Secondo le definizioni fornite dall’Organizzazione Mondiale della Sanità e dalla Food and Drug Administration (FDA) statunitense, per principio attivo farmaceutico (API) si intende qualsiasi sostanza o miscela di sostanze utilizzata in un prodotto farmaceutico finito che ha come scopo quello di provvedere all’attività farmacologica, di avere un effetto diretto nella 
diagnosi, nella cura, nell’attenuazione, nel trattamento o nella prevenzione di malattie o di influenzare la struttura e la funzione del corpo. Pertanto, il principio attivo farmaceutico (API) è un componente di qualsiasi farmaco che produce gli effetti desiderati. Tradizionalmente gli API sono stati prodotti dalle aziende farmaceutiche stesse nei loro Paesi di origine. Negli ultimi anni la produzione degli API è stata ceduta dalle stesse aziende farmaceutiche a produttori esterni per ridurre i costi. Questo ha portato a linee guida e ispezioni più rigorose relative alla produzione e alla caratterizzazione degli API e delle loro formulazioni.
Oltre alla formula chimica, lo stato solido del principio attivo farmaceutico influisce su ogni aspetto della sua formulazione: solubilità, stabilità, prestazioni, lavorabilità, fluidità e aspetto del prodotto.
La caratterizzazione dell’API allo stato solido è fondamentale per ridurre possibili futuri problemi di produzione o formulazione e per diminuire i costi e i tempi di sviluppo dei prodotti farmaceutici.
La solubilità e la permeabilità dello stato solido determinano la biodisponibilità e quindi l’efficacia della forma farmaceutica. Molti farmaci recenti hanno una scarsa solubilità in acqua e la formulazione rappresenta una vera sfida per migliorare tale proprietà: oltre alla modificazione chimica degli API e degli eccipienti, il controllo della dimensione e della forma delle particelle consente di aumentare la superficie specifica, portando a una migliore dissoluzione e un aumento dell’omogeneità del materiale generale. Questi parametri rappresentano le basi delle proprietà dello stato solido.
Per molti API possono esistere più forme cristalline o polimorfi chimicamente identici ma fisicamente differenti come solidi. Inoltre, l’abito cristallino, cioè la forma esterna tipica di un singolo cristallo, conferisce proprietà distinte e possibilmente desiderabili. L’indagine sui polimorfi dei farmaci e sull’abito cristallino è essenziale per le rivendicazioni di brevetti, le strategie di formulazione e la biodisponibilità.
Per studiare le proprietà della forma solida, alcune delle tecniche a disposizione di Alfatestlab sono: diffrazione laser, microscopia, diffrazione ai raggi X, calorimetria differenziale a scansione (DSC), Morphologically-Directed Raman Spectroscopy, ecc.
Oltre alle forme polimorfiche, possono essere presenti forme cristalline di farmaci solvatate o idratate, che si formano spontaneamente in presenza di umidità in eccesso. Al contrario, gli idrati possono perdere acqua durante l’essiccazione, portando a cambiamenti della forma fisica. In Alfatestlab forniamo la misurazione dell’assorbimento/della perdita di acqua di API nell’intero intervallo di umidità utilizzando l’analisi di assorbimento dinamico del vapore nonché misurazioni DSC, analisi termogravimetrica (TGA) e/o diffrazione ai raggi X.
L’uso di forme non cristalline (amorfe) di API può migliorare la solubilità- Queste, però, sono naturalmente instabili e i formulatori devono superare la reattività chimica e l’igroscopicità. La temperatura di transizione vetrosa (Tg), misurata tramite DSC, indica il passaggio dallo stato amorfo a quello cristallino e viene utilizzata per prevedere la stabilità della forma amorfa. In generale, il valore di Tg del materiale amorfo, per mantenere un’adeguata stabilità fisica, dovrebbe essere il più alto possibile. Il rilevamento e la quantificazione del contenuto cristallino in una matrice amorfa richiedono metodi appropriati come la diffrazione ai raggi X, la spettroscopia Raman, la microcalorimetria isotermica e la DSC.
Alfatestlab offre un set completo di tecniche di caratterizzazione fisica dei principi attivi farmaceutici sia a livello di particolato che di volume:
- Dimensioni particelle
- Microscopia elettronica (SEM) ed EDX per l’analisi elementare
- Forma e morfologia delle particelle
- Studi sull’aggregazione
- Potenziale zeta
- Diffrazione ai raggi X
- Analisi termica (DSC, TGA)
- Superficie (BET), porosità, densità
- Proprietà di scorrimento delle polveri
- Assorbimento dinamico del vapore, ecc.
Possiamo offrire: test per la caratterizzazione sperimentale e sviluppo di metodi per materiali farmaceutici a supporto di ricerca e sviluppo, formulazione, sviluppo di processi, risoluzione dei problemi di produzione e controllo di qualità. Contattaci per discutere le tue esigenze di analisi!
Riferimenti
https://www.fda.gov/media/75201/download
https://www.verywellhealth.com/api-active-pharmaceutical-ingredient-2663020
https://en.wikipedia.org/wiki/Active_ingredient
Engineering Crystallography: From Molecule to Crystal to Functional Form pp 367-393
Caratterizzazione dello stato solido della sostanza farmaceutica
