Garcés, 2018) ..................................... 49
XII
Índice de Tablas
Tabla 1: Ventajas y Desventajas de matrices de liberación prolongada ...........................9
Tabla 2: Métodos de micro esferificación .................................................................... 19
Tabla 3: Constantes cinéticas de Diclofenaco Sódico ................................................... 25
Tabla 4: Curva de calibración ...................................................................................... 37
Tabla 5: Parámetros de aceptación de liberación del principio activo en un tiempo
determinado ................................................................................................................ 37
Tabla 6: Variables de las formulaciones de microesferas obtenidas .............................. 38
Tabla 7: Variables Dependientes.................................................................................. 39
Tabla 8: Variables Independientes ............................................................................... 39
Tabla 9: Constantes de las formulaciones ..................................................................... 41
Tabla 10: Formulaciones de HPMC pruebas preliminares ............................................ 41
Tabla 11: Formulaciones de Carrageninas pruebas preliminares ................................... 42
Tabla 12: Adición del principio activo en la formulación con carrageninas como
polímero de liberación prolongada ............................................................................... 43
Tabla 13: Adición del principio activo en la formulación con HPMC como polímero de
liberación prolongada .................................................................................................. 44
Tabla 14: Tamaño en mm de las microesferas .............................................................. 45
Tabla 15: ANOVA para el tamaño de la microesferas .................................................. 45
Tabla 16: Porcentaje de encapsulado del principio activo ............................................. 46
Tabla 17: ANOVA para el porcentaje de encapsulado del principio activo ................... 46
Tabla 20: Porcentaje disuelto vs Tiempo de liberación para HPMC ............................. 47
Tabla 21: Orden Cinético ............................................................................................. 48
Tabla 22: Porcentaje disuelto vs Tiempo de disolución para carrageninas .................... 48
Tabla 23: Ordenes Cinéticos ........................................................................................ 50
Tabla 22: Liberación porcentual acumulada por un rango de tiempo ............................ 50
Tabla 23: ANOVA de la liberación porcentual acumulada en los diferentes rangos de
tiempo ......................................................................................................................... 51
XIII
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE CIENCIAS QÍMICAS
CARRERA DE QUÍMICA FARMACÉUTICA
Elaboración de microesferas de diclofenaco sódico por gelación ionotrópica para la
obtención de formas farmacéuticas solidas de liberación prolongada
Autor: Johanna Alexandra Garcés Padilla
Tutor: Santamaría Aguirre Javier Rodrigo
Resumen
La liberación completa del principio activo en un tiempo no requerido puede incrementar
sus efectos secundarios, una alternativa para evitar este fenómeno consiste en dividir la
matriz monolítica en pequeñas porciones como microesferas. La microesferificación ha
tomado relevancia en aplicaciones farmacéuticas, en entre otras razones por disminuir los
efectos adversos causados por los fármacos, además de facilitar la administración e
incrementar el cumplimiento terapéutico. Aplicando gelificación ionotrópica, se
elaboraron microesferas de liberación prolongada, de diclofenaco sódico, variando el
porcentaje y tipo de polímeros: alginato de sodio, hidroxipropilmetilcelulosa y
carrageninas iota y lamda. Una vez caracterizadas en términos del tamaño de partícula,
porcentaje de encapsulamiento y perfil de disolución se demostró que la mejor
formulación fue la que incluye HPMC al 1%, alginato de sodio al 8%, pues cumple con
los rangos de aceptación establecidos en la farmacopea USP39-NF34. Los parámetros de
confiabilidad: coeficiente de correlación, coeficiente de correlación ajustado y el criterio
de información de Akaike (AIC) demostraron que su cinética es de primer orden.
PALABRAS CLAVES: MICROESFERAS, GELACION IONOTRÓPICA,
LIBERACION PROLONGADA, DICLOFENACO SÓDICO,
HIDROXIPROPILMETILCELULOSA (HPMC), CARRAGENINAS.
XIV
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS
CARRERA DE QUIMICA FARMACEUTICA
Micro spherification of diclofenac sodium by Ionotropic gelation for modified
release
Autor: Johanna Alexandra Garcés Padilla
Tutor: Santamaría Aguirre Javier Rodrigo
Abstract
The complete release of the active ingredient in not required time can increase its side
effects, an alternative to avoid this phenomenon is to divide the monolithic matrix into
small portions as microspheres. Microspherification has become relevant in
pharmaceutical applications, among other reasons, by reducing the adverse effects caused
by drugs, facilitating the administration and increasing therapeutic compliance. Applying
ionotropic gelation, prolonged-release microspheres of diclofenac sodium were
elaborated, varying the percentage and type of polymers: sodium alginate,
hydroxypropylmethylcellulose and carrageenans iota and lamda. Once characterized in
terms of particle size, percentage of encapsulation and dissolution profile, it was
demonstrated that the best formulation was that which includes 1% HPMC, 8% sodium
alginate, since it meets the acceptance ranges established in the pharmacopoeia. USP39-
NF34. Reliability parameters: correlation coefficient, adjusted correlation coefficient and
Akaike's information criterion (AIC) showed that it has a first order kinetics.
KEYWORDS: MICROSPHERES, IONOTROPIC GELATION, CARRAGEENAN,
MODIFIED RELEASE, DICLOFENAC SODIUM, HYDROXYPROPYL
METHYLCELLULOSE (HPMC)
1
Introducción
El presente proyecto de investigación tiene como objetivo elaborar microesferas de
liberación prolongada de Diclofenaco Sódico por gelación ionotrópica, siendo
caracterizadas por el tamaño, porcentaje de encapsulamiento y perfiles de disolución, una
vez analizados estos parámetros se elegirá la mejor formulación.
En el primer capítulo de este documento se detalla el planteamiento del problema en
donde se explica la problemática que llevó a realizar esta investigación; la formulación
del problema; justificación, en donde se exponen la importancia que tiene esta
investigación para el bien común.
En el segundo capítulo se presenta el marco teórico, donde se detallan investigaciones
realizadas anteriormente y se enlistan los diferentes temas y sub-temas que conforman los
objetos del tema de estudio. También se presenta definiciones de las variables, así como
los reglamentos que rigen el uso adecuado de medicamentos en los seres humanos.
En el tercer capítulo, se encuentra el marco metodológico, el cual detalla el procedimiento
que se siguió para desarrollar el proyecto de investigación, que paradigma, que nivel y
qué tipo de investigación se utilizó. Además de esto, se describe los métodos y materiales
que se utilizarán en la experimentación. En este capítulo también se mencionan las
variables con sus dimensiones e indicadores mediante la matriz de operacionalización de
variables; para la técnica de recolección de datos se utiliza una guía de observación la
cual será validada y aprobada por expertos.
En el cuarto capítulo se presentan los resultados obtenidos con su respectivo análisis.
En el quinto capítulo se encuentra las conclusiones y recomendaciones del proyecto de
investigación.
2
Capítulo I
El problema
1.1 Planteamiento del problema
Desde tiempos antiguos se empleó el uso de plantas, minerales y extractos animales con
el fin de aliviar lo que en ese entonces se consideraban males o dolencias, esto se realizó
sin tener en cuenta el valor químico o aún más la acción terapéutica que estos
proporcionan, desarrollándose así los primeros brebajes terapéuticos hasta llegar a la
manufactura de los primeros comprimidos, siendo hasta hoy una de las formas
farmacéuticas más utilizadas, tienen varios componentes entre excipientes y principios
activos; el sueño del hombre es crear un fármaco ideal que no produzca efectos adversos
y que llegue de forma localizada al órgano diana para que cumpla su acción terapéutica.
La población a nivel mundial sufre de múltiples enfermedades, que tienen ya sea como
síntoma primario o secundario dolor, inflamación y fiebre, para resolver la mayoría de
estos problemas se utiliza una lista muy grande de fármacos siendo el grupo más utilizado
los AINES (anti-inflamatorios no esteroides), entre los cuales se incluyen medicamentos
tan conocidos como, el ácido acetil-salicílico (AAS) (Aspirina®), Ibuprofeno,
Indometacina, Diclofenaco Sodico, Piroxicam, Paracetamol etc. (Dra.Victoria Hall
Ramirez, 2001, pág. 26). Uno de los medicamentos escogidos para este estudio es el
Diclofenaco Sódico ya que es un fármaco de fácil acceso, con un costo cómodo y de
prescripción regular para enfermedades como: artritis, osteoartritis, artritis reumatoide,
inflamación y dolor, distintos tipos de reumatismo, esguinces musculares, torceduras,
tendinitis, dismenorrea, cólico nefrítico, ataque agudo de gota. La posología de este
fármaco está dirigida para todas las edades desde niños de un año hasta adultos mayores,
siempre y cuando se cumpla con la dosificación adecuada para cada caso (Dra.Victoria
Hall Ramirez, 2001). Para poder alcanzar el efecto terapéutico por lo general se requiere
de varias tomas al día por varios días, lo que implica muchas veces que el paciente
abandone el tratamiento o no lo siga adecuadamente, dando como resultado que la acción
terapéutica no se cumpla.
Se ha optado por la formulación de formas farmacéuticas solidas de liberación prolongada
las cuales tienen una presentación habitual de una matriz monolítica polimérica, este tipo
de liberación presenta muchas ventajas entre las cuales tenemos, reducción de la
frecuencia de administración para mejorar el cumplimiento terapéutico y control del sitio
de liberación del fármaco en el tracto gastrointestinal.
Este tipo de formas farmacéuticas pueden presentar problemas de velocidad en la
liberación del principio activo luego de su activación, a este fenómeno se lo denomina el
efecto “burst”, este efecto puede ser considerado como una consecuencia negativa, en el
caso de las formulaciones de liberación prolongada ya que se requiere una liberación a
largo plazo (Xiao Huang, 2001).
Por lo tanto, se debe buscar alternativas que ayuden a evitar en lo posible el efecto “burst”,
una de estas es el fraccionamiento de la matriz monolítica polimérica formando
3
matrices a nivel micro con las mismas características de las matrices a nivel macro
reduciendo la posibilidad de que el sistema completo falle. En un sistema así, la cantidad
del sólido que puede perderse es muy pequeña con relación a la concentración total
administrada por lo cual no influye en el proceso cinético y el fármaco cumple su acción
terapéutica (Ross, 2008).
Se ha optado por la microesferificación de principios activos por gelación ionotropica,
una técnica que se basa en dejar caer una dispersión de fármaco y polímero en cloruro de
calcio acuoso, la gelificación de la solución ocurre instantáneamente lo que resulta en la
formación de microesferas, dependiendo de los materiales utilizados en la formulación se
puede modificar el tiempo de liberación del principio activo el cual debe cumplir con las
especificaciones de disolución de la USP39-NF34 (Farmacopea de los Estados Unidos de
América) para Diclofenaco Sódico de liberación prolongada, ayudando a reducir el
número de tomas al día y los efectos secundarios de este fármaco (Zien El-Deen E.E.,
2015).
Si no se puede disminuir el riesgo presente en las matrices poliméricas monolíticas de
liberación, las tomas no disminuyen, no se cumple el efecto terapéutico y por lo tanto los
efectos secundarios seguirán aumentando, causando un daño a la salud de la población y
afectando su economía por lo que este proyecto proporciona una ventaja a nivel
terapéutico y económico.
1.2 Formulación del problema
¿Las formas farmacéuticas monolíticas de liberación prolongada pueden sufrir el efecto
“burst”?
1.3 Objetivos
1.3.1 Objetivo general.
Elaborar microesferas de liberación prolongada de Diclofenaco Sódico por gelación
ionotrópica.
1.3.2 Objetivos específicos.
Desarrollar y caracterizar microesferas de liberación prolongada de Diclofenaco Sódico
combinando alginato de sodio, HPMC y carrageninas iota y lambda en diferentes
concentraciones, por gelación ionotrópica.
Determinar la cinética de disolución de las microesferas y verificar el cumplimiento de
las especificaciones para Diclofenaco Sódico de liberación prolongada según de la
USP39-NF34
4
1.4 Importancia y justificación de la investigación.
El deseo de facilitar una adecuada terapia al paciente hace necesaria la investigación y
desarrollo de nuevos vehículos así como métodos de manufactura de fármacos; utilizando
compuestos que permitan una liberación controlada del principio activo y sean más
selectivos con el sitio de acción .Las tabletas de liberación prolongada son una alternativa
para disminuir el número de tomas al día del medicamento y los efectos secundarios que
puedan provocar, ya que es molesto para el paciente ingerir varias tomas por día y aún
más si la economía familiar se ve involucrada; estas formas farmacéuticas pueden traer
problemas con la liberación del principio activo, debido a factores ya sean físicos o
químicos, siendo uno de los más graves la aparición del efecto “burst”; el cual consiste en
la liberación completa del principio activo en un tiempo no requerido aumentando los
efectos secundarios, provocando que no se cumpla con el objetivo terapéutico orillando
al paciente a la automedicación. (Xiao Huang, 2001)
Una alternativa para evitar este fenómeno consiste en dividir la matriz monolítica en
pequeñas porciones para evitar un daño total; entre las alternativas tenemos, microesferas,
microcapsulas, miroemulsiones, emulsiones, pellets entre otros.
