CORRELACIN IN VIVO IN VITRO

CORRELACIN IN VIVO IN VITRO

La velocidad a la cul el frmaco contenido en una forma farmacutica, se disuelve en el tracto gastrointestinal o en el sitio de administracin parenteral, frecuentemente controla parcial o totalmente la velocidad con la que el principio activo aparece en la sangre. Esto es cierto para los medicamentos en los que la velocidad de disolucin del principio activo es ms lenta que la velocidad de absorcin.

Por otro lado, existe suficiente evidencia de que en la mayora de los casos, los datos de velocidad de disolucin in vitro pueden correlacionarse de alguna manera con resultados in vivo.

La necesidad de las tantas veces mencionada correlacin, surge en cualquier situacin en la que se encuentren variaciones en la respuesta clnica, a la administracin de medicamentos conteniendo cantidades iguales del mismo principio activo, siendo del mismo o diferente fabricante.

Las primeras correlaciones datan de 1930, ao en el cual Wruble, describe el uso de tabletas de sulfuro de calcio y azul de metileno para probar la eficacia de la cubierta entrica. Resulta difcil en nuestros das imaginar a todo un grupo de investigadores que frente al paciente esperaban ansiosos la aparicin del color azul en la orina o el eructo de sulfuro de hidrgeno. Afortunadamente, la tecnologa actual permite que las correlaciones se lleven a cabo de manera ms cientfica y menos molesta.

En 1959, Nelson demostr por primera vez la correlacin entre la velocidad de excrecin in vivo y la velocidad de disolucin in vitro utilizando cuatro diferentes formulaciones de tetraciclina.

N

Y

Y

N

X

X

N

Y

X

XY

r

2

2

2

2

)

(

)

(

S

-

S

S

-

S

S

S

-

S

=

Figura No. 1. Correlacin entre datos de excrecin urinaria y velocidad de disolucin a diferentes pHs, de diferentes formulaciones de tetraciclina.

En 1961, Levy fue el primero que describi el desarrollo de un mtodo que permite la correlacin cuantitativa entre cantidad de salicilato excretada en orina y velocidad de disolucin de tabletas de cido acetil saliclico.

VELOCIDAD DE DISOLUCIN

(mg /cm

2

/ hr)

MG. EXCRETADOS Jugo Jugo Intestinal

1 HR 2 HR 3 HR Gstrico pH 7 pH >8

TETRACICLINA 0.2 1.5 3.3 2.6 > 0.001 > 0.001

TETRACICLINA FENOLSULFONFTALEINA 0.5 3.5 7.70.12 0.09 3.0

TETRACICLINA SDICA -HEXAMETAFOSFATO 1.1 5.3 10.4 6.1 1.7 26.0

TETRACICLINA CLORHIDRATO 3.0 12.0 20.44.1 7.8 38.0

(Nelson 1959)

Figura No. 2. Correlacin entre salicilato excretado en orina y cido acetil saliclico en solucin.

En 1966, Levy clasific las correlaciones in vivo- in vitro en:

A) Farmacolgicas. Basadas en observaciones clnicas

B) Semi-Cuantitativas. Basadas en concentraciones de frmaco en sangre o datos de excrecin en orina

C) Cuantitativas. Basadas en la cintica de absorcin.

TIEMPO DE DESINTEGRACIN (min)

1

MtodoLote ALote B

USP / H

2

O 9 9

Modificado* / H

2

O 14 8

USP / JGS 9 6

Modificado / JGS** 15 10

1

Promedio de 6 tabletas. * Sin discos. **Jugo gstrico simulado

Aunque la mayora de las publicaciones presentan correlaciones de naturaleza semi-cuantitativa, las ms valiosas son las que se basan en la cintica de absorcin.

Figura No. 3. Correlacin entre datos de excrecin urinaria y concentracin en suero, con datos de velocidad de disolucin de clorhidrato de tetraciclina.

El desafo ms importante para una prueba de disolucin, es su capacidad para reflejar diferencias entre formulaciones, y de ser posible, predecir su comportamiento de su absorcin in vivo.

Wagner describe otra clasificacin de las correlaciones entre datos in vitro e in vivo, considerando que existen dos tipos:

Correlacin ordenada o gradual

Correlacin cuantitativa

El primer tipo de correlacin es en el cual las variables dependiente e independiente, parmetros in vivo (Y) e in vitro (X) respectivamente, se encuentran ordenadas. Existen cuatro posibilidades:

a) Y aumenta cuando X aumenta

b) Y aumenta cuando X disminuye

c) Y disminuye cuando X disminuye

d) Y disminuye cuando X aumenta

Este tipo de correlaciones son nicamente semicuantitativas sin que exista una ecuacin matemtica que las relacione como es el caso de los ejemplos vistos anteriormente.

