Informativo CRQ-IV Mai-Jun/200714

Artigo Tcnico

Quimiometria: inovao no desenvolvimentoe validao de mtodos analticos para

controle de qualidade na indstria qumicapor MSc. Fabiana A. L. Ribeiro, MSc. Fernando D. Barboza, Mrcia C. Breitkreitz e Dr. Jos A. Martins

Quimiometria o campo da qumicaque utiliza ferramentas estatsticas ematemticas para o planejamento e oti-mizao das condies experimentais epara a extrao de informao qumicarelevante de dados qumicos multiva-riados. A diferena entre dados univa-riados e multivariados que, nos pri-meiros, a anlise dos resultados feitapela observao do comportamento deuma nica varivel de cada vez, comopor exemplo, a concentrao de uma es-pcie de interesse ou uma propriedadefsico-qumica (densidade, viscosidade,ponto de fuso, ponto de ebulio). Nosdados multivariados, possvel analisarmais de uma varivel simultaneamentee assim identificar a correlao entreelas. Este tipo de anlise permite umentendimento mais completo e sistema-tizado dos resultados analticos.

Para ilustrar esta diferena, tomemoscomo exemplo uma das aplicaes maisconhecidas na rea farmacutica: a deter-minao do teor do princpio ativo emformas farmacuticas por tcnicasespectroscpicas, aliadas a mtodos qui-miomtricos de calibrao multivariada.

Os mtodos para controle de quali-dade de frmacos se baseiam nas far-macopias existentes, as quais indicam,em sua maioria, a utilizao de tcnicascromatogrficas, em especial a Croma-tografia Lquida de Alta Eficincia (HPLC, do ingls High Performance LiquidChromatography). Durante a etapa dedesenvolvimento do mtodo, a quanti-ficao do analito realizada pelo usode equaes matemticas que correla-cionam a sua concentrao com o sinalinstrumental, que no caso da cromato-grafia a rea do pico. Neste caso, diz-se que a equao matemtica quedescreve esta relao univariada, poisa propriedade que se deseja investigar, aconcentrao, pode ser descrita por umanica varivel, que o sinal analtico.

No entanto, para que o mtodo sejaconfivel, necessrio garantir que o si-nal analtico seja caracterstico somenteda espcie de interesse, ou seja, que eleseja seletivo. Isto requer uma etapa prviade preparo da amostra, o que no caso dacromatografia obtido pela escolha ade-quada das condies do mtodo (colunacromatogrfica, fase mvel, temperatura

etc.), tendo como conseqncia o aumen-to nos custos e no tempo do experimento.

Para contornar o problema da sele-tividade e permitir a anlise na presenade interferentes sem comprometer a efi-cincia do mtodo, uma alternativa vi-vel e econmica o uso de mtodosespectroscpicos em associao comtcnicas quimiomtricas. Nestes mto-dos, modelos matemticos multivariadoscorrelacionam a concentrao do analitocom toda a faixa espectral, possibilitandopredies estatisticamente confiveismesmo na presena de interferentes,desde que estes sejam conhecidos.

O uso destas tcnicas permite umasignificativa reduo no custo, tempoe resduos gerados quando comparadass tcnicas cromatogrficas, pois asanlises so rpidas e requerem poucoou nenhum preparo de amostras. ATabela 1 apresenta os nmeros destaeconomia para trs produtos farmacu-ticos, cujas estimativas foram realiza-das levando-se em considerao osprocedimentos para a anlise dos pa-dres e amostras: custos com reagen-tes, acessrios, analista, contrato demanuteno do equipamento e tempogasto com os procedimentos analticose clculos matemticos.

Apesar das vantagens apresentadas,estas novas metodologias so depen-dentes de uma tcnica de referncia,em geral HPLC, durante a etapa de de-senvolvimento do mtodo e ao longoda sua utilizao. Sua performance de-ve ser testada periodicamente, o que feito pela comparao estatstica coma tcnica de referncia. Por este moti-vo, as tcnicas multivariadas so utiliza-

CH2 OOCR1

CH OOCR1

CH2 OOCR1

+ 3 R1OH 3 R1OOCR1 +

CH2OH

CHOH

CH2OH

Catalisador

Lipdeo lcool Glicerina

Ester monoAlquidico(Biodiesel)

CorreoEstava incorreta a reao de transesterificao, presente no artigo sobre

biodiesel, publicada na edio anterior do Informativo. A correo abaixo, com aqual concordaram os autores do texto, Wanderley Feliciano e Jos Pereira Jnior,foi enviada pelo professor Giovanni S. Crisi, da Escola de Engenharia Mackenzie.

crq85.p65 29/5/2007, 08:0914

Informativo CRQ-IV Mai-Jun/200715

Artigo Tcnicodas sempre como tcnicas alternativas,e podem ser consideradas grandesaliadas s tcnicas cromatogrficascom o intuito de reduzir o tempo e ocusto dos experimentos.