Por lo mencionado, en el presente estudio se propone la elaboración de microesferas
poliméricas cargadas con Diclofenaco sódico como fármaco modelo a través del método
de gelación ionotrópica; se trata de realizar una combinación de polímeros que
prolonguen la liberación al máximo periodo posible; la ventaja de este sistema de entrega
es la manera especial de contener el principio activo ya que este se encontrara distribuido
en varias matrices monolíticas a nivel micro , lo que ayuda a que cualquier daño que se
produzca no afecte el 100% de la matriz sino solo una porción , esto contribuye a que el
principio activo llegue al órgano diana y pueda realizar su acción, evitando los efectos
secundarios a nivel gastrointestinal y la toxicidad que esto puede producir.
5
Capítulo II
Marco teórico
2.1 Antecedentes de la investigación
Las investigaciones señaladas a continuación hacen referencia a estudios realizados sobre
los métodos de obtención, caracterización, formulación y como a incrementando el interés
por parte de las industrias farmacéuticas en aplicar esta nueva tecnología, con la finalidad
de incrementar la solubilidad de fármacos y la viabilidad de formular matrices monolíticas
poliméricas a nivel micro.
Cristina Jawaharlal, Universidad tecnológica de Hyderabad analizo diferentes
formulaciones de microesferas de Diclofenaco Sódico por la técnica de gelación
ionotrópica usando alginato de sodio como un portador del principio activo y Eudragit
S100 como el agente modificador de liberación, se evalúan diferentes propiedades de las
microesferas, como la eficiencia de encapsulado y la liberación del principio activo ,
indicando que la mejor formulación posee alginato de sodio al 2% y Eudragit S100 1:2 ,
los estudios de liberación fueron realizados a un tiempo de 12 horas a un pH de 7,5
demostrando estabilidad (Jawaharlal, 2012).
Zien El-Deen E.E, Universidad Tanta, Egipto, usaron como principio activo Diclofenaco
Sódico en mezcla con polímeros biodegradables y biocompatibles en forma de
microesferas, por la técnica de gelación inotrópica usando alginato de sodio como
portador e HPMC (hidroxipropilmetilcelulosa) como agente modificador de liberación, el
resultado obtenido es una liberación de hasta 12 horas a un pH 7,4, los resultado in- vitro
indican que se modificó la liberación. (Zien El-Deen E.E., 2015).
Kajal Ghosal y Sarbani Dey Ray, Facultad de Farmacia y Ciencias de la salud Durgapur,
India elaboraron microesferas de liberación controlada usando como medio encapsulante
alginato de sodio y como agentes retardantes HPMC (hidroxipropilmetilcelulosa),
Quitosano, éter estearílico, por el método de intercambio iónico, la liberación se mantuvo
por 10 h dando como conclusión que la matriz hidrofóbica de HPMC con alginato de
sodio es un sistema de partículas de liberación de fármacos específicos.(Ghosal & Ray,
2011)
M.C.Bonferoni, Universidad de Pavia, Italia analizan el comportamiento de carrageninas
en tabletas de efecto “retard” para la liberación de sulfato de salbutamol y maleato de
clorfenamina, la influencia de este polímero presente en un 40% en la formulación dio
buenos resultados como agente retardante a un pH de 1.2 y 6.8 .Las carrageninas como
único polímero dieron una liberación de hasta 24 h y en mezcla con HPMC un resultado
de 16 h de liberación.(M.C. Bonferoni, 2014)
6
Jayanti Nerurkar, Universidad de Georgia, USA, analizan el comportamiento de los
polímeros en mezcla de HPMC con diferentes tipos de carrageninas en tabletas de
liberación controlada de principios activos, Se realiza varias formulaciones de tabletas
por compresión directa usando como principio activo ibuprofeno, las mejores
formulaciones tienen una proporción (1:2) de HPMC y Viscarin siendo un total del 20%
en la formulación, la cinética que la preside es de orden cero liberando el principio activo
en un tiempo de hasta 16 h.(Jayanti Nerurkar, 2015)
Madhusudan Hriharan, Universidad de Georgia , Georgia realizaron varias formulaciones
de tabletas las cuales contenían Gelcarin GP-379 (0,5%) y Viscarin GP- 209 (0,5%) dando
un total de 1% en la formulación, se evalúa los perfiles de disolución dando una cinética
de orden cero demostrando que esta mezcla tiene un efecto sinérgico y se puede aplicar a
tabletas de liberación retardada..(Madhusudan Hriharan, 2014)
Xiao Huang, Universidad de Alabama, analizó un fenómeno en particular en diferentes
formas farmacéuticas, denominado efecto “burst” demostrando que puede tener causas
negativas; no se tiene muy claro el proceso fisicoquímico o los pasos específicos para que
este fenómeno se dé pero las causas principales están en la producción, formulación o en
los agentes fisicoquímicos presentes en todo el proceso de activación del fármaco, se
evalúa los posibles métodos o formulaciones para evitar que se de este efecto. (Xiao
Huang, 2001).
Paulo Costa, desarrollo una forma farmacéutica sólida que garantiza una liberación
adecuada del fármaco, para realizar estos estudios se utilizan frecuentemente perfiles
acumulativos de liberación del fármaco, existen algunos métodos para comparar estos
perfiles, se los clasifica en: métodos estadísticos, métodos independientes de modelos,
métodos dependientes de modelos matemáticos y otros parámetros. Los métodos
matemáticos son los más utilizados, ya que describen el comportamiento de sistemas de
liberación inmediata y prolongada relacionada con la cantidad de fármaco liberado, dando
una interpretación cuantitativa de los valores obtenidos en el proceso de disolución.
(Costa, 2012)
Hector Andreeta, Universidad de la Plata, analiza la liberación de fármacos a partir de un
núcleo, que posee el principio activo y se encuentra rodeado de una capa polimérica, se
realiza en un tiempo determinado .Los modelos o métodos analíticos que describen los
mecanismos cinéticos de liberación consisten en obtener datos experimentales, los cuales
posteriormente se interpretaran y el modelo que más se ajuste a estos resultados es el que
se utiliza para describir el proceso de disolución. (Andretta, 2013)
Peña Alberto, Colegio de Farmacéuticos de la Provincia de Buenos Aires, realizaron
ensayos de disolución para comprimidos de ácido acetil salicílico de liberación controlada
elaborándose los perfiles de disolución, para los datos obtenidos se usó modelos cinéticos
que consideran la liberación del principio como: modelos de orden cero, primer orden,
7
Higuchi, Hixson, y Crowell considerando r2 como criterio comparativo. (Peña, 2008)
2.2 Fundamento teórico
2.2.1 Sistema de entrega de fármacos.
Los sistemas de administración de fármacos están diseñados para la administración
dirigida o la liberación controlada de agentes terapéuticos.
Los fármacos se han usado desde hace mucho tiempo para mejorar la salud y alargar la
vida. La práctica de administración de fármacos ha cambiado dramáticamente en las
últimas décadas y se anticipan cambios aún mayores en el futuro cercano. Sin embargo,
con todo este progreso, muchos fármacos, incluso los que han sido descubiertos mediante
las estrategias más avanzadas, tienen efectos secundarios, debido a la interacción del
fármaco con tejidos saludables que no son el sitio destinado del fármaco. La
administración dirigida o controlada de fármacos, es una manera común de disminuir los
efectos secundarios y la toxicidad del fármaco, a la vez que se maximiza el impacto del
tratamiento. (Roderic I. Pettigrew, 2016)
2.2.2 Sistema de liberación prolongada.
El término “liberación prolongada” es el que emplean las farmacopeas europea y
americana como alternativa a la expresión convencional: formas “retard”.
La liberación prolongada de fármacos es una modalidad para tratar patologías de diverso
tipo y características. El término de liberación prolongada se refiere a la capacidad de un
sistema de administrar una droga durante un período prolongado a una concentración
controlada, ofreciendo una atractiva alternativa para conseguir niveles constantes de
fármaco en el organismo, y a su vez reduciendo los posibles efectos tóxicos del mismo
(Ilustración 1).
Ilustración 1: Sistemas de liberación prolongada (Montaner, 2005).
8
En la Ilustración 2 se puede apreciar el comportamiento normal de un fármaco que
presenta irregularidad en las dosis, éstas se presentan ya que no se controla de una manera
adecuada la liberación del principio activo, se puede sobrepasar los niveles mínimos
tóxicos y causar una sobredosis o estar bajo el nivel mínimo efectivo y no cumplir con el
objetivo terapéutico, para evitar todas estas irregularidades, aparece la alternativa de
formas farmacéuticas de liberación prolongada.
Ilustración 2: Sistema de liberación tradicional (Montaner, 2005)
El diseño y aplicación de sistemas de dosificación prolongada de medicamentos es
actualmente uno de los aspectos de mayor relevancia en el desarrollo de nuevas formas
farmacéuticos. La utilización de materiales poliméricos como soportes de fármacos para
regular y dosificar su liberación en aplicaciones específicas es una perspectiva que ha
adquirido gran interés (Ilustración 3).
Ilustración 3: Disciplinas científicas relacionadas con liberación de fármacos. (Montaner, 2005)
El objetivo principal de la liberación prolongada es simple: conseguir la cantidad correcta
del agente activo, en el momento adecuado y en el lugar preciso. Este método de
liberación se usa habitualmente para prolongar el tiempo que la dosis terapéutica.
En un sistema de liberación prolongada, el agente bioactivo es incorporado a un soporte
que generalmente es un material polimérico o una combinación de varios. La velocidad
de liberación de la sustancia activa desde dicho sistema al medio que la rodea, viene
determinada por las propiedades del propio polímero y, en menor medida, depende de los
factores ambientales, como pueden ser el pH, la temperatura y los fluidos del organismo.
Por ello, los sistemas de liberación controlada deben ser capaces de permitir
9
la administración de sustancias bioactivas de una forma lenta y continua durante períodos
dilatados de tiempo.
Los materiales poliméricos permiten liberar de forma controlada fármacos de bajo peso
molecular y permiten una gran variedad de rutas de administración (oral, parenteral,
transversal, nasal, ocular, etc.). (Montaner, 2005)
A pesar de las evidentes ventajas también estas formas farmacéuticas presentan ciertas
limitaciones. En la tabla 1 se enuncian las ventajas y desventajas de las formas
farmacéuticas de liberación prolongada.
Tabla 1: Ventajas y Desventajas de matrices de liberación prolongada
Ventajas Desventajas
Reducción de la frecuencia de administración
para mejorar el cumplimiento terapéutico.
Reducción de las fluctuaciones en las
concentraciones plasmáticas: minimizar los
efectos adversos, y evitar los niveles
plasmáticos sub-terapéuticos.
Control del sitio de liberación del fármaco en el
tracto gastrointestinal: proteger al estómago de
una posible acción agresiva del medicamento.
(Montaner, 2005, pág. 2).
Toxicidad o falta de biocompatibilidad del
material polimérico usado.
Formación de productos secundarios nocivos
procedentes del polímero, si éste es
biodegradable.
La necesidad de intervención quirúrgica para
colocar algunos implantes en una localización
apropiada.
Alto costo debido al precio del polímero o del
procedimiento de obtención del medicamento.
Posibilidad de fugas u otros factores que
conduzcan a una liberación incontrolada
(efecto burst).(Virginia Sáez, 2012)
Elaborado por Johanna Garcés
En muchas formulaciones de liberación controlada, inmediatamente después de colocar
la formulación ene l medio de liberación se libera completamente el fármaco produciendo
el efecto “Burst”, este efecto se da en un tiempo corto en comparación a todo el proceso
de liberación, no se ha investigado profundamente en todos los casos en los cuales se ve
este fenómeno y se lo ha ignorado en la mayoría de modelos cinéticos.
Efecto “Burst”
Liberación completa del fármaco en un tiempo no deseado. Por lo general este fenómeno
se da en formulaciones de liberación prolongada al inicio de la liberación.
10
Ilustración 4: Efecto "Burst" (Xiao Huang, 2001)
Como evitar el efecto “Burst”
Considerado como una consecuencia negativa en las formulaciones de liberación
prolongada algunos investigadores han tratado de evitar este fenómeno tecnológicamente
un ejemplo claro de esto es la formulación de microesferas, microcapsulas etc.
Este fenómeno es impredecible aun cuando es deseado como una ventaja de liberación
inmediata demostrando que los medicamentos se deben administrar gradualmente.
