Made available in DSpace on 2016-08-10T10:29:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Wilma Gomes Galvao.pdf: 1683869 bytes, checksum: fab2810f336fcca017df31d20e4619cc (MD5) Previous issue date: 2009-06-25 / Many pharmaceutical products are in solid state for reasons of stability or ease of handling during the stages of drug development. The polymorphism is the crystallization of the same substance in different crystalline architectures. This phenomenon is very common in pharmaceuticals and is associated with differences in packing arrangements of crystalline. The presence of different crystalline forms for the same drug can change some of its physicochemical properties such as solubility, which can directly affect their bioavailability and therapeutic efficacy. In this context, carbamazepine has served as a model compound for the study of polymorphism, where an analysis of its structural diversity has sought to evaluate the susceptibility polymorphic. Significant differences between the polymorphic forms of anhydrous carbamazepine were characterized by spectroscopic methods and difratometria, especially the X-ray diffraction, the important structural information provided. Where Polymorphic susceptibility to the more stable form can be observed due to several factors including the energy content is highlighted. / Muitos produtos farmacêuticos encontram-se no estado sólido por motivos de estabilidade ou por facilidade no manuseio durante as etapas de desenvolvimento da droga. O polimorfismo é a cristalização de uma mesma substância em diferentes arquiteturas cristalinas. Este fenômeno é muito comum em produtos farmacêuticos e está associado às diferenças nos arranjos da embalagem cristalina. A presença de diferentes formas cristalinas para um mesmo fármaco pode alterar algumas das suas propriedades físico-químicas, tais como a solubilidade, o que pode afetar diretamente sua biodisponibilidade e sua eficácia terapêutica. Neste contexto, a carbamazepina tem servido de composto modelo para o estudo do polimorfismo, onde uma análise de sua multiplicidade estrutural tem buscado avaliar a susceptibilidade polimórfica. Significantes diferenças entre as formas polimórficas anidras da carbamazepina foram caracterizadas por métodos espectroscópicos e difratométricos, em especial a difração de raios X, pelas importantes informações estruturais fornecidas. Onde a suscetibilidade polimórfica para forma mais estável pode ser observada em função de vários fatores entre eles se destaca o conteúdo energético.

Estudos de qualificação e validação de processos são amplamente requisitados por agências regulatórias na produção de medicamentos. Entretando, uma abordagem pouco explorada pela literatura é o emprego de equipamentos qualificados e processos validados em estudos de formulação. O presente trabalho objetiva desenvolver uma proposta de qualificação do desempenho e validação do processo de compressão direta em escala piloto e aplicar o processo validado, como uma ferramenta de garantia da qualidade, com auxílio de um fármaco-modelo. Primeiramente, foi obtida e caracterizada uma mistura padronizada de adjuvantes farmacêuticos de referência. Em seguida, realizou-se a qualificação de uma máquina de comprimir rotativa instrumentada pela avaliação dos principais parâmetros, sejam eles Altura do Rodete Superior, Volume da Câmara de Compressão, Velocidade da Platina, e Pré-compressão, em condições reais de produção. Após análise estatística, concluiu-se que os parâmetros avaliados produzem o efeito esperado sobre as variáveis Peso, Dureza, Espessura, Forças de Compressão, Ejeção e Précompressão dos compactos produzidos, de maneira reprodutível e que o processo de compressão direta demonstrou estabilidade estatística e elevada capacidade em originar comprimidos com características de qualidade previamente definidas. O processo validado foi, então, aplicado a um estudo de formulação de comprimidos de carbamazepina obtidos pela compressão direta de nove misturas físicas, binárias e ternárias, com celulose microcristalina e macrogol 8000, em diferentes proporções. A carbamazepina utilizada foi caracterizada como a forma cristalina B. Os estudos físico-químicos dos componentes, misturas, e comprimidos revelou manutenção da forma cristalina da carbamazepina durante o processo de compressão. A avaliação dos perfis de liberação in vitro do fármaco corroborou com o apresentado na literatura para as formulações binárias. Os perfis de dissolução inesperados das formulações ternárias, com cinética de liberação semelhante a de ordem zero, puderam ser explicados pela formação de diferentes cristais de CBZ diidrato com hábito cristalino isométrico. / Qualification and process validation studies are currently required by regulatory agencies in pharmaceutical manufacturing. However, little attention has been given to the way How these procedures should be conduced and the lack of more specific literature become evident. Thus, in the present work a practicable approach for a rotary press qualification and its insertion in a direct compression process validation strategy are described. Additionally, the equipment performance qualification was assessed in the tabletting of the model-drug carbamazepine at pilotscale production. Thus, a standard powders mixture was obtained and characterized. The qualification of a rotary tablet press was conducted concerning the main equipment parameters, namely Upper Compaction Roll Height, Die Cavity Volume, Compression Rate and Pre-compression, at real manufacturing situations. After proper statistical analysis, it was observed that the equipment parameters had the expected effect over the variables Weight, Hardness, Thickness, Compression, Ejection and Pre-compression force, in a reproducible manner and that the tabletting process undergoes with statistical stability and has elevated capability in originate tablets with previous determined specifications. The validated process was then applied to a CBZ tablet formulation study. The tablets were obtained by the direct compression of nine binary and ternary physical mixtures of CBZ, microcrystalline cellulose and polyoxyethylene glycol 8000. The CBZ raw material was characterized as the monoclinic form B. The physico-chemical studies of the components, mixtures and tablets revealed no CBZ polymorphic transition during the tabletting process. The evaluation of the in vitro dissolution profiles corroborated with the literature concerning the binary physical mixtures. The unexpected dissolution behavior of the ternary formulations, with apparent zero-order kinetic process, was ascribed to the formation of new and large CBZ dihydrate crystals, with an unusual isomeric crystal habit.