Las correlaciones cuantitativas son aquellas en las que un parmetro in vivo, generalmente la variable Y, se correlaciona con un parmetro in vitro, la variable X, empleando una forma de ecuacin linear:

y = bx + a

y = bx

Log y = Log y - bx

Este tipo de correlacin es desde luego, la que ms informacin proporciona, es ms difcil de obtener y debe estar basada en el mtodo de regresin lineal de mnimos cuadrados.

Para conocer que tan significativa es la correlacin, se hace uso del coeficiente de Pearson, o coeficiente de correlacin ( r ) el cual se obtiene por la aplicacin de la siguiente frmula:

LOTEMALLATIEMPOS DE DISOLUCIN (min)

1

t

20

t

40

t

60

t

80

A 408214073

A 10**1835

B 40***11

B 10**6 7

1

Recipiente USP,50 rpm,900 ml, JGS sin enzimas. **

< 5 minutos

donde:

X = promedio de valores in-vitro

Y = promedio de valores in-vivo

N = nmero de pares de valores XY

En la prctica r se calcula de una serie de datos experimentales y el resultado se compara de tablas a un determinado nivel de significancia.

En ocasiones, se pueden obtener buenas correlaciones a altos niveles de significancia y an as no ser tiles para predecir datos in vivo a partir de datos in vitro y en estos casos Wagner sugiere utilizar el parmetro 100 r2 definido como l por ciento de la varianza de los valores Y que pueden ser explicados por las diferencias en los valores X para una regresin lineal. r2 es definido como el coeficiente de determinacin.

A menos que el valor 100 r2 sea ( 90, la relacin establecida no ser til para predecir datos in vivo. Si este valor es bajo, los lmites de confianza para predecir un valor de Y en base a un valor de X sern muy grandes y por lo tanto no habra confiabilidad en la prediccin. Es entonces cuando se deben hacer ajustes y modificaciones ya sea a las variables o al mtodo de disolucin in vitro hasta encontrar una correlacin confiable.

X = CONCENTRACIN (U/ML) EN SOLUCIN A 10 MIN pH 2

X = CONCENTRACIN (U/ML) EN SOLUCIN A 10 MIN pH 8

X

X

O

X

O

O

12

10

8

6

4

3

2

5

4

6

Y = ABC (U / ML

X

HR)

Y = CONC. DE PENICILINA EN PLASMA (U / ML) A 0.5 HR

Y VS X

Y VS X

Y VS X

400020001000500300

Figura No. 4. Correlacin entre concentracin en plasma y disolucin para penicilina V, penicilina V potsica y penicilina V clcica.

En las ltimas tres dcadas, se han llevado a cabo un gran nmero de estudios tomando en cuenta diferentes variables para tener una correlacin in vivo in vitro. En general, las variables provienen de cuatro diferentes fuentes como se puede observar en la figura No. 5.

Una vez que se tienen los resultados de un estudio farmacolgico o de biodisponibilidad, existe una serie de parmetros que se pueden obtener de las curvas de concentracin de frmaco contra tiempo o de excrecin urinaria como pueden ser las reas bajo las curvas, las velocidades de absorcin, las cantidades excretadas en orina, etc., o simplemente observaciones clnicas subjetivas no cuantitativas, las cuales pueden correlacionarse con parmetros obtenidos en pruebas efectuadas in vitro.

De todos los factores o variables, cules deben ser correlacionados? Varios investigadores han argumentado acerca de la importancia relativa de diferentes parmetros de disolucin, sin embargo, parece ser que el tiempo para que se disuelva el 50% del frmaco (t50) es probablemente la variable in vitro mas adecuada para ser correlacionada. Existen dos razones para esta observacin:

TABLETA NORMAL A 4.23 - 17.1 12.5 257

TABLETA NORMAL B 3.98 - 28.3 14.6 313

TABLETA CON BUFFER 6.11 - 28.4 17.2 411

SOLUCIN 8.61 - 41.8 22.3 ---

(Levy, 1961)

MG. DE SALICILATO EXCRETADOS

MEDICAMENTO EN ORINA EN 1 HR ASPIRINA EN SOLUCIN

Intervalo Promedio ( 10 min, HCl 0.1 N)

TIEMPO DE DISOLUCIN (min)

