O que é o IFA e a distribuição de tamanho de partículas
A sigla IFA significa Insumo Farmacêutico Ativo: o princípio ativo, a substância química responsável pelo efeito terapêutico de um medicamento. Em muitas formulações sólidas, como comprimidos e pós, esse princípio ativo se apresenta na forma de pequenos grãos. O tamanho de partícula do IFA refere-se justamente às dimensões físicas individuais desses fragmentos na amostra.
Durante o desenvolvimento e a fabricação — que envolvem etapas como cristalização, secagem e moagem —, o material sofre impactos físicos distintos. Por isso, as partículas de uma mesma amostra não têm necessariamente o mesmo tamanho nem a mesma forma geométrica. Quando o laboratório mede essa variedade de dimensões no conjunto do pó, obtém-se a distribuição de tamanho de partículas da formulação.
Principais pontos: o tamanho de partícula do IFA afeta processamento, mistura e, em alguns casos, a dissolução — mas não é um atributo crítico em todos os medicamentos (USP <429>; ICH Q6A). A microscopia Raman confocal identifica quimicamente onde está o IFA dentro da formulação, complementando — sem substituir — as técnicas tradicionais de granulometria, como a difração a laser. O TERS estende essa análise à escala nanométrica, mas é uma técnica complementar de pesquisa, não um ensaio de rotina para lotes fabricados.
Por que o tamanho físico das partículas importa?
As dimensões do material influenciam diretamente como ele se comporta no processo produtivo. Tamanho, forma e distribuição das partículas podem afetar o escoamento do pó no maquinário, a forma como os componentes se misturam de maneira homogênea entre as doses e a interação do produto com a umidade durante o armazenamento.
No organismo, o tamanho de partícula pode influenciar a velocidade de dissolução do IFA nos fluidos fisiológicos, o que por sua vez afeta a absorção. Ainda assim, segundo o guia ICH Q6A (árvore de decisão nº 3 para especificação de tamanho de partícula), essa relevância deve ser avaliada caso a caso: moléculas muito solúveis ou soluções injetáveis líquidas frequentemente não dependem dessas variações para garantir eficácia, e reduzir demais o tamanho pode até prejudicar o produto, causando aglomeração e perda de fluidez do pó.
Avaliando a identidade química: Raman e Raman confocal
Medir o tamanho físico de uma partícula solta no frasco é muito diferente de identificar quimicamente do que ela é feita. As técnicas convencionais de granulometria, como a difração a laser descrita no capítulo geral <429> da Farmacopeia dos EUA (USP), avaliam as dimensões globais da distribuição de tamanho de partículas — tipicamente entre 0,1 µm e 3 mm — mas não dizem nada sobre a composição química de cada partícula.
A espectroscopia Raman avalia como a luz interage com as ligações moleculares de um material, gerando um espectro que funciona como uma assinatura química da substância. Com um bom processamento de espectros, referências adequadas e poucos interferentes na matriz, essa assinatura pode ser comparada a uma impressão digital do princípio ativo — o mesmo princípio usado, por exemplo, na identificação de formas polimórficas por difração de raios-X.
Quando essa capacidade química se combina à posição espacial de cada ponto investigado e a uma lente de aproximação visual contínua, temos a microscopia Raman confocal. Sua vantagem é diferenciar microscopicamente quais regiões correspondem ao IFA e quais correspondem aos excipientes, os materiais adicionados para dar volume ou estabilidade à formulação.
O mapa químico e o tamanho aparente
Os dados da microscopia confocal se agrupam, na tela do analista, em um mapa químico Raman: um mapa colorido no qual cada cor representa um material diferente, identificado pelo seu espectro. É importante destacar que essas cores são atribuídas apenas durante o tratamento dos resultados no software — não existe qualquer relação com as cores físicas visíveis da amostra real.