En este estudio nos centraremos en la forma de prevenir la aparición de este fenómeno en
formulaciones de liberación controlada especialmente con los principios activos que
tienen bajo peso molecular. (Xiao Huang, 2001)
Consecuencias del efecto “Burts”
Obtener formas farmacéuticas de liberación prolongada conlleva el desarrollo de nuevos
métodos, nuevos usos para los polímeros ya existentes en el mercado, dando como
resultado un menor número de tomas por día, una liberación controlada tanto a nivel de
principio activo como el lugar de acción. A continuación hablaremos de algunos de los
más importantes sistemas y dispositivos de administración oral, de liberación prolongada.
Se trata de evitar este fenómeno ya que ha altas concentraciones iniciales del fármaco
puede conducir a limites tóxicos, o a su vez puede metabolizarse o excretarse sin ser usado
de manera efectiva, incluso si no se produce algún daño al darse este fenómeno se
desperdicia el fármaco puede tener un efecto en la economía (Xiao Huang, 2001)
11
2.2.3 Tipos de matrices
Sistemas monolíticos o matriciales
Se caracterizan por tener el principio activo uniformemente distribuido en el seno de un
polímero ya sea como suspensión o como disolución. Se clasifican en matrices
hidrofilicas y lipofilicas
Matrices hidrofílicas:
Este tipo de matriz se obtiene al mezclar el principio activo con polímeros hidrofílicos, de
elevada capacidad gelificante en medios acuosos. Una mezcla correcta de excipientes nos
permite la elaboración de comprimidos o cápsulas de gelatina rígida. Este tipo de formas
farmacéuticas al entrar en contacto con un medio acuoso como por ejemplo el medio
gástrico o intestinal, tienden a forman una capa viscosa. En el esquema de la ilustración
4, se simula un corte de un comprimido de este tipo, conforme va ingresando el agua en
el sistema, la capa de gel va experimentando un progresivo aumento de volumen. Poco a
poco, las capas más exteriores pueden ir sufriendo paulatinamente un proceso de erosión.
El proceso concluye con una total gelificación del sistema y con la práctica liberación del
principio activo bien por difusión, bien por erosión o por una mezcla de ambos
fenómenos.
Ilustración 5: Liberación del principio activo de una matriz hidrofilica. (Andretta, 2013)
Los polímeros gelificantes más utilizados como matrices hidrofílicas son:
Origen natural o semisintético: agar-agar y alginatos o quitosano, almidones
modificados, etcétera.
Derivados celulósicos: carboximetilcelulosa (CMC), la hidroxietilcelulosa (HETC), la
hidroxipropilcelulosa (HPC), hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) o la metilcelulosa
(MC).
Derivados del ácido acrílicos: Carbopol.
12
Matrices Lipofílicas
El principio activo se encuentra disperso en una matriz insoluble, se los prepara por
compresión directa, compactación entre rodillos o granulación mediante fusión en
caliente a partir de una mezcla pulverulenta. La liberación depende de la disolución de
una agente de canalización que va formando una matriz porosa de capilares tortuosos
embebidos de fluido gastrointestinal en el que va liberándose el fármaco. Una formulación
característica contiene: Principio activo, material lipídico (cera de carnauba, cera
microcristalina, aceites hidrogenados, etcétera), agente de canalización (materiales muy
solubles como cloruro sódico, azúcares, polioles), solubilizantes y tampones,
antiadherente/deslizante, (talco, sílice coloidal, etc.) (Sáez, 2014)
Matrices de polímeros insolubles
En este tipo de matrices el principio activo se complementa con el polímero inerte e
insoluble en el medio gastrointestinal. El sistema ha sido comparado por muchos autores
a una esponja.
El fármaco puede estar en forma dispersa como una suspensión o puede estar disuelto
en el polímero dándose hasta cuatro posibilidades diferentes para su liberación:
Fármaco disuelto en la matriz produciéndose su difusión mediante un mecanismo de
solución-difusión.
Fármaco disperso en la matriz (éste tiene previamente que disolverse y después se
produce su difusión por un mecanismo solución-difusión).
Fármaco disuelto en la matriz, produciéndose la difusión a través de los poros de la
matriz llenos de medio acuoso.
Fármaco disperso en la matriz y tras su disolución se produce la difusión a través de
los poros llenos de medio acuoso.
2.2.4 Microesferas
Tienen una estructura monolítica, en la cual el fármaco queda incorporado dentro de una
matriz polimérica, preparada a partir de materiales biocompatibles, que poseen
propiedades que permiten la erosión o la difusión del principio activo. Las características
de la microesfera ideal serían: selectividad por el tejido diana, acoplamiento entre una
liberación controlada y sostenida, así como evitar el daño en el tejido huésped. (Virginia
Sáez E. H., 2014).
El proceso tecnológico por el cual se obtienen las microesferas se denomina
microesferificación, aunque su aplicación fue tardía en el campo de los medicamentos, lo
cierto es que su difusión fue muy rápida, llegando a ser en un corto período de tiempo una
tecnología ampliamente extendida en la industria farmacéutica. El producto resultante de
este proceso tecnológico se denomina micropartículas, microcápsulas o microesferas,
(Ilustración 5), sistemas que se diferencian en su morfología y estructura interna, con un
tamaño de partícula, inferior a 1 mm.
13
Ilustración 6: Esquema de una microcapsula y una microesfera. (Bryshila Lupo Pasin, 2012)
Si es inferior a 1 um, el producto resultante del proceso se denominara nanoesferas,
nanopartículas o nanocápsulas (Aguilar, 2009). Uno de los primeros fármacos
microesferificados fue la aspirina con la intención de prevenir la irritación gástrica, dando
resultados sorprendentes, demostrando que esta técnica tiene futuro en la industria
farmacéutica.
Aplicaciones.
Es importante destacar que las micropartículas o microesferas pueden constituir por sí
mismas una forma farmacéutica o bien ser acondicionadas en una forma farmacéutica
secundaria. De este modo, las micropartículas pueden administrarse bajo la forma de
suspensión o incluidas en una cápsula o en un comprimido. La forma farmacéutica final
estará condicionada por la vía de administración del producto microesferificado. En este
sentido, es importante resaltar que la mayoría de las microesferas presentes actualmente
en el mercado están destinadas a su administración por vía oral; no obstante, existe un
número limitado, pero previsiblemente creciente, de microesferas y nanoesferas
administrables por una vía parenteral (intramuscular o subcutánea).
Beneficios
Reducción del efecto directo causado por algunos medicamentos en la mucosa gástrica.
Un ejemplo de esto son los medicamentos de carácter ácido, como la Aspirina.
Enmascaramiento del olor y del sabor. El recubrimiento de un medicamento de
características organolépticas indeseables con un material que hace imperceptibles dichas
características aporta, sin lugar a dudas, importantes ventajas desde el punto de la
aceptabilidad por parte del paciente (Aguilar, 2009).
Conseguir una liberación sostenida o controlada del principio activo a partir de la forma
farmacéutica. Esta es, en la actualidad, la aplicación más frecuente de la
microesferificación. Gracias al recubrimiento eficaz del medicamento con un material
adecuado, es posible conseguir, no únicamente una liberación gradual y sostenida del
mismo, sino también que la liberación se produzca a modo de pulsos o a un determinado
pH (Montaner, 2005).
14
Materiales que se usa en la microesferificación.
Las opciones se van ampliando gradualmente en la medida en que surgen nuevos
biomateriales y nuevas aplicaciones de la microesferificación.
De un modo general, los materiales capaces de constituirse en microesferas se clasifican
en tres categorías: lípidos, proteínas y polímeros.
Lípidos
La cera carnauba, el alcohol estearílico, el ácido esteárico son lípidos que se funden a una
determinada temperatura y son erosionables por acción de las lipasas que existen a nivel
gástrico.
Proteínas
La gelatina fue el primer material utilizado en microesferificación y sigue siendo en la
actualidad, un material con un importante potencial. La albúmina es otro ejemplo de
proteína que se aplica en microesferificación. Forman una matriz la cual es porosa y
permite la difusión del fármaco a través de ella.
Polímeros
Debido a su gran versatilidad, ésta es la familia de materiales más utilizada en
microesferificación. Dentro de los cuales destacan el alginato, el dextrano, la goma
arábiga (goma acacia), el quitosano y los carragenanos, semisintéticos y sintéticos
sintéticos más destacables son los derivados acrílicos y los poliésteres.(Aguilar, 2009).
Entre los polímeros más utilizados están:
Alginato de sodio
Los alginatos son biopolímeros lineales compuestos de ácido ß-manurónico (unidades
M) y ácido Q-gulurónico (unidades G) unidos por enlaces 1-4. El alginato puede ser
obtenido de algas como Macrocystis pyrifera (Higuera, 2011), su importancia tecnológica
radica en su capacidad para formar hidrogeles. La red polimérica está compuesta de
moléculas lineales conectadas entre sí por interacciones iónicas dando lugar a
entrecruzamientos denominados comúnmente “caja de huevos” (egg shell) (Ilustración 6).
En presencia de calcio se sitúan como puentes entre los grupos con carga negativa del
ácido gulurónico.
15
Ilustración 7: Plegamiento del alginato. (Isabel Andueza, 2016)
El grado de entrecruzamiento del gel de alginato está determinado por el catión
multivalente, por la composición y la concentración del polímero. A bajas
concentraciones del polímero la red se debilita (Ilustración 7), mientras que a altas
concentraciones la reticulación es mayor (Ilustración 8)
Efecto de la concentración del polímero sobre la red del hidrogel.
Ilustración 8: Baja concentración. (Isabel Andueza, 2016)
Ilustración 9: Alta concentración. (Isabel Andueza, 2016)
Aplicaciones
Muchos productos comerciales que contienen alginatos de tipo ultrapuro (98%) son
frecuentemente usados como excipientes en la industria farmacéutica. El alginato como
hidrogel, posee la capacidad de absorber grandes cantidades de agua y en presencia de
iones multivalentes (calcio, zinc y otros) constituye una red polimérica, proceso que se
denomina gelificación iónica.
16
Propiedades
Solubilidad: Polvo blanco o marrón amarillento pálido, poco soluble en agua,
formando una solución coloidal viscosa, prácticamente insoluble en etanol al 96%.
(Town, 2013)
Estructura
Fórmula molecular: C6H7O6Na, peso molecular: 216 g/mol, la formula estructural
(Ilustración 9)
Ilustración 10: Formula estructural de alginato de sodio. (Ghosal & Ray, 2011)
HPMC (Hidroxipropilmetilcelulosa)
La Hidroxipropilmetilcelulosa es un polvo blanco amarillento o blanco grisáceo,
higroscópico después del secado con forma de finas fibras, es inodoro e insípido se hincha
en el agua formando soluciones coloidales viscosas, su fórmula estructural se puede
visualizar en la (Ilustración 10).
La viscosidad de la Hidroxipropilmetilcelulosa se relaciona directamente con los grupos
metoxi que contiene, a mayor concentración de estos grupos su viscosidad será mayor
(Isabel Andueza, 2016).
Aplicaciones
Se usa como excipiente en una amplia gama de productos farmacéuticos, incluidas
tabletas orales suspensiones y preparaciones tópicas en gel, fácilmente soluble en agua y
las soluciones son más tolerantes a las sales. (Raymond Rowe, 2009)
17
Propiedades
Acidez / alcalinidad pH = 5.5-8.0 (solución acuosa al 2% p / v), contenido de humedad
41%, la Hidroxipropilmetilcelulosa es prácticamente insoluble en agua caliente (por
encima de 60°C), acetona, etanol (95%), éter y tolueno, se disuelve en agua fría para
formar una solución coloidal. Su viscosidad (dinámica) 8.5-11.5 mPa s (8.5-11.5 cP).
(Raymond Rowe, 2009)
Ilustración 11: Formula estructural de HPMC. (Raymond Rowe, 2009)
Carrageninas
Las carrageninas se obtienen de las algas marinas rojas de las especies Gigartina, Hypnea,
Eucheuma, Chondrus e Iridaea; están ubicadas en la pared de las células, en la matriz
intercelular, dando como resultado un hidrocoloide.
Tiene diversas aplicaciones como espesante, gelificante, agente de suspensión y
estabilizante, además puede formar una amplia variedad de texturas de gel a temperatura
ambiente: gel firme o elástico; transparente o turbio; fuerte o débil; termorreversible o
estable al calor; alta o baja temperatura de fusión/gelificación. (Porto, 2013)
La posición y el número de grupos de éster sulfato así como el contenido de 3,6-AG
(Anhidro Galactosa) determinan la clasificación química de las carrageninas:
KAPPA: Contiene de 25% a 30% de éster sulfato y de 28% a 35% de 3,6-AG; gel rígido,
quebradizo, termorreversible, alta fuerza de gel, presenta sinérisis (extrusión espontánea
de agua a través de la superficie del gel en reposo), su estructura se puede visualizar en la
(Ilustración 11).
