Suplemento Analitico 2015 Contract Pharma Brasil

Setembro 2015

Single-use technologies have enabled flexible bio-processing; intelligent control systems will revolutionize it. Our “Smart” solutions for bio-process management consist of three platforms: SmartParts, SmartSystems, and SmartFactory – all supported by our highly configurable software.

Finesse Solutions SmartParts Enhance system performance with intelligent components for modular bio-process measurement and control.

SmartSystems Combine universal controllers with flexible software to enable all scales of upstream and downstream processes.

SmartFactories

a n a l í t i c o

Bio-manufacturing today requires more than single-use.

Suplemento

Edição especial

Integrate unit operations into one seamless network that optimizes resource utilization and generates batch reports.

Métodos cromatográficos

Critérios das farmacopeias americana e europeia

Oxidação avançada

Seu uso no tratamento de efluentes da indústria

Calibração de instrumentos

Confiabilidade para os sistemas de medição

A peça que faltava na organização do seu evento

Fazemos de seu evento uma experiência única

n planejamento n criação n execução n gerenciamento de eventos corporativos n estratégias de fortalecimento com colaboradores e parceiros

n Congressos - Seminários - Workshops n Treinamentos técnicos (nas áreas de RH, Garantia e Controle da Qualidade)

n Lançamento de produtos n Assessoria de imprensa n Produção de conteúdo para mídia impressa e digital

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editorial

V

ocê está recebendo a mais recente edição do Suplemento Analítico da revista Contract Pharma Brasil. Ele traz uma série de artigos assinados por especialistas com temas atuais e de grande interesse para os profissionais da indústria farmacêutica.

Marcus Schütte gerente de produto de microbiologia da empresa alemã Sartorius Stedim Biotech GmbH escreve sobre a importância dos testes de esterilidade para minimizar a contaminação microbiana durante o processo de fabricação de produtos farmacêuticos.

Newton Bastos, da Presys Instrumentos, aborda questões técnicas sobre a calibração de instrumentos, e informa que a calibração pode até mesmo reduzir custos, ao garantir a qualidade, as especificações técnicas e a padronização dos trabalhos.

Uma questão de grande impacto atualmente – o tratamento de efluentes industriais para preservação da qualidade da água em mananciais – é o tema desenvolvido por Erlon Lima, da ProquimUV. Em seu artigo, ele analisa os principais métodos de remoção de fármacos residuais em cursos de água e as vantagens da oxidação avançada.

Um glossário de termos técnicos e os principais critérios das farmacopeias americana e europeia sobre as mudanças permitidas ou proibidas em métodos cromatográficos líquidos são abordados por Marco Antonio Rodrigues, da Cygnus Consultoria, com base em um artigo alemão.

As novas tecnologias para edição genômica, como as zinc finger nucleases (ZFN), permitem maior precisão e a exploração de muitas modificações genéticas potenciais que melhoram as linhagens para a produção biofarmacêutica. O tema é abordado por Kate Achtien, cientista de P&D da SAFC, divisão da Sigma-Aldrich de produtos e serviços para a produção biofarmacêutica.

Patrícia de Almeida Publisher

SUPLEMENTO ANALÍTICO

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SUMÁRIO

Expediente

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Aplicações da tecnologia ZFN na engenharia celular biofarmacêutica

Diretora & Publisher Patricia de Almeida palmeida@contractpharmabrasil.com.br Editora e Jornalista Responsável Mari Menda – MTb 4606 redacao@contractpharmabrasil.com.br Diagramação Agnaldo Borghetti

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Teste de esterilidade Uma questão de segurança

Imagens Cleber F. de Oliveira Gustavo A. Amat cleber.olive@yahoo.com.br Para anunciar Comercial publicidade@contractpharmabrasil.com.br International Sales international@contractpharmabrasil.com.br

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Atendimento ao Leitor revista@contractpharmabrasil.com.br

Métodos Cromatográficos: mudanças permitidas e proibidas de acordo com as farmacopeias americana e europeia

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Oxidação avançada em efluentes farmacêuticos

Contribuíram para esta edição Erlon Lima Gisseh Kovacs Kate Achtien Marco Antonio Rodrigues Marcus Schütte Newton Bastos Contract Pharma é uma publicação de Rodman Media LLC, representada na América Latina e México por Unite Editora, Treinamentos e Eventos.

Rua Casper Líbero, 301 bl 7 conj. 301 São Bernardo do Campo/SP - Brasil Cep: 09691-200 +55 (11) 4173-4015 revista@contractpharmabrasil.com.br www.contractpharmabrasil.com.br Periodicidade: Trimestral

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A viabilidade técnica para Implementação de laboratório de calibração nas indústrias

As opiniões emitidas nas reportagens e artigos são de responsabilidade de seus autores e não expressam necessariamente a opinião da editora. É proibida a reprodução total ou parcial de textos e/ou imagens sem autorização por escrito da editora.

workshop

TOP FIVE Dia 30 de Setembro de 2015

Hotel Ibis Congonhas - SP “As cinco não conformidades mais apontadas nas inspeções regulatórias da ANVISA e agências internacionais” Alessandra Tomazzini

Silvia Martins

• Cinco principais deficiências observadas em inspeções BPF nacionais e internacionais.

• Aplicação de Validação de Sistemas Computadorizados: forma de mitigar as não conformidades mais apontadas através de sistemas de gestão.

• Expectativas das agências regulatórias, tendências em GMP e como responder às deficiências de maneira efetiva.

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Validação de Sistemas Computadorizados Qualificação de Equipamentos e Utilidades

Apoio:

Organização:

BIOFARMACÊUTICA

Kate Achtien

Aplicações da tecnologia ZFN na engenharia celular biofarmacêutica Com a tecnologia dos zinc finger nucleases é possível melhorar as linhagens na produção biofarmacêutica. Sua precisão e exatidão reduzem os processos de seleção e triagem necessários para identificar células com o genótipo desejado, trazendo ganho de tempo no processo

A

edição de genes tem tido um proeminente papel no desenvolvimento de células CHO (Chinese Hamster Ovary) para processos biofarmacêuticos. Na década de 80, as únicas técnicas de modificação genômica eram a exposição a mutágenos químicos ou radiação.

Diversos métodos de triagem e seleção eram necessários para identificar as células com o genótipo desejado.

Estas técnicas de mutagênese tra-

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SUPLEMENTO ANALÍTICO

ziam o risco de indesejáveis mutações randômicas e requeriam cuidadosas estratégias de seleção. Hoje, existem várias novas tecnologias que possibilitam a edição genômica de forma mais precisa, como por exemplo, as zinc finger nucleases (ZFN).

Um zinc finger é uma pequena proteína natural feita de aproximadamente 30 aminoácidos, estabilizada por pelo menos um íon de zinco. Cada domínio do zinc finger liga-se especi-

ficamente a três bases nucleotídicas.

Quando vários domínios estão conectados, eles reconhecem uma sequência genômica específica. Uma ZFN é formada quando uma endonuclease FokI é fundida aos zinc fingers.

Quando um par de ZFNs liga-se a sequências adjacentes, a endonucelase FokI heterodimeriza, quebrando a dupla-fita do DNA (DBS - double-stranded break) naquele local preciso.

Gerada a DBS, podem então ser cria-

—N

C—

5’ —

— 3’

3’ —

— 5’

N—

das deleções ou inserções específicas naquele local, usando o mecanismo de reparo natural das células. A precisão e a exatidão das ZFNs reduzem os processos de seleção e triagem ne-

—C

cessários para identificar células com o genótipo desejado, trazendo ganho de tempo no processo.

A tecnologia ZFN possibilita a ex­ ploração de muitas modificações ge­­

néticas potenciais que melho­ ram li­­­nha­gens para a produção biofarma­ cêutica. As células modificadas po­­dem ter características como meca­­nismos de seleção metabólica me­­ lhorados,

SUPLEMENTO ANALÍTICO

7

BIOFARMACÊUTICA

“

A tecnologia ZFN possibilita a exploração de muitas modificações genéticas potenciais que melhoram linhagens para a produção biofarmacêutica.

”

aumento da produção de proteína re­ combinante, otimização de modificações após a tradução e redução de riscos de contaminação.

Otimização de mecanismos de seleção metabólica Dois sistemas de seleção amplamente utilizados são o DHFR (dihidrofolato redutase) e o GS (glutamina sintetase). O sistema DHFR requer a eliminação desta enzima responsável 8

SUPLEMENTO ANALÍTICO

pela síntese de purina e o sistema GS requer a eliminação desta outra enzima responsável pela produção de L-glutamina. A tecnologia ZFN pode ser usada para criar linhagens celulares com seleção melhorada pelo knock-out dos genes endógenos de DHFR e GS, sem risco de mutações não-específicas que poderiam trazer efeitos desconhecidos sobre o de­sem­ penho celular. Assim, o rendimento final da produção de clones de interesse pode ser aumentado.