Ao visualizar, no mapa, as regiões contornadas que correspondem unicamente ao ativo, o analista pode estimar a superfície coberta e chegar a um parâmetro chamado tamanho aparente — o domínio químico daquela substância na imagem. Um estudo publicado no NIH/PMC que validou o tamanho aparente por Raman contra padrões de microesferas de poliestireno mostra por que é fundamental diferenciar esse tamanho aparente de uma partícula física inteira: o Raman confocal não deve ser interpretado como um produtor automático da distribuição granulométrica completa da formulação, porque as regiões da imagem podem corresponder a diferentes situações:
- Partículas individuais e isoladas.
- Aglomerados formados por grãos fortemente unidos, de difícil separação.
- Partículas parcialmente sobrepostas, que confundem os limites identificados pelo software.
- Partículas fisicamente cortadas e segmentadas ao meio durante a preparação da amostra para observação confocal.
- Regiões pequenas demais, de extensão inferior à resolução óptica do sistema de medição.
- Limites de imagem definidos por critérios matemáticos do processamento computacional, não pela geometria real da partícula.
Raman confocal vs. TERS — comparação rápida
| Critério | Raman confocal | TERS |
|---|---|---|
| Resolução espacial típica | ~300 nm a 1 µm (limitada pela difração da luz) | ~10 nm, podendo chegar à escala atômica em condições controladas |
| O que informa | Identidade química e distribuição espacial (mapa químico / domínio químico) | Identidade química de nanoestruturas na superfície, com resolução muito maior |
| Uso típico | Mapear IFA x excipientes em comprimidos e pós; rotina laboratorial | Pesquisa avançada de superfícies em escala nanométrica; uso complementar |
| Principal limitação | Não substitui a distribuição de tamanho de partículas completa (ex.: difração a laser) | Custo elevado, calibração delicada da ponta, não é rotina de controle de qualidade |
Tip-Enhanced Raman Spectroscopy (TERS)
O Raman confocal esbarra nos limites físicos da luz para capturar estruturas menores que sua resolução óptica. É nessa escala que entra o TERS — Tip-Enhanced Raman Spectroscopy, ou Espectroscopia Raman Intensificada por Ponta. Uma ponta metálica extremamente fina é posicionada muito próxima ao composto sob a lente, concentrando o efeito óptico e o sinal Raman em uma região muito pequena da superfície.
Segundo revisão publicada no Journal of Chemical Physics, o TERS combina espectroscopia Raman com microscopia de sonda de varredura e pode atingir resolução em torno de 10 nanômetros, chegando à escala atômica em condições controladas — muito além do que o Raman confocal convencional permite. Apesar dessa capacidade em escala nanométrica, o TERS não deve ser interpretado como uma técnica de rotina para medir a distribuição de tamanho de partículas em lotes fabricados.
Isso porque o TERS tem custo elevado e exige calibração delicada da ponta metálica a cada uso, o que dificulta sua aplicação em testes rotineiros e volumosos de controle de qualidade. Por isso, sua relevância deve ser considerada como técnica complementar de pesquisa: os resultados precisam ser interpretados em conjunto com outras observações metrológicas, sem substituir os testes que garantem a segurança regulatória do produto.
Fontes
- USP <429> Light Diffraction Measurement of Particle Size — Farmacopeia dos EUA (USP)
- ICH Q6A — Specifications: Test Procedures and Acceptance Criteria for New Drug Substances and New Drug Products (árvore de decisão nº 3, tamanho de partícula)
- Assessment of Active Pharmaceutical Ingredient Particle Size in Tablets by Raman Chemical Imaging Validated using Polystyrene Microsphere Size Standards — NIH/PMC
- Fiber-Array-Based Raman Hyperspectral Imaging for Simultaneous, Chemically-Selective Monitoring of Particle Size and Shape of Active Ingredients in Analgesic Tablets — NIH/PMC
- Tip-enhanced Raman spectroscopy: Chemical analysis with nanoscale to angstrom scale resolution — The Journal of Chemical Physics, AIP Publishing
