Determinación simultánea de acetaminofén, cafeína y ácido acetil salicílico en un comprimido PDF

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Determinación de fármacos en un comprimido utilizando tecnicas cromatográficas de alta resolución...

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DETERMINACIÓN SIMULTÁNEA DE ACETAMINOFÉN, CAFEÍNA Y ÁCIDO ACETIL SALICÍLICO EN UN COMPRIMIDO XXXXXXXXX1, YYYYYYYYYY2 Universidad Icesi, Facultad de Ciencia Naturales, Programa de Química2, Programa de Química Farmacéutica1 Santiago de Cali, Fecha RESUMEN En la presente práctica se realiza la determinación simultánea de acetaminofén CAS (103-90-2), ácido acetil salicílico (CAS 57-78-2) y cafeína ( CAS 58-08-2) en un comprimido de Sevedol a partir de cromatografía liquida de alta eficiencia en fase inversa. Para ello se prepararon las soluciones stock con diferentes concentraciones de los compuestos ya mencionados y la solución multicomponente. Usando la ecuación de la recta, y = 20401x + 7344,2 para acetaminofén, y = 28339x- 1216,3 para ácido acetil salicílico, y y = 19752x + 10786 para cafeína; dada por las curvas de calibración realizadas, se obtiene que la cantidad de acetaminofén en la muestra problema fue de 0,269g en una tableta de comprimido de Sevedol; que comparado con el valor teórico reportado presenta un porcentaje de error de 7,6%; la cantidad de cafeína en la muestra de Sevedol fue de 0,213g del compuesto, obteniendo un porcentaje de error del 14,8%; con el ácido acetil salicílico, la cantidad fue de 0,081g con un porcentaje de error del 24,6%. Palabras clave: Cromatografía líquida de alta resolución, fase móvil, fase estacionaria, tiempo de retención, fármaco no opiáceo, solución stock, solución multicomponente.

1. INTRODUCCIÓN Para calmar el dolor y disminuir afecciones, se recurre al consumo de diversos medicamentos. Fármacos como los analgésicos han tomado un gran protagonismo para aliviar dolencias y, de hecho, entran en la categoría de los “más comunes”, como son los resonados acetaminofén e ibuprofeno. El sevedol es un analgésico y antipirético que reúne las propiedades analgésicas del acetaminofén y que presenta la actividad antiinflamatoria del ibuprofeno, potencializada por cafeína. De esta manera, brinda un analgésico y antiinflamatorio potente, especialmente indicado en dolores severos como la migraña1. El ácido acetilsalicílico y el acetaminofén son analgésicos populares. Inhiben la síntesis de

prostaglandinas en los tejidos periféricos. El acetaminofén actúa ordenando al cerebro que deje de enviar señales de dolor. Sin embargo, el ácido acetilsalicílico funciona disminuyendo la producción de enzimas que producen productos químicos relacionados con el dolor2. Usualmente, estos fármacos se combinan con cafeína, que disminuye el cansancio y la fatiga. La cafeína, de hecho, se usa en gran cantidad de medicaciones contra la migraña3. El mecanismo de acción del ácido acetilsalicílico, del paracetamol y de la cafeína es común: analgésico, anticefaleico y dado a que cada formulación contiene hidróxidos, estos alivian los síntomas causados por estados de hiperacidez 4. A través de la técnica de análisis de cromatografía líquida de alta eficiencia es posible controlar la calidad de los fármacos, además de otros productos, como los alimentos. El principio de la técnica se basa en que se encuadra dentro de la cromatografía de elución. En ésta, un líquido (fase móvil) circula