Na indstria qumica em geral, aassociao de ferramentas quimiom-tricas com tcnicas instrumentais (es-pectroscopia NIR, UV/Vis, Vis/NIR,GC, HPLC, fluorescncia de Raio-X,DSC) so empregadas no desenvolvi-mento de mtodos analticos para con-trole de qualidade, qualificao de ma-tria-prima e controle de processos. NoBrasil, o seu avano ainda tmido e asprincipais reas que adotam estes m-todos so as indstrias de alimentos,papel e celulose, petrleo e, mais recen-temente, a farmacutica. O potencialdessa tcnica, contudo, se estende atodas as reas da qumica.

Os principais mtodos quimiom-tricos so: reconhecimento de padres(conhecidos como mtodos de classifi-cao), calibrao multivariada e plane-jamento e otimizao de experimentos.Os mtodos de calibrao multivariadaj foram apresentados com os exem-plos da rea farmacutica. A verso on-line deste artigo contm uma brevedescrio dos outros dois tipos de m-todos, acompanhados de aplicaes naqualificao de matria-prima e no de-senvolvimento de formulaes.

VANTAGENS - A associao de tcnicasinstrumentais e mtodos quimiomtri-

cos permite que os resultados analticossejam obtidos de forma sistemtica ecom confiabilidade estatstica, possibili-tando reduzir o custo e o tempo dosexperimentos, alm de diminuir a emis-so de resduos. Por meio desta asso-ciao, pode-se monitorar propriedadescrticas durante o processo de fabrica-o de modo a minimizar o risco sobreperdas de lotes, otimizando as opera-es de produo, propiciando s em-presas aumentar sua competitividade eacelerar o desenvolvimento e lanamen-to de novos produtos no mercado.

PARA SABER MAIS - Aplicaes deta-lhadas dos mtodos quimiomtricos emoutras reas podem ser encontradas nainternet, nos endereos http://www.infometr ix .com/apps/apps .html(Infometrix) e http://www.statease.com/articles.html (Design Expert).Informaes sobre aspectos regula-

trios do uso destas tcnicas em asso-ciao com mtodos espectroscpicosso descritos na norma ASTM E1655-00 (Annual Book of ASTM Standards,E1655-00: Standard Practices forInfrared Multivariate QuantitativeAnalysis, American Society for Testingand Materials International, PA, 2000),e na Farmacopia Americana (UnitedState Pharmacopoeia USP30NF25,2007, Chap. 1119 and 1120).

Graduados em Qumica poruniversidades paulistas de

referncia (Unesp e Unicamp)e com ttulos de mestres e/ou

doutores, os autores integram oInstituto Internacional de Pes-

quisas Farmacuticas. Contatospodero ser feitos pelo e-mail

iipf@institutoipf.com.brou pelo site

www.instituto ipf.org.br.

Tabela 1: Comparao do custo, tempo de anlise e quantidade de resduos geradospor anlise, para os mtodos univariados e multivariados.

Produto

Mtodo de Referncia Univariado: Mtodo Alternativo Multivariado: HPLC Espectroscopia NIR ou UV/Vis

Tempo Custos Resduos Tempo Custos Resduos

(min) (R$) (mL) (min) (R$) (mL)

Amoxicilina(1) suspenso oral 210 15.02 450 70 11.73 360

Cefaclor(2) cpsulas 269 24.79 470 50 8.73 240

Cloridrato de Fluoxetina(3) comprimidos 210 64.12 2350 20 2.06 0 (3)

(1) mtodo alternativo: UV/Vis;(2) mtodo alternativo: UV/Vis;(3) mtodo alternativo: NIR. Neste ltimo caso, a anlise realizada no comprimido intacto, no necessitando de preparo da amostra.

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