Ilustración 12: Estructura carragenina tipo Kappa. (Porto, 2013)
18
IOTA: Contiene de 28% a 35% de éster sulfato y de 25% a 30% de 3,6-AG; gel elástico,
termorreversible, no presenta sinérisis, propiedad tixotrópica, su estructura se puede
visualizar en la (Ilustración 12).
Ilustración 13: Estructura carrageninas tipo Iota. (Porto, 2013)
LAMBDA: Contiene de 32% a 39% de éster sulfato y no contiene 3,6-AG; soluble en frío,
no gelificante, produce altas viscosidades, su estructura se puede visualizar en la
(Ilustración 13).
Ilustración 14: Estructura carrageninas Lambda. (Porto, 2013)
Propiedades de las Carrageninas
Solubilidad:
En agua caliente las carrageninas son solubles a altas temperaturas. El intervalo normal
de temperaturas es de 40 a 70ºC, dependiendo de la concentración y de la presencia de
cationes. En agua fría, solamente son solubles la carrageninas tipo lambda y las sales de
sodio de los tipos kappa e iota. (Porto, 2013)
Gelificación:
Las soluciones calientes de carrageninas kappa e iota poseen la habilidad de formar geles
termorreversibles a través de su enfriamiento, durante el cual se forma una red
tridimensional de polímeros. Este mecanismo de gelificación es básica para este tipo de
carrageninas. (Porto, 2013)
Textura:
Las carrageninas kappa e iota forman gel en agua solamente en la presencia de ciertos
cationes, como el ion potasio el cual produce geles rígidos y quebradizos, o el ion calcio
19
que produce geles blandos y elásticos. La fuerza del gel es directamente proporcional a
la concentración de carragenina; el gel formado es termorreversible y puede ser sometido
a ciclos de calentamiento y enfriamiento sin alteración considerable su estructura. (Porto,
2013)
Estabilidad:
La solución de carragenina es bastante estable en los pH neutros o alcalinos, pero, los pH
bajos afectan su estabilidad, especialmente a altas temperaturas. La disminución del pH
causa la hidrólisis del polímero de la carragenina, lo cual resulta en la disminución de la
viscosidad y de la fuerza de gelificación (Porto, 2013).
2.2.6 Métodos de preparación de microesferas.
En la actualidad, el número de métodos de microesferificación patentados asciende a
varios centenares y es previsible que ese número siga creciendo en la medida en que vayan
apareciendo nuevos materiales de microesferificación y surjan nuevos principios activos
que requieran procesamientos específicos para su microesferificación. Entre los procesos
conocidos tenemos:
Tabla 2: Métodos de micro esferificación
a) Procesos físico químicos
Coacervación simple
Coacervación compleja
Gelificación iónica
b) Procesos químicos
Polimerización interfacial
Polimerización heterogenea
Polimerización por radicales libres
c) Procesos físico mecánicos
Secado por atomización ( Spray driying )
Extracción / Evaporación del solvente
Extrusión
(Caicedo, 2016)
2.2.7 Mecanismo de gelificación con alginato.
El proceso de formación del gel se inicia a partir de una solución de sal de alginato y una
fuente de calcio externa o interna desde donde el ión calcio se difunde hasta alcanzar la
cadena polimérica (gelificación ionotrópica), como consecuencia de esta
20
unión se produce un reordenamiento estructural en el espacio resultando en un material
sólido con las características de un gel. Se ha observado que la cinética de gelificación y
las propiedades del gel pueden depender del tipo de contra-ión, es decir, el ión
monovalente de la sal de alginato (K o Na).Los mecanismos de gelificación iónica se han
llevado a cabo fundamentalmente por dos procesos: la gelificación externa y la
gelificación interna.
Gelificación externa: Ocurre con la difusión del ión calcio desde una fuente que rodea al
hidrocoloide hacia la solución de alginato de pH neutro. La formación del gel se inicia en
la interfase y avanza hacia el interior a medida que la superficie se encuentra saturada de
iones calcio, de manera que el ión sodio proveniente de la sal de alginato es desplazado
por el catión divalente solubilizado en agua. La fuente de calcio más usada ha sido el
CaCl2 debido a su mayor porcentaje de calcio disponible, existen otras sales empleadas
con menor frecuencia tales como el acetato monohidratado y el lactato de calcio. (Bryshila
Lupo Pasin, 2012)
Gelificación interna: Consiste en la liberación controlada del ión calcio desde una fuente
interna de sal de calcio insoluble o parcialmente soluble dispersa en la solución de alginato
de sodio. Se adiciona a la mezcla alginato-sal de calcio, un agente secuestrante como el
fosfato, sulfato o citrato de sodio. Donde este se enlaza con el calcio libre retardando así
el proceso de gelificación, el sulfato de sodio es la más empleada debido a su bajo costo y
conveniente solubilidad. Los mecanismos de gelificación iónica son descritos en la
(Ilustración 14). (Bryshila Lupo Pasin, 2012)
Ilustración 15: Mecanismo de gelificacion iónica (Bryshila Lupo Pasin, 2012)
21
2.2.8 Técnica de encapsulación
Encapsulación por extrusión
Este método es utilizado en la gelificación externa consiste en suspender el compuesto
que se va a encapsular en una dispersión acuosa de alginato sódico, mediante goteo se
adiciona esta mezcla sobre una solución acuosa de Ca Cl2 a una concentración adecuada
la cual se encuentra sometida a agitación constante. Al entrar la gota de alginato sódico
en contacto con Ca2+, se produce la gelificación instantánea de la misma, obteniéndose
una membrana o cubierta de alginato cálcico que es insoluble en agua pero permeable
(Ilustración 15).
La reacción que tiene lugar es:
2Alg- + Ca2+ → Ca (Alg)2 (Caicedo, 2016)
Ilustración 16: Técnicas de microesferificación. (Garcés, 2018)
22
2.2.9 Liberación de fármacos desde las microesferas.
La liberación del fármaco tiene lugar a través de varias rutas, entre las cuales se pueden
citar: la erosión de la superficie, la total desintegración y difusión.
Liberación del principio activo por erosión de la superficie.
El revestimiento se desgasta debido al pH y la hidrólisis enzimática en el tracto intestinal,
esto desencadena la liberación del fármaco junto con cierto material de revestimiento.
(Malleswari, 2016)
Ilustración 17: Liberación por el mecanismo de erosión. (Montaner, 2005)
Liberación del principio activo por desintegración.
El fármaco se disuelve dentro de la matriz donde se une fuertemente y solo se libera
cuando se desintegra la matriz. (Malleswari, 2016)
Ilustración 18: Liberación por el mecanismo de desintegración. (Garcés, 2018)
23
Liberación del principio activo por difusión
El fármaco se libera por difusión antes o simultáneamente con la degradación de la matriz
polimérica .La velocidad de la liberación también depende si el polímetro se degrada por
mecanismo homogéneo o heterogéneo. (Virginia Sáez E. H., 2014)
Ilustración 19: Liberación por el mecanismo de difusión. (Garcés, 2018)
2.2.10 Controles físico químico de las microesferas.
Las microesferas obtenidas por cualquiera de los procedimientos descritos deben ser
caracterizadas y controladas de acuerdo con unos ensayos que aseguren su calidad y
homogeneidad, así como su comportamiento biofarmacéutico, entre los cuales tenemos:
Tamaño de partícula. Es un factor importante, ya que la ruta de administración
determinará el tamaño requerido para las microesferas. Para que sea considerada una
microesfera el tamaño debe ser <2mm .
Área superficial/porosidad. Las matrices de porosidad variable facilitan la modulación
de la liberación del fármaco. Las microesferas porosas son esenciales para la liberación
de sustancias de elevado peso molecular que no pueden difundir desde una matriz no-
porosa; también son útiles para liberar sustancias que presentan elevada afinidad hacia el
polímero y que no se liberan a menos que la matriz se degrade.
Contenido de fármaco/liberación del fármaco. Estas dos variables dependen de la dosis
que se trate de alcanzar y la velocidad de dosificación del fármaco en cada tratamiento
particular. Los medicamentos de baja potencia deben proporcionarse en dosis elevadas de
modo que las microesferas deben estar muy cargadas de fármaco. El contenido de fármaco
depende de la capacidad de encapsulamiento que posea la formulación. (Sáez, 2014)
Perfil de liberación de principio activo. Se aplican a diferentes formas farmacéuticas,
este proceso se ha empleado durante más de 50 años. Se utiliza habitualmente para el
control de calidad de los medicamentos disponibles en el mercado para proporcionar la
información de liberación de fármaco in vitro, dando una aproximación del
24
comportamiento que tendría el medicamento in-vivo. El procedimiento puede variar
dependiendo de la forma de dosificación, cantidad de fármaco o fabricante. (Palacios,
2014) Para realizar el estudio de liberación se puede utilizar el procedimiento especificado
por la USP-NF. (Aguilar, 2009).
2.2.11 Diclofenaco sódico.
El diclofenaco es un medicamento inhibidor relativamente no selectivo de la
ciclooxigenasa y miembro de la familia de los antiinflamatorios no esteroideos
(AINE). Es indicado para reducir inflamaciones y como analgésico, pues reduce dolores
causados por heridas menores y dolores intensos como los de la artritis. También se puede
usar para reducir los cólicos menstruales. Se usa como analgésico y como
antiinflamatorio. (Poveda, 2012)
Formula molecular
El diclofenaco es un derivado fenilacético-1 cuyo nombre químico es ácido 2-{2-[(2,6-
diclorofenil)amino]fenil}acético y cuya fórmula molecular es C14H10Cl2NNaO2 (318,14
g/mol) (Ilustración 19)
Ilustración 20: Estructura de diclofenaco sódico. (Laurence, 2006)
Indicaciones terapéuticas
Tratamiento de enfermedades reumáticas crónicas inflamatorias tales como artritis
reumatoide, espondilartritis anquilopoyética, artrosis, espondilartrosis, reumatismo
extraarticular, tratamiento sintomático del ataque agudo de gota, tratamiento sintomático
de la dismenorrea primaria, tratamiento de inflamaciones y tumefacciones
postraumáticas.
Mecanismo de acción
El diclofenaco posee una preferencia baja a moderada (aproximadamente unas diez veces)
a bloquear el isoenzima COX2, y se cree que por eso posee una baja incidencia de efectos
negativos gastrointestinales, en comparación con los mostrados por la indometacina
y el ácido acetilsalicílico.
25
Existen evidencias de que el diclofenaco inhibe las funciones de la lipooxigenasa, por lo
que reduce la formación de leucotrienos (sustancias inflamatorias). También se especula
que el diclofenaco inhibe la producción de la enzima fosfolipasa A2 en su mecanismo de
acción. Estas acciones adicionales explican su alta efectividad.
Riesgos gastrointestinales:
La inhibición del COX-1 disminuye la producción de prostaglandinas en el
epitelio del estómago, haciéndolo mucho más vulnerable a la corrosión por los ácidos
gástricos. Éste es el principal efecto secundario del diclofenaco.
Las Hemorragias gastrointestinales, úlceras y perforaciones son los efectos secundarios
que se dan por lo general durante el tratamiento con anti-inflamatorios no esteroideos
(AINE), siendo uno de los más utilizados el diclofenaco, si no se controla estos efectos
pueden llegar a ser mortales.
El riesgo de hemorragia gastrointestinal, úlcera o perforación es mayor cuando se utilizan
dosis crecientes de AINE, en pacientes con antecedentes de úlcera, especialmente si eran
úlceras complicadas con hemorragia o perforación, y en los ancianos. Estos pacientes
deben comenzar el tratamiento con la menor dosis posible. (Poveda, 2012)
Tabla 3: Constantes cinéticas de Diclofenaco Sódico.
Contantes farmacocinéticas de Diclofenaco Sódico
Disponibilidad oral % 54 ± 2
Excreción Urinaria % < 1
Unión en el plasma % >99,5
Volumen de distribución (L/Kg) 0,17 ± 0,11
Semivida (horas) 1,1 ± 0,2
Tiempo máximo (horas) 5,3± 1,5
Concentraciones máximas (ug /ml3) 0,42 ± 0,17
(Laurence, 2006)
2.2.12 Cinética
Es de gran importancia realizar el estudio de cinética de un fármaco que se encuentra en
un sistema de liberación compuesto, ya que permite calcular constantes que brindan una
información muy útil relacionada con el mecanismo mediante el cual ocurre el proceso
de liberación. Cuando se estudia un nuevo sistema de liberación compuesto hay que
26
poner especial atención al elegir un adecuado modelo matemático que se ajuste a los datos
obtenidos en el perfil de liberación de dicho sistema. Primeramente, se deben evaluar
varios modelos matemáticos que describan diferentes procesos de liberación, para luego
proceder a interpretar las diferentes variables o constantes que se describen en estos
modelos, teniendo en cuenta el coeficiente de regresión obtenido en cada ajuste.
2.2.12.1 Modelos matemáticos
La liberación de fármacos ha sido descrita por varios modelos o teorías cinéticas, para
representar los perfiles de liberación de fármacos. La interpretación cuantitativa de los
valores obtenidos en los ensayos de disolución se facilita por el uso de una ecuación
genérica que traduzca matemáticamente la curva de disolución en función de parámetros
relacionados con las formas farmacéuticas.
Por lo general se utiliza el coeficiente de correlación para evaluar el ajuste a un modelo
para la función Q (t), sin embargo este valor tiende a aumentar cuanto más parámetros se
adicionen por lo cual no es un parámetro totalmente confiable, es mejor trabajar con el
coeficiente de correlación ajustado (Ecuación 1); el modelo que más se ajuste a los datos
experimentales será aquel cuyo valor se acerque a 1.
𝑅2𝑎𝑗𝑢𝑠𝑡𝑎𝑑𝑜 = 1 − (𝑛−1)
(𝑛−𝑝)
(1 − 𝑟2) Ecuación 1
Dónde:
n= Es el número de puntos
p= Es el número de parámetros en el modelo *
r2= Coeficiente de correlación
* p: se refiere a la cantidad de variables usada en el modelo matemático, por ejemplo, en
el modelo lineal y=a+bx, p=2 donde a y b son los parámetros a usarse.
Una limitante del uso del coeficiente de correlación ajustado, es que al aumentar los
valores experimentales su valor tiende a 1, por lo cual se usan adicionalmente criterios
discriminatorios; uno de los más utilizados es la función de Akaike (“criterio de
información de Akaike” – AIC), (Ecuación 2) el modelo con el menor valor absoluto
AIC se considera como el mejor ajustado, es decir el que se acerque más a cero.
𝐴𝐼𝐶 = 𝑀 ∗ 𝐿𝑛 (𝑆𝑄𝐷𝐴) + 2 ∗ 𝑝 Ecuación 2
Dónde:
M= Es el número de pares de valores experimentales Q (t);
p= Es el número de parámetros del modelo
SQDA= Es la suma de cuadrados de las desviaciones ajustadas. (Costa, 2012)
Los modelos matemáticos más usados para describir una curva de disolución son:
27
Cinética de orden cero
Describe el sistema donde la liberación de la droga es independiente de la
concentración. Este modelo se expresa en la ecuación 3.
𝐶 = 𝐶𝑂 − 𝐾𝑂𝑡 Ecuación 3
Donde:
C = Cantidad de droga liberada en el medio
CO = Cantidad inicial de droga en la solución
KO = Constante de liberación de orden cero
t = tiempo
Aplicación
Esta relación puede ser utilizada para describir la liberación de fármacos por varios tipos
de formas farmacéuticas de liberación modificada como es el caso de tabletas recubiertas,
sistemas transdermicos, tabletas matriciales, fármacos poco solubles o sistemas osmóticos
entre otros. Las formas farmacéuticas que siguen este modelo liberan la misma cantidad
de fármaco por unidad de tiempo, siendo una de las mejores formas de liberación
prolongada. (Costa, 2012) (Shaikh, 2015)
Cinética de primer orden
La liberación de la droga es dependiente del logaritmo natural de la concentración. Este
modelo se expresa en la Ecuación 4.
Donde:
ln 𝑄 = ln 𝑄𝑂 − 𝐾1 Ecuación 4
Q = Cantidad de fármaco liberado en el momento
QO=Cantidad inicial de droga
K1= Constante de liberación de primer orden
t= tiempo
Aplicación
La liberación es proporcional a la cantidad restante en el interior de la matriz, por unidad
de tiempo, de modo que la cantidad de fármaco liberado va disminuyendo. (Costa, 2012)
(Shaikh, 2015)
28
Modelo de Higuchi
Se describe la liberación del fármaco como un proceso de difusión frente a la raíz
cuadrada de tiempo la cual dará un comportamiento lineal. Este modelo se expresa en la
Ecuación 6.
𝑓𝑡 = 𝐾𝐻 𝑡1⁄2
Ecuación 6
Donde:
ft= Liberación del fármaco en el proceso de difusión
KH=Constante de liberación de Higuchi
t= tiempo
Aplicación
Este modelo se usa para la liberación de fármacos solubles o poco solubles a partir de
sistemas matriciales homogéneos esféricos, sistemas granulosos planos y sistemas
matriciales granulosos esféricos. (Costa, 2012) (Shaikh, 2015)
Modelo de Baker-Lonsdale
Describe la liberación controlada a partir de una matriz esférica. Este modelo se expresa
en la ecuación 7.
𝒇𝒍 = 𝟑
[𝟏 − (𝟏 − 𝑪𝒕 ) 𝟐 𝑪∞
𝟐⁄𝟑
] 𝑪𝒕 = 𝒌𝒕 Ecuación 7 𝑪∞
Donde:
fl: Liberación en una matriz esférica
Ct= Cantidad de fármaco liberado en un tiempo t
C∞=Cantidad de fármaco disponible en la liberación
K= Constante de liberación de Baker-Lonsdale
t= tiempo
Aplicación
Se usa para linealizar los resultados de las pruebas de liberación en diversas
formulaciones de microesferas o microcapsulas (Costa, 2012) (Shaikh, 2015)
29
Modelo de Hixson y Crowell
Reconoce que el área de una partícula regular es proporcional a la raíz cúbica de su
volumen. En este modelo la velocidad de liberación se encuentra limitada por la velocidad
de disolución de las partículas del fármaco y no por la difusión que pueda ocurrir a través
de la matriz polimérica. Se expresa en la ecuación 8
𝐶1⁄3 − 𝐶
1⁄3 = 𝐾 𝑡 Ecuación 8
𝑂 𝑡 𝐻𝐶
Donde:
Ct= Cantidad de fármaco liberado en un tiempo t
Co=Cantidad de fármaco inicial en la tableta
KHC= Constante de liberación
t= tiempo
Aplicación
Este modelo se usa para describir la liberación teniendo en cuenta la disminución de la
superficie de las partículas o de la forma farmacéutica a medida que ocurre la disolución.
(Costa, 2012) (Shaikh, 2015)
2.3 Marco legal
LA CONSTITUCIÓN DE LA REPUBLICA DEL ECUADOR 2008 Señala:
Art. 363.- El Estado será responsable de: Garantizar la disponibilidad y acceso a
medicamentos de calidad, seguros y eficaces, regular su comercialización y promover la
producción nacional y la utilización de medicamentos genéricos que respondan a las
necesidades epidemiológicas de la población. En el acceso a medicamentos, los intereses
de la salud pública prevalecerán sobre los económicos y comerciales.
LEY ORGANICA DE SALUD
Art. 6.- Es responsabilidad del Ministerio de Salud Pública; Numeral 18: Regular y
realizar el control sanitario de la producción, importación, distribución, almacenamiento,
transporte, comercialización, dispensación y expendio de alimentos procesados,
medicamentos y otros productos para uso y consumo humano.
Art. 131.- El cumplimiento de las normas de buenas prácticas de manufactura,
almacenamiento, distribución, dispensación y farmacia, será controlado y certificado por
la autoridad sanitaria nacional.
30
Art. 154.- El Estado garantizará el acceso y disponibilidad de medicamentos de calidad y
su uso racional, priorizando los intereses de la salud pública sobre los económicos y
comerciales. Promoverá la producción, importación, comercialización, dispensación y
expendio de medicamentos genéricos con énfasis en los esenciales, de conformidad con
la normativa vigente en la materia. Su uso, prescripción, dispensación y expendio es
obligatorio en las instituciones de salud pública.
Art. 157.- La autoridad sanitaria nacional garantizará la calidad de los medicamentos en
general y desarrollará programas de fármaco vigilancia y estudios de utilización de
medicamentos, entre otros, para precautelar la seguridad de su uso y consumo. Además,
realizará periódicamente controles pos-registro y estudios de utilización de medicamentos
para evaluar y controlar los estándares de calidad, seguridad y eficacia y sancionar a
quienes comercialicen productos que no cumplan dichos estándares, falsifiquen o
adulteren los productos farmacéuticos.
Art. 259.- Para efectos de esta Ley, se entiende por: Medicamento.- Es toda preparación
o forma farmacéutica, cuya fórmula de composición expresada en unidades del sistema
internacional, está constituida por una sustancia o mezcla de sustancias, con peso,
volumen y porcentajes constantes, 49 elaborada en laboratorios farmacéuticos legalmente
establecidos, envasada o etiquetada para ser distribuida y comercializada como eficaz
para diagnóstico, tratamiento, mitigación y profilaxis de una enfermedad, anomalía física
o síntoma, o el restablecimiento, corrección o modificación del equilibrio de las funciones
orgánicas de los seres humanos y de los animales.
2.4 Hipótesis
2.4.1 Hipótesis de trabajo
Hi: " Las microesferas de liberación prolongada de diclofenaco sódico evitan el efecto
“burst” ".
2.4.2 Hipótesis nula
Ho: " Las microesferas de liberación prolongada de diclofenaco sódico NO evitan el
efecto “burst”. "
31
2.5 Conceptualización de las variables
2.5.1 Variables Independientes.
Formulación de HPMC
Porcentaje de cloruro de calcio
Solución iónica que forma las microesferas al contacto.
Tiempo de secado
Tiempo en el cual se elimina el exceso de agua en las microesferas.
Porcentaje de principio activo
Cantidad de principio activo añadida a la formulación en saturación.
Porcentaje de alginato de sodio
Polímero que tiene acción sinérgica para un efecto de liberación prolongada,
Formulación de carrageninas y
Porcentaje de cloruro de calcio
Solución iónica que forma las microesferas al contacto.
Tiempo de secado
Tiempo en el cual se elimina el exceso de agua en las microesferas.
Porcentaje de principio activo
Cantidad de principio activo añadida a la formulación en saturación.
2.5.2 Variable dependiente.
Porcentaje de principio activo encapsulado.
Cantidad de principio activo que forma parte de la microesfera luego del proceso de
gelificación ionotrópica.
Tamaño de partícula.
Diámetro mayor de la partícula esferoidal.
32
Liberación porcentual acumulada en un periodo de 12 h
Cantidad de principio activo liberada a partir las microesferas durante 12 h y
representada mediante un perfil de disolución.
33
Capítulo III
Marco metodológico
3.1 Diseño de la investigación
Para este proyecto de investigación se usa el paradigma cuantitativo, porque se basa en el
desarrollo de hipótesis o teorías y del uso de modelos matemáticos y experimentación
para describir dichas situaciones. (IPES, 2009). En este caso, se utiliza métodos de análisis
cuantitativos y una metodología definida.
El nivel de investigación definido será el explicativo inferencial hipotético-deductivo, el
cual explica el comportamiento de una variable en función de otra(s). El control
estadístico es multivariado a fin de descartar asociaciones aleatorias o casuales entre la
variable independiente y dependiente (Supo, 2015).
Es una investigación de tipo experimental, ya que se basa en el método científico. Los
experimentos serán llevados a cabo en el laboratorio ya que el investigador controla las
variables de forma artificial (Reyes, 2015).
Población y Muestra
Para esta investigación no se necesita establecer población y muestra ya que es una
investigación experimental.
3.2 Materiales y métodos
Materiales.
Jeringa: 10 ml de volumen, diámetro de la aguja de 12
Vaso de precipitación: 100ml y 250 ml
Varilla de agitación
Bureta 50 ml (±0,01)
Pipetas graduadas: 1ml, 10 ml
Termómetro: Grados centígrados (±0,1)
Papel aluminio
Balón volumétrico 100 ml, 50 ml, 25 ml.
Equipos.
Agitador magnético – IKA Weke RT 5
Desintegrador -Eureka ZT 2
Espectrofotómetro Uv -Vis – Cary 50 Bio Varian
Estufa con regulación de temperatura
Balanza analítica de precisión – Mettler Toledo ML204
34
Cocineta
Microscopio usb 2mp, x500, 8leds
Disolutor
Reactivos.
Diclofenaco sódico materia prima
Alginato de sodio (Protanal CR8223)
Cloruro de calcio
Hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) (Benecel K200M)
Carrageninas ι (Viscarin GP 209)
Carrageninas λ (Gelcarin GP 379)
Agua destilada
Metanol
Hidróxido de sodio
Fosfato monobásico de potasio
Estándar secundario de Diclofenaco Sódico
3.3 Métodos.
3.3.1 Preparación de las microesferas.
Las microesferas de Diclofenaco Sódico se prepararan por el método de gelación
inotrópica externa por la técnica de extrusión usando alginato de sodio, en combinación
con diferentes polímeros. El proceso mediante el cual se elaboran se basa en: (Jawaharlal,
2012, pág. 229).
Proceso para la preparación de microesferas de Diclofenaco Sódico usando
alginato de sodio en combinación con HPMC
Pesar 3,5 g de alginato de sodio en un vaso de precipitación y añadir 50 ml de agua
caliente a 60°C, agitar hasta que se encuentre homogénea.
Pesar 1 g de HPMC en una vaso de precipitación y añadir 10 ml de agua caliente a
60°C, agitar hasta que se encuentre homogénea, en esta solución añadir 0,25 g de
principio activo, la dispersión se tornara blanquecina agitar a disolución completa.
Añadir la solución de HPMC mas el principio activo sobre la solución de alginato de
sodio mezclar hasta que se encuentre homogénea esta será la Solución A, dejar enfriar a
temperatura menor a 25°C.
Disolver 3,5 g de Cloruro de Calcio en 50 ml de agua esta será la Solución B.
Armar el equipo para realizar la gelificación, colocar la plancha metálica en un lugar
estable, sobre esta el vaso de precipitación que contenga la Solución B con un agitador
magnético, a un lado colocar una base universal con un anillo metálico, sobre este anillo
colocar la jeringa de 10 ml con su aguja la cual debe tener la punta plana, debe estar a una
altura de 3 cm de la superficie de la solución B.
35
Una vez armado el equipo, colocar en la jeringa 10 ml de la Solución A y añadirla a una
velocidad de 56 gotas por minuto sobre la solución B que debe estar agitándose a 300
rpm. Modificar la velocidad de agitación o de adición en un rango de 45 a 56 gotas por
minuto con el fin de que no se deformen.
Al terminar de gotear toda la solución A sobre la solución B dejar agitando a 700 rpm por
10 minutos.
Colocar las microesferas ya formadas en un colador y lavar con agua destilada para que
se elimine el exceso de cloruro de calcio
Secarlas sobre papel aluminio en una estufa a 35 °C entre 16 y 24 horas.
Una vez secas realizar las pruebas de caracterización, como es la medición tamaño, la
concentración de principio activo encapsulado.
Estos parámetros deben encontrarse en un rango de aceptación, debe medir menos de 2
mm y tener un porcentaje de encapsulado >30 % una vez que se obtengan estos
parámetros se procederá a realizar el perfil de disolución.
Preparación de microesferas de Diclofenaco Sódico usando alginato de sodio en
combinación con carrageninas iota y lamda (1:1)
Pesar 3,5 g de alginato de sodio en un vaso de precipitación y añadir 50 ml de agua
caliente a 60°C, agitar hasta que se encuentre homogénea
Pesar 3,5 g de Cloruro de Calcio en 50 ml de agua esta será la Solución B.
Armar el equipo para realizar la gelificación, colocar la plancha metálica en un lugar
estable, colocar sobre esta el vaso de precipitación que contenga la Solución B con un
agitador magnético, a un lado colocar una base universal con un anillo metálico, sobre
este anillo colocar la jeringa de 10 ml con su aguja la cual debe tener la punta plana, debe
estar a una altura de 3 cm de la superficie de la solución B.
Pesar 0,5 g de carragenina iota (ι) y 0,5 g de carragenina lamda (λ) en un vaso de
precipitación y añadir 10 ml de agua, calentar de 60 a 70 °C una vez homogénea añadir
0,25 g de principio activo.
Añadir la solución de carrageninas mas principio activo sobre la solución de alginato de
sodio mezclar hasta que se encuentre homogénea esta será la Solución A, mantenerlas
calientes a una temperatura de 60 a 70 °C
Una vez armado el equipo, colocar en la jeringa 10 ml de la Solución A y añadirla a una
velocidad de 56 gotas por minuto sobre la solución B que debe estar agitándose a 300
rpm. Modificar la velocidad de agitación o de adición en un rango de 45 a 56 gotas por
minuto con el fin de que no se deformen.
Al terminar de gotear toda la solución A sobre la solución B dejar agitando a 700 rpm por
10 minutos.
Colocar las microesferas ya formadas en un colador y lavar con agua destilada para que
se elimine el exceso de cloruro de calcio.
Secarlas sobre papel aluminio en una estufa a 35 °C entre 16 y 24 horas.
Una vez secas realizar las pruebas de caracterización, como es la medición tamaño, la
concentración de principio activo encapsulado.
36
Estos parámetros deben encontrarse en un rango de aceptación, debe medir menos de 2
mm y tener un porcentaje de encapsulado >30 % una vez que se obtengan estos
parámetros se procederá a realizar el perfil de disolución.
3.3.2 Caracterización de las microesferas.
Tamaño de partícula y morfología
Se usa un microscopio USB 2mp, x500, 8leds, tiene una regla calibrada la cual nos da
una medida exacta de cada microesferas.
Sobre la regla calibrada se colocara la microesfera y se tomara la foto respectiva donde
se visualice el tamaño exacto.
Determinación de concentración del principio activo encapsulado.
Preparación del estándar para el porcentaje de principio activo encapsulado.
Se pesa 25 mg de estándar, se añade 12,5 ml de una solución fosfato pH 7,5 se agita hasta
dispersión del principio activo se lleva a aforo añadiendo metanol en un balón de 25 ml.
Luego se toma 0,5 ml de la solución madre y se afora a 25 ml con una mezcla de buffer
pH 7,5 y metanol (concentración de estándar 0,02 mg/ml), se lee en el espectro UV- VIS
a 276 nm.
Preparación de la muestra para determinar el porcentaje de principio activo
encapsulado
En un balón de 25 ml se pesan microesferas equivalentes a 50 mg de principio activo, se
añade 12,5ml de solución buffer fosfato a un pH 7,5, se somete a ultrasonido por dos
horas, se lleva a aforo usando etanol de 96°, se somete a ultrasonido por una hora más.
Se toma 0,5 ml de esta solución y se lleva a un balón de 25 ml el cual se afora con una
mezcla 1:1 de solución buffer fosfato pH 7,5 y metanol reactivo, se lee en el
espectrofotómetro a 276 nm. (Llimos, 2015)
Perfil de liberación del principio activo de las microesferas, lectura
espectrofotométrica
Preparación de la curva de calibración usada para los perfiles de disolución.
Para determinar el porcentaje de principio activo que se libera en un tiempo específico se
preparó una curva de calibración (tabla 4), se realizó cada vez que se cuantifico la
concentración de principio activo durante este proceso.
37
Tabla 4: Curva de calibración
Curva de calibración
Volumen (ml ) Concentraciones (mg/ml)
0 0,01128
12,5 0,00564
6,25 0,00282
2,50 0,00141
1,25 0,000705
0,78 0,000352
Realizado por Johanna Garcés
Proceso de disolución.
Este proceso se llevara a cabo según la USP39-NF34 (Farmacopea de los Estados Unidos
de América) para Diclofenaco Sódico de liberación prolongada proceso de disolución. A
continuación se describe el proceso:
Prueba uno
Medio: Solución amortiguadora de fosfato 0,05M de pH 7,5; 900 ml
Aparato 2: 50 rpm
Tiempo: 1; 5; 10; 16 y 24 h
Detector: UV 276 nm
Solución estándar: Diclofenaco sódico USP39-NF34 en medio.
Análisis: Diluir con medio si fuera necesario hasta una concentración similar a la de la
solución estándar.
Tolerancia: Las cantidades disueltas de Diclofenaco Sódico, como porcentaje de la
cantidad declarada, en los tiempos especificados se ajustan a los parámetros indicados en
la tabla 5. (USP 39 NF 34 United States Pharmacopeial Convention., 2016)
Tabla 5: Parámetros de aceptación de liberación del principio activo en un tiempo determinado
Tiempo (h) Cantidad Disuelta
1 15%-35%
5 45%-65%
10 65%-85%
16 75%-95%
24 No menos de 80%
(USP 39 NF 34 United States Pharmacopeial Convention., 2016)
38
3.4 Diseño experimental
Formulación de las microesferas.
Después de realizadas las pruebas preliminares se seleccionó las siguientes variables.
Las cuales se pueden ver en la tabla 6.
Tabla 6: Variables de las formulaciones de microesferas obtenidas.
Variables CARRAGENINAS HPMC
Niveles
Porcentaje de cloruro de calcio 5%
6% 7%
5%
6% 7%
Tiempo de secado 16 h
18 h 24 h
16 h
18 h 24 h
Porcentaje de principio activo 25 %
50 %
25 %
50 %
Porcentaje de alginato de sodio 7%
8% 9%
Elaborado por Johanna Garcés
Debido al número de variables identificadas no fue posible realizar un diseño
multifactorial ya que los tratamientos sobrepasan el centenar. En lugar de eso se utilizó el
método “Heurístico”, que son estrategias generales de resolución y reglas de decisión
utilizadas por los que desean solucionar problemas, basadas en la experiencia previa.
Estas estrategias indican los posibles enfoques a seguir para alcanzar una solución, ayudan
a encontrar los medios para resolver los problemas, separando lo dado de aquello buscado,
elaborando mapas, esquemas y reformulando el problema al que se quiere dar solución.
(Brito, 2012)
Para la caracterización se utilizara la guía de observación (Anexo B) en la cual podemos
tomar constancia física de los indicadores que presenta cada formulación y así poder
escoger la formulación que presente las mejores características.
39
3.5 Operacionalización de las variables
Tabla 7: Variables Dependientes
Variable Dependiente
Variable Dimensiones Indicadores
Principio activo
liberado.
Porcentaje liberado
1h 15%-35%
5h 45%-65%
10h 65%-85%
Tamaño de partícula Diámetro
<2mm
Principio activo
encapsulado
Porcentaje encapsulado
>30%
Elaborado por Johanna Garcés
Tabla 8: Variables Independientes
Variables Independientes
Variable Dimensiones Indicadores
HPMC
Cloruro de calcio
Porcentaje de mezcla 5%
6% 7%
Secado
Tiempo
16h
18h
24h
Principio activo Porcentaje de adición 25%
50%
Carrageninas y (1:1)
Cloruro de calcio
Porcentaje de mezcla 5%
6% 7%
Secado
Tiempo
16h
18h
24h
Principio activo Porcentaje de adición 25% 50%
Alginato de sodio
Porcentaje en la mezcla
7%
8% 9%
Elaborado por Johanna Garcés
40
3.6 Técnicas de procesamiento de datos
Todos los resultados se presentaran como valores medios con desviación estándar (Media
± SD), las tablas y gráficos se realizaran usando el programa de Microsoft Excel 2010.
El análisis estadístico se lo realiza por medio de ANOVA (análisis de varianza), el cual
nos muestra lo resultados con un nivel de significancia (0,05).
3.7 Validez y Confiabilidad de los Instrumentos
Los instrumentos que serán utilizados para la formulación de las microesferas, deberán
tener la aprobación del tutor, Magister Javier Santamaría mientras los equipos utilizados
para la caracterización de las microesferas como son el Microscopio USB, Disolutor y
Espectrofotómetro deberán tener el certificado de calibración correspondiente para la
validez y confiabilidad de los resultados obtenidos.
41
Capitulo IV
Resultados y Discusiones
4.1 Formulación de las microesferas
Se elaboraron microesferas de liberación prolongada usando diferentes polímeros para
cada formulación entre los cuales tenemos HPMC y Carrageninas
Para obtener estas formulaciones se realizó pruebas preliminares en dos fases una sin el
principio activo solo usando los polímeros para poder observar las interacción entre ellos
y la segunda fase con el principio activo.
4.1.1 Pruebas preliminares
Primera fase
Se determinaron varias constantes en el proceso las cuales se encuentran enumeradas en
la tabla 9.
Tabla 9: Constantes de las formulaciones
Altura de la aguja: 3cm
CONSTANTES Agitación durante goteo: 700 rpm
Temperatura: 60 °C
Tiempo de secado: 16h
Elaborado por Johanna Garcés
Una vez determinadas las constantes se analiza las variables que pueden mejorar el
proceso de obtención de las microesferas usando HPMC como polímero de liberación
prolongada las cuales se describen en la tabla 10.
Tabla 10: Formulaciones de HPMC pruebas preliminares.