Aumento da produção de proteína recombinante O aumento da produtividade da proteína recombinante de interesse pode ser alcançado de diversas maneiras.

Genes relacionados à apo­p­tose podem ser nocauteados, resultando em maior tempo de vida da cultura de células; genes correlacionados com crescimento e produtividade podem ser manipulados pela troca de elementos que controlam a expressão

gênica. Se uma região de integração desejada for identificada, as ZFNs podem ser usadas para integrar precisamente o transgene naquele local, o que pode levar ao aumento de produtividade e a clones mais estáveis.

Gerenciamento de modificações após a tradução Por causa das diferenças genéticas entre as células CHO e humanas, as proteínas recombinantes das células CHO podem ter padrões de glicolização diferentes, comparadas às proteínas recombinantes de humanos. Esta diferença pode causar uma resposta imunogênica quando a droga é administrada ao paciente.

A eficácia molecular também pode ser aumentada pelo controle de perfis de glicosilação, que aumenta o tempo de residência de uma droga na corrente sanguínea, ou pelo aumento da ligação da região Fc do anticorpo ao seu receptor. Glicoproteínas não-fucosiladas têm maior afinidade de ligação

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BIOFARMACÊUTICA

“

A precisão e a exatidão das ZFNs reduzem os processos de seleção e triagem necessários para identificar células com o genótipo desejado, trazendo ganho de tempo no processo.

a receptores Fc e o knock-out de genes responsáveis pela fucosilação pode resultar em r-anticorpos mais eficientes.

O gerenciamento das modificações após a tradução também pode ser importante na produção de biossimilares quando o perfil de glicosilação do produto original tem que ser alcançado. Nestes casos, as ZFNs podem ser utilizadas para atingir genes que impactam o perfil de glicosilação que levam a uma linhagem capaz de produzir a proteína recombinante relacionada ao material inovador.

Melhorias no processo downstream As ZFNs podem nocautear genes que codificam proteínas hospedeiras interferentes. Se a linhagem CHO con­tém uma proteína endógena que é co-purificada com a proteína recombinante alvo durante a cromatografia, vários passos adicionais custosos podem ser necessários para remover a proteína endógena. As ZFNs podem nocautear o gene que codifica esta proteína endógena. Outro alvo pode ser uma proteína da célula CHO que se ligue à proteína recombinante terapêutica. Nocauteando o gene que codifica esta proteína, o crescimento e a produtividade podem ser aumentados. A célula CHO hospedeira pode também produzir enzimas proteolíticas que podem degradar o produto

10

SUPLEMENTO ANALÍTICO

”

desejado antes mesmo da purificação. Diminuir a expressão das proteases pode minimizar este efeito.

Redução de riscos O risco de uma infecção viral ou priônica também pode ser reduzido por edição genômica. A vulnerabilidade de uma célula a vírus pode ser reduzida pela busca e remoção de elementos retrovirais. Adicionalmente, caminhos de entrada do vírus podem ser modificados, conferindo resistência ao ataque viral. Igualmente, genes priônicos podem ser buscados e removidos.

Combinando modificações de ZFN Outro benefício das ZFNs é que modificações múltiplas podem ser aplicadas ao mesmo clone, tornando possível o desenvolvimento de uma “super” linhagem CHO precisamente modificada para produzir proteínas terapêuticas com eficiência e segurança.

Modificações genômicas que melhoram a produtividade Diversos genes-chave que impactam o crescimento e a produtividade celular têm sido identificados e explorados por microarray. Desde 2009, a

SAFC tem utilizado a tecnologia ZFN para o desenvolvimento de linhagens CHO mais robustas, com mais de 30 modificações específicas, que já se encontram disponíveis para a indústria biofarmacêutica.

A SAFC tem dezenas de cientistas de P&D que identificam e validam novas modificações genéticas relevantes para a indústria biofarmacêutica. Com a tecnologia ZFN foram criadas as linhagens CHOZN GS (GS-/-) e CHOZN DHFR (DHFR -/-). Outras linhagens disponíveis incluem nocautes GGTA (-/-) e CMAH (-/-), que resultam na produção de proteínas recombinantes sem grupos alpha-gal ou Neu5Gc, respectivamente.

A SAFC, parte da Sigma-Aldrich, também oferece outros produtos e serviços customizados relacionados a modificações genéticas pela tecnologia ZFN, customização e otimização de meios de cultura, bem como fornecimento de matéria prima crítica para a produção de biológicos. n

Kate Achtien – Cientista de P&D da SAFC, divisão da Sigma-Aldrich de produtos e serviços para a produção biofarmacêutica.

Contato no Brasil: sigmabr@sial.com

QUALIDADE

Procedimento padrão de teste de esterilidade realizado em sala Isolada

Marcus Schütte

Teste de esterilidade Uma questão de segurança

O teste de esterilidade de soluções parenterais é um critério decisivo que contribui para a segurança dos medicamentos. Sem este teste nenhuma preparação médica considerada estéril pode ser lançada no mercado. Neste artigo abordamos aspectos cruciais dos testes de esterilidade

C

olírios contaminados com Pseu­ domonas aeruginosa podem levar a uma perda de visão considerável ou até mesmo à cegueira total; foi o que aconteceu com usuários

na Suécia, em 1968. Patógenos infecciosos, como bactérias, vírus, fun­gos e parasitas, que encontram o caminho para a corrente sanguínea, se multiplicam e provocam o envenenamento

do sangue, chamado septicemia, uma resposta imunológica grave aos agentes patogênicos ou suas toxinas.

De modo a evitar acontecimentos como este, as Diretrizes de Boas SUPLEMENTO ANALÍTICO

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QUALIDADE Práticas de Fabricação (BPF) impõem um número crescente de requisitos que obrigam a indústria farmacêutica a certificar a segurança de medicamentos por meio da garantia de qualidade e de gestão da qualidade.

Estas orientações BPF tratam não só da produção, embalagem e teste de produtos farmacêuticos, mas também do fornecimento de todos os materiais envolvidos, incluindo todas as máquinas e outros equipamentos necessários; pessoal, higiene e treinamento de pessoal também são os fundamentos básicos cobertos pelas Diretrizes BPF. Portanto, minimizar a contaminação microbiana durante a fabricação de produtos farmacêuticos é uma necessidade absoluta. Outro componente essencial dos requisitos BPF é a implementação, por parte das indústrias, do controle em processo e testes de controle de qualidade do produto final para detectar qualquer contaminação microbiológica e também para monitorar a carga microbiana.

Teste de esterilidade para liberação de lotes Requisitos rigorosos são particularmente aplicáveis a formulações que pretendem ser estéreis, isto é, administração parenteral, destinadas à injeção, infusão ou transplante para o organismo humano ou animal. Testar a esterilidade do produto final é um processo essencial e um critério decisivo para aprovar a liberação de um lote completo de medicamento. Testar a esterilidade do produto final é obrigatório pelo fabricante ou por um laboratório certificado contratado para realizar tais testes. De acordo com as farmacopeias internacionais USP <71>, EP 2.6.1, JP 04.06, OMS (QAS / 11.413 12

SUPLEMENTO ANALÍTICO

final), testes de esterilidade não devem apenas ser realizados em parenterais, mas também são obrigatórios para a liberação de produtos oftalmológicos, pomadas, cremes, aerossóis e sólidos, tais como suturas cirúrgicas.

O método para cultivo de microrganismos do teste de esterilidade em produtos existe desde cerca de 1930.

Trata-se de qualquer filtração do produto farmacêutico a ser examinado é o método preferido atualmente de acordo com a USP <71> ou EP 2.6.1 - ou, se não for possível de outra maneira, pode-se fazer a transferência direta do produto para um meio de cultura líquido.

O teste de esterilidade deve ser realizado em um ambiente controlado e em condições assépticas, seja em um isolador, sala limpa ou laboratório que atenda aos requisitos de uma classe tipo A e que seja cercado por uma sala limpa classe B. As medidas tomadas para prevenir a contaminação da área crítica não podem afetar o crescimento de todos os microrganismos presentes em amostras submetidas a testes de esterilidade. Isso precisa ser assegurado por procedimentos de validação adequados, por exemplo, testes bacteriostáticos e fungitásticos.

Para controlar as condições ambientais, são utilizados métodos que não interferem com a proteção da área de sala limpa, tais como amostragem do ar ativo com o MD8 AirScan.

