Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10316/96211
Title: Desafios no Controlo de Qualidade em Produtos Farmacêuticos à base de Canábis
Other Titles: Challenges in Quality Control in Cannabis-based Pharmaceutical Products
Authors: Pinheiro, Beatriz Quintas
Orientador: Pereira, Jorge Luís Gabriel Ferreira da Silva Costa
Barreira, Sérgio Vítor Pires
Keywords: Análise estatística multivariada; Canabinóides; HPLC; Impurezas elementares; ICP-MS; Multivariate statistical analysis; Cannabinoids; HPLC; Elemental impurities; ICP-MS
Issue Date: 5-Mar-2021
Serial title, monograph or event: Desafios no Controlo de Qualidade em Produtos Farmacêuticos à base de Canábis
Place of publication or event: Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra
Abstract: O uso da canábis para fins medicinais está a crescer um pouco por todo o mundo. Os medicamentos à base de canábis já estão a ser prescritos para reduzir a náusea durante tratamentos de quimioterapia, melhorar o apetite em pacientes com HIV/SIDA, tratar condições severas de epilepsia e há muitos ensaios clínicos a decorrer que poderão alargar o seu espetro de aplicação. Para além disso a ação farmacológica da maioria dos canabinóides ainda carece de um esclarecimento cabal, o que poderá abrir novos horizontes na utilização da canábis para fins medicinais. A canábis é uma planta, as concentrações relativas dos diferentes canabinóides nela existentes são o resultado de processos biossintéticos que são influenciados por fatores intrínsecos (a genética da planta) e extrínsecos (as condições de cultivo). Para que os medicamentos obtidos a partir da canábis, tenham qualidade e sejam capazes de cumprir a sua ação terapêutica com segurança é essencial monitorizar o perfil de canabinóides da planta durante o seu desenvolvimento e controlar o mesmo nas substâncias ativas e produtos farmacêuticos finais dela derivados. Neste trabalho foi implementada uma abordagem de monitorização que procurou avaliar a influência da genética da planta, do estágio do seu desenvolvimento e das condições de cultivo no perfil de canabinóides. As concentrações dos canabinóides foram determinadas por um método de cromatografia líquida de alta eficiência com detetor de matriz de díodos (HPLC-DAD) previamente validado e os resultados tratados recorrendo a técnicas de análise estatística multivariada. O estudo permitiu concluir que o teor de Delta-9-tetra-hidrocanabinol (THC) total (THC+0.877xTHC-A) é maior no caso dos cultivos em estufa e tem tendência a aumentar com a maturidade da planta até às 8 a 9 semanas após a floração. A cultura “C” produz o menor teor de THC e o maior teor de canabidiol (CBD) total (CBD+0.877xCBD-A), e este último tem tendência a aumentar rapidamente com o tempo de cultura nesta cultivar. O teor de canabigerol (CBG) total (CBG+0.877xCGB-A), diminui rapidamente com o tempo de maturação. Esta tendência decrescente é previsível uma vez que a biossíntese dos canabinóides ácido Delta-9-tetra-hidrocanabinólico (THC-A) e ácido canabidiólico (CBD-A) é feita a partir da conversão do ácido canabigerólico (CBG-A). Os teores em THC e CBD aumentam com o tempo de maturação da planta e no caso da planta ser cultivada em estufa. As plantas cultivadas em estufa têm tendência para apresentar menores teores de THC e CBD no caso de lotes envelhecidos. Durante o seu desenvolvimento a planta de canábis absorve do solo metais pesados e arsénio. É, por esse motivo, considerada um boa cultura para a fitorremediação de solos contaminados. Para além do As, os elementos Cd, Hg e Pb, devido à sua toxicidade têm que ser rigorosamente controlados em todos os produtos medicinais à base de canábis não podendo exceder os limites de mg/kg. Existem dois desafios principais a serem considerados nesta análise devido à natureza diversa e complexa das matrizes (planta, oleoresina, extrato padronizado) e aos limites de quantificação exigidos pelas farmacopeias. O primeiro é a preparação de uma amostra homogénea em que os elementos sejam passíveis de determinação, o segundo é o desenvolvimento de um método analítico que satisfaça as exigências regulamentares. Neste trabalho desenvolveu-se e validou-se um método robusto para a análise de impurezas elementares em diferentes produtos medicinais preparados a partir da canábis usando espetrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS). A determinação é feita em amostras obtidas a partir do produto, previamente submetidas a digestão por micro-ondas, por comparação com soluções de referência dos elementos a serem determinados, pelo método da calibração direta. O procedimento demonstrou ser capaz de avaliar inequivocamente cada elemento independentemente da matriz como demonstram os resultados da exatidão, satisfazendo o critério de especificidade. A linearidade e o alcance foram validados para todos os elementos. As equações da curva de calibração, determinadas por regressão linear possuem coeficientes de determinação superiores a 0.999 e o critério de homocedasticidade também provou ser satisfeito para todos os elementos. Para validar a exatidão a farmacopeia europeia exige recuperações da ordem dos 70-150%. O método permitiu obter recuperações médias entre 92.8 e 137.6%. O método também demonstrou ser preciso. O coeficiente de variação da experiência de repetibilidade foi inferior a 6%, bem inferior ao limite de 20% exigido pela farmacopeia e o da experiência de precisão intermédia não superior a 6.4% (também claramente inferior aos 32% exigidos no caso do 32% no caso do Cd e Pb e 16% para o As e Hg). Finalmente o método satisfez os critérios exigidos pela farmacopeia europeia para todos os elementos no que respeita aos limites de quantificação e limites de deteção.
The use of cannabis for medicinal purposes is growing all over the world. Cannabis-based pharmaceuticals are already being prescribed to reduce nausea during chemotherapy treatments, improve appetite in patients with HIV/AIDS, improve sleep and treat severe epilepsy conditions and presently there are many clinical trials going on that could broaden its application spectrum. In addition, the pharmacological action of most cannabinoids still needs to be fully clarified, which may open new horizons in the use of cannabis for medicinal purposes. Cannabis is a plant, the relative concentrations of the different cannabinoids in it are the result of biosynthetic processes that are influenced by intrinsic (plant genetics) and extrinsic (cultivation conditions) factors. In order for medicines obtained from cannabis to have quality and to be able to safely fulfill their therapeutic action, it is essential to monitor the cannabinoid profile of the plant during its development and to control it in the active substances and final pharmaceutical products derived from it. In this work, a monitoring approach was implemented that sought to assess the influence of the plant's genetics, the stage of its development and the cultivation conditions on the canabinoid profile. Cannabinoid concentrations were determined using a previously validated high-performance liquid chromatography with a diode array detector (HPLC-DAD) method and the results treated using multivariate statistical analysis techniques. The study allowed to conclude that the total content of Delta-9-tetrahydrocannabinol (THC) (THC + 0.877xTHC-A) is higher in the case of greenhouse crops and tends to increase with the maturity of the plant until the 8 to 9 weeks after flowering. The “C” culture produces the lowest THC content and the highest total cannabidiol (CBD) content (CBD + 0.877xCBD-A), and the latter tends to increase rapidly with the culture time in this cultivar. The total cannabigerol (CBG) content (CBG + 0.877xCGB-A), decreases rapidly with maturation time. This downward trend is predictable since the biosynthesis of cannabinoids Delta-9-tetrahydrocannabinolic acid (THC-A) and cannabidiolic acid (CBD-A) is made from the conversion of cannabigerolic acid (CBG-A) . The levels of THC and CBD increase with the maturation time of the plant and in case the plant is grown in a greenhouse. Plants grown in greenhouses tend to have lower THC and CBD contents in the case of aged lots (harvesting greenhouse plants late is not beneficial). During its development the cannabis plant absorbs heavy metals and arsenic from the soil. For this reason, it is considered a good crop for the phytoremediation of contaminated soils. In addition to As, the elements Cd, Hg and Pb, due to their toxicity, must be strictly controlled in all cannabis-based medicinal products and must not exceed the mg/kg limits. There are two main challenges to be considered in this analysis due to the diverse and complex nature of the matrices (plant, oleoresin, oil) and the limits of quantification required by the pharmacopoeias. The first is the preparation of a homogeneous sample in which the elements can be determined, the second is the development of an analytical method that satisfies the regulatory requirements. In this work a robust method was developed and validated for the analysis of elemental impurities in different medicinal products prepared from cannabis using inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). The determination is made in samples obtained from the product previously submitted to microwave digestion by comparison with reference solutions of the elements to be determined, by the method of direct calibration. The procedure demonstrated to be able to unequivocally evaluate each element independently of the matrix as demonstrated by the results of the accuracy, satisfying the specificity criterion. Linearity and range have been validated for all elements. The equations, determined by linear regression, have coefficients of determination greater than 0.999 and the homoscedasticity criterion also proved to be satisfied for all elements. In order to validate the accuracy, the European pharmacopoeia requires recoveries of the order of 70-150%. The method allowed to obtain average recoveries between 92.8 and 137.6%. The method also proved to be accurate. The RSD% of the repeatability experiment was less than 6%, well below the limit of 20% required by the pharmacopoeia or that of the intermediate precision experiment not exceeding 6.4% (less than the 32% required in the case of Cd and Pb and 16% for As and Hg). Finally, the method met the criteria required by the European pharmacopoeia for all elements with respect to the limits of quantification and limits of detection.
Description: Dissertação de Mestrado em Química apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia
URI: http://hdl.handle.net/10316/96211
Rights: embargoedAccess
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