Calorimetric techniques applied to the thermodynamic study of interactions between proteins and polysaccharides / Técnicas calorimétricas aplicadas ao estudo termodinâmico das iterações entre proteínas e polissacarídeos

ABSTRACT: The interactions between biological macromolecules have been important for biotechnology, but further understanding is needed to maximize the utility of these interactions. Calorimetric techniques provide information regarding these interactions through the thermal energy that is produced or consumed during interactions. Notable techniques include differential scanning calorimetry, which generates a thermodynamic profile from temperature scanning, and isothermal titration calorimetry that provide the thermodynamic parameters directly related to the interaction. This review described how calorimetric techniques can be used to study interactions between proteins and polysaccharides, and provided valuable insight into the thermodynamics of their interaction.

RESUMO: As interações entre macromoléculas biológicas têm tido importante aplicação na biotecnologia, mas, para sua devida utilização, estudos mais detalhados são necessários. As técnicas calorimétricas permitem estudá-las ao serem capazes de fornecer informações referentes a essas interações através da energia térmica que é gerada ou absorvida durante o processo de interação. Dentre as técnicas que mais se destacam estão a Calorimetria Exploratória Diferencial, que é capaz de fornecer um perfil termodinâmico a partir de uma varredura de temperatura, e a Calorimetria de Titulação Isotérmica, que fornece parâmetros termodinâmicos diretamente relacionados ao processo de interação. Nesta revisão, descrevemos como essas técnicas calorimétricas podem ser efetivamente aplicadas no estudo das interações entre proteínas e polissacarídeos, com o propósito de obter informações valiosas sobre a termodinâmica da interação.

Compatibility and stability of valsartan in a solid pharmaceutical formulation

Valsartan (VAL) is a highly selective blocker of the angiotensin II receptor that has been widely used in the treatment of hypertension. Active pharmaceutical ingredient compatibility with excipients (crospovidone, hypromellose, magnesium stearate, microcrystalline cellulose and titanium dioxide) is usually evaluated in solid pharmaceutical development. Compatibility and stability can be evaluated by liquid chromatography. Studies were performed using binary mixtures of 1:1 (w/w) VAL/excipient; samples were stored under accelerated stability test conditions (40 ºC at 75% relative humidity). The results indicate that VAL is incompatible with crospovidone and hypromellose, which reduced the VAL content and gave rise to new peaks in the chromatogram due to degradation products.

Valsartana (VAL) é um bloqueador altamente seletivo do receptor da angiotensina II, que tem sido amplamente utilizado para o tratamento da hipertensão. Testes de compatibilidade com excipientes usualmente empregados em formulações sólidas são utilizados no desenvolvimento de formulações sólidas. Neste trabalho, realizaram-se testes utilizando misturas binárias na proporção 1:1 (m/m) de VAL/excipiente e as amostras foram armazenadas em condições de estabilidade acelerada (40 ºC em 75% de umidade relativa). Os resultados obtidos indicam a incompatibilidade de VAL com crospovidona e hipromelose, através da redução do teor de VAL e a presença de novos picos no cromatograma provenientes de produtos de degradação.

Determination of the melting temperature, heat of fusion, and purity analysis of different samples of zidovudine (AZT) using DSC / Determinação da temperatura de fusão, calor de fusão e pureza análise de diferentes amostras de zidovudina (AZT) por DSC

The determination of chemical purity, melting range, and variation of enthalpy in the process of characterizing medicines is one of the principal requirements evaluated in quality control of the pharmaceutical industry. In this study, the method of purity determination using DSC was outlined, as well as the application of this technique for the evaluation of commercial samples of zidovudine (AZT) (raw material) supplied by different laboratories. To this end, samples from six different laboratories (A, B, C, D, E, and F) and the standard reference (R) from the United States Pharmacopeia (USP) were analyzed. The DSC curves were obtained in the temperature range of 25 to 200 ºC under the dynamic atmosphere of N2 (50 mL min-1), heating rate of β=2 ºC min-1, using an Al capsule containing approximately 2 mg of sample material. The results demonstrated that the standard reference presented a proportion of 99.83 percent whereas the AZT samples presented a variation ranging from 97.59 to 99.54 percent. In addition, the standard reference was found to present a temperature of onset of melting point of 122.80 ºC. Regarding the samples of active agents provided by the different laboratories, a variation ranging from 118.70 to 122.87 ºC was measured. In terms of ΔHm, the samples presented an average value of 31.12 kJ mol-1.

A determinação da pureza química, a faixa de fusão e a variação de entalpia envolvida no processo de caracterização de fármacos é um dos principais requisitos avaliados no controle de qualidade em indústrias farmacêuticas. Neste trabalho é feita uma breve abordagem sobre o método de determinação de pureza utilizando DSC, assim como a aplicação desta técnica para avaliação de amostras comerciais de zidovudina (AZT) (matéria-prima) fornecida por diferentes laboratórios. Para tal, foram analisadas amostras de seis diferentes laboratórios (A,B,C,D,E e F) e a substância química de referência (R) da United States Pharmacopeia (USP). As curvas DSC foram obtidas na faixa de temperatura entre 25 a 200 ºC, sob atmosfera dinâmica de N2 (50 mL min-1), β=2 ºC min-1, utilizando cápsula de Al contendo aproximadamente 2 mg de amostra. De acordo com os resultados, pode-se observar que a substância química de referência apresentou teor igual a 99,83 por cento e que as amostras de AZT apresentaram uma faixa de variação entre 97,59 e 99,54 por cento. Pode-se verificar, ainda, que a substância química de referência apresentou uma temperatura onset de fusão igual a 122,80 ºC. Para as amostras dos princípios ativos fornecidos pelos diferentes laboratórios, pode-se verificar uma faixa de variação entre 118,70 e 122,87 ºC. No que se refere ao ΔHm, as amostras apresentaram valor médio de 31,12 kJ.mol-1.