Em áreas especialmente críticas, como por exemplo em testes de linha, isoladores ou equipamentos blow-fillseal, os usuários contam com as altas taxas de retenção e recuperação comprovadas de filtros de membrana de gelatina (BPF) para detectar vírus e microrganismos durante o monitoramento do ar.

“

Minimizar a contaminação microbiana durante a fabricação de produtos farmacêuticos é uma necessidade absoluta.

”

As exigências sobre o sistema de teste de esterilidade, materiais e do pessoal que realizará este teste são muito altas também. Afinal, ambos os resultados falso-negativos e falso -positivos devem ser evitados (Departamento de Saúde e Serviços Humanos, Food and Drug Administration, [CBER], Escritório de Assuntos Regulatórios [ORA] US). De acordo com 21 CFR 211,25, ter pessoal bem treinado é decisivo, portanto o pessoal do laboratório deve estar focado e preparado desde o início para a aplicação em si, bem como às suas necessidades, e preparar uma lista de verificação ou URS (User Requirement Specification). Na escolha de um sistema de testes de esterilidade eles também precisam pesar os riscos dos processos contra os benefícios de custo.

Quais as regras aplicáveis ​​aos testes de esterilidade?

Primeiramente devem ser definidos os países em que um produto farmacêutico será vendido, já que o conhecimento de Diretrizes BPF é um requisito fundamental. Por exemplo, em quase todos os países, testes de esterilidade são realizados com dois

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QUALIDADE meios de cultura e dois recipientes de teste. Para parenterais vendidos na China, uma variante de três recipientes é obrigatória. Por causa dos baixos custos trabalhistas na América do Sul e África, por exemplo, o teste de esterilidade realizado com sistemas de filtração individuais ainda faz parte da rotina dos métodos comumente utilizados. Este tipo de equipamento montado individualmente, conhecido na Alemanha como “sistema de Schiller,” era difundido na Europa até 1975, porém devido ao tempo necessário para a montagem e o risco de resultados falso-positivos, este procedimento não é mais usado na Europa, Estados Unidos e Japão.

O procedimento para o ensaio de teste de esterilidade é regulamentado de forma clara: ele exige uma alimentação de pressão adequada às salas limpas, por exemplo, uma bomba peristáltica que transporta o líquido a ser filtrado nas membranas filtrantes incorporada aos copos de filtração individuais, tendo as membranas um tamanho de poro nominal de 0,45 µm que em cada teste retém de forma confiável todos os microrganismos. Os antibióticos e outras substâncias que inibem o crescimento de microrganismos, caso estejam presentes nos produtos, são lavados para fora através do bombeamento de fluido de lavagem por meio do sistema de teste de esterilidade. Se o produto a ser testado é na forma de pó, este é solubilizado utilizando meios adequados para isso. No final do processo, os dois recipientes de teste são fechados na parte inferior com um plug. Subsequentemente, os recipientes são preenchidos com o meio de cultura apropriado: Caldo CASO (Caseína Digestiva de Soja) 14

SUPLEMENTO ANALÍTICO

“

Testes de esterilidade não devem apenas ser realizados em parenterais, mas também são obrigatórios para a liberação de produtos oftalmológicos, pomadas, cremes, aerossóis e sólidos, tais como suturas cirúrgicas.

”

para a detecção de bactérias aeróbias e o Fluido Tioglicolato para a detecção de anaeróbios/bactérias aeróbias. Os fluidos de lavagem permitidos são especificados na USP <71>, porque os septos sobre os recipientes ou produto fluido de lavagem são geralmente perfurados mais de uma vez e o usuário deve assegurar que as agulhas são afiadas o suficiente para permitir perfurações múltiplas suaves e fáceis.

Para habilitar o trabalho de BPF, a rastreabilidade de lotes deve estar no local para todos os produtos utilizados, incluindo o sistema de teste de esterilidade; de preferência deve ser possível digitalizar o código de barras em cada embalagem e salvar os dados como um arquivo PDF em conformidade com o “Code of Federal Regulations” (21 CFR Part 11).

Segurança de medicamentos estéreis Para o ensaio final de liberação do lote de produtos farmacêuticos estéreis, a Sartorius fornece kits individuais Sterisart® NF de uso único. Esses sistemas apresentam um design fechado para testar bolsas, seringas, frascos, ampolas e pós, e funcionam de acordo com o método de filtração por membrana. O objetivo de usar os kits é poder reproduzir o teste de esterilidade de maneira confiável, que não deixa espaço para resultados falso-positivos ou falso-negativos.

Durante os 14 dias de incubação - período necessário para identificar qualquer contaminação ou para validar um produto farmacêutico - podem ser necessárias a remoção de amostras ou injeção de fluidos nos recipientes de modo asséptico, como por exemplo, penicilinase para desativar antibióticos com um sistema de anel β-lactama. Hoje em dia, a amostragem e a injeção são geralmente feitas por perfuração do tubo ou por corte do tubo e, subsequentemente, pipetando na solução; isto aumenta consideravelmente tanto o risco de contaminação e o risco de lesão relacionada com punção para o utilizador.

Os riscos podem ser evitados e a amostragem pode ser feita muito mais facilmente usando versões de kits com septo. Reconhecida pelo setor médico, a tecnologia de septo tem provado a sua eficácia. O septo é vedado, e pode ser desinfetado com uma toalha umedecida com isopropanol, se necessário. Se o próprio produto farmacêutico torna o meio turvo, USP <71> recomenda: “... 14 dias após o início da incubação, as porções de transferência (cada um, pelo menos, 1 mL de meio) para novos recipientes, da mesma

“

O pessoal do laboratório deve estar focado e preparado desde o início para a aplicação em si, bem como às suas necessidades, e preparar uma lista de verificação ou URS (User Requirement Specification).

Especiais Edição 2

”

forma ...” versões de kits com septo permitem a transferência de fluido segura e confiável. O conceito de transferência de líquido que envolve ventilação estéril simultânea do recipiente pode ser reforçado usando uma ponta de agulha dupla. Primeiro, o aço inoxidável e pontas da agulha dupla são excepcionalmente afiadas, o que facilita consideravelmente a perfuração dos septos; em segundo lugar, estas agulhas são mais fáceis de manusear em comparação com as agulhas individuais, assim como não é necessário um filtro de ventilação separado. n

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MÉTODOS CROMATOGRÁFICOS

Dr. Detlef Lambrecht, Gisseh Kovacs Bertolami, Marco Antonio Rodrigues

Mudanças permitidas e proibidas de acordo com as farmacopeias americana e europeia

Introdução O presente texto tem como objetivo apresentar os principais critérios das farmacopeias ame­ricana e europeia acerca de mudanças permitidas ou proibidas em métodos cromatográficos líquidos.

Para isto oferecemos um breve glossário com as definições e elucidações para alguns dos termos técnicos utilizados ao longo do texto.

Glossário HPLC - cromatografia líquida de alta eficiência, do inglês HPLC – 16

SUPLEMENTO ANALÍTICO

High Performance Liquid Chromatography Técnica analítica de separação de analitos em coluna empacotada, acoplada a sistemas de detecção para identificação e quantificação de moléculas. Os tamanhos de partícula típicos usados nestes empacotamentos são de 5 e 3 µm.

UHPLC - cromatografia líquida de ultra eficiência, do inglês UHPLC – Ultra Performance Liquid Chromatography Esta técnica baseia-se nos mes­ mos princípios da HPLC, porém empregando instrumentação mais mo­ derna e com colunas empacotadas com

tamanhos de partícula tipicamente de 1,8 µm, oferecendo maior área superficial para o processo de separação e consequentemente separações mais rápidas e com melhores resoluções.

Ph.Eur. - Farmacopeia Europeia, do inglês European Pharmacopea[1] USP - Convenção Farmacopeica dos Estados Unidos, do inglês United States Pharmacopeial Convention[2] Fase estacionária – A fase estacionária é o material do recheio das colunas de HPLC, tipicamente sílica, que pode ser modificada, ou seja, ter cadeias moleculares ligadas, como

por exemplo, C18, onde 18 carbonos são ligados a esta. Este tem este nome pois a fase estacionária é o suporte da separação e permanece imóvel ao longo da separação e eluição.

Fase móvel ou eluente – A fase móvel é a solução ou solvente que passa pela coluna, a fim de arrastar os analitos de interesse, provenientes das amostras, garantindo que a separação ocorra ao longo de toda a coluna, até a eluição destes. Fases móveis típicas em HPLC são: misturas de água com acetonitrila, metanol, tampões fosfatados etc.