Estudos de qualificação e validação de processos são amplamente requisitados por agências regulatórias na produção de medicamentos. Entretando, uma abordagem pouco explorada pela literatura é o emprego de equipamentos qualificados e processos validados em estudos de formulação. O presente trabalho objetiva desenvolver uma proposta de qualificação do desempenho e validação do processo de compressão direta em escala piloto e aplicar o processo validado, como uma ferramenta de garantia da qualidade, com auxílio de um fármaco-modelo. Primeiramente, foi obtida e caracterizada uma mistura padronizada de adjuvantes farmacêuticos de referência. Em seguida, realizou-se a qualificação de uma máquina de comprimir rotativa instrumentada pela avaliação dos principais parâmetros, sejam eles Altura do Rodete Superior, Volume da Câmara de Compressão, Velocidade da Platina, e Pré-compressão, em condições reais de produção. Após análise estatística, concluiu-se que os parâmetros avaliados produzem o efeito esperado sobre as variáveis Peso, Dureza, Espessura, Forças de Compressão, Ejeção e Précompressão dos compactos produzidos, de maneira reprodutível e que o processo de compressão direta demonstrou estabilidade estatística e elevada capacidade em originar comprimidos com características de qualidade previamente definidas. O processo validado foi, então, aplicado a um estudo de formulação de comprimidos de carbamazepina obtidos pela compressão direta de nove misturas físicas, binárias e ternárias, com celulose microcristalina e macrogol 8000, em diferentes proporções. A carbamazepina utilizada foi caracterizada como a forma cristalina B. Os estudos físico-químicos dos componentes, misturas, e comprimidos revelou manutenção da forma cristalina da carbamazepina durante o processo de compressão. A avaliação dos perfis de liberação in vitro do fármaco corroborou com o apresentado na literatura para as formulações binárias. Os perfis de dissolução inesperados das formulações ternárias, com cinética de liberação semelhante a de ordem zero, puderam ser explicados pela formação de diferentes cristais de CBZ diidrato com hábito cristalino isométrico. / Qualification and process validation studies are currently required by regulatory agencies in pharmaceutical manufacturing. However, little attention has been given to the way How these procedures should be conduced and the lack of more specific literature become evident. Thus, in the present work a practicable approach for a rotary press qualification and its insertion in a direct compression process validation strategy are described. Additionally, the equipment performance qualification was assessed in the tabletting of the model-drug carbamazepine at pilotscale production. Thus, a standard powders mixture was obtained and characterized. The qualification of a rotary tablet press was conducted concerning the main equipment parameters, namely Upper Compaction Roll Height, Die Cavity Volume, Compression Rate and Pre-compression, at real manufacturing situations. After proper statistical analysis, it was observed that the equipment parameters had the expected effect over the variables Weight, Hardness, Thickness, Compression, Ejection and Pre-compression force, in a reproducible manner and that the tabletting process undergoes with statistical stability and has elevated capability in originate tablets with previous determined specifications. The validated process was then applied to a CBZ tablet formulation study. The tablets were obtained by the direct compression of nine binary and ternary physical mixtures of CBZ, microcrystalline cellulose and polyoxyethylene glycol 8000. The CBZ raw material was characterized as the monoclinic form B. The physico-chemical studies of the components, mixtures and tablets revealed no CBZ polymorphic transition during the tabletting process. The evaluation of the in vitro dissolution profiles corroborated with the literature concerning the binary physical mixtures. The unexpected dissolution behavior of the ternary formulations, with apparent zero-order kinetic process, was ascribed to the formation of new and large CBZ dihydrate crystals, with an unusual isomeric crystal habit.

Estudos de qualificação e validação de processos são amplamente requisitados por agências regulatórias na produção de medicamentos. Entretando, uma abordagem pouco explorada pela literatura é o emprego de equipamentos qualificados e processos validados em estudos de formulação. O presente trabalho objetiva desenvolver uma proposta de qualificação do desempenho e validação do processo de compressão direta em escala piloto e aplicar o processo validado, como uma ferramenta de garantia da qualidade, com auxílio de um fármaco-modelo. Primeiramente, foi obtida e caracterizada uma mistura padronizada de adjuvantes farmacêuticos de referência. Em seguida, realizou-se a qualificação de uma máquina de comprimir rotativa instrumentada pela avaliação dos principais parâmetros, sejam eles Altura do Rodete Superior, Volume da Câmara de Compressão, Velocidade da Platina, e Pré-compressão, em condições reais de produção. Após análise estatística, concluiu-se que os parâmetros avaliados produzem o efeito esperado sobre as variáveis Peso, Dureza, Espessura, Forças de Compressão, Ejeção e Précompressão dos compactos produzidos, de maneira reprodutível e que o processo de compressão direta demonstrou estabilidade estatística e elevada capacidade em originar comprimidos com características de qualidade previamente definidas. O processo validado foi, então, aplicado a um estudo de formulação de comprimidos de carbamazepina obtidos pela compressão direta de nove misturas físicas, binárias e ternárias, com celulose microcristalina e macrogol 8000, em diferentes proporções. A carbamazepina utilizada foi caracterizada como a forma cristalina B. Os estudos físico-químicos dos componentes, misturas, e comprimidos revelou manutenção da forma cristalina da carbamazepina durante o processo de compressão. A avaliação dos perfis de liberação in vitro do fármaco corroborou com o apresentado na literatura para as formulações binárias. Os perfis de dissolução inesperados das formulações ternárias, com cinética de liberação semelhante a de ordem zero, puderam ser explicados pela formação de diferentes cristais de CBZ diidrato com hábito cristalino isométrico. / Qualification and process validation studies are currently required by regulatory agencies in pharmaceutical manufacturing. However, little attention has been given to the way How these procedures should be conduced and the lack of more specific literature become evident. Thus, in the present work a practicable approach for a rotary press qualification and its insertion in a direct compression process validation strategy are described. Additionally, the equipment performance qualification was assessed in the tabletting of the model-drug carbamazepine at pilotscale production. Thus, a standard powders mixture was obtained and characterized. The qualification of a rotary tablet press was conducted concerning the main equipment parameters, namely Upper Compaction Roll Height, Die Cavity Volume, Compression Rate and Pre-compression, at real manufacturing situations. After proper statistical analysis, it was observed that the equipment parameters had the expected effect over the variables Weight, Hardness, Thickness, Compression, Ejection and Pre-compression force, in a reproducible manner and that the tabletting process undergoes with statistical stability and has elevated capability in originate tablets with previous determined specifications. The validated process was then applied to a CBZ tablet formulation study. The tablets were obtained by the direct compression of nine binary and ternary physical mixtures of CBZ, microcrystalline cellulose and polyoxyethylene glycol 8000. The CBZ raw material was characterized as the monoclinic form B. The physico-chemical studies of the components, mixtures and tablets revealed no CBZ polymorphic transition during the tabletting process. The evaluation of the in vitro dissolution profiles corroborated with the literature concerning the binary physical mixtures. The unexpected dissolution behavior of the ternary formulations, with apparent zero-order kinetic process, was ascribed to the formation of new and large CBZ dihydrate crystals, with an unusual isomeric crystal habit.

Orientadores: Lea Rodrigues Simioni, Yoko Oshima Franco / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciencias Medicas / Made available in DSpace on 2018-08-09T02:12:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barcelos_CarolineCoutinhode_M.pdf: 1481920 bytes, checksum: 51a5dae81283795439bd5ed51ac09f60 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Atracúrio (ATC) e rocurônio (ROC) são bloqueadores neuromusculares de ação intermediária. Neste estudo, seus efeitos neuromusculares foram investigados in vitro e in vivo em ratos pré-tratados, via gavagem (7d), com os anticonvulsivantes (AC) carbamazepina (CBZ, 40 mg/kg) e fenobarbital (FB, 20 mg/kg) e sacrificados no 8º dia, sob anestesia com uretana. Os resultados foram comparados com a condição-controle (ratos não tratados com AC). A exposição crônica a AC pode determinar a indução de enzimas microssomais responsáveis pela metabolização (oxidação) de fármacos. Para o controle desse fenômeno farmacológico foram determinadas as concentrações enzimáticas de citocromo P450 e b5 redutase, em microssomos