1

PRODUCTOt

20

t

40

t

60

t

80

A102039 >120

B 61144 >120

1

Mtodo USP, 50 rpm, 900 ml de agua

A 5 0.43 1.09 1.80 1.61 1.107.7054.1

B 41 0.27 0.78 1.28 1.19 0.835.6338.5

C 107 0.19 O,57 1.14 1.09 0.865.1335.9

D 244 0.08 0.29 0.76 0.69 0.533.1922.2

T50% Tiempo para disolver el 50% de tetraciclina HCl en agua a pH de 1 (Mcdonald, 1969)

CONCENTRACIN EN PLASMA EXCRECIN EN

DISOLUCIN (MG / ML) ABC ORINA

( t

50%

) 0.5 1.0 2.0 3.0 6.0 (MG / ML X HR) ( MG EN 8 HR)

CONTENIDO DE CLORPROMACINA (%)

Tableta No.Lote A Lote B

1 90.0 99.2

2 104.5 100.0

3 105.0 102.0

4 101.0 98.9

5 104.0 99.6

6 102.0 97.8

7 99.0 100.5

8 101.0 102.0

9 98.0 99.5

10 99.0 99.6

Tiempo (min)

% Disuelto

100

80

60

40

20

4080

Frmaco puro

Lote B

Lote A

TIEMPO DE DISOLUCIN (min)

1

PRODUCTOt

20

t

40

t

60

t

80

A 82140 73

B

**

1

Mtodo USP, 50 rpm, 900 ml JGS sin enzimas. ** < de 5 min

** **

11

LOTE RPM TIEMPOS DE DISOLUCIN (min)

t

20

t

40

t

60

t

80

A 255193761

A 508214059

A 75 * 17 3253

A 100 * 152638

B 25* 6 1017

B 50 * * * 11

B 75 * * * *

B 100 * * * *

1

Canastilla malla 40,50 rpm,900 ml JGS sin enzimas. * Matraz redondo. *< 5 minutos

LOTE DISTANCIATIEMPOS DE DISOLUCIN (min)

1

AGITADOR (cm)

t

20

t

40

t

60

t

80

A 1 * 10 25 47

A 2 8214073

A 3 71842 57

A 4 8234960

B 1 * * * *

B 2 * * 511

B 3 * * 6 8

B 45 6 7 9

1

Contenedor USP, 50 rpm, 900 ml JGS sin enzimas, malla 40. *< 5 minutos

Propiedades del frmaco.- Solubilidad, tamao de partcula, estabilidad, pK, estado qumico, polimorfismo, etc.

Propiedades del medicamento.- Forma farmacutica, formulacin, excipientes, aditivos, desintegracin, sustancias reactivas, etc.

Mtodo de disolucin. - a) aparato, arreglo geomtrico, etc.

b) medio de disolucin, volumen, pH, fuerza inica, tensoactivos, etc.

Absorcin in vivo.- sitio de absorcin, pH, enzimas, bilis, ayuno, salud del individuo, descanso, etc.

Figura No. 5. Variables que afectan la correlacin in vivo in vitro.

1. Empleando este factor no se est limitando la observacin a ninguna interpretacin cintica de los datos

2. El valor t50 indica la tendencia central del comportamiento de la formulacin durante el proceso de disolucin.

Por otro lado, algunos autores han propuesto que en lugar de utilizar un solo dato o valor, es mejor utilizar un parmetro que sea ms significativo del comportamiento de la forma dosificada in vivo, como puede ser el perfil de disolucin o un parmetro derivado de este. De acuerdo a esto, parmetros como el rea bajo la curva (ABC) o el tiempo medio de residencia (TMR), probablemente proporcionen una mejor indicacin de la biodisponibilidad

VARIABLES OBTENIDAS IN VIVO

VARIABLES OBTENIDAS IN VITRO

1. Concentraciones en plasma o suero a un tiempo dado

1. Tiempo de desintegracin

2. Mxima concentracin del frmaco en sangre*

2. Tiempo para la disolucin de un

porcentaje de frmaco (t50% t20%)

3. rea bajo la curva de concentraciones en sangre* a intervalos de t1 a t2 (horas)

3. Cantidad del frmaco en solucin a un tiempo (mg) o concentracin en %.

4. rea bajo la curva de concentraciones en sangre* de tO a t1 (horas)

4. Velocidad de disolucin

5. rea bajo la curva de concentracin en sangre* en un perodo de t0 a t(

5. Porcentaje disuelto a uno o varios tiempos

6. Constante de velocidad de absorcin obtenidos a partir del modelo farmacocintico.

6. Velocidad de disolucin intrnseca (principio activo)

7. Cantidad de frmaco excretada en la orina en un tiempo dado, t

7. Area bajo la curva

8. Cantidad total excretada en la orina.

8. Eficiencia de la disolucin

9. Velocidad de excrecin, obtenida del modelo farmacocintico.

10. Respuestas farmacolgicas

*Sangre total, plasma o suero

Figura No. 6. Variables in vivo e in vitro que pueden ser correlacionadas.