Formula %
Polímero
HPMC
%
Alginato
de Sodio
Volumen
vaso
precip. (ml)
rpm
después
goteo
Tiempo
de
agitación (min)
%
Cloruro
de
calcio
F1 0 3 50 700 60 3
F2 0,2 3 50 700 60 3
F3 0,3 3 50 700 60 3
F4 0,5 3 50 700 60 3
F5 0,6 3 50 700 60 3
F6 0,8 3 50 700 60 3
F7 1 3 50 700 60 3
F8 1,5 3 50 700 30 3
F9 1,7 3 50 700 30 3
F10 2 3 50 700 30 3
F11 0,1 5 50 700 30 3
F12 0,2 5 50 700 30 3
42
F13 0,3 5 50 700 30 3
F14 0,5 5 50 700 30 3
F15 0,6 5 50 700 30 3
F16 0,8 5 10 700 30 3
F17 1 5 10 700 30 3
F18 1,7 5 10 500 15 3
F19 0,1 5 10 500 15 5
F20 0,2 5 10 300 15 5
F21 0,3 7 10 300 15 5
F22 0,5 7 10 300 15 5
F23 0,6 7 10 300 15 5
F24 0,8 7 10 300 15 5
F25 1 7 10 300 15 5 Elaborado por Johanna Garcés
Una vez determinadas las constantes se analizó las variables que mejoran el proceso de
obtención de las microesferas usando Carrageninas como polímero de liberación
prolongada las cuales se describen en la tabla 11.
Tabla 11: Formulaciones de Carrageninas pruebas preliminares.
Formula % Polímero
carrageninas
%
Alginato
de sodio
Volumen del
vaso de
precipitación (ml)
rpm
después
goteo
Tiempo de
agitación
(min)
%
Cloruro
de calcio
FA 0 0,3 3 50 700 60 3
FB 0,3 0 3 50 700 60 3
FC 0,3 0,5 3 50 700 60 3
FD 0,3 0,5 3 50 700 60 3
FE 0,3 0,5 3 50 700 60 3
FF 0,3 0,5 3 50 700 60 3
FG 0,3 0,5 3 50 700 60 3
FH 0,3 0,5 3 50 700 60 3
FI 0,3 0,5 3 50 700 60 3
FJ 0,3 0,5 3 50 700 60 3
FK 0,5 0,3 3 50 700 20 3
FL 0,5 0,3 5 10 700 20 3
FM 0,5 0,3 5 10 700 20 3
FN 0,5 0,3 5 10 700 20 3
FÑ 0,5 0,3 5 10 500 20 5
FO 0,5 0,3 7 10 500 20 5
FP 0,5 0,3 7 10 500 20 5
FQ 0,5 0,5 7 10 500 15 5
FR 0,5 0,5 7 10 300 15 5
FS 0,5 0,5 7 10 300 15 5
FT 0,5 0,5 7 10 300 15 5
FU 0,5 0,5 7 10 300 15 5 Elaborado por Johanna Garcés
43
En la tabla 10 y 11 se puede ver las variables que ayudaron a obtener las mejores
formulaciones. Después de realizadas las pruebas se evaluó las características físicas de
las mismas dando como resultado microesferas esferoidales en la formulación con:
HPMC al 1%, alginato de sodio al 7% y cloruro de calcio al 5%, formulación con:
Carrageninas al 1% proporción (1:1) alginato de sodio al 7% y cloruro de calcio al 5%.
No solo la mezcla es importante para conseguir una buena formulación, se determinó las
condiciones a las cuales se replicaría con efectividad el proceso las cuales son: utilizar un
vaso de precipitación de 100 ml, magneto de 55 x 8 mm, con agitación a 300 rpm por 15
min posterior al goteo, para las dos formulaciones.
Segunda fase
4.1.2 Adición del principio activo
Una vez obtenida las mejores formulaciones y las condiciones a las cuales se pueden
replicar con efectividad se procede a adicionar el principio activo para determinar el mejor
orden de adición tanto de los polímeros como del principio activo.
Carrageninas
Se varió ciertos parámetros los cuales ayudaron a mejorar la formulación una vez
adicionado el principio, ya que puede provocar interacciones entre polímeros o entre
polímero y principio activo, las variables que se encuentra en la tabla 12.
Tabla 12: Adición del principio activo en la formulación con carrageninas como polímero de liberación
prolongada.
Formula % Cloruro
de Calcio
Tiempo de
Secado (h)
%API % Principio
activo encapsulado
FU 5 16 50 13,55
F1 5 16 50 15,34
F2 5 18 50 22,11
F3 5 24 50 23,84
F4 6 24 25 25,34
F5 6 24 25 25,91
F6 7 24 25 29,14
F7 7 24 25 34.24 Elaborado por Johanna Garcés
Como se observa en la formulación 7 (Carragenina al 1%, alginato de sodio al 7% y
cloruro de calcio al 7%) resultó con mayor porcentaje de encapsulado, por lo cual fue
seleccionada para continuar con el estudio.
44
HPMC
Se varió parámetros que mejoran la formulación una vez adicionado el principio activo,
las variables se encuentra en la tabla 13.
Tabla 13: Adición del principio activo en la formulación con HPMC como polímero de liberación prolongada.
Formula % Alginato
de sodio
% Cloruro
de calcio
Tiempo de
secado(h)
%Api
% Principio
activo
encapsulado
F25 7 5 16 50 13,55
F1 7 5 16 50 14,50
F2 7 5 18 50 22,62
F3 7 7 24 50 25,20
F4 8 7 24 25 32,46
F5 8 8 24 25 28,08
F6 9 8 24 25 27,89
F7 9 8 24 25 27,47 Elaborado por Johanna Garcés
Como se observa en la formulación 4 (HPMC al 1%, alginato de sodio al 8% y cloruro
de calcio al 7%) resultó con mayor porcentaje de encapsulado, por lo cual fue
seleccionada para continuar con el estudio.
4.2 Controles fisicoquímicos de las mejores formulaciones.
Una vez que se obtuvo formulaciones con las mejores características morfológicas y
mayor porcentaje de encapsulado se realiza tres réplicas (a, b y c) de cada una y se evalúo
el tamaño, el porcentaje de encapsulado y perfil de disolución.
4.2.1 Tamaño
Es un factor que determina la ruta de administración, para que sea considerada una
microesfera para vía oral el tamaño debe ser <2mm.
45
Tabla 14: Tamaño en mm de las microesferas.
HPMC CARRAGENINAS
F4a F4b F4c F7a F7b F7c
1,3 1,0 0,9 1 1,5 1,3
1,4 1,5 0,9 1,2 2 1,2
1 1,6 1,2 1,1 1,3 1,1
1,2 1,8 1,1 1,1 1,1 1
1,2 1 1 1,0 1,1 1
1,3 0,9 1,3 1 1,5 1
1,3 1,2 1 1 1,3 1,2
1 1,4 1 1,3 1,4 1,2
1,2 1,2 1 1,1 1,2 1,2
1 1 0,9 1,1 1,2 1 Elaborado por Johanna Garcés
Se tomó diez mediciones de cada replica para tener un tamaño de muestra
estadísticamente aceptable, los datos obtenidos se pueden ver en la tabla 14 todas las
microesferas son menores a 2 mm .
Se realizó un tratamiento estadístico que nos ayudó a evaluar la importancia del tamaño
de las microesferas al comparar los datos obtenidos entre formulaciones y dentro de cada
formulación, los datos obtenidos se pueden ver en la tabla 15.
Tabla 15: ANOVA para el tamaño de la microesferas.
Análisis de varianza F F critica Diferencia Significativa
HPMC 3,33 3,35 NO
CARRAGENINAS 3,28 3,35 NO
ENTRE POLIMEROS 3,93 2,38 SI
Elaborado por Johanna Garcés
Se evalúo si el tipo de polímero interviene en el tamaño de la partícula para lo cual se usó
un tratamiento estadístico ANOVA de un factor en el que se compra la F experimental
con la F critica; si la F experimental es mayor que la crítica existe una diferencia
significativa entre los datos.
Entre réplicas de cada formulación no existe diferencia significativa como se aprecia en
la tabla 15 de lo cual se puede inferir que para este parámetro el proceso es reproducible.
Entre las dos formulaciones existe una diferencia significativa es decir que el tamaño de
la microesfera si depende del polímero utilizado.
46
4.2.2 Porcentaje de encapsulación
La fracción del principio activo encapsulada en la matriz polimérica debe ser mayor a un
30 %; las formulaciones F4 y F7, cumplieron con este criterio y fueron utilizadas para
continuar con el proceso, los resultados se visualizan en la tabla 16.
Tabla 16: Porcentaje de encapsulado del principio activo.
HPMC CARRAGENINAS
F4a F4b F4c F7a F7b F7c
32,46 32,24 32,19 34,24 33,93 34,11
31,98 32,37 31,71 33,90 33,85 33,89
32,93 32,66 32,46 33,97 33,60 33,37 Elaborado por Johanna Garcés
Se realizó réplicas de las mejores formulaciones obtenidas, todas tienen un porcentaje de
encapsulamiento >30%.
Se realizó un tratamiento estadístico en el cual se evalúa los valores obtenidos entre
formulaciones y dentro de cada formulación, los datos se pueden ver en la tabla 17.
Tabla 17: ANOVA para el porcentaje de encapsulado del principio activo.
Análisis de varianza F F critica Diferencia Significativa
HPMC 2,59 4,25 NO
CARRAGENINAS 3,50 4,25 NO
ENTRE POLIMEROS 70,0 2,77 SI
Elaborado por Johanna Garcés
Los valores muestran que no hay diferencia entre replicas, es decir existe reproducibilidad
del proceso de microesferificación; mientras que entre formulaciones el polímero es
responsable de que exista un mayor o menor porcentaje de encapsulamiento.
4.2.3 Perfiles de disolución
Se utilizan para predecir la liberación del fármaco in vivo, el procedimiento puede variar
dependiendo de la forma de dosificación, se evaluaron las formulaciones F4 y F7 de
microesferas obtenidas, las cuales cumplen con las especificaciones de la USP39- NF34
para formas farmacéuticas de liberación prolongada de diclofenaco.
HPMC
Los perfiles de disolución se realizan en un tiempo determinado en el cual se evalúa la
liberación del fármaco de la formulación puesta a prueba F4, los datos obtenidos se
47
pueden observar en la tabla 18, en nuestro caso se realizó el estudio hasta las 10 h en
horario de atención normal del laboratorio.
Tabla 18: Porcentaje disuelto vs Tiempo de liberación para HPMC.
t
(min)
Orden Cero
% Disuelto
F4a F4b F4c
0 0,0 0,0 0,0
30 7,7 10,4 12,3
60 15,8 15,4 16,3
120 25,4 27,9 23,4
180 31,0 33,7 29,7
240 39,9 44,5 38,4
300 47,9 50,3 46,3
360 53,6 55,3 51,0
420 56,0 60,3 56,6
480 57,6 61,1 61,3
540 66,4 68,6 62,9
600 72,8 75,2 71,6 Elaborado por Johanna Garcés
Se puede visualizar la liberación del fármaco en un tiempo determinado en la ilustración
20, la cual es una representación gráfica de la formulación F4a.
Ilustración 21: Porcentaje disuelto vs Tiempo. (Garcés, 2018)
Perfil de disolución F4a
80
70
60
50
40
30
20
10
100 200 300 400 500 600 700
Tiempo (min)
Po
rcen
taje
dis
ue
lto
48
En la ilustración 20 se puede ver que todos los puntos evaluados son constantes, el
fármaco se libera progresivamente en un tiempo determinado, el medio no altera la
liberación del fármaco demostrando que es una formulación muy estable.
Se evaluaron los tres criterios discriminatorios previamente descritos, para poder obtener
un modelo cinético que se adapte a los datos obtenidos, tal como se puede ver en la tabla
19.
Tabla 19: Orden Cinético.
Cinética HPMC
Parámetros cinéticos
Orden cero
Primer orden
Higuchi Hixson y Crowell
Baker- Lonsdale
r² 0,964 0,985 0,983 0,986 0,948 F4a R² 0,956 0,981 0,979 0,982 0,936
AIC 19,16 -27,49 124,50 -25,35 -42,30 r² 0,957 0,988 0,988 0,986 0,962 F4b R² 0,947 0,985 0,985 0,983 0,953
AIC 20,42 -27,97 124,55 -24,58 -38,47 r² 0,972 0,991 0,983 0,991 0,956 F4c R² 0,966 0,988 0,979 0,989 0,947
AIC 17,48 -30,38 124,67 -27,84 -44,38 Elaborado por Johanna Garcés
Los resultados de los criterios discriminatorios obtenidos muestran que la cinética de
orden uno y Hixson y Crowell tienen valores muy cercanos; se escoge la de primer orden
ya que es una cinética fácil de entender, y modela adecuadamente los datos.
Carrageninas
Los perfiles de disolución para las tres réplicas de la formulación F7 se pueden observar
en la tabla 20.
Tabla 20: Porcentaje disuelto vs Tiempo de disolución para carrageninas.
t(min) Orden cero
% Disuelto F7a F7b F7c
0 0,0 0,0 0,0
30 14,2 13,0 16,0
60 22,1 24,0 26,5
120 27,9 29,9 27,2
180 32,2 35,9 34,6
240 37,3 39,5 42,1
300 66,9 70,5 72,5
360 71,9 74,2 75,5
420 74,1 76,4 78,5
480 79,1 78,6 82,2
540 81,3 81,6 82,9
600 86,4 85,3 84,4 Elaborado por Johanna Garcés
49
Se puede visualizar la liberación del fármaco en un tiempo determinado en la ilustración
21, la cual es una representación gráfica de la formulación F7a.