Método isocrático – Um método isocrático é aquele em que não há alteração da concentração da fase móvel ao longo da corrida cromatográfica. Exemplo metanol – água 20:80 v/v.

Método gradiente – Nos métodos gradiente, ao contrário dos métodos isocraticos, há variação na concentração da fase móvel ao longo da corrida cromatográfica. Em geral este é escrito como a concentração dos componentes na condição inicial e final e o tempo em que este varia. Exemplo: A) acetonitrila, B) água – 10% A (1 min)  75% A em 10 min.

Sílicas totalmente porosas e “core-shell” – As sílicas utilizadas nas colunas típicas de HPLC são do tipo totalmente porosas, ou seja, os analitos entram nas partículas de sílica para interagir com as superfícies da fase estacionária (fenômeno de adsorção/dessorção).

Recentemente uma nova tecnologia vem sendo desenvolvida, em busca de separações mais eficienSUPLEMENTO ANALÍTICO

17

MÉTODOS CROMATOGRÁFICOS tes. Trata-se das sílicas peliculares, chamadas comercialmente de sílicas “core-shell”. Estas sílicas possuem um centro de dióxido de silício rígido e são recobertas por sílica porosa.

As separações ocorrem então nesta camada de sílica porosa, fazendo com que os analitos passem menos tempo “percorrendo dentro da sílica porosa”, o que reduz o tempo de corrida, otimizando a separação, como em uma coluna de UHPLC, devido à maior área superficial, porém sem os inconvenientes de se ter um empacotamento muito intenso, ou seja, não havendo geração de grandes pressões de retorno, sendo possível utilizar estas colunas “shell” em equipamentos HPLC comuns, sem necessidade de sofisticados e caros equipamentos de UHPLC com bombas e selos especiais.

Pratos teóricos – Por definição, um prato teórico é um equilíbrio de distribuição do soluto entre as duas fases (móvel e estacionária). Quanto maior o número de pratos, mais equilíbrios existirão, e a separação será maximizada. Na prática, o nú-

18

SUPLEMENTO ANALÍTICO

mero de pratos teóricos para um dado componente é calculado a partir do próprio cromatograma obtido, no qual tr é o tempo de retenção e wb é a largura da base do pico, obtida tangenciando-se a gaussiana até que se intercepte a linha de base. Neste caso, o número de pratos teóricos é dado por: N = 16 * (tr/wb)² [3].

“Esta fase cromatográfica é muito interessante, mas a farmacopeia…!”

Comumente esta frase é ouvida na indústria farmacêutica após a apresentação de uma nova fase cromatográfica recém-lançada com eficiência superior às atuais. A farmacopeia atual, entretanto permite ajustes em determinados parâmetros dos métodos cromatográficos, atentando-se para algumas regras específicas.

Os ajustes mais importantes que são permitidos são apresentados neste texto, de acordo com a Farmacopeia Europeia (Ph.Eur.) e a Convenção Farmacopeica dos Estados Unidos (USP). Além disso, é discutida a possibilidade de substituição de

colunas de HPLC e de sílicas com a tecnologia core-shell por fases com diferentes tamanhos de partículas e de diferentes fornecedores.

Ajustes permitidos em métodos de HPLC de acordo com a Farmacopeia Europeia (Ph.Eur.) A farmacopeia europeia é uma importante compilação de normas para o controle de identificação, pureza e quantidade de produtos farmacêuticos, sendo utilizada para garantia da qualidade de fármacos e dispositivos farmacêuticos. Monografias sobre métodos de determinação para compostos ativos específicos, metabólitos e impurezas garantem análises confiáveis. Como mudanças em parâmetros instrumentais ou colunas cromatográficas podem influenciar os resultados analíticos, a Ph.Eur. regula os ajustes permitidos nos parâmetros importantes, como a coluna cromatográfica, eluente e detector, no capítulo “Ajustes das condições cromatográficas”[1]. Isto evita que as análises baseadas na farmacopeia sejam comprometidas.

A extensão na qual os diferentes parâmetros podem ser ajustados em relação a Ph.Eur. são apresentados na tabela 1. Estes devem atender aos critérios de estabilidade sem modificação fundamental do método. Mudanças de condições são mais críticas para métodos gradiente do que para métodos isocráticos. Portanto, a mudança de diversos parâmetros em método gradiente não é permitida.

Tanto para métodos isocráticos quanto gradiente, não é permitida alteração na modificação da fase cromatográfica prescrita na monografia (ex., não é permitido alterar fase C18 por C8).

Tabela 1: Ajustes em métodos de HPLC (Ph.Eur. 8.0) Parâmetro

Ajuste permitido

Exemplos de mudanças permitidas

Ajuste permitido

Método

isocrático

isocrático / gradiente

gradiente

Modificação

não permitido

substituição de C18 por C8 não permitido não permitida

Tamanho de partícula

-50%, não é permitido aumento

Comprimento da coluna (l)

±70% 1)

250 → 75 mm (-70%)

±70% 1)

Diâmetro interno da coluna (d)

±25% 1)

4,6 → 4,0 mm (-13%)

±25% 1)

30 → 40 °C /30 → 35 °C

±5 °C 2)

3,2 → 3,4 ou 3,2 → 4,2

não permitido

10 → 9 mM

não permitido

Composição

Componente de menor quantidade ±30% relativo ou ±2% absoluto 3)

95:5 → 96.5:3.5 (-30% rel.) ou 95:5 → 93:7 (+2% abs.)

permitido 4)

Taxa de fluxo (F) 5)

±50% ou F2 = F1 * [(l2 * d2 )/(l1 * d1 )]

1,0 → 1,5 mL/min (+50%) /1,3 → 0,49 mL/min F2 = F1 * [(l2 * d22)/(l1 * d12)] (de acordo com a equação)

Volume de injeção

diminuição permitida 6)

diminuição permitida 6)

não permitido

Coluna HPLC

5 → 3 µm (-40%) ou 3 → 1,8 µm (-40%)

Temperatura da ±10 °C 2) coluna

não permitido

Eluente Valor de pH

±0,2 ou ±1,0 para analitos não ionizáveis 2)

Concentração ±10% salina (tampão)

2

2

Detector Comprimento não permitido de onda (UV/VIS) Notas 1) Se necessário, a taxa de fluxo pode ser ajustada usando a equação F2 = F1 * [(l2 * d22)/(l1 * d12)].

2) Se não houver nenhuma outra alteração prescrita na monografia.

3) Nenhum outro componente é alterado por mais de ±10% absoluto.

4) Se os requisitos de adequação do sistema (incluindo o volume morto) forem atendidos, os picos principais eluidos estiverem dentro de ±15% do tempo de retenção indicado e a composição final da fase móvel não for mais fraca em poder de eluição que a composição prescrita.

5) A taxa de fluxo da condição de partida (F1) pode ser ajustada para nova taxa de fluxo (F2) usando a equação anterior se o diâmetro interno (d1 → d2) e o comprimento da coluna (l1 → l2) forem alterados. (ex., F2 = 1,3 mL/min * [(125 mm * 4,02 mm2)/ (250 mm * 4,62 mm2)] = 0,49 mL/min).

6) Se a detecção e repetibilidade dos picos forem satisfatórias.

SUPLEMENTO ANALÍTICO

19

“

MÉTODOS CROMATOGRÁFICOS

A farmacopeia europeia é uma importante compilação de normas para o controle de identificação, pureza e quantidade de produtos farmacêuticos, sendo utilizada para garantia da qualidade de fármacos e dispositivos farmacêuticos.

”

Apenas para métodos isocráticos, o tamanho de partícula pode ser reduzido em até 50%, porém não é permitido aumento. Portanto uma otimização de tamanho de partícula de 5 µm para 3 µm ou de 3 µm para 1,8 µm é permitida. Se necessária para obtenção de melhores resultados em termos de separação ou redução de tempo de análise, ajustes de mais parâmetros podem ser necessários. Para isso o comprimento da coluna pode ser ajustado até em ± 70% e o diâmetro interno da coluna (d) em até ± 25%. Quando as dimensões da coluna são alteradas, a taxa de fluxo (F) deve ser ajustada conforme a necessidade usando a seguin­te equação: F2 = F1 * [(l2 * d22)/(l1 * d12)] F1: Taxa de fluxo indicada na monografia [mL/min] F2: Taxa de fluxo ajustada [mL/min] l1: Comprimento da coluna indicado na monografia [mm] 20

SUPLEMENTO ANALÍTICO

l2: Comprimento da coluna utilizada [mm] d1: Diâmetro interno da coluna indicado na monografia [mm] d2: Diâmetro interno da coluna utilizada [mm] Outros ajustes permitidos e exemplos de mudanças de acordo com a Ph.Eur. 8.0 são apresentados na tabela 1. Para mais detalhes, consultar a versão atual da farmacopeia vigente.