hepáticos de ratos tratados com AC, e comparados aos controles. As preparações in vitro e in vivo foram montadas de acordo com as técnicas de Bulbring e de Leeuwin e Wolters, respectivamente. As concentrações utilizadas dos bloqueadores nas preparações in vitro e in vivo foram, respectivamente, 20 µg/mL e 0,5 mg/kg para atracúrio (ATC); 4 µg/mL e 0,6 mg/kg para rocurônio (ROC). Cada protocolo teve um n=5 e as respostas foram observadas por 60 min. Os resultados tanto in vitro quanto in vivo mostraram que o pré-tratamento com a carbamazepina reduziu a resposta contrátil em cerca de 30%. Sob sua vigência, não houve alteração do bloqueio produzido pelo atracúrio e pelo rocurônio, possivelmente porque o tempo de tratamento com a carbamazepina não foi suficiente para causar indução enzimática. Em relação ao fenobarbital, os resultados in vitro e in vivo mostraram nenhuma alteração significativa sob a resposta contrátil. Sob sua vigência, diminuiu a sensibilidade do ATC em produzir o bloqueio neuromuscular in vitro. Contudo, in vivo potencializou o bloqueio neuromuscular de ambos os bloqueadores estudados. Essas alterações observadas em ambos os modelos experimentais podem ser devidas à indução ocorrida com o fenobarbital, conforme comprovado pela concentração de citocromo P450 (0,69 nmol/mg proteína) e b5 redutase (0,62 nmol/mg proteína) / Abstract: Atracurium (ATC) and rocuronium (ROC) are neuromuscular blockers of intermediate action. In this study, the neuromuscular effects had been investigated in vitro and in vivo in treated rats, by gavage (7d), with the anticonvulsantes (AC) carbamazepine (CBZ, 40 mg/kg) and phenobarbital (FB, 20 mg/kg) and sacrificed on the eight day, under anesthesia with urethane. The results had been compared with the control-condition (rats not treated AC). The chronic exposition the AC can determine the induction of microsomes enzyme for the responsible metabolization (oxidation) of drugs. For the control of this pharmacologic phenomenon the enzymatic concentrations of P450 and b5 cytochromes had been determined, in livers microsomes of rats treated with AC, and compared with the controls. The preparations in vitro and in vivo had been followed the Bulbring and Leeuwin and Wolters techniques, respectively. The in vitro and in vivo concentrations were 20 µg/ml and 0.5 mg/kg, respectively, for atracurium (ATC); and 4 µg/ml and 0.6 mg/kg for rocuronium (ROC). Each protocol presented n=5 and the answers were calculated during 60 minutes. The in vitro and in vivo results showed that treatment with carbamazepine reduced the extent of muscle response in about 30%. Under its validity, did not alter the extent of the muscle response block produced by atracurium and rocuronium possibly because the period of time of carbamazepine treatment was not enough to cause enzymatic induction. Regarding phenobarbital, the in vitro and in vivo results did not alter significant the extent of the muscle response block produced. Under its validity, reduced the ATC sensitivity the block neuromuscular in vitro produced. However, in vivo increased the neuromuscular block of both the blockers studied. These alterations observed in both the experimental models can have occured induction with the phenobarbital, as proven P450 (0,69 nmol/mg protein) and b5 (0,62 nmol/mg protein) of cytochrome concentration / Mestrado / Mestre em Farmacologia

Pharmaceutical drugs are being produced and consumed in increasing quantities every year and are poorly treated by conventional wastewater treatment processes, leading to increasing detection of such compounds in surface water, groundwater, and municipal drinking water. Soil aquifer treatment (SAT) is a promising method for treating these emerging compounds through combined adsorption and degradation of target compounds in soil. This thesis examines the consistency of results from typical studies like adsorption isotherms and soil columns utilized in analysis of SAT performance, across varying experimental scales. The adsorption behavior of two pharmaceuticals was investigated as a function of experimental scale and soil organic content in adsorbent media. This thesis shows that broad trends in pharmaceutical adsorption are not dependent upon experimental scale. Across adsorption isotherm, bench-scale soil column, and large-scale soil column experiments, adsorption and of both drugs was greater in organic soil than inorganic soil, although dispersive transport may have increased in some experiments. Across all experiments, carbamazepine was adsorbed by soils more than diclofenac. Some inconsistencies were observed across scales between the two organic soils, a mediumorganic and high-organic soil, where adsorption was generally greater in high organic soil, but sometimes observed to be greater in medium organic soil. This may suggest that the decrease of experimental control resulting from increased experimental scale obfuscates more nuanced relationships in SAT experimental conditions. Broad trends in data showing whether or not a soil displayed significant adsorptive behavior and which pharmaceutical was adsorbed more were consistent. However, the degree of partitioning via adsorption varied across scales as experimental control decreased with increasing physical scale.