Con objeto de que quede mas claro la manera en que los cambios en las variables pueden afectar la correlacin y la importancia de sta, a continuacin se presenta un ejemplo de literatura de un trabajo efectuado por el Dr. Pernarowski.

Hace algunos aos, en un hospital para enfermos mentales de Vancouver, se estaban empleando tabletas de clorhidrato de clorpromacina 25 mg en el tratamiento de pacientes con deficiencias mentales. Los mdicos haban notado que una de las marcas daba mucho mejor resultado que la otra, por lo cual comunicaron al Dr. Pernarowski la falla y se le pidi que investigara la causa.

Figura No. 7. Uniformidad de contenido de dos marcas de tabletas de clorhidrato de clorpromacina.

En ese momento se estaba llevando a cabo un estudio comparativo clnico entre clorpromacina y mesoridacina y por peticin del Dr. Pernarowski, en el estudio se incluy la marca en la que se haban notado las deficiencias.

En los resultados obtenidos, se observ que realmente exista una diferencia en las respuestas de los pacientes a cada uno de los medicamentos administrados. Se decidi iniciar la investigacin buscando diferencias en los controles de calidad de cada producto, comenzando por hacer variacin de contenido de cada lote; en la figura No. 7 se presentan los resultados.

Se llev a cabo la prueba de desintegracin tanto en agua como en jugo gstrico simulado y como se observa en la siguiente figura, no existen diferencias significativas entre los datos de los dos productos.

Figura No. 8. Desintegracin de dos marcas de tabletas de clorhidrato de clorpromacina.

Ya que el clorhidrato de clorpromacina es muy soluble en agua, el siguiente paso lgico fue el estudiar las caractersticas de disolucin de los dos productos utilizando el mtodo de la Farmacopea americana.

Figura No. 9. Datos de disolucin para dos marcas de tabletas de clorhidrato de clorpromacina.

Como se observa en la tabla, una vez ms no se pudieron apreciar diferencias significativas entre los dos lotes, Sin embargo, de acuerdo a los perfiles de disolucin de la figura No. 10, ninguno de los dos productos liberan el frmaco adecuadamente si se compara con la disolucin de la sustancia pura y en base a estos datos, los productos tendran que proporcionar resultados semejantes en la clnica.

Figura No. 10.- Perfiles de disolucin de dos lotes de tabletas de clorhidrato de clorpromacina.

Los datos indican que probablemente el agua no es el medio de disolucin adecuado para el estudio y se prob el jugo gstrico simulado sin enzimas igual que en el caso anterior empleando el aparato de la USP. En la siguiente figura se presenta el resultado.

Como se observa de los datos, el lote B que dio los mejores resultados clnicos tambin presenta una velocidad de disolucin mayor, lo cual puede deducirse al observar que el 60% se haba disuelto en menos de 5 min., mientras que el lote A, no lo hace sino hasta 40 min.

Figura No. 11. Datos de disolucin para dos marcas de tabletas de clorhidrato de clorpromacina.

En base a estos datos se decidi que el jugo gstrico simulado es un medio satisfactorio para el estudio de este producto ya que es posible diferenciar la disolucin entre dos lotes que presentan una diferencia en la clnica.

Es interesante hacer notar que el jugo gstrico simulado no cambia el patrn de disolucin inicial del producto A ya que los tiempos para que se disuelva el 20, 40 y 60% del frmaco son prcticamente los mismos que cuando se utiliza agua, sin embargo para el producto B, el cambio es significativo.

Los productos son clnicamente diferentes y utilizando jugo gstrico como medio de disolucin se pueden observar diferencias importantes y hay que tomar en cuenta que las tabletas estarn sujetas a un medio cido cuando se administren al paciente.

No contento con esto, el Dr. Pernarowski, hizo variaciones de pH, de geometra del vaso, tamao de la malla, velocidad de agitacin, encontrando los siguientes resultados:

Figura No. 12. Datos de disolucin a diferentes velocidades de agitacin para dos marcas de tabletas de clorhidrato de clorpromacina.

Figura No. 13. Datos de disolucin a diferente altura del agitador-contenedor para dos marcas de clorhidrato de clorpromacina.

Figura No. 14. Datos de disolucin utilizando diferentes mallas para dos marcas de clorhidrato de clorpromacina.

PROPIEDADES DEL FRMACO

VARIACIONES EN EL METODO DE DISOLUCIN

VARIACIONES EN LA ABSORCIN IN VIVO

PROPIEDADES DEL MEDICAMENTO FfFARMACUTICA

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2

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