Ajustes permitidos em métodos de HPLC de acordo com a Farmacopeia Americana (USP) A farmacopeia Americana (USP) regula o controle de identificação, determinação de pureza e conteúdo especialmente para fármacos aprovados nos EUA. Sobre os ajustes permitidos para o comprimento da coluna (L), diâmetro interno da coluna (dc) e tamanho de partícula (dp), existem diferenças significativas entre as especificações da USP 37-NF32[2] e da Ph.Eur. 8.0[1].

De acordo com a USP, a razão entre o comprimento da coluna e o tamanho de partícula é condição para mudança no tamanho de partícula. Para métodos isocráticos, este deve ser constante ou variar entre – 25% e + 50%. Ajuste a estes parâmetros não é permitido para métodos gradiente.

Para substituição de fases com partículas totalmente porosas por partículas core-shell, a relação entre o comprimento da coluna e tamanho da partícula deve ser obtida pelo resultado do número de pratos teóricos (N) entre -25% e + 50%. Ocasionalmente, ajustes de capilares, células do detector, taxa de aquisição do detector e volume de injeção podem ser necessários.

Alteração no diâmetro interno da coluna é permitido para método isocrático se a velocidade linear for mantida constante. De acordo com a USP uma formula é aplicada para ajuste da taxa de fluxo (F) que é função do diâmetro interno da coluna (dc) e do tamanho de partícula (dp), enquanto uma função do comprimento da coluna (l) e diâmetro interno da coluna (d) é usado na Ph.Eur. (note que os índices entre parênteses foram usados de forma diferente para identificar a qual referência farmacopeica se refere).

Outros parâmetros que podem ou não ser alterados podem ser vistos na tabela 2.

Uso de fases para UHPLC, com tamanho de partícula de 1,8 µm em consideração a Ph.Eur. e USP A substituição de fases de HPLC com partículas de 3 µm por fases mais eficientes de UHPLC, com partículas de 1,8 µm (- 40%) é permitida para métodos isocráticos de acordo com a Ph.Eur., portanto o usuário pode se beneficiar das vantagens de uma melhor resolução com as fases de 1,8 µm e consequentemente da diminuição do tempo de corrida com o uso de uma coluna mais curta (permitido ±70%).

A USP também permite mudanças de partículas de 3 µm para 1,8 µm para métodos isocráticos. (ex., 125 mm/3 µm (42)  100 mm / 1,8 µm (56), (+ 33%)).

Para a mudança de colunas de UHPLC de diferentes fabricantes, a seguinte questão chegou ao suporte técnico da Macherey-Nagel: “Segundo a Farmacopeia, há diferença entre tamanhos de partícula de 1,7 µm, 1,8 µm e 1,9 µm?” De acordo com a Ph.Eur. 8.0 o tamanho de partícula pode ser minimizado até – 50% para aplicações isocrá-

Tabela 2: Ajustes em métodos de HPLC (USP 37–NF 32) Parâmetro

Ajuste permitido

Exemplos de mudanças permitidas

Ajuste permitido

Método

isocrático

isocrático / gradiente

gradiente

Coluna HPLC Modificação (USP L)

permitido sob condição 1)

permitido sob condição 1)

Comprimento da coluna (L) / Tamanho de partícula (dp)

de -25% a +50% 2)

250 mm/5 µm (50) → 125 mm/3 µm (42), (-16%) or 125 mm/3 µm (42) → 100 mm/1,8 µm (56), (+33%)

Diâmetro interno da coluna (dc)

permitido, se a velocidade de fluxo linear for mantida constante

4,6 → 3,0 mm

não permitido

Temperatura da coluna

±10 °C 3)

30 → 40 °C

±10 °C 3)

±0,2

3,2 → 3,4

±0,2

10 → 9 mM

±10% 4)

Composição

Componentes referentes a (≤50%) ±30% relativo ou ±10% absoluto para qualquer componente

50:50 → 60:40 (-20% relativo) (±10% absoluto)

Não especificado

Taxa de fluxo (F) 5)

F2 = F1 * [(dc22 * dp1)/(dc12 x dp2)], adicionalmente +50%

1,3 → 0,9 mL/min não permitido (de acordo com a equação)

Volume de injeção

permitido 6)

permitido 6)

não permitido

não permitido

Eluente Valor de pH

Concentração ±10% 4) salina (tampão)

Detector Comprimento não permitido de onda (UV/VIS) Notas 1) Ajuste requer validação completa do método.

2) Para modificação de partícula totalmente porosa para partículas core-shell de núcleo sólido e superfície porosa (tecnologica core-shell), outras combinações de L e dp podem ser usadas, contanto que o número de pratos teóricos (N) estejam entre a variação de – 25% a + 50%, relativamente a coluna prescrita na monografia. Ocasionalmente, ajustes de capilares, células do detector, taxa de aquisição do detector e volume de injeção podem ser necessários.

3) Recomendado controle de temperatura da coluna.

4) Se a variação de pH permitida for atendida.

5) A taxa de fluxo original (F1) pode ser ajustada para a nova taxa de fluxo (F2) usando a equação acima se o diâmetro interno (dc1 → dc2) e tamanho de partícula (dp1 → dp2) forem alterados. (ex., F2 = 1,3 mL/min * [(3,02 mm2 * 5 µm)/(4,62 mm2 * 3 µm)] = 0,9 mL/min).

6) Contanto que este seja consistente com critérios de precisão, linearidade e limites de detecção.

SUPLEMENTO ANALÍTICO

21

MÉTODOS CROMATOGRÁFICOS

“

De acordo com a USP, a razão entre o comprimento da coluna e o tamanho de partícula é condição para mudança no tamanho de partícula.

todos isocráticos, pois o tamanho de partícula pode ser reduzido em – 25% e aumentado até + 50% de acordo com a proporção do tamanho de partícula e comprimento da coluna.

A respeito da inadmissibilidade da mudança de tamanhos de partícula para métodos gradiente, a comissão optou por investigar o problema. Entretanto a variação nominal de 1,7 µm, 1,8 µm e 1,9 µm entre diferentes fabricantes deve ser considerada tolerável de acordo com a afirma­ção prévia.

ticas, porém um aumento não é permitido. Por exemplo, a mudança da fase HypersilTM 1,9 µm para NUCLEODUR® 1,8 µm é permitida. Porém a mudança de ACQUITY UHPLCTM 1,7 µm para NUCLEODUR® 1,8 µm ou HypersilTM 1,9 µm é permitida?

Nossa consulta ao responsável pela comissão farmacopeica sobre mudança de coluna com pequenos aumentos no tamanho de partícula resultou na seguinte afirmação: “Sua interpretação da seção sobre ajustes em condições cromatográficas está correta: a ideia de que não é permitida mudança de partículas como a de 3 µm para 5 µm deve-se a perda de seletividade. Diferenças nominais em tamanhos de partícula relacionadas a capacidade de produção de fases estacionárias é uma questão diferente. Eu duvido que isto possa ter qualquer impacto sobre a seletividade do método. De qualquer forma, cabe ao usuário realizar tal verificação.”

Portanto a influência sobre a seletividade por pequenas diferenças comerciais dos tamanhos de partícula de 1,7 µm, 1,8 µm e 1,9 µm é questionável.

Esta questão não é relevante na atual edição USP37-NF 32 para mé-

Uso de fases com sílicas core-shell em consideração a Ph.Eur. e USP A mesma questão de inadmissibilidade no aumento do tamanho de partícula ocorre para fases core-shell de diferentes fabricantes. Uma mudança da fase Kinetex® 2,6 µm para NUCLEOSHELL® 2,7 µm (ou Poroshell® 2,7 µm) não é permitido em interpretação literal da Ph.Eur. 8.0. Entretanto, esta mudança não deve ser um problema, de acordo com a afirmação do membro da comissão, e se o método for verificado: “...duvido que isto possa ter qualquer impacto sobre a seletividade do método. De qualquer forma, cabe ao usuário realizar tal verificação.”

De fato esta é uma condição comum a farmacopeia: “A condição cromatográfica descrita foi validada durante a elaboração da monografia[1].” A mudança na condição cromatográfica de uma monografia deve sempre ser validada.

Em referência à edição atual da USP, um aumento de partícula como p.ex. da fase Kinetex® 2,6 µm para NUCLEOSHELL® 2.7 µm é permitida para método isocrático. Assim, como para qualquer outro parâmetro ajustado, uma verificação deve ser feita[2].