Ein kompetitiver ELISA (Enzyme-linked Immunosorbent Assay) für den Nachweis von Carbamazepin (CBZ) mit einer Bestimmungsgrenze von ca. 30 ng/L wurde entwickelt und validiert. Dieser in Gewässern häufig auftretende anthropogene Marker wurde anschließend in einer Vielzahl an Proben aus Abwässern, Oberflächengewässern und Trinkwässern nachgewiesen. Der ELISA zeigte eine exzellente Präzision und erbrachte in allen Matrizes geringfügig höhere Analysenergebnisse als die Referenzmethode HPLC-MS/MS. Die beständige Überbestimmung der CBZ-Konzentration in Höhe von ca. 7 % konnte auf die Präsenz von Cetirizin und geringen Mengen des persistenten Metaboliten 10,11 Epoxy¬carbamazepin (EP-CBZ) zurückgeführt werden. Die Bindungseigenschaften des verwendeten Antikörpers wurden anhand der Kreuz¬reaktivi¬täten von 37 Substanzen eingehend untersucht. Nach Kopplung von Flüssig¬chromato¬graphie und ELISA konnte das strukturell nicht mit CBZ verwandte Anti¬histaminikum Cetirizin als Kreuzreaktand identifiziert werden. Der störende Einfluss dieses Kreuz¬reaktanden auf den CBZ-ELISA konnte nach einer Änderung des pH-Wertes im Proben¬puffer minimiert werden. Die pH-abhängige Selektivitätssteuerung ermöglichte überdies die Entwicklung eines Dual-Analyt-Immunoassays für die parallele Bestimmung von CBZ und Cetirizin. Darüber hinaus wurden die Metaboliten EP-CBZ, DiOH-CBZ, 2-OH-CBZ, 3-OH-CBZ und 10 OH-CBZ in Abwasser, Oberflächenwasser und Trinkwasser quantifiziert. DiOH-CBZ erwies sich als ähnlich persistent wie CBZ und wurde in besonders hohen Konzentrationen gefunden. Außerdem wurden mehrere weitere bislang nicht identifizierte Abbauprodukte von CBZ gefunden. Da weder Probenvorbereitung noch Probenanreicherung erforderlich sind, ist der Test schnell und kostengünstig durchführbar. Die für den Test nötigen Probenvolumen sind mit weniger als 1 mL sehr gering. Diese Eigenschaften erlauben ein Hochdurchsatzscreening und machen die Methode interessant für den Einsatz im Gewässermonitoring. / A competitive ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) for the quantitation of carbamazepine (CBZ) was developed and validated. A limit of quantitation (LOQ) of ca. 30 ng/L allowed for the quantitation of CBZ in many samples from wastewater, surface water and drinking water. The method was found to be excellently precise, but it displayed slightly higher results than obtained by the reference method liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS). The nearly constant overestimation of 7 % could be attributed to the presence of small amounts of cetirizine and the persistent metabolite 10,11 epoxy¬carbamazepine (EP-CBZ). The binding properties of the antibody were studied by determining the cross-reactivities of 37 compounds. Hyphenating liquid chromatography to ELISA led to the discovery of the cross-reactive antihistamine cetirizine that shares no obvious structural similarity with CBZ. The bias caused by cetirizine was eliminated by changing the pH value of the sample buffer. Moreover, the antibody’s pH-dependent selectivity enabled a dual-analyte immunoassay for the parallel determination of CBZ and cetirizine. Furthermore, the metabolites EP-CBZ, DiOH-CBZ, 2-OH-CBZ, 3-OH-CBZ and 10-OH-CBZ were quantified in wastewater, surface water and drinking water. DiOH-CBZ showed the highest concentrations of all analaytes investigated and was found to be equally persistent as CBZ. In addition, several further degradation products of CBZ were found that could not be identified. The ELISA allowed the detection of diurnal and seasonal fluctuations of analyte concentrations in wastewater and surface water. The anthropogenic marker CBZ enabled to trace wastewater from the source to the receiving waters. Since neither sample pretreatment nor enrichment is necessary, the method is very fast and cost-effective. Only a small sample volume (less than 1 mL) is needed making this ELISA an appropriate high-throughput screening tool for environmental monitoring.

Ce travail porte sur l’étude des transformations induites par les procédés industriels (TIPI) dans le domaine de l’industrie pharmaceutique. Il se focalise sur le procédé de compression directe et sur deux principes actifs modèles qui sont la caféine et la carbamazépine. Des méthodes de caractérisations expérimentales des transitions de phases dans les comprimés ont été développées. La densité des comprimés a été mesurée par tomographie à rayons X et évaluée en surface par micro-indentation. Des méthodes thermiques telles que l’ACD et l’ATG ont été utilisées pour estimer les transformations dans tout le volume des comprimés. La spectroscopie Raman à basses fréquences a été appliquée pour la première fois pour cartographier la surface des comprimés. La spectroscopie Raman à hautes fréquences a été développée dans le but d’augmenter le nombre de données et d’automatiser le traitement des spectres. La transformation de la caféine forme I (métastable) en forme II (stable) nécessite plusieurs années dans les conditions