Análise térmica de uma resina composta de nanopartículas: caracterização e envelhecimento / Thermal analysis of nanofilled composite resin: characterization and aging

O objetivo deste estudo foi acompanhar o envelhecimento de uma resina composta de nanopartículas (Concept Advanced®) ao longo de um ano. A caracterização e a avaliação de sua homogeneidade foram realizadas após o envase em seringa de apresentação comercial por meio de Termogravimetria (TG/DTG), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) e Análise Termomecânica (TMA). No grupo 1, foram realizadas 15 análises ao longo de seringas que não foram submetidas à pressão do êmbolo. Nos grupos 2 e 3, a resina composta foi totalmente removida pela torção do êmbolo e subdividida em cinco porções. Contudo, ao longo do tempo, no grupo 2, as seringas foram mantidas na vertical e no grupo 3, na horizontal. No grupo 4, cada amostra foi obtida de 24 em 24 horas da área central de cada porção por cinco dias. A análise dos diferentes grupos foi realizada em três seringas para os tempos: inicial, seis meses e um ano. As curvas TG/DTG foram obtidas em amostras não polimerizadas, seguindo programa de aquecimento de 25 a 650ºC, em atmosfera dinâmica de ar. A DSC e a TMA foram realizadas apenas no grupo 1, no tempo inicial, para caracterização do material em amostras fotoativadas de 3mm de diâmetro x 1mm de espessura por 20 segundos. As curvas DSC foram obtidas seguindo o programa de aquecimento da temperatura ambiente a 250°C, sob fluxo de nitrogênio. A TMA foi realizada em atmosfera de nitrogênio da temperatura ambiente a 150oC. As curvas TG/DTG de cada área analisada mostraram o mesmo padrão de decomposição em três etapas com percentuais de perda de massa semelhantes entre todas as amostras independente do tempo de armazenamento. Também o resíduo final, considerado como percentual de carga inorgânica, ficou em torno de 71,5% mostrando homogeneidade de distribuição ao longo das seringas. A pressão contínua determinou alteração estatisticamente significante na estabilidade térmica (p<0,05). Na DSC, as curvas mostraram temperatura de transição vítrea na faixa de 94 a 105ºC e um evento exotérmico a ~160ºC relacionado à polimerização secundária da resina composta. A TMA mostrou três faixas de alterações dimensionais e os valores do coeficiente de expansão térmica linear variaram dentro da mesma seringa, não mostrando homogeneidade de resultados.

The aim of this study was to evaluate the aging of a nanofilled composite resin (Concept Advanced®) during one year. The characterization and evaluation of its homogeneity in commercial syringe was made by Thermogravimetric Analysis (TG/DTG), Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Thermomechanical Analysis (TMA). In group 1, 15 analyses throughout syringes were carried without pressing the pestle screw. In groups 2 and 3, the composite resin was all pressed out by the pestle screw and divided in five portions. However, in group 2, throughout the time, the syringes had been kept in the vertical position and group 3 in the horizontal position. In group 4, each sample was obtained every 24 in 24 hours from the central area of each portion during five days. All the analyses of groups 1, 2, 3 and 4 were carried through three syringes in the following times: initial, 6 months and one year. The TG/DTG analyses were carried in not polymerized samples, following a thermal program from 25 to 650ºC, under dynamic air atmosphere. The DSC and the TMA were just carried in group 1, in the initial time, to characterize the material in polymerized samples of 3mm diameter x 1mm thickness per 20 seconds. The curves DSC were obtained following the thermal program from room temperature to 250°C under a nitrogen flow. The TMA was carried under a nitrogen atmosphere from room temperature to 150°C. The curves of TG/DTG showed similar patterns of decomposition in three stages, in all groups independent of the storage time, with similar percentages of loss of mass. Also the weight fraction of inorganic fillers was around 71.5%, showing homogeneity of distribution throughout the syringes. The continuous pressure determined significant alteration in the thermal stability (p< 0,05). The DSC curves showed a glass transition ranged between 94 and 105ºC and eventually an exotherm event at ~160ºC. The TMA showed that the values of the linear coefficient of thermal expansion had varied inside of the same syringe

Análise térmica aplicada à cosmetologia / Thermal analysis applied to cosmetology

Este artigo apresenta a análise térmica para os estudos das propriedades físicas e químicas de compostos e de suas misturas no contexto da área de cosméticos. Os autores relatam alguns trabalhos da literatura em que diferentes técnicas termoanalíticas são usadas na caracterização de matérias-primas, produtos cosméticos e amostras de cabelo.

This paper presents the thermal analysis for the studies of the physical and chemical properties of compounds and their mixtures in the cosmetic area. The authors relate some papers in wich different thermoanalytic techniques have been used for characterization of raw material, cosmetic product and samples of hair.