”

22

SUPLEMENTO ANALÍTICO

Como explicado para as diferenças nominais das fases de UHPLC, mudanças entre fases core-shell com partículas de 2,6 µm e 2,7 µm podem ser consideradas aceitáveis para métodos isocráticos e também gradientes.

Conclusão A mudança de coluna HPLC descrita na monografia da farmacopeia para uma coluna mais eficiente (ex. colunas UHPLC ou core-shell) é permitida, se as regras para ajuste de métodos forem respeitadas.

Adicionalmente, a mudança entre colunas com fases UHPLC e core -shell de diferentes tamanhos de partícula; devido a diferenças entre seus fabricantes também são possíveis.

Desta forma, as vantagens das colunas UHPLC com partículas de 1,8 µm e colunas core-shell de partículas de 2,7 µm podem ser exploradas. n

Informações e afirmações deste artigo não substituem as regras da edição atual da farmacopeia corrente.

Artigo original “That’s all well and good, but the farmacopeia...!”. Publicado no site da MN no boletim “Chroma-News” do 1° trimestre de 2015: http://www. mn-net.com/tabid/12619/default.aspx acessado em 12/08/2015.

Notas de aplicação de produtos MN de acordo com a farmacopeia podem ser encontradas no link www. mn-net.com/apps com a palavra chave “pharmacopeia”

Trademarks ACQUITY UHPLC™ – Waters Corp. (EUA) Hypersil™ – Thermo Fisher Scientific, Inc. (EUA) Kinetex® – Phenomenex Inc. (EUA) NUCLEODUR® – MACHEREY-NAGEL GmbH & Co.KG (Alemanha) NUCLEOSHELL® – MACHEREY-NAGEL GmbH & Co.KG (Alemanha) Poroshell® – Agilent Technologies (EUA)

Literatura [1] Farmacopeia Europeia 8.0, Deuts­ cher Apotheker Verlag, Stuttgart (Alemanha), 77–78 [2] Primeiro suplemento USP 37–NF 32, The United States Pharmacopeial Convention (EUA),6382–6386 [3] Lanças, Fernando M.; “Cromatografia em fase gasosa”; Editora Acta; São Carlos; 1993.

Artigo originalmente escrito por Dr. Detlef Lambrecht, Gerente de Produto – Cromatografia da Macherey-Nagel Alemanha. Introdução, adaptação e tradução do texto original realizada por Gisseh Kovacs Bertolami, Gerente de Produto da Carvalhaes Produtos para Laboratórios, representante da Macherey-Nagel no Brasil e Marco Antonio Rodrigues, Diretor Técnico da Cygnus Consultoria.

SUPLEMENTO ANALÍTICO

23

TRATAMENTO DE ÁGUAS E EFLUENTES

Erlon Lima

Oxidação avançada em efluentes farmacêuticos Há décadas os especialistas buscam soluções para reduzir a presença de resíduos de fármacos em rios e mananciais.

Os processos oxidativos são mais eficazes que os tratamentos convencionais de efluentes e podem ser uma opção para a eliminação de uma grande variedade de substâncias

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SUPLEMENTO ANALÍTICO

O

crescimento demográfico e a expansão industrial trouxeram como consequência quadros de contaminação atmosférica, do solo e dos recursos hídricos em todo o mundo.

Por outro lado, também tem havido uma maior conscientização quanto à deterioração do meio ambiente e à necessidade de se reverter ou, ao menos, minimizar este processo.

Questões relacionadas à qualidade das águas têm sido extensivamente discutidas, tendo em vista que se trata de um recurso natural imprescindível a um largo espectro de atividades humanas, onde se destacam, entre outros, o abastecimento público e industrial, a irrigação agrícola, a produção de energia elétrica, as atividades de lazer e recreação e a preservação da vida aquática. Diante dessa conjuntura, temas como reúso, minimização e tratamento de resíduos vêm ganhando cada vez mais importância.

Na década de 70, começou-se a atentar para a presença de fár­macos

em ambientes aquáticos. Desde então, diversos estudos têm sido realizados e revelam a presença de resíduos de fármacos em várias partes do mundo.

A principal rota de aporte deste tipo de contaminante em águas superficiais é o lançamento de esgoto in natura, visto que em muitas localidades há um grande déficit de infraestrutura em saneamento. No Brasil, somente 20,2% dos municípios coletam e tratam o esgoto doméstico, 32% só dispõem do serviço de coleta e em 47,8% dos municípios o esgoto não coletado é lançado diretamente em águas superficiais. Na região Sudeste a situação é um pouco melhor, mas ainda assim, apenas 33,1% dos municípios têm serviço de coleta e tratamento do esgoto, 59,8% somente coletam e em 7,1% dos municípios não há sequer o serviço de coleta. Outra rota importante é o lançamento de efluentes de estações de tratamento de esgotos domésticos, uma vez que os fármacos são resistentes aos processos de tratamento utilizados.

“

Os processos oxidativos avançados têm sido extensiva­ mente estudados devido ao seu potencial como alternativas ou complementos aos processos convencionais de tratamento de efluentes.

”

Evidentemente, a preocupação a respeito da contaminação e, consequentemente, da qualidade da água no Brasil ainda está focada no tratamento de esgotos domésticos que, como relatado anteriormente, ainda é deficitário. No entanto, a contaminação aquática por substâncias cons-

Sistemas Completos de Tratamento de Água PW/WFI Geração e Distribuição (POA) PROCESSO DE OXIDAÇÃO AVANÇADA p/ Inativção dos Princípios Ativos de Efluentes Farmaceuticos Antibióticos Hormonais Oncológicos Penicilínicos

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SUPLEMENTO ANALÍTICO

25

TRATAMENTO DE ÁGUAS E EFLUENTES tantemente consumidas como fármacos merece especial atenção, uma vez que os reais riscos à saúde humana e ao ambiente aquático ainda não são totalmente conhecidos.

A preocupação quanto à preservação dos ecossistemas aquáticos e ao risco potencial de contaminação da água de abastecimento público tem incentivado estudos com o objetivo de identificar e quantificar esses resíduos para que se possa minimizar o descarte e desenvolver processos eficientes para removê-los.

Os processos oxidativos avançados (POA) têm sido extensiva­ mente estudados devido ao seu potencial como alternativas ou complementos aos processos convencionais de tratamento de efluentes, uma vez que os radicais hidroxila gerados são altamente reativos e pouco seletivos, podendo atuar na oxidação química de uma vasta gama de substâncias.

Resíduos de fármacos no ambiente A principal rota de entrada de resíduos de fármacos no ambiente é o lançamento de esgotos domésticos, tratados ou não, em cursos de água.

No entanto, também devem ser considerados os efluentes de indústrias farmacêuticas, efluentes rurais, a presença de fármacos no esterco animal utilizado para adubação de solos e a disposição inadequada de fármacos após expiração do prazo de validade.

A maior parte dos fármacos que chega às Estações de Tratamento de Esgotos (ETEs) é proveniente de excreção metabólica após prescrição na medicina humana ou veterinária.

Os resíduos seguem com o esgoto bruto para as ETEs onde são, na maioria dos casos, submetidos a pro26

SUPLEMENTO ANALÍTICO

cessos convencionais de tratamento.

Contudo, os processos convencionais a que são submetidos os esgotos domésticos, baseados na degradação biológica dos contaminantes, não são eficientes para a completa remoção de fármacos residuais por possuírem ação biocida ou estruturas químicas complexas não passíveis de biodegradação, comprovado por diversos estudos que mostram a presença desse tipo de contaminante em efluentes de ETEs.

Principais características de efluentes farmacêuticos (geral): • pH baixo; • DQO alto; • Relação DQO x DBO maior que 3 (baixa biodegrabilidade); • Presença de Fenóis; • Presença de compostos orgânicos.

Potencial ecotoxicológico Apesar de os fármacos serem detectados no ambiente em baixas concentrações (ng – μg L-1), este quadro gera grande preocupação, uma vez que são substâncias biologicamente ativas que podem desencadear efeitos farmacodinâmicos em organismos aquáticos que possuam receptores enzimáticos compatíveis. Assim, a presença de fármacos pode comprometer a qualidade dos recursos hídricos, alterando a biodiversidade e o equilíbrio de ecossistemas aquáticos.

Os estrogênios sintéticos constituem a classe de fármacos mais amplamente discutida na literatura com relação a efeitos adversos em vários organismos. Eles são classificados como desreguladores endócrinos e caracterizam-se por afetar

“

A presença de fármacos em efluentes de ETE é reflexo da baixa eficiência de remoção dos mesmos pelos processos convencionais de tratamento.