Ilustración 22: Porcentaje disuelto vs Tiempo. (Garcés, 2018)
En la ilustración 21 se puede ver el comportamiento de la liberación del fármaco en un
tiempo determinado, hasta los 200 minutos su comportamiento es constante con una
liberación progresiva, a los 300 minutos sufre una liberación de fármaco inesperada esto
se puede deber a que la matriz de algunas microesferas liberaron toda la carga de API
produciendo un efecto “burst” demostrando que el sistema no se altera totalmente y
sigue liberando API progresivamente ya que solo una parte del sistema sufrió el efecto.
Otra razón se puede deber a factores físicos como es la toma de muestra, la precisión es
muy importante para obtener resultados homogéneos.
La formulación obtenida puede tener algunas incompatibilidades entre polímeros y a una
temperatura determinada o tiempo determinado la matriz no soporta estas condiciones,
para lo cual se debe realizar un estudio en esta formulación para determinar cuál es el
factor que produce este cambio de pendiente.
Tiempo (min)
700 600 500 400 300 200 100
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
Perfil de disolución F7a
Po
rcen
taje
dis
uel
to
50
Se evaluaron tres criterios discriminatorios para poder obtener un modelo cinético que
mejor se adapte a los datos obtenidos, como se puede ver en la tabla 21.
Tabla 21: Ordenes Cinéticos.
Cinética Carrageninas
Parámetros
cinéticos
Orden
cero
Primer
orden
Higuchi Hixson y
Crowell
Baker-
Lonsdale
r² 0,938 0,966 0,943 0,964 0,944
F7a R² 0,925 0,959 0,930 0,956 0,932
AIC 24,55 -18,03 120,58 -16,30 -36,57
r² 0,920 0,959 0,946 0,951 0,940
F7b R² 0,902 0,949 0,934 0,940 0,927
AIC 25,90 -16,96 120,83 -14,70 -36,34
r² 0,910 0,946 0,936 0,938 0,929
F7c R² 0,890 0,934 0,922 0,925 0,913
AIC 26,65 -15,25 -13,21 -13,21 -34,30 Elaborado por Johanna Garcés
Los resultados de los criterios discriminatorios obtenidos muestran que la cinética de
orden uno y Hixson y Crowell tienen valores muy cercanos, se escoge la de primer orden
ya que es la más sencilla y modela adecuadamente los datos.
Liberación del principio activo.
Se determinó la liberación del principio activo en tres tiempos específicos que son a 1h,
5h, 10h estos tiempos se encuentran especificados en la USP39-NF34, tabla 22.
Tabla 22: Liberación porcentual acumulada por un rango de tiempo.
POLIMERO 1h 5h 10h HPMC Carrageninas HPMC Carrageninas HPMC Carrageninas
a 15,75 22,09 47,92 66,86 72,84 86,36
b 15,43 24,04 50,3 70,52 75,2 85,27
c 16,27 26,45 46,3 72,51 71,58 84,4 Elaborado por Johanna Garcés
Los perfiles de disolución fueron evaluados en tres tiempos diferentes los cuales son
especificados por la USP39-NF34 como criterios de aceptación. Lo resultados obtenidos
se pueden ver en la tabla 24 los datos aquí evaluados entran en los rangos de aceptación.
Obteniendo a las 10h una liberación del principio activo mayor al 80%.
Para evaluar estadísticamente si el polímero es un factor determínate en la liberación del
principio activo se realizó un ANOVA para cada tiempo entre formulaciones los
resultados se pueden ver en la tabla 23.
51
Tabla 23: ANOVA de la liberación porcentual acumulada en los diferentes rangos de tiempo.
Análisis de
varianza
Tiempo F F critica Diferencia
Significativa
Liberación
porcentual
acumulada
1 h 42,5 7,70 SI
5 h 116,17 7,70 SI
10 h 101,7 7,70 SI
Elaborado por Johanna Garcés
Al realizar el análisis estadístico se puede ver que para cada tiempo (1h, 5h, y 10h) existe
diferencia significativa, es decir que el polímero es un factor determinante para el perfil
de liberación prolongada.
52
5.1 Conclusión
Capítulo V
Conclusiones y Recomendaciones
Se realizó el fraccionamiento de una matriz monolítica polimérica, formando matrices a
nivel micro de liberación controlada con las mismas características de las matrices a nivel
macro, estas formulaciones se utilizaron para realizar los perfiles de disolución, evitando
así la liberación completa del principio activo en un tiempo no requerido “efecto burst”
Se elaboraron microesferas de liberación prolongada de Diclofenaco Sódico por gelación
ionotrópica usando HPMC y Carrageninas, demostrando que la mejor formulación fue F4
(HPMC al 1%, alginato de sodio al 8%).
Se caracterizaron las formulaciones F4 y F7, en cuanto al tamaño de partícula y el
porcentaje de encapsulamiento; ambas presentaron los dos parámetros dentro de lo
especificado.
Se realizó el perfil de disolución cuantificando la liberación del fármaco cada hora durante
diez horas; si bien ambas formulaciones demostraron liberación prolongada, solo F4
cumple con los rangos de aceptación mencionados en la farmacopea USP39- NF34.
Se analizó la cinética de disolución de las formulaciones obtenidas mediante cinco
diferentes modelos, determinándose que las formulaciones F4 y F7 son de orden uno.
5.2 Recomendaciones
Optimizar el proceso de elaboración de microcapsulas con el objetivo de escalarlo a nivel
industrial.
Acondicionar las microesferas en cápsulas duras y realizar los estudios de estabilidad
necesarios para una posible comercialización.
Evaluar si las formulaciones obtenidas pueden ser utilizadas para encapsular fármacos
insolubles, vitaminas, y extractos de productos naturales, entre otros.
Evaluar si se puede encapsular a la vez más de un principio activo y cuál sería el
comportamiento en la liberación de los fármacos usando las formulaciones propuestas.
53
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Chemestry , 321,322,323.
56
El efecto burst se presenta por lo
general los principios activos de bajo
peso molecular, menor tamaño,
mayor facilidad de liberación.
Tamaño del soluto
Anexos
A.
Árbol de Problemas
Automedicación
Mayor gravedad en los
efectos secundarios ya
presentes
Incumplimiento
del
objetivo
Inadecuada liberación prolongada
¿Las formas farmacéuticas monolíticas de liberación prolongada pueden sufrir el efecto “burst”?
Irregularidades en el
sistema polimérico
Interacción fármaco-
polímero
Cualquier cambio físico o
químico afecta todo el
sistema.
Una mala mezcla de
polímeros, puede traer
consecuencias en la
liberación del
principio activo o ser
un desencadenante
para que se dé el efecto “burst”.
Falta de
adherencia al
tratamiento
B. Guía de observación
Objetivo: Evaluar las características de las microesferas obtenidas.
Nombre del evaluador:……………………………………………………………………
Fecha de observación:…………………………………………………………………….
Fo
rmu
laci
on
es
Formulación Caracterización Perfil de disolución
Conce
ntr
ació
n
HP
MC
.
Conce
ntr
ació
n
Car
ragen
inas
.
Tam
año <
2m
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Porc
enta
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nci
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pre
sente
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mic
roes
fera
Porc
enta
je d
e
pri
nci
pio
act
ivo
en u
n t
iem
po
det
erm
inad
o
1
2
3
4
5
6
7
Elaborado por Johanna Garcés
Observaciones:
58
C. Certificado de análisis de carrageninas
59
60
D. Certificado de análisis de Alginato de sodio
61
62
E. Certificado de análisis de la hidroxipropilmetilceculosa (HPMC)
63
64
F. Certificado de análisis de la materia prima
65
G. Certificado de análisis de estándar
66
H. Curva de calibración utilizada en el perfil de disolución
Tabla 24: Curva de Calibración
Curva de calibración
Concentraciones (mg/ml)
A(nm)
0,01128 0,397
0,00564 0,279
0,00282 0,201
0,00141 0,169
0,000705 0,141
0,000352 0,130
Ilustración 23: Curva de calibración Concentración vs Absorbancia.
0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012
Concentracion (mg/ml)
y = 24.338x + 0.1294 R² = 0.9936
0.450
0.400
0.350
0.300
0.250
0.200
0.150
0.100
0.050
0.000
Curva de Calibracion
Ab
sorb
anci
a (m
n)
67
I. Cinética de disolución
Curva de calibración
y = 24,338x + 0, 1294
R² = 0, 9936
Concentración del principio activo
Q= (Absorbancia-0,1294)/24,338
ORDEN CERO
𝐶 = 𝐶𝑂 − 𝐾𝑂𝑡
Tabla 25: Tiempo vs Porcentaje disuelto
t(min) C(mg/ml) orden cero
%D F41 F41
0 0 0
30 0,00039444 7,7190783
60 0,00080533 15,7597849
120 0,00129838 25,4086327
180 0,001586 31,0371273
240 0,00203797 39,8819045
300 0,00244885 47,9226111
360 0,00273646 53,5511057
420 0,00285973 55,9633177
480 0,0029419 57,571459
540 0,00339387 66,4162362
600 0,00372257 72,8488014
68
PRIMER ORDEN
ln 𝑄 = ln 𝑄𝑂 − 𝐾1
Tabla 26: Tiempo vs Logaritmo natural del porcentaje no disuelto
t(min) %D %ND ln %D ln %ND F41 F41 F41 F41
0 0 100 0 4,60517019
30 7,7190783 92,2809217 2,04369497 4,52483742
60 15,7597849 84,2402151 2,75746143 4,43367242 120 25,4086327 74,5913673 3,23508899 4,31202478
180 31,0371273 68,9628727 3,43518414 4,23356828
240 39,8819045 60,1180955 3,6859227 4,09631089
300 47,9226111 52,0773889 3,86958744 3,95273086
360 53,5511057 46,4488943 3,98063644 3,83835266
420 55,9633177 44,0366823 4,02469643 3,78502298
480 57,571459 42,428541 4,05302694 3,74782127
540 66,4162362 33,5837638 4,19594155 3,51404273
600 72,8488014 27,1511986 4,28838608 3,30142119
Modelo de Higuchi
𝑓𝑡 = 𝐾𝐻 𝑡1⁄2
Tabla 27: Raíz cuadrada del tiempo vs concentración
t(min) 𝒇𝒕(mg/ml)
F41 𝑡1/2
0 0 0 30 0,00039444 5,47722558
60 0,00080533 7,74596669
120 0,00129838 10,9544512
180 0,001586 13,4164079
240 0,00203797 15,4919334
300 0,00244885 17,3205081 360 0,00273646 18,973666
420 0,00285973 20,4939015
480 0,0029419 21,9089023
540 0,00339387 23,2379001
600 0,00372257 24,4948974
69
𝑂
Modelo de Baker-Lonsdale
𝒇𝒍 = 𝟑
[𝟏 − (𝟏 − 𝑪𝒕 ) 𝟐 𝑪∞
𝟐⁄𝟑
] 𝑪𝒕 = 𝒌𝒕 𝑪∞
Tabla 28: Tiempo vs 3/2*(1-(1- Ct/C∞)^(2/3))
t(min) C(mg/ml) Baker-Lonsdale Ct/C∞ 3/2*(1-(1- Ct/C∞)^(2/3)) F41 F41 F41
0 0 0 0 30 0,00039444 0,07705507 0,00102508 60 0,00080533 0,15732077 0,00444299
120 0,00129838 0,2536396 0,01214683 180 0,001586 0,30982559 0,01870624 240 0,00203797 0,39811786 0,03258379 300 0,00244885 0,47838356 0,04963321 360 0,00273646 0,53456954 0,06456253 420 0,00285973 0,55864925 0,07182889 480 0,0029419 0,57470239 0,07699028 540 0,00339387 0,66299466 0,11059428 600 0,00372257 0,72720722 0,14186472
Modelo de Hixson y Crowell
𝐶1⁄3 − 𝐶
1⁄3 = 𝐾 𝑡 𝑂 𝑡 𝐻𝐶
𝐶1⁄3 = 0
Tabla 29: Tiempo vs 𝑪𝟑𝟏
t(min) C(mg/ml) 1
𝐶𝑡3
F41 F41
0 0 4,64158883
30 0,00039444 4,51894763
60 0,00080533 4,38368988
120 0,00129838 4,20949039
180 0,001586 4,10083014
240 0,00203797 3,91743445
300 0,00244885 3,73436187
360 0,00273646 3,59466531
420 0,00285973 3,53132913
480 0,0029419 3,48780904
540 0,00339387 3,22633745
600 0,00372257 3,00558953