en íntimo contacto con un sólido u otro líquido inmiscible (fase estacionaria); al introducir una mezcla de sustancias (analitos) en la corriente de la fase móvil, cada analito avanzará a lo largo del sistema con una velocidad diferente que dependerá de su afinidad por cada una de las fases. Esto supone que después de terminado el recorrido de la muestra por la columna, cada una de las sustancias producidas en el sistema eludirá con un tiempo diferente, es decir, estarán separadas. La separación cromatográfica en HPLC (cromatografía líquida de alta eficiencia), es el resultado de las interacciones específicas entre las moléculas de la muestra en ambas fases5. La técnica HPLC es capaz de separar macromoléculas y especies iónicas, productos naturales lábiles, materiales poliméricos y una gran variedad de otros grupos polifuncionales de alto peso molecular. Con una fase móvil interactiva, otro parámetro se encuentra disponible para la selectividad, en adición a una fase estacionaria activa. Además, esta técnica ofrece una mayor variedad de fases estacionarias, lo que permite una mayor gama de estas interacciones selectivas y más posibilidades de separación6. 2. RESULTADOS Y CÁLCULOS Para el cálculo de la concentración de acetaminofén, cafeína y ácido acetil salicílico en tabletas comerciales de marca Sevedol®, se construyeron curvas de calibración sencillas a partir del área bajo la curva de cada pico en los cromatogramas de soluciones estándar. La preparación de las soluciones patrón para la medición de su absorbancia, se realizó mediante la disolución de patrones de acetaminofén, cafeína y ácido acetil salicílico en diferentes volúmenes de solución madre de ácido acético al 1% en solvente de agua mili-Q tipo 1 y metanol en una proporción de 65:35 respectivamente. En las tablas 1, 2 y 3 se resumen los resultados de las áreas bajo las curvas de los cromatogramas a distinta concentración de acetaminofén, cafeína y ácido acetilsalicílico.

Tabla 1. Área bajo las curvas de los cromatogramas para soluciones de patrón de acetaminofén respecto a la concentración ( ppm ) en las mismas. Concentración de acetaminofén 5 10 20 30 40

Área bajo la curva (mAU) 110199 209754 419408 613115 826352

Tabla 2. Área bajo las curvas de los cromatogramas para soluciones de patrón de cafeína respecto a la concentración ( ppm ) en las mismas. Concentración de cafeína 5,1 10,2 20,4 30,6 40,8

Área bajo la curva (mAU) 106819 216588 414315 617468 814166

Tabla 3. Área bajo las curvas de los cromatogramas para soluciones de patrón de ácido acetilsalicílico en las respecto a la concentración ( ppm ) mismas. Concentración de ácido acetilsalicílico 1,52 3,04 6,08 9,12 12,16

Área bajo la curva (mAU) 54231 73119 168935 253693 348534

Adicionalmente, las figuras 1, 2 y 3 muestran las curvas producto de la regresión lineal con los datos de las tablas 1, 2 y 3, respectivamente.

ecuaciones 1, 2 y 3 relacionan la concentración de las soluciones de acetaminofén, cafeína y ácido acetilsalicílico respectivamente, con el área bajo sus picos en los cromatogramas.

A=20401 [ Acetaminof é n ] +7344,2 A=19752 [ Cafeí na ]+10786

(1) (2)

A=28339 [ Á cido acetilsalic í lico ]−1216,3 (3) Figura 1. Curva de calibración sencilla para el área bajo las curvas de los cromatogramas vs la concentración de acetaminofén en las soluciones.

Figura 2. Curva de calibración sencilla para el área bajo las curvas de los cromatogramas vs la concentración de cafeína en las soluciones.

Figura 3. Curva de calibración sencilla para el área bajo las curvas de los cromatogramas vs la concentración de ácido acetilsalicílico en las soluciones. La curva que mejor se ajusta a los datos de las figuras 1, 2 y 3, es una recta. Así pues, las