”

adversamente o desenvolvimento e reprodução de organismos aquáticos.

Também estão relacionados ao desenvolvimento de vários tipos de cânceres em humanos.

Tratamento convencional de efluentes Os processos biológicos são os mais frequentemente utilizados porque permitem o tratamento de grandes volumes, conseguem alcançar altas taxas de remoção de matéria orgânica e os custos são relativamente baixos. No entanto, alguns compostos são recalcitrantes e podem, inclusive, ser tóxicos aos microrganismos. Em estudos de biodegradação de fármacos as taxas de remoção foram da ordem de 50% para sistemas convencionais de lodo ativado.

Os processos físicos (decantação, flotação, filtração, adsorção) são caracterizados pela transferência de fase do contaminante, sem que este seja de fato degradado. Por outro lado, costumam ser bastante eficientes, podendo ser úteis como pré ou pós-tratamento do processo final. Em

ETEs que operam com sistema de lodos ativados a adsorção é o principal mecanismo de remoção de fármacos lipofílicos, como os estrógenos.

Os processos químicos baseiamse na oxidação dos contaminantes pela reação com oxidantes fortes, como peróxido de hidrogênio (H2O2), cloro (Cl2), dióxido de cloro (ClO2) e permanganato (MnO4-). Na maioria dos casos, no entanto, a utilização deste tipo de tratamento não promove a mineralização completa dos contaminantes a CO2, havendo a formação de uma grande variedade de subprodutos de degradação, em geral, ácidos orgânicos (oxálico, tartárico, fórmico, acético). No caso da utilização de Cl2, há a formação de compostos organoclorados, que podem ser mais tóxicos que o contaminante inicial, sendo este o principal inconveniente quanto ao uso deste oxidante.

A eficiência de remoção dos fármacos em ETE depende das propriedades físico-químicas de cada composto.

A presença de fármacos em efluentes de ETE é reflexo da baixa

eficiência de remoção dos mesmos pelos processos convencionais de tratamento e leva à contaminação de águas superficiais. Tal situação tem incentivado a busca de métodos mais eficientes, capazes de promover a mineralização desses contaminantes, ou pelo menos sua transformação em produtos que não apresentem efeitos adversos ao ambiente.

Aplicação dos processos oxidativos avançados à degradação de fármacos residuais Os POA são caracterizados por reações de oxidação química intermediada pelo radical hidroxila (HO•), espécie extremamente reativa e pouco seletiva. O potencial padrão de redução do radical hidroxila (E0 = 2,73 V), muito superior ao dos oxidantes convencionais, faz com que atue na oxidação de uma grande variedade de substâncias, causando a mineralização dos compostos orgânicos. Os radicais hidroxila são formados a partir de oxidantes como H2O2 ou O3, sendo

que a eficiência pode ser aumentada pela combinação com irradiação ultravioleta (UV) ou catalisadores (íons metálicos, semicondutores).

Os radicais podem reagir com os contaminantes orgânicos por mecanismos distintos, dependendo da estrutura do composto-alvo. Hidrocarbonetos alifáticos são susceptíveis a reações de abstração de hidrogênio, produzindo radicais orgânicos que rapidamente se ligam ao oxigênio molecular e geram radicais peróxido que, por sua vez, iniciam reações oxidativas em cadeia, levando o substrato orgânico a CO2, H2O e sais inorgânicos (mineralização).

No caso de hidrocarbonetos halogenados ou com alto grau de impedimento estérico, os mecanismos de reação supracitados são desfavorecidos e predomina a transferência eletrônica.

Fotólise de peróxido de hidrogênio Sob irradiação UV ocorre a quebra homolítica da molécula de H2O2, pro-

SUPLEMENTO ANALÍTICO

27

TRATAMENTO DE ÁGUAS E EFLUENTES duzindo radicais hidroxila com rendimento quântico quase unitário (FHO• = 0,98 a 254 nm).

Ozonização O ozônio pode atuar na oxidação de contaminantes por mecanismo direto ou indireto. No primeiro, a molécula de ozônio reage diretamente por ataque eletrofílico a átomos com uma densidade de carga negativa ou a insaturações. O mecanismo indireto envolve a produção de radicais hidroxila em meio alcalino ou por irradiação do ozônio.

Principais características do ozônio • Alto poder oxidante; • Oxidação não seletiva; • Mineraliza compostos orgânicos; • Ação rápida - muito instável.

Para remoção de TOC, a principal vantagem em se utilizar O3 para gerar radicais hidroxila é que sua absortividade molar é bem maior que a do H2O2 (ε254 = 3300 L mol-1 cm-1) e, portanto, pode ser aplicado ao tratamento de efluentes com alta absorbância. Pode-se ainda aplicar a combinação O3 / H2O2 / UV, o que acelera a produção de radicais hidroxila, aumentando a eficiência do processo.

Ozonização catalítica A adição de íons metálicos na corrente do efluente aumenta a eficiência do tratamento principalmente para a redução do TOC, sendo o Manganês mais indicado para remoção de fenóis.

Para redução de fenóis, aplicações demonstram que o processo funciona melhor com pH alto e é menos eficiente em pH ácido.

28

SUPLEMENTO ANALÍTICO

Fotocatálise heterogênea A fotocatálise heterogênea baseiase na oxidação química dos contaminantes mediada por um semicondutor ativado por radiação UV. Em geral, utiliza-se TiO2, devido à sua alta fotoatividade, estabilidade e baixo custo, quando comparado com os demais semicondutores disponíveis.

Apesar da eficiência na mineralização de inúmeras espécies químicas de relevância ambiental, existem inconvenientes de ordem prática que dificultam o tratamento em larga escala, como dificuldade de penetração da irradiação no meio reacional e separação dos catalisadores que são utilizados na forma de finas suspensões.

Fenton e Foto-Fenton No processo Fenton os radicais hidroxila são gerados pela decomposição do H2O2 na presença de íons Fe(II) em meio ácido. Em solução aquosa, os íons Fe3+ existem na forma de aquo/hidroxo complexos, cuja proporção depende do pH. O pH do meio tem papel muito importante na eficiência dos processos Fenton e foto-Fenton. Valores acima de 3,0 fazem com que Fe(III) precipite na forma de hidróxido insolúvel, por outro lado, abaixo de 2,5 altas concentrações de H+ podem sequestrar radicais hidroxila, além do predomínio de espécies menos hidroxiladas que apresentam menor absortividade, sendo a necessidade de controle de pH a maior limitação destes processos.

O processo foto-Fenton emprega reagentes de baixo custo e não tóxicos ao ambiente nas concentrações empregadas. Pode ser aplicado para o tratamento de efluentes com alta absorbância abaixo de 300 nm devido

à alta absortividade do ferrioxalato de potássio, o que permite melhor aproveitamento da radiação solar e, consequentemente, torna-se atrativo do ponto de vista econômico.

Além dos trabalhos aqui citados, existem na literatura diversos outros que abordam a degradação de fármacos por POA. • Cromatografia líquida em HPLC por 8 horas, acoplada à espectrometria de massa com analisador de massa/carga; • Cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massa (CG-MS); • Determinação da biodegradabilidade do efluente = relação entre DBO versus DQO. Diferentes processos oxidativos avançados aplicados à degradação de fármacos de diferentes classes terapêuticas foram descritos acima.

Apesar da complexidade destas moléculas e das variadas concentrações encontradas, os processos oxidativos, conforme demonstrado, são os que atingem a mais alta eficiência de degradação e entre eles, a combinação do ozônio com o ultravioleta é o processo que apresenta menores custos.

Processos como: Carvão Ativo, Ultrafiltração, Osmose Reversa ou MBR complementam os POA quando instalados à jusante, pois melhoram a qualidade da água de reúso, fazendo com que esta possa ser aplicada para diversas outras finalidades, o que viabiliza economicamente o investimento. n

Erlon Lima – Diretor técnico ProquimUV Contato@proquimuv.com.br

Das 13h às 20h

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ispe Newton Bastos

A viabilidade técnica para implementação de laboratório de calibração nas indústrias A calibração proporciona uma série de vantagens, como a redução das variações de especificações técnicas e a prevenção de defeitos. Ela também amplia a competitividade da empresa, ao garantir a confiabilidade dos processos e a qualidade do produto acabado

30

SUPLEMENTO ANALÍTICO

A

constante evolução da instrumentação e dos controles de processos nas indústrias tem sido caracterizada por uma elevação do número de medições e de parâmetros em que os instrumentos são essenciais para o acompanhamento e para assegurar a confiabilidade metrológica dos processos, além de dar sustentabilidade aos sistemas de gestão da qualidade.