ambiantes. Les investigations menées sur la caféine I ont révélé que la transition est induite par la compression directe car une transformation partielle en forme II est mesurée dans tout le volume du comprimé. La transformation continue au sein du comprimé lors de son stockage et le taux de transformation reste supérieur à celui de la poudre de caféine forme I non comprimée. Les quantifications misent en place par ACD et spectroscopie Raman à basses fréquences ont montré des transformations de la forme I dans tout le volume des comprimés et leur valeur est indépendante de l’intensité de la pression de compression. De plus, les deux formes de la caféine coexistent à l’échelle micrométrique, ce qui tend à prouver que des cristallites de forme II apparaissent dans tous les grains de caféine. La caféine formulée avec de la cellulose microcristalline présente un comportement plastique lors de la compression. La tomographie à rayons X révèle l’existence d’une zone locale de densité plus élevée au niveau des parois latérales, sans que ceci influe localement sur le taux de transition de la caféine. L’emploi d’une caféine calibrée entraine un comportement plus fragmentaire, qui semble réduire le taux de transformation mesuré. Aucune transformation de phase solide de la carbamazépine dihydrate n’a été décelée par ATG et spectroscopie Raman dans les comprimés fabriqués. Il semble que ce principe actif soit stable en compression directe / The purpose of this study was to improve the understanding of process induced transformations (PITs) in the field of the pharmaceutical industry. This present study is focused on the direct compression process applied to two model active molecules named caffeine and carbamazepine. Experimental characterization methods of phase transitions in the tablets were developed. Densities inside the tablets were measured by X-ray computed micro-tomography and by micro-indentation at the surface. Thermal methods for DSC and TGA were applied in order to estimate transformation degrees of tablet parts. Low frequencies micro-Raman Spectroscopy (MRS) was used for the first time as a way for polymorphs mapping. Raman spectroscopy was also developed in the high frequencies range to increase the analyzed part area and to computerize the spectra treatment. Caffeine form I is transformed naturally toward caffeine form II but this transition can take many years at room temperature. Our investigations have shown that the direct compression process induced a partial transition of caffeine I toward caffeine II. Phase transition degree stayed higher in the tablet than in the non-compressed powder during two years. Quantification process was set up for DSC and low frequencies MRS. It was found that the pressure level did not influenced the transition degree. Moreover, both polymorphs coexist at the micrometer scale in all caffeine particles. Caffeine formulated with micro-crystalline cellulose exhibits a plastic behavior under compaction. X-ray tomography revealed higher densities zones next to the tablet slides but any impact on the transition degree was detected. The use of calibrated caffeine particles led to a more brittle behavior and seemed to decrease the transition degree. The investigations on carbamazepine dihydrate did not show any phase transformation of this active molecule induced by direct compression

O fígado desempenha um papel central na disposição metabólica de vários agentes químicos endógenos e exógenos, incluindo quase todos os fármacos. Neste processo de biotransformação pode ocorrer a formação de metabólitos intermediários altamente reativos que se não forem convenientemente eliminados podem interagir com macromoléculas celulares lesando o órgão. A hepatotoxicidade idiossincrática associada ao uso de antiepilépticos aromáticos (AEA) é bem conhecida e tem sido atribuída ao acúmulo de intermediários tóxicos (areno-óxidos) formados durante a bioativação hepática. Embora a participação de processos imunológicos no mecanismo de ação tóxica dos AEA tenha sido demonstrada, existe a possibilidade de mecanismos adjuvantes envolvendo a toxicidade mitocondrial, evento ainda não explorado na literatura científica. Neste estudo avaliou-se, in vitro, o efeito dos AEA: carbamazepina, fenitoína e fenobarbital, bem como dos seus respectivos metabólitos na função mitocondrial e na indução do estresse oxidativo em mitocôndrias de fígado de rato, como possível mecanismo de ação hepatotóxica desses fármacos. Sistema microssomal hepático de rato foi utilizado para bioativação dos fármacos e produção dos respectivos metabólitos in vitro. Sem a bioativação, somente o fenobarbital (em concentrações elevadas) apresentou efeitos inibidores sobre o estado 3 da respiração, síntese de ATP e potencial de membrana, sem, contudo induzir o estresse oxidativo. Quando bioativados, todos os fármacos apresentaram efeitos sobre a função mitocondrial através de processo mediado por estresse oxidativo. Todos os fármacos bioativados afetaram a respiração