donde A es el área bajo la curva del cromatograma y el término entre corchetes es la concentración de cada uno de los compuestos en la solución, en unidades de partes por millón (ppm). Para la determinación simultánea de acetaminofén, cafeína y ácido acetilsalicílico en la muestra de tabletas Sevedol® , éstas últimas se sometieron a una preparación antes de introducirlas al equipo de HPLC. En primer lugar, se maceraron 3 tabletas de peso unitario promedio de 0,722 g y se tomó 0,1 g de este macerado para ser disuelto en 50 mL de solución madre. En segundo lugar, se filtró y se diluyó la solución anterior, hasta obtenerse un volumen de 100 mL completado con más solución madre. Posteriormente, se extrajo un volumen V1 de 1,0 mL de la solución anterior y se diluyó de nuevo a un nuevo volumen de 10 mL. Finalmente, se filtró una pequeña cantidad de esta solución final y se introdujo al equipo de HPLC, obteniéndose unos valores de área bajo los picos del cromatograma iguales a 767 009, 593093 y 318296 para acetaminofén, cafeína y ácido acetilsalicílico en las muestras, respectivamente. A partir de las áreas, las ecuaciones de regresión 1, 2 y 3, así como los factores de dilución, se puede calcular el contenido de acetaminofén, cafeína y ácido acetilsalicílico en las tabletas de la siguiente manera

g Comp=

Intercepto mg 10 mL 0,100 L × g Pe ( Ap+endiente L )( 1 mL )( 1000 mg )( (4)

Por lo tanto, el contenido de acetaminofén, cafeína y ácido acetilsalicílico en las tabletas es de

gAce= (5)

(

767 009−7344 mg 10 mL 0,100 L× g 20 401 L 1mL 1000 mg

)(

)(

)(

mg 10 mL 0,100 L× g ( 593 093−10786 19 752 L )( 1mL )( 1000 mg )

gCaf = (6)

gAAS=

mg 10 mL 0,100 L× g 0 ( 318 28296+1216 L )( 1mL )( 1000 mg )( 339

(7)

Al comparar el contenido de acetaminofén, cafeína y ácido acetilsalicílico hallado en las tabletas, con el que reporta el fabricante, se obtienen los siguientes porcentajes de error

−0,250 |0,2690,250 |×100=7,6 %

% Error Acetaminof é n= (8)

−0,250 |0,2130,250 |× 100=14, 8 %

% Error Cafe í na = (9)

−0,065 |0,0810,065 |×100=24,6 %

% Error Acetil = (10)

3. ANÁLISIS DE RESULTADOS Para determinar la concentración de acetaminofén, ácido acetil salicílico y cafeína en un comprimido de Sevedol, se utilizó la técnica de cromatografía líquida de alta resolución (HPLC). La cromatografía es un método físico de separación, basado en la distribución de los componentes de una mezcla entre dos fases inmiscibles, una estacionaria y otra móvil. En HPLC, la fase móvil es un líquido que fluye a través de una columna que contiene a la fase estacionaria y, para aumentar la eficiencia en las separaciones, el tamaño de las partículas de la columna se disminuye hasta los micrones, usando altas presiones para lograr que la fase móvil pueda desplazarse. ❑7

En esta práctica, se utilizó una fase estacionaria no polar (columna Hypersil C18) y una fase móvil. La columna C18 está conformada por sílica a la que se le han sustituido sus alcoholes por cadenas de 18 carbonos. La fase móvil por su parte, actúa como portador de la muestra y fue metanol:agua, siendo polar y con una alta fuerza eluyente. ❑8 La muestra en solución es inyectada en la fase móvil y los componentes de la solución emigran de acuerdo a las interacciones no covalentes de los compuestos con la fase móvil, la columna y a su afinidad con ellas. Estas interacciones químicas determinan la separación de los componentes de la muestra ya que de ellas depende la velocidad con la que se desplacen por la columna. ❑9 Se debe tener en cuenta que en la preparación de la fase móvil hay dos aspectos muy importantes, la filtración y desgasificación. La filtración va a eliminar ciertas impurezas presentes que podrían taponar los tubos de conexión por donde se bombea la fase móvil, y la desgasificación elimina cantidades excesivas de gas que permanecen disueltas en la fase móvil y pueden salir del detector y provocar grandes picos no deseados. ❑10 Además, se utilizó un método de elución isocrática, es decir, que la composición de la fase móvil se mantuvo constante durante todo el análisis. ❑11 Ahora bien, en el análisis cromatográfico los componentes del comprimido farmacéutico emigraron en el siguiente orden; primero fue el acetaminofén, luego el ácido acetil salicílico y por último la cafeína, indicando que el componente con mayor afinidad a la fase móvil utilizada fue el acetaminofén, seguida de los otros dos. Esto se da porque los compuestos con interacciones más fuertes con la fase móvil que con la fase estacionaria eluirán más rápidamente de la columna A (tiempos de retención menores). ❑12 continuación se presentan las estructuras de los compuestos.

Figura 4. Estructura química del acetaminofén.

Figura 5. Estructura acetilsalicílico.

química

del

ácido

Figura 6. Estructura química de la cafeína. Partiendo de las estructuras, el acetaminofén posee un grupo carbonilo, un hidroxilo y una amina que, por contener átomos electronegativos, pueden formar enlaces de hidrógeno, la cual es una de las interacciones no covalentes más importantes, además el grupo metilo que posee puede interactuar con las moléculas polares del agua. ❑13 Esta interacción entre los grupos funcionales con la fase móvil hace que disminuya su tiempo de retención y que emigre primero por la columna. Por otra parte, el ácido acetil salicílico también puede formar enlaces de hidrógeno por los grupos funcionales que posee, pero es una molécula polar, lo que hace que no tenga tanta afinidad con la fase móvil en comparación con el acetaminofén y por eso emigra en segundo lugar. Igualmente, la cafeína tiene grupos funcionales que forman enlaces de hidrógeno con la fase móvil pero

los tiene en menor cantidad en comparación al ácido acetil salicílico y el acetaminofén. Los nitrógenos que posee en sus anillos aromáticos hacen que los átomos de carbono completen su octeto, por lo que esos nitrógenos van a estar muy estables y serán poco reactivos. ❑14 Es por esto que la cafeína emigra de última en el análisis. Ahora bien, para determinar la concentración de los componentes presente en la tableta, se realizaron curvas de calibración graficando la altura del cromatograma vs la concentración de cada componente y se trabajó con un modelo lineal que se puede observar en las figuras 1, 2 y 3. Para verificar éste modelo lineal, se tiene en cuenta el coeficiente de determinación, ❑15 los cuales fueron de 0,99 siendo muy aproximado a 1 asegurando el modelo lineal. La muestra utilizada fue un comprimido de Sevedol, cuyos principios activos son los mencionados anteriormente; acetaminofén, ácido acetil salicílico y cafeína. El Sevedol reúne las propiedades analgésicas del acetaminofeno con la actividad antiinflamatoria-analgésica del ibuprofeno, potencializadas por la acción de la cafeína, brindando así un analgésico y antiinflamatorio potente, especialmente indicado en dolores severos como la migraña. ❑16 Para el acetaminofén, ácido acetil salicílico y cafeína, las concentraciones experimentales que se obtuvieron fueron de 0,269g, 0,081g y 0,213g respectivamente, con porcentajes de error inferiores a 50%. Dichos errores se pueden deber a errores instrumentales de los materiales y equipos utilizados, igualmente las condiciones bajo las cuales se llevaron a cabo las reacciones también influyen en el error obtenido. Se realizaron también, pruebas estadísticas como la desviación estándar, que se define como la desviación que presentan los datos en su distribución respecto de la media aritmética de dicha distribución. Según estas desviaciones calculadas, se evidencia que en todos los datos de

concentración se presenta una baja desviación excepto en el tercer dato de cada curva, esto quiere decir que esa concentración tiene una desviación mayor con respecto a la media obtenida.

