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https://www.arca.fiocruz.br/handle/icict/70411
DESENVOLVIMENTO TECNOLÓGICO DE MEDICAMENTO PEDIÁTRICO DE SULFATO DE ATAZANAVIR
Polimorfismo
Tecnologia Farmacêutica
Modelo PBPK
Medicamento Pediátrico
Medeiros, Juliana Johansson Soares | Date Issued:
2023
Advisor
Co-advisor
Affilliation
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto de Tecnologia em Fármacos. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Abstract in Portuguese
A infeccao pelo virus da imunodeficiencia humana permanece sendo um problema de saude publica. A abordagem farmacologica para o enfrentamento de sua infecao e poliquimioterapica e o sulfato de atazanavir e um inibidor de protease que pode compor o tratamento. E uma base fraca de solubilidade baixa e dependente do pH, de farmacocinetica nao linear e de alta variabilidade interindividual. Sua classificacao biofarmaceutica e variavel, podendo ser enquadrada como classe II ou IV. A literatura relata a existencia dos polimorfos: forma A, padrao C, forma E3. A forma A e a disponivel comercialmente, o padrao C e formado no processo farmaceutico e a forma E3 e um etanolato sem interesse farmacologico. Ha na literatura cientifica uma lacuna de informacoes acerca da caracterizacao do polimorfismo do sulfato de atazanavir. Os resultados apresentados preenchem esta lacuna de conhecimento cientifico, propoe um processo de fabricacao adequado para a obtencao de um prototipo de medicamento pediatrico e apresentam um estudo farmacometrico de modelagem computacional que permitiu avaliar criticamente a posologia pediatrica deste farmaco. A etapa inicial do trabalho foi a obtencao do padrao C por diferentes processos a partir da forma A. As amostras de padrao C obtidas, assim como as da forma A, foram caracterizadas por difracao de raios X por po, espectroscopias de infravermelho com transformada de Fourier por reflectancia total atenuada e Raman, analise termica e tiveram sua solubilidade cinetica estudada. O tamanho de particulas da forma A foi tambem caracterizado por difracao de laser. Observou-se que a conversao para o padrao C foi bem-sucedida pela hidratacao da forma A e que a sua estabilidade fisica depende das condicoes ambientais as quais esta exposto. Os resultados espectroscopicos corroboram com o fato de que o padrao C trata-se de um solvatomorfo e as microimagens do Raman evidenciaram a sua menor cristalinidade e inomogeneidade O ensaio de solubilidade cinética demonstra que a solubilidade da forma A é mais sensível ao pH do meio e ao tempo de análise. Os resultados de caracterização destas estruturas sugerem que o polimorfismo é um atributo crítico de qualidade deste fármaco e o perfil alvo de qualidade do medicamento foi delineado para conter o padrão C do sulfato de atazanavir. Na segunda etapa do trabalho diferentes processos de fabricação foram propostos. Os protótipos foram caracterizados por análise térmica, difração de raios X por pó, cromatografia líquida de alta eficiência e tiveram seus perfis de dissolução avaliados para assegurar que o perfil alvo de qualidade concebido prospectivamente foi atingido. Observou-se que a transição de fase da forma A para o padrão C, induzida pelo processo, depende da rota tecnológica empregada. O processo conduzido em granulador de alto cisalhamento com secagem em leito fluidizado permitiu contato adequado da água com o sulfato de atazanavir e promoveu a transição de fase pretendida. Por outro lado, o processo em leito fluidizado não favoreceu a obtenção do padrão C. A terceira etapa do trabalho consistiu em um estudo in silico, conduzido para simular os parâmetros farmacocinéticos primários do sulfato de atazanavir. Foi construído e validado um modelo farmacométrico baseado em fisiologia para populações de referência de adultos e este foi extrapolado para populações alvo pediátricas. O modelo farmacométrico foi verificado comparando-se os dados simulados com os publicados e apresentou boa capacidade preditiva. Os achados computacionais permitiram tecer uma crítica sobre a posologia pediátrica do sulfato de atazanavir. Desta forma, as investigações desta tese conduziram satisfatoriamente a uma proposta do protótipo de medicamento pediátrico, a partir do delineamento de estratégias baseadas em qualidade por concepção.
Abstract
Human immunodeficiency virus infection remains a public health problem. The pharmacological approach to managing HIV infection is polychemotherapy and atazanavir sulfate is a protease inhibitor that can be used as a part of the treatment. It is a weak base with low and pH-dependent solubility, non-linear pharmacokinetics and high inter-individual variability. Its biopharmaceutical classification varies depending on the source consulted and may be classified as class II or IV. The literature reports the existence of polymorphs: form A, pattern C, form E3. Form A is commercially available, pattern C is formed in the pharmaceutical process and form E3 is an ethanolate without pharmacological interest. There is a lack of information in the scientific literature about the characterization of the atazanavir sulfate polymorphism. The findings address this knowledge gap in science, provide an appropriate manufacturing procedure for developing a prototype of a pediatric drug product and present a pharmacometric research of computer modeling that enabled a critical assessment of the pediatric dosage of this medication. The first part of the study was the obtention of the pattern C by different processes from the form A. The pattern C samples were characterized by X-ray diffraction, Fourier transform infrared-attenuated total reflectance and Raman spectroscopy and thr samples had their kinetic solubility studied. The same techniques were used for the characterization of the form A. The particle size of form A was characterized by laser scattering. It was observed that the conversion to the pattern C was successful by hydration of the form A and that its physical stability depends on the environmental conditions to which the sample is submitted. The spectroscopic results corroborate with the fact that the pattern C is a solvatomorph and the Raman microimages showed its lower crystallinity and inhomogeneity The kinetic solubility assay demonstrates that the solubility of the form A is more sensitive to pH media variation and analysis time. The characterization results of the studied atazanavir sulfate structures allowed the understanding that polymorphism is a critical quality attribute of this compound and the quality target product profile was designed to contain this form of atazanavir sulfate. The second part of the work, different pharmaceutical processes were proposed for the pediatric product. The prototypes were characterized by thermal analysis, X-ray diffraction, high performance liquid chromatography and had the dissolution profiles evaluated to ensure that the designed quality target product profile was satisfactorily achieved. It was observed that the process induced phase transition from form A to the pattern C varies according to the technology applied. Processing by high shear mixer granulation and fluid bed drying allowed the suitable water contact to promote the intended phase transition. On the other hand, fluid bed granulation did not promote the pattern C conversion. Finally, the third part of the work aimed to carry out a in silico study, conducted to computationally simulate the primary pharmacokinetic parameters of atazanavir sulfate. A physiology-based pharmacometrics model was built and validated in a reference population of adults and this was extrapolated to target populations of children. The pharmacometrics model was verified by comparing the simulated and published data and it presented good predictive capacity. The computational findings allowed to criticize the pediatric dosage of atazanavir sulfate. The investigations for this thesis satisfactorily resulted in a proposal for a prototype of a pediatric medicine, developed by a quality by design approach.
Keywords in Portuguese
Sulfato de AtazanavirPolimorfismo
Tecnologia Farmacêutica
Modelo PBPK
Medicamento Pediátrico
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