mitocondrial, causando diminuição do consumo de oxigênio no estado 3, diminuição do RCR e aumento do consumo de oxigênio no estado 4. Foram também evidenciadas alterações na captação/liberação de cálcio, inibição da síntese de ATP, diminuição do potencial de membrana e inibição do intumescimento mitocondrial induzido pelo cálcio. A oxidação de proteínas e lipídeos mitocondriais foi demonstrada pela formação de proteínas carboniladas, diminuição de proteínas com grupamentos sulfidrila, aumento de malondialdeído (MDA) e pela oxidação da cardiolipina. O sistema de defesa antioxidante mitocondrial também foi afetado, como evidenciado pela diminuição da relação GSH/GSSG (glutationa reduzida/glutationa oxidada). Os resultados sugerem fortemente a participação do dano mitocondrial, mediado pelo estresse oxidativo causado pelos metabólitos dos AEA, no desenvolvimento da hepatotoxicidade idiossincrática induzida por esses fármacos. / The liver plays a central role in the metabolic disposition of various endogenous and exogenous chemicals, including almost all drugs. During the biotransformation process, highly reactive metabolites can be produced, and if they are not detoxified, they can interact with cellular macromolecules and cause organ injury. Idiosyncratic hepatotoxicity is a well-known complication associated with aromatic antiepileptic drugs (AAED), and it has been suggested to occur due to the accumulation of toxic arene oxide metabolites. Although the participation of an immune process in the toxic action mechanism of AAED has been demonstrated, adjuvant mechanisms involving mitochondrial toxicity is also possible and such event has not been studied yet. Therefore, we investigated, in vitro, the effects of carbamazepine (CB), phenytoin (PT), phenobarbital (PB) and their respective metabolites on the hepatic mitochondrial function as well as their ability to induce oxidative stress in rat liver mitochondria, as a possible hepatotoxic action mechanism. The murine hepatic microsomal system was used to bioactivate the drugs and to produce the anticonvulsant metabolites in vitro. As an unaltered drug, only phenobarbital (in high concentrations) presented inhibitory effects on state 3 respiration, ATP synthesis, and membrane potential; however, it did not induce oxidative stress. All the bioactivated drugs affected mitochondrial function through an oxidative stress-mediated process. All the bioactivated drugs affected mitochondrial function causing decrease in state 3 respiration, decrease in RCR and increase in state 4 respiration. They also caused impairment of Ca+2 uptake /release, decrease in ATP synthesis, decrease in membrane potential and inhibition of calcium-induced swelling. Oxidation of proteins and lipids was evidenced by carbonil proteins formation, decrease in thiol proteins, increase in malonaldehyde (MDA) and cardiolipin oxidation. The mitochondrial antioxidant defense system was also affected, as evidenced by the decreased GSH/GSSG ratio (reduced glutathione/oxidized glutathione). Results strongly suggest the involvement of mitochondrial damage, which is mediated by the oxidative stress caused by the AAED metabolites, in the development of AAED-induced idiosyncratic hepatotoxicity.

Carbamazepina (Carba) é um anticonvulsivante, uma droga psicotrópica muito utilizada no tratamento de pacientes com distúrbios intelectuais. Esta droga foi utilizada para diminuir o volume urinário no Diabetes Insípido (DI), pois possui um efeito antidiurético, mas a incidência de hiponatremia é uma ocorrência comum. O lítio é uma das drogas mais importantes para o tratamento do distúrbio bipolar. No entanto, ele tem uma grande capacidade de induzir DI dificultando o seu uso em pacientes debilitados psicologicamente. Atualmente, a associação destas drogas é frequentemente utilizada para o tratamento de pacientes com distúrbios psiquiátricos e neurológicos. O objetivo deste trabalho foi investigar o efeito da Carba no ducto coletor medular interno (DCMI) de ratos normais e elucidar a sua ação no DI induzido pelo lítio: 1) Estudos in vitro- A) Estudos com microperfusão de segmentos isolados do néfron onde a permeabilidade à água (Pf, m/sec) foi determinada em DCMI perfundidos de ratos normais (n=20) na presença de Carba à 10-5 M, e na ausência de HAD. B) estudos com a técnica de Imunoblotting para avaliar a expressão da proteína Aquaporina 2 (AQP2) em suspensão de túbulos de DCMI de ratos normais incubados com 10-5 M de Carba por 30 minutos. 