4. CONCLUSIONES ●

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Se evidenció que el método de cromatografía líquida no fue óptimo para la cuantificación de acetaminofén, ácido acetil salicílico y cafeína simultáneamente ya que su porcentaje de error fue alto a pesar de que la linealidad de adecuó correctamente al modelo. La diferencia de polaridad entre las moléculas analizadas es un factor determinante en el tiempo de retención de los compuestos dentro de la columna cromatográfica. Por el R2 obtenido en las curvas de calibración, los cuales fueron de 0,99, se puede concluir que la técnica usada durante la práctica arroja resultados bastante precisos y que se ajusta al modelo lineal trabajado. Las concentraciones experimentales obtenidas para el acetaminofén, ácido acetilsalicílico y cafeína en un comprimido de Sevedol fueron de 0,269g, 0,081g y

0,213g. 5. BIBLIOGRAFÍA 1. Doctoralia. ¿QUÉ SON LOS ANALGÉSICOS? (S.f.). Tomado de: https://www.doctoralia.co/medicamentos/se vedol-extrafuerte 2. Diffen. ACETAMINOFÉN Y ASPIRINA. (S.f.). Tomado de: https://es.diffen.com/medicamentos/Acetam inofen-vs-Aspirina 3. Anónimo. (S.f.) MEDICAMENTOS COMBINADOS CON CAFEÍNA. Tomado de: http://www.infodoctor.org/dolor/CP055.htm l 4. Anónimo. PRINCIPIOS ACTIVOS (S.f.). Tomado de: https://www.vademecum.es/principiosactivos-acetilsalicilico+acido+

%2B+paracetamol+%2B+cafeinan02ba51+p3 5. Anónimo. CROMATOGRAFÍA LÍQUIDA DE ALTA EFICACIA. (S.f.). Tomado de: http://www.mncn.csic.es/docs/repositorio/e s_ES/investigacion/cromatografia/cromatog rafia_liquida_de_alta_eficacia.pdf 6. Anónimo. CROMATOGRAFÍA LÍQUIDA DE ALTA EFICACIA (S.f.). Tomado de: http://laboratoriotecnicasinstrumentales.es/a nalisis-qumicos/cromatografa-de-lquidoshplc 7. Propiedades de las fases móviles cromatográficas más comunes. Obtenido de: http://organica1.org/1521/1521_b.pdf 8. Propiedades de las fases móviles cromatográficas más comunes. Obtenido de: http://organica1.org/1521/1521_b.pdf 9. Propiedades de las fases móviles cromatográficas más comunes. Obtenido de: http://organica1.org/1521/1521_b.pdf 10. Universidad Católica de Manizales. Cromatografía Líquida (HPLC). Obtenido de: https://www.ucm.es/data/cont/docs/6502013-12-02-gases%20l %C3%ADquidos.pdf 11. Carburos Metálicos. Grupo Air Products. Aplicaciones para laboratorios de analítica. Cromatografía de líquidos de alto rendimiento (HPLC). Obtenido de: http://www.carburos.com/Industries/Analyti cal-Laboratories/analytical-labapplications/product-list/high-performanceliquid-chromatography-hplc-analyticallaboratories.aspx? itemId=5C5233E1630347DF9163B6FBE9 CF3F2D 12. Universidad Católica de Manizales. Cromatografía Líquida (HPLC). Obtenido de: https://www.ucm.es/data/cont/docs/6502013-12-02-gases%20l %C3%ADquidos.pdf

13. Enlace por puente de hidrógeno. Obtenido de: https://www.uaz.edu.mx/histo/Biologia/Wiki/ Enlace_por_puente_de_hidrogeno.pdf

14. Universidad Nacional Autónoma de México. Estructuras de Lewis y la regla del octeto. Obtenido: http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/ Teoriasdeenlace_20194.pdf

15. Dosal, M. and Villanueva, M. (2008). Introducción a la metrología química. [ebook] pp.1-7. Obtenido: http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/ CURVASDECALIBRACION_23498.pdf

16. Vidal Vademecum Spain. (2016). indice de principios activos. Obtenido https://www.vademecum.es/principiosactivos-a_1

de

Formato de guía citado: Juan Li, Shuai Zhang, Shuqi Zheng, Zipei Zhang, Boyi Wang, Liqiang Chen, and Guiwu LuJ, Defect Chemistry for N- Type Doping of Mg3Sb2- Based Thermoelectric Materials (2019). Guía de laboratorio: María del Pilar H. Sánchez. (2019): Identificación y determinación de vitamina C por cromatografía líquida de alta resolución....