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Tipo do documento: Tese
Título: Síntese, caracterização e estudos computacionais do fármaco etionamida e suas dispersões sólidas com ácido mandélico e ácido ftálico
Título(s) alternativo(s): Synthesis, characterization, and computational studies of the drug ethionamide and its solid dispersions with mandelic acid and phthalic acid
Autor: BEZERRA, Raychimam Douglas Santana 
Primeiro orientador: OLIVEIRA NETO, João Gomes de
Primeiro membro da banca: OLIVEIRA NETO, João Gomes de
Segundo membro da banca: SOUTO, Eliana Maria Barbosa
Terceiro membro da banca: SILVA FILHO, José Gadelha da
Quarto membro da banca: SANTOS, Adenilson Oliveira dos
Quinto membro da banca: LAGE, Mateus Ribeiro
Resumo: Este trabalho apresenta a investigação estrutural, espectroscópica, térmica e computacional de diferentes sistemas sólidos envolvendo a Etionamida (ETH), fármaco de segunda linha amplamente utilizado no tratamento da tuberculose multirresistente (TB-MTR), cuja baixa solubilidade limita sua biodisponibilidade. Foram estudadas três abordagens distintas: a forma cristalina pura da ETH, o sistema coamorfo ETH-Ácido Mandélico (MAD) e o sal farmacêutico ETH-Ácido Ftálico (PHT), com o objetivo de compreender e otimizar suas propriedades físico-químicas e farmacotécnicas. Os compostos foram obtidos pelo método de evaporação lenta do solvente em diferentes meios (metanol e etanol) e caracterizados por difração de raios X (DRX), espectroscopias no infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR) e Raman, análises térmicas, cálculos da teoria do funcional da densidade (DFT) e análises de superfície de Hirshfeld. A forma cristalina da ETH apresentou sistema monoclínico (grupo espacial C1c1) estabilizado principalmente por contatos H⋯H e H⋯S/S⋯H, com energia de dispersão responsável por cerca de 60% da estabilização total. A análise térmica indicou estabilidade até 162 °C, e os cálculos DFT revelaram um alto gap(HOMO-LUMO) eletrônico (7,84–8,09 eV), justificando sua baixa reatividade. O estudo do sistema coamorfo ETH- MAD, preparado em proporções 1:2 e 1:3, demonstrou formação de uma fase amorfa estabilizada por ligações de hidrogênio entre os grupos NH2 da ETH e C=O do MAD. A dispersão sólida apresentou temperaturas de transição vítrea de 59 °C (proporção 1:2) e 61 °C (proporção 1:2) indicando boa estabilidade na fase amorfa. Além disso, o sistema amorfo ETH-MAD (1:3) apresentou estabilidade na fase amorfa por até 150 dias. Os testes de dissolução mostraram aumento de 3,58 vezes na solubilidade da ETH presente no coamorfo em comparação à forma cristalina, além de liberação controlada do fármaco quando encapsulado em esferas de alginato de sódio. O sal farmacêutico ETH-PHT foi obtido como sistema cristalino triclínico (grupo espacial P1̅), estabilizado por forte ligação de hidrogênio N–H+ ···O− (d = 1,742 Å). As análises térmicas evidenciaram estabilidade até aproximadamente 339 K, com eventos endotérmicos característicos de fusão e decomposição. A análise eletrônica revelou um band gap direto de 1,58 eV, indicando maior condutividade e potencial farmacológico aprimorado. Além disso, cálculos periódicos de DFT demonstraram a estabilidade termodinâmica do sal, com a entropia aumentando para 2192 kJ/mol·K e a entalpia para 957 kJ/mol a 1000 K, enquanto a energia livre de Gibbs diminuiu, sugerindo reorganização de fase espontânea. Os estudos de dissolução em pH fisiológico (6,8; 37 °C) demonstraram solubilidade 2,44 vezes superior à ETH pura (1,01 mg/mL contra 0,41 mg/mL). Os resultados obtidos demonstram que as modificações no estado sólido da Etionamida, por meio da formação de sistemas coamorfos e sais farmacêuticos, promovem aumento significativo de solubilidade, estabilidade térmica e propriedades de liberação controlada. Tais avanços reforçam o potencial dessas abordagens como estratégias eficazes para o desenvolvimento de formulações otimizadas voltadas ao tratamento da tuberculose multirresistente.
Abstract: This work presents the structural, spectroscopic, thermal, