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Efeito Da Celulose Silificada No Desempenho Do Processo De Compactação Por Rolo

Efeito da celulose silificada no desempenho do processo de compactação por rolo

Resumo
Compactação por rolo, ou granulação seca, é um processo para fabricação de comprimidos, tanto farmacêuticos quanto suplementos, que continua ganhando importância. Para atingir as propriedades desejadas do granulado, é essencial o uso de sistemas diluente-aglutinante eficientes, que promovam fácil compactação, resultados de uniformização reprodutíveis, além de alto poder de recompactação durante o processo de compressão.
Nesse estudo foram avaliados o desempenho como aglutinante em compactação por rolos da Celulose Microcristalina (VIVAPUR® 101), além de dois graus de Celulose Microcristalina Silificada (PROSOLV® SMCC 50 e PROSOLV® SMCC 50 LD).
Todos esses três aglutinantes apresentaram alta eficiência no processo de compactação por rolos. Diferenças nas características desses pós se traduziram nas propriedades dos grânulos resultantes. A seleção adequada do material a ser usado, seja a Celulose Microcristaliana (MCC) ou Celulose Microcristalina Silificada (SMCC), pode ajudar no ajuste fino das propriedades dos grânulos em termos de fluxo, tamanho de partícula e compressibilidade.

Introdução
Atualmente, a compressão direta é o método favorito das indústrias farmacêuticas e de suplementos. Entretanto, existem produtos muito difíceis de se trabalhar por essa via, e por essa razão exigem processo de granulação para que sejam atingidas as propriedades de fluxo e compressibilidade satisfatórias.
O processo úmido, técnica mais tradicional de granulação, consome muito tempo e dinheiro, e ainda expõe o ingrediente ativo (API) ao calor e umidade. Compactação por rolo é uma alternativa interessante para a granulação úmida. Nesse processo, a granulação é obtida via compactação de uma mistura de pós e posterior uniformização do tamanho de partícula.
Esse método tem se tornado mais popular devido à não necessidade de água e, consequentemente, não necessidade de secagem. Além disso, é um processo de fácil escalonamento já que depende somente da parametrização do compactador. Para se conseguir boa uniformidade dos grânulos, é de extrema importância que se utilizem aglutinantes com alta capacidade de compactação e de qualidade constante.

Desenho do Estudo
Diferentes excipientes base MCC foram testados no processo de compactação por rolos. Eles foram usados em combinação com Fosfato de Cálcio Dihidratado (EMCOMPRESS®), material com deformação por fratura, de maneira a se obter melhor resultado de compactação [1].
As celuloses utilizadas nesse estudo foram a tradicional MCC (VIVAPUR 101®) e dois graus de MCC Silificada (PROSOLV® SMCC 50 e PROSOLV® SMCC 50 LD). Esses três graus apresentam distribuição de tamanho de partícula muito similar, determinadas por difração à laser. PROSOLV® SMCC 50 foi usado como material de referência pelo seu efeito de silificação no VIVAPUR 101® e comparação do efeito da densidade comparado com o PROSOLV® SMCC 50 LD.
O Fosfato de Cálcio Dihidratado (EMCOMPRESS®) foi adicionado como um diluente que apresenta somente o mecanismo de deformação por fratura.
De maneira a obter os melhores resultados de compactação individuais, forças de compressão diferentes foram usadas no processo de compactação por rolos. Todos os granulados obtidos foram transformados em comprimidos e as durezas dos comprimidos foram comparadas.

Materiais e Métodos
As misturas de pós continham 75% de celulose (MCC ou SMCC) e 25% de fosfato de cálcio dihidratado. Os materiais foram misturados em misturador de bin por 10 minutos. Os ingredientes são listados na Tabela 1.
Diferentes forças foram ajustadas no compactador de rolos e as placas obtidas foram uniformizadas empregando-se um moinho Hosokawa. Foram determinadas posteriormente a distribuição de tamanho de partícula e o fluxo do granulado resultante. Além disso, foram preparados comprimidos de placebo contendo 0.5% de lubrificante, nesse caso o Estearil Fumarato de Sódio (PRUV®). Os comprimidos tinham 400 mg de peso, eram biplanos, e com 13 mm de diâmetro). Foram analisados nesses comprimidos a dureza e o tempo de desintegração.
Todos os testes foram realizados em triplicata.

