QUÍMICA
A
análise do TOC na
indústria farmacêutica
ROGÉRIO
MENDES COUTO
O
carbono é um elemento único classificado como um não-metal
pela tabela periódica dos elementos químicos e pode formar
uma enorme quantidade de compostos. Em combinação com oxigênio,
hidrogênio, nitrogênio e outros elementos, ele forma uma vasta
coleção de substâncias, muitos com átomos de carbono ligados
entre si. Existem perto de dez milhões de compostos de carbono,
muitos dos quais essenciais para a vida.
O
carbono está presente na atmosfera, na vida animal e vegetal,
em substâncias orgânicas não vivas, em combustíveis fósseis,
em rochas e dissolvido nos oceanos. O movimento das moléculas
de carbono de uma forma para outra é conhecida como o ciclo
do carbono. O ciclo de vida e morte dos vegetais resulta na
acumulação de tecido vegetal decomposto, sobre e sob o solo
(raízes), e produz uma quantidade significante de carbono
orgânico.
Por
sua vez, esse material formado pode comprometer a qualidade
de água de lençóis subterrâneos e também de águas superficiais,
que apesar de receber um tratamento para garantir sua potabilidade,
através das estações de abastecimento público, esses compostos
não são totalmente removidos, inviabilizando o uso da água,
principalmente em segmentos como o da indústria farmacêutica.
Nestas
indústrias, a tecnologia em sistemas de tratamento de água
tem evoluído muito. Para garantir água com grau de pureza
cada vez maior, os equipamentos mais comuns para o tratamento
da água são os sistemas de osmose reversa em duplo passo,
sistemas de deionização, equipamentos
de bi-destilação, porém, nenhum destes sistemas são capazes
de garantir totalmente a qualidade de água fornecida, e pelo
contrário, quando falamos de TOC (sigla em inglês para Carbono
Orgânico Total), alguns deles constituem uma fonte deste tipo
de contaminação. O Carbono Orgânico Total é encontrado na
água em pequenas quantidades, desta forma sua quantificação
só pode ser feita em partes por milhão (ppm) e em alguns casos,
como o da água para uso farmacêutico em partes por bilhão
(ppb).
Além
das fontes naturais mencionadas acima, os sistemas de tratamento
de água, dimensionados de forma inadequada, se tornam grandes
colaboradores para o aumento de Carbono Orgânico Total na
água Purificada (Purified Water - PW) ou na água para injetáveis (Water for Injection
-WFI), isto porque, alguns detalhes construtivos não são levados
em consideração, tais como, utilização de anéis de vedação
em borracha, uso de graxas a base de vaselina, materiais plásticos
não inertes e uma grande quantidade de outros detalhes importantes
que evitam a liberação do TOC na água.
A
indústria farmacêutica não dispunha de métodos eficazes para
detectar esta contaminação na água, exceto testes qualitativos
que forneciam uma relativa segurança quanto à presença de
TOC, sem, portanto quantificar este material. Um teste bem
conhecido pelos analistas de Controle de Qualidade destas
empresas é o de substâncias oxidáveis. Porém desde 1999, a
farmacopéia americana USP (United
States Pharmacopeia), incluiu como
um dos itens de análise de água, a quantificação do TOC, apresentando
com limite máximo, 500 ppb, ou 0,5 ppm de TOC.
A
água purificada obtida por diferentes processos dentro da
indústria (osmose reversa, destilação, eletrodeionização, etc.), era até então monitorada basicamente
no aspecto inorgânico, através da determinação da quantidade
de sais dissolvidos, e no aspecto biológico, pela quantidade
de microorganismos presentes. Com a exigência da análise de
carbono orgânico, é possível estabelecer um maior controle
de sobre a qualidade desta importante matéria-prima farmacêutica,
e criar um terceiro aspecto analítico, o orgânico.
