Analisi quantitativa NMR allo stato solido mediante approccio chemiometrico

Most drugs on the market (80 %) are administered in solid formulation. APIs (Active Pharmaceutical Ingredient) in the solid state can exist in different forms such as polymorphs, amorphs, solvates, salts, and co-crystals. These different forms have different chemical and physical properties, which can affect their stability and bioavailability. Since more than one form can be obtained during production from API precipitation, it is therefore essential to have an analytical method that monitors and quantifies the different forms within a given production batch, to certify their purity and verify any conversions over time. The objective of this thesis was to evaluate the potential of a quantitative analysis method based on the application of MCR-ALS (Multivariate Curve Resolution Alternating Least Square) chemometric software to high-resolution solid-state NMR (ss-NMR) spectra. The method was tested on indomethacin (IND), which is a nonsteroidal anti-inflammatory drug, and on mebendazole (MBZ), which is instead an antihelmintic drug. For both molecules, mixtures with known composition were made by evaluating the quantification of amorphous phase in crystalline (IND) and crystalline phase in crystalline (MBZ). Quantification of the mixtures was done by applying MCR-ALS to the acquired 13C CPMAS spectra. This method allowed the distinction and quantification of both crystalline and amorphous fractions, providing promising results and offering itself as a viable alternative to traditional quantification methods.

La maggior parte dei farmaci in commercio (80 %) è somministrato in formulazione solida. Gli API (Active Pharmaceutical Ingredient) allo stato solido possono esistere in diverse forme come polimorfi, amorfi, solvati, sali e co-cristalli. Queste diverse forme presentano proprietà chimico-fisiche differenti, che possono influenzarne la stabilità e la biodisponibilità. Poiché in fase di produzione dalla precipitazione dell’API si possono ottenere più forme, è dunque fondamentale disporre di un metodo analitico che monitori e quantifichi le diverse forme all’interno di un dato lotto di produzione, per certificarne la purezza e verificare eventuali conversioni nel tempo. L’obiettivo di questa tesi è stato quello di valutare le potenzialità di un metodo di analisi quantitativa basato sull’applicazione del software chemiometrico MCR-ALS (Multivariate Curve Resolution Alternating Least Square) agli spettri NMR allo stato solido (ss-NMR) in alta risoluzione. Il metodo è stato testato sull’indometacina (IND), che è un farmaco antiinfiammatorio non steroideo, e sul mebendazolo (MBZ), che è invece un farmaco antielmintico. Per entrambe le molecole sono state realizzate miscele a composizione nota valutando la quantificazione di fase amorfa in cristallina (IND) e di fase cristallina in cristallina (MBZ). La quantificazione delle miscele è avvenuta applicando MCR-ALS agli spettri 13C CPMAS acquisiti. Questo metodo ha permesso la distinzione e la quantificazione di frazioni sia cristalline che amorfe, fornendo risultati promettenti e proponendosi come valida alternativa ai metodi di quantificazione tradizionali.