 

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Tabela 1

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Tabela 2

Detalhes do Compactador de Rolos

O compactador de rolos foi equipado com os rolos engrenados serrilhados e usado com os seguintes parâmetros:

tabela 3.png

 

Tabela 3

Resultados

O gráfico 1 apresenta o tamanho de partícula (representado como d50) do granulado produzido com o PROSOLV® SMCC 50.Grafico 1.png

Gráfico 1: Tamanho de partícula do granulado de PROSOLV® SMCC 50 em função da força de compressão durante a compactação por rolos.

O tamanho de partícula médio aumenta conforme a força de compressão aumenta também. Mesmo as partículas obtidas nas forças de compressão mais baixas apresentaram fluxo aceitável.

Propriedades de fluxo

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Table 4

O fluxo dos granulados obtidos no processo de compactação por rolos foi determinado empregando-se um Schulze Shear Cell (FF1-2C value) ou utilizando-se o índice de Hausner (Gráfico 2). Para obtenção do índice de fluxo (FFC) que indicam bom fluxo, foi necessária força de compactação mínima de 25 Kn. Ao mesmo tempo, todas as amostras exibiram bom fluxo de acordo com o índice de Hausner.

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Gráfico 2: Fluxo do granulado de PROSOLV® SMCC 50 em função da força de compressão usada durante o processo de compactação por rolos.

Na sequência, as características de compressibilidade desses granulados foram testadas. O gráfico 3 mostra esses resultados.graf 3.png

Gráfico 3: Dureza dos comprimidos obtidos com os granulados de PROSOLV® SMCC 50.

Comprimidos com boa dureza foram obtidos mesmo nas forças de compressão mais baixas, independente da força de compressão usada no processo de compactação por rolos. Nas forças de compressão mais altas, fica evidente que a compactação final do comprimido é afetada pela força aplicada no rolo na granulação. Grânulos obtidos com baixa força de compactação no rolo (18 kN) geraram comprimidos mais duros dos que os pré-compactados à 31 kN.

Comparação entre PROSOLV® SMCC 50, PROSOLV® SMCC 50 LD e VIVAPUR® 101.

Baseado nessas descobertas para PROSOLV® SMCC 50, testes similares foram executados para PROSOLV® SMCC 50 LD e VIVAPUR® 101.

A Tabela 5 apresenta as propriedades fundamentais dos pós desses três excipientes. O processo de compactação por rolos foi realizado com 25 kN.

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Tabela 5: propriedades dos pós.

O gráfico 4 mostra que a maior distribuição de tamanho de partícula para o granulado moído foi obtido com PROSOLV® SMCC 50.

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Gráfico 4: Influência do da matéria-prima no tamanho de partícula do granulado.

O granulado obtido com o PROSOLV® SMCC 50 também apresentou melhor fluxo que os granulados obtidos com PROSOLV® SMCC 50 LD e o VIVAPUR® 101 (Gráfico 5).

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Gráfico 5: Fluxo dos granulados obtidos com VIVAPUR® 101, PROSOLV® SMCC 50 e PROSOLV® SMCC 50 LD.

Em termos de desempenho na compressão, os granulados obtidos com VIVAPUR® 101 e PROSOLV® SMCC 50 geraram os mesmos valores de dureza nos comprimidos, em todas as forças de compressão testadas.

Já o granulado obtido com o PROSOLV® SMCC 50 LD gerou comprimidos com dureza cerca de 30% maior (Gráfico 6).

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Gráfico 6: Dureza dos comprimidos obtidos com granulados de VIVAPUR® 101, PROSOLV® SMCC 50 e PROSOLV® SMCC 50 LD.