2) Estudos in vivo A) quatro grupos foram formados: a) Controle (n=5); b) Li (40 mmol/Kg/dieta por 3 semanas; n=4); c) Li+Carba (40 mmol Li/Kg/dieta + 400 mg carba/Kg/dia por 3 semanas; n=5); d) Carba (400 mg /Kg/dia por 3 semanas; n=5); - B) estudo da expressão da AQP2 no DCMI destes quatro grupos pela técnica de Western Blot. Resultados: 1) Estudos in vitro A) nos estudos de microperfusão a carba adicionada ao banho aumentou a Pf dos DCMI, na ausência de HAD (n=6) Controle12,3+ 3,6, Carba-62,6+14,8 (p<0,01), Recuperação (Rec)-17,4+5,5 (p<0,01). Com o intuito de estudar o mecanismo pelo qual a Carba ativa a cascata do HAD, foi utilizado o inibidor do receptor V2 do HAD (AV2; n=10): Controle-23,5+5,2, Carba-37,4±4,4 (p<0,01), Carba+AV2-19,6±5,0 (p<0,05), Rec-21,4+5,5; e Controle-18,6+7,0, AV2-27,3+7,2, AV2+Carba-25,3+5,7, Rec-32,6+6,4. O inibidor da PKA (H8; n=4) também foi utilizado: Controle-15,0+9,0, Carba-106,1+12,3 (p<0,01), Carba+H8-60,3+16,4 (p<0,01), Rec- 44,5+13,2. B) a análise densitométrica mostrou um aumento de 38,8% na expressão da AQP2 (Controle-100,0+8,3 vs. Carba-138,8+12,12, p<0,05); 1) Estudos in vivo Volume urinário (UV, mL/24h) Controle-10,7+3,0, Li-62,6+6,0 (p<0,001), Li+Carba-28,5+4,9 (p<0,001), Carba-23,3+3,0 (<0,001). Osmolalidade urinária (mOsm/Kg/H2O) Controle-819,6+175,7, Li-149,4+18,0 (p<0,01), Li+Carba-251,5+39,7 (p<0,05), Carba-396,2+75,5 (p<0,01). FENa+ (%) - Controle-0,15+0,01, Li-0,10+0,02, Li+Carba-0,12+0,02, Carba-0,11+0,02. Expressão da AQP2 (%) Controle-100,0+6,7, Li-55,8+5,4 (p<0,01), Li+Carba-75,8+9,6 (p<0,01), Carba- 99,7+4,7 (p<0,05). Não houve diferenças significantes no Na+, K+ e Osmolalidade plasmáticas. Em resumo, nossos dados revelaram que a Carba diminui o UV, aumenta a osmolalidade urinária e a expressão da AQP2 no DI induzido pelo lítio, e aumenta a permeabilidade à água, provavelmente agindo diretamente no receptor da vasopressina (V2). Estes resultados enfatizam que a hiponatremia encontrada nos pacientes que fazem uso da Carba pode ser explicada, pelo menos em parte, pelo aumento da permeabilidade osmótica no DCMI e que a poliúria do DI ocasionado pelo uso do lítio pode ser diminuída com a associação da Carba. / Carbamazepine (Carba) is an anticonvulsant and a psychotropic medication commonly used in the treatment of patients with intellectual disability (ID). This drug has been used to try to decrease the urinary volume in Diabetes Insipidus (DI) because Carba presents an antidiuretic effect, but the incidence of the hyponatremia in neurological patients is a common ocurrence. Lithium (Li) is one of the most important drugs used to treat bipolar mood disorders. However, Li has the undesirable capacity to induce DI complicating its usage in patients psychologically weakened. Nowadays, the association of these drugs is used in the treatment of patients with psychiatric and neurological problems. Our objective was to investigate the effect of Carba in the Inner Medullary Collecting Duct (IMCD) and elucidate its effect in the lithium-induced DI: 1) In vitro study: A) Microperfusion studies the water permeability (Pf, m/sec) was determined in normal rats IMCD isolated and perfused by the standard methods. Carba 10-5M was added to the bath fluid. B) Immunoblotting studies for AQP2 protein expression in IMCD tubule suspension from normal rats incubated with Carba 10-5M for 30 minutes. 2) In vivo study A) four groups of normal rats were done - a) Control (C, n=5); b) Li (40 mmol/kg/food/3 weeks n=4) c) Li+Carba (40 mmol Li/kg/food/3 weeks and 400 mg Carba/kg/bw/2 last weeks, n=5); and Carba (400 mg Carba/kg/bw/3weeks, n=5); - B) AQP2 expression in IMCD from the four groups, by Western Blot. Results: 1) In vitro study A) in microperfusion, Carba added to the bath in Vasopressin (Vp) absence (n=6) increased Pf Control-12.3+3.6, Carba-62.6+14.8 (p<0.01), Recuperation (Rec)-17.4+5.5 (p<0.01). In order to study the mechanism by which Carba activates the Vp cascade, the antagonist of the Vp receptor 2 (AV2; n=10) was used: Control-23.5+5.2, Carba-37.4±4.4 (p<0.01), Carba+AV2-19.6±5.0 (p<0.05), Rec-21.4+5.5; and Control-18.6+7.0, AV2- 27.3+7.2, AV2+Carba-25.3+5.7, Rec-32.6+6.4. The PKA inhibitor (H8; n=4) was also used: Control-15.0+9.0, Carba-106.1+12.3 (p<0,01), Carba+H8-60.3+16.4 (p<0.01), Rec-44.5+13.2. B) the densitometric analysis showed an increased of 38.8% in AQP2 expression (Control- 100.0+8.3 vs. Carba-138.8+12.12, p<0.05); B) In vivo study Urinary volume (UV, mL/24h) Control-10.7+3.0, Li-62.6+6.0 (p<0.001), Li+Carba-28.5+4.9 (p<0.001), Carba-23.3+3.0 (p<0.001). Urinary Osmolality (mOsm/Kg/H2O) Control-819.6+175.7, Li-149.4+18.0 (p<0.01), Li+Carba-251.5+39.7 (p<0.05), Carba-396.2+75.5 (p<0.01). FENa+ (%) - Control- 0.15+0.01, Li-0.10+0.03, Li+Carba-0.12+0.02, Carba-0.11+0.02. AQP2 expression (%) Control-100.0+6.7, Li-55.8+5,4 (p<0.01), Li+Carba-75.8+9.6 (p<0.01), Carba-99.7+4.7 (p<0.05). There were no significant differences in Na+, K+ and plasma osmolality. In summary, our data showed that Carba decreased the UV, increased the UOsm and the AQP2 expression in Li-induced DI, increased the water permeability, probably acting directly in the Vp V2 receptor-Protein G complex, since its action was blocked by the specific Vp V2 receptor antagonist. These results emphazise that the hyponatremia found in patients using Carba could be explained, at least in part, by increased osmotic permeability of IMCD. In addition, poliuria observed in lithium-induced DI can be decreased with Carba-treatment.