A manutenção tornou-se um dos alicerces neste processo de confiabilidade pois, utilizando-se padrões de calibração, é possível executar determinadas tarefas visando a garantia dos resultados obtidos pelos instrumentos de medição.

A busca da qualidade de produtos e serviços através da calibração de instrumentos de medição está se transformando na base da competitividade das empresas. Com isto, a Metrologia Industrial, na qual os sistemas de medição controlam processos industriais e são responsáveis pela garantia da qualidade dos produtos acabados, ganha explícita importância, relevância e responsabilidade dentro das empresas.

O objetivo deste artigo é dar bases sólidas para estudos de viabilidade técnica e econômica para implementação de laboratórios de calibração pelas indústrias e pelos seus respectivos prestadores de serviço. Também temos o objetivo de reforçar qual será o papel da metrologia nas indústrias, estimular as discussões sobre porque calibrar e orientar a implantação de um completo sistema de gerenciamento e automatização das calibrações.

Introdução A garantia da qualidade e a metrologia, como fontes de diretrizes

para manter o controle sobre os instrumentos de medição da empresa, tornam necessária a implantação de um rigoroso controle das calibrações.

O objetivo dessas calibrações é traduzir a confiabilidade dos sistemas de medição e garantir que especificações técnicas, regulamentos e normas adotados pela empresa sejam respeitados e atendidos em condições ideais.

Metrologia é a ciência que se ocupa do campo do conhecimento referente às medições, abrangendo todos os aspectos teóricos e práticos relativos às medições, qualquer que seja o seu nível de incerteza, permeando os campos da ciência e da tecnologia, onde sua principal missão é gerar resultados corretos com confiabilidade e credibilidade.

Num mercado cada vez mais competitivo, verifica-se a necessidade de ter uma maior conformidade nos processos de fabricação para minimizar as variações nos produtos e garantir as especificações estabelecidas.

A calibração, que consiste na comparação entre os valores indicados em um instrumento de medição e os indicados por um instrumento padrão, via de regra de classe superior, proporciona uma série de vantagens: - Garante a rastreabilidade das medições; - Reduz as variações de especificações técnicas de produtos; - Previne defeitos e compatibiliza as medições; - Promove a padronização dos trabalhos.

Laboratório de Calibração Um dos pilares para a confiabilidade das manutenções e garantia da qualidade é a utilização de instrumen-

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Um dos pilares para a confiabilidade das manutenções e garantia da qualidade é a utilização de instrumentos calibrados e adequados para cada tipo de medição e serviço.

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tos calibrados e adequados para cada tipo de medição e serviço. Outro destaque importante é o tempo e a disponibilidade para realização das tarefas de calibração.

A calibração é parte fundamental da manutenção preventiva. O foco principal do laboratório de calibração não será o custo, e sim o aumento da produtividade, com redução de custo pela diminuição do desperdício de matéria prima e da rejeição do produto final.

Porque então a criação de um laboratório de calibração? É importante ressaltar que a criação de um laboratório de calibração não visa lucro e sim: - Agregar qualidade aos serviços prestados; - Fornecer suporte para a qualificação de equipamentos e validação de processos; - Atendimento e conformidade com as normas de qualidade, segurança e meio ambiente; SUPLEMENTO ANALÍTICO

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ispe - Disponibilidade de mão de obra, de equipamentos e serviços que agreguem valor na produção e na manutenção; - Transformar a manutenção em parte integrante da produção.

Geralmente, com esta implantação, e imprimindo uma melhoria contínua nos processos industriais para garantir a qualidade, conquista-se a credibilidade interna no departamento, e a gestão das calibrações passa a ser realizada de forma informatizada, minimizando a interferência do executante no resultado final da calibração, além de se obter ganhos com produtividade e qualidade nos serviços executados.

Atualmente no mercado, visando performance aliada a prontidão no atendimento da produção, as empresas estão optando por calibrar internamente algumas grandezas, e contratam laboratórios especializados para calibrar outras grandezas. É de fundamental importância verificar a quantidade de instrumentos que requerem calibração nos processos de fabricação.

As indústrias possuem equipes de generalistas, com alguns especialistas em “Staff”. Podemos citar as fusões de setores de elétrica, instrumentação e automação. A rapidez nos diagnósticos da manutenção, aliada a clientes cada vez mais exigentes, que acompanham as etapas de produção, levam à necessidade de gerenciar o processo de calibração e automatizar a execução das tarefas. Isto aumenta a confiabilidade nas calibrações, o que torna mais eficientes e seguros os dados do processo.

Um sistema de gerenciamento das calibrações deve assegurar a qualidade dos resultados, a proteção 32

SUPLEMENTO ANALÍTICO

e a confidencialidade dos dados de calibração. Também deve permitir o cadastro de procedimentos, critérios de aceitação, controle de calibrações para laboratórios terceirizados e a consulta aos históricos e aos dados estatísticos. Com isto, as vantagens de sua implantação são inúmeras: - Redução dos custos envolvidos no laboratório de calibração; - Maior organização do processo de metrologia; - Comprovação da conformidade nas calibrações.

A solução de automatização das calibrações, através de download e upload automáticos, em que as calibrações e os certificados são feitos automaticamente, sem a interferência direta do técnico, evitam erros de transcrição e perda de produtividade, e oferecem flexibilidade, segurança, conformidade e confiabilidade ao departamento responsável pelas calibrações.

Metrologia e a importância das calibrações Existindo a necessidade de calibrações periódicas, para que instrumentos, padrões e outras referências sejam reavaliados, é sempre importante a realização de calibrações rastreadas a padrões do INMETRO. A confiabilidade metrológica é o conjunto de métodos e ações para garantir que padrões, instrumentos e outros dispositivos de medição sejam controlados, ajustados, calibrados e mantidos com frequência determinada, de forma a manter os erros sistemáticos e randômicos dentro dos limites satisfatórios.

A confiabilidade metrológica requer procedimentos, rotinas e méto-

dos apropriados e utilizados em controle de qualidade, sendo a garantia da qualidade obtida com credibilidade técnica das medidas obtidas, e não imposta por regimentos, normas ou regulamentos.

Como garantia de que a calibração irá atender às necessidades dos processos, sempre deve ser feita uma avaliação dos serviços a serem realizados, com a finalidade de evitar transtornos. Devem ser analisados a faixa de medição, número de pontos por faixa, tolerância de processo, incertezas envolvidas etc.

Via de regra, a implantação e a automatização de um laboratório de calibração, seja interno, na própria indústria, ou por seus prestadores de serviço, traz diversos benefícios: - Adoção de critérios para análises de ciclos de vida de instrumentos de medição; - Sistemas multiusuário e multidepartamental que irão incorporar ferramentas de pesquisa e melhor divisão de tarefas; - Incentivo à formação e discussões do TAC (Time de Análise Crítica), normalmente formado por pessoas das áreas de engenharia, qualidade, manutenção e produção; - Relatórios gerenciais com quan­ tidades de calibrações realizadas x duração; - Calendário com alertas de calibrações vencidas e a serem realizadas.

As empresas eliminam as limitações tecnológicas e a melhoria contínua acaba tendo um grande peso nas decisões de se implantar ou não os referidos sistemas de gerenciamento de calibração.

Conclusão As atividades da manutenção em calibração de instrumentos de processos devem planejar não apenas auditorias internas no sistema de gestão metrológica, mas também implementar mecanismos de monitoramento e controle dos processos de medição mais críticos.

Os técnicos de manutenção devem ser capacitados em confiabilidade metrológica, de forma que tenham condições de identificar as fontes de incerteza inerentes aos trabalhos e adotar ações que minimizem seus efeitos no resultado das medições.

Um programa de gerenciamento e execução das calibrações poderá gerar certificados, históricos e plano das calibrações, gráficos de incertezas encontradas, permitindo o cadastro de procedimentos, instrumentos, tag’s e malhas de processos, a fim de permitir o controle das calibrações realizadas internamente e por terceiros.

Isto tornará o processo mais eficiente e seguro. n

Referências bibliográficas VIM (Vocabulário Internacional de Metrologia) Metrologia na Industria (3ª edição) – Francisco Adval de Lira – Edit. Érica Presys Instrumentos e Sistemas Ltda – Dpto. Engenharia GAMP – Good Practice Guide: Calibration Management – Apostila ISPE – Ivan Canaver A Metrologia no Brasil – Júlio Felix - Edit.

QualityMark Artigo Laboratório Arcelor-Mittal – Joselino Antonio / Otimar Diana / João Zanon

Newton Bastos – Gestor de Negócios em Metrologia e Instrumentação – Presys Instrumentos Ltda.

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