Discussão

Formulações que contém tanto materiais que deformam plasticamente quanto outros que deformam por fratura são conhecidas por gerar granulados mais duros devido à sinergia gerada por esses dois mecanismos [1]. Além disso, foi demonstrado que o tamanho de partícula do material de partida usado no processo de compactação por rolos exerce significativa influência na dureza dos comprimidos [2]. Consequentemente, foram estudadas formulações contendo um material que deforma plasticamente, a celulose microcristalina, e outro que deforma por fratura, o fosfato de cálcio dihidratado. Para se evitar influências que poderiam ser causadas por diferentes tamanhos de partícula, foram selecionadas celuloses com o mesmo tamanho. Graças à isso, foi possível estudar a influência da silificação da celulose assim como da densidade.

Em nosso estudo, PROSOLV® SMCC 50 foi testado em comparação com a celulose tradicional (VIVAPUR® 101).

PROSOLV® SMCC é uma celulose microcristalina, que é tratada com dióxido de silício durante o processo de fabricação, com o objetivo de se aumentar a área superficial.

Dessa maneira, a maior área propicia maior número de ligações entre as partículas. Maior área de ligações resulta em granulados mais duros. Isso foi provado para o granulado de SMCC obtido por compactação de rolos anteriormente [3] e foi verificado também nesse estudo.

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Figura 1: Superfície da MCC tradicional.

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Figura 2: Superfície  da Celulose Silificada (PROSOLV® SMCC).

Quando a dureza dos comprimidos preparados com granulados obtidos por compactação de rolos com VIVAPUR® 101 e PROSOLV® SMCC 50, é possível verificar que os comprimidos obtidos com SMCC apresentaram maior dureza. Isso indicou que a maior área superficial do PROSOLV® SMCC 50 gerou um efeito benéfico na dureza. Além disso, os granulados obtidos com PROSOLV® SMCC 50 exibiram maior tamanho de partícula e melhor fluxo, o que está relacionado com a estrutura de superfície única da celulose silificada.

Quando diferentes graus do PROSOLV® SMCC, de diferentes densidades, são comparados, o de menor densidade (PROSOLV® SMCC 50 LD) gerou granulado com menor tamanho de partícula do que o de densidade regular (PROSOLV® SMCC 50). Devido ao menor tamanho de partícula, os grânulos obtidos com o PROSOLV® SMCC 50 LD apresentaram reduzido fluxo comparado com o grânulo obtido com PROSOLV® SMCC 50. Enquanto o fluxo do granulado moído foi melhor com o PROSOLV® SMCC 50, a dureza do comprimido feito com o PROSOLV® SMCC 50 LD foi maior que a do comprimido obtido com o PROSOLV® SMCC 50.

 

Conclusão

A silificação da MCC mostrou ter significante influência na dureza e no fluxo dos granulados, bem como na dureza dos comprimidos obtidos com esses granulados. Se o objetivo geral é produzir comprimidos com a máxima dureza possível, a recomendação é a combinação de PROSOLV® SMCC 50 LD com EMCOMPRESS. Já se o objetivo é um equilíbrio entre fluxo e dureza dos comprimidos, a melhor opção seria o PROSOLV® SMCC 50.

Agradecimentos:

Nós gostaríamos de agradecer ao Prof. Dr. Ingrid Müller, Albstadt-Sigmaringen University, e seu time, por desenvolver esse trabalho com o compactador de rolos.

Referências

[1] Tese Jörg Brudy, Systematische Rezepturentwicklung für die Walzenkompaktierung, 2007.

[2] Tese Michael Gerrit Herting, Einfluβ der Partikelgröβe auf die Walzenkompaktierung und Tablettierung, 2007.

[3] B.N. Chukwumezie, S. Katpally, A. Vargas-Perez, B.E. Sherwood, M.C. Addeyeye, Roller compaction studies and granule characteristics of silicified microcrystalline celulose.

Matéria exclusiva dispobilizada por Pharmaceutical Technology

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