Atualmente
diversas tecnologias são utilizadas para determinação do Carbono
Orgânico Total e também de Carbonos Inorgânicos, dentre elas
podemos destacar:
Combustão Catalítica – Sistema onde se
realiza primeiramente a queima de uma determinada amostra,
juntamente com um ácido. O carbono obtido é arrastado por
um gás inerte, normalmente nitrogênio, até um detector que
utiliza infravermelho não dispersível
(NDIR), para efetuar a leitura e finalmente o resultado é
enviado a um processador para informar o resultado da análise,
expresso em ppm (partes por milhão). Esta metodologia analítica,
apesar de extremamente sensível, pois é capaz de detectar
traços de carbono orgânico ou não, em qualquer tipo de água,
representa um investimento alto em equipamento e também em
sua manutenção.
Foto-Oxidação Catalítica – Neste sistema,
uma determinada amostra é primeiramente coletada e armazenada
dentro de um reator. Este compartimento possui uma lâmpada
ultra violeta, com comprimento de onda de 185 nm
(nanômetros) e um material catalítico. Com a emissão de raios
UV, o Carbono é desprendido das moléculas orgânicas e forma
o CO2 (Dióxido de Carbono ou Gás Carbônico). Este último altera
sensivelmente a condutividade da água, que por fim é registrada
por um condutivimetro e convertida
em TOC, sendo o valor expresso em ppb. Este é o método mais
adequado para utilização em indústria farmacêutica por apresentar
um custo analítico menor e atender integralmente ao que é
preconizado pela farmacopéia americana USP.
A
decisão de inserir esta análise para Água Purificada USP trouxe
uma melhoria no controle de qualidade, mas por outro lado,
representou um problema para as empresas farmacêuticas, isto
porque, até bem pouco tempo os equipamentos utilizados para
esta determinação apresentavam, além de um alto custo de aquisição,
uma operação complexa e manutenção rotineira. A Gehaka,
após alguns anos de pesquisa, descobriu que o processo de
foto oxidação catalítica não é tão simples, essa transformação
se processa em uma superfície metálica catalisadora, onde
ocorrem além da degradação dos orgânicos, a formação de ozônio
e hidroxilas, através de um processo que denominamos de oxidação
avançada.
Partindo
deste princípio, a empresa, com mais de 40 anos de experiência
e tradição, desenvolveu e atualmente comercializa o analisador
de TOC. Com um importante diferencial, foi elaborado um equipamento
que se assemelha a outros de sua linha de produção, somando
a alta tecnologia de análise e a simplicidade de operação,
sem uso de produtos químicos ou manutenção freqüente.
Além
de atender totalmente as solicitações da farmacopéia americana,
atualmente na 28 edição, conta com um trabalho exclusivo de
entrega, onde o mesmo é qualificado e desafiado com padrões
primários de sacarose e benzoquinona,
um procedimento descrito pela USP como System Suitability Test. Este teste tem como principal objetivo
determinar se a metodologia que está sendo usada para medir
o carbono orgânico da água é adequada para este fim, fazendo
com que o equipamento analise uma substância de fácil oxidação,
neste caso a sacarose, e uma outra de oxidação difícil, a
benzoquinona. Neste ensaio, as duas
substâncias devem estar diluídas em uma água ultrapura,
com TOC menor que 100 ppb e condutividade inferior a 1,0 microsiemens.
Os
operadores e analistas são treinados e orientados em cuidados
importantes, tais como a forma correta de lavar a vidraria
para o preparo dos padrões, a forma devida de se realizar
uma amostragem em um sistema de produção de água e conceitos
teóricos e práticos da operação do aparelho. A Gehaka
acredita que mesmo sendo uma metodologia relativamente nova,
a tendência é que seu uso se estenda a outros segmentos, que
utilizam água purificada de alguma forma, além da indústria
farmacêutica. A análise de TOC representa a verificação de
um terceiro aspecto de qualidade até então não quantificado,
o aspecto orgânico da água.
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Rogério Mendes Couto é químico e consultor
técnico da divisão de purificadores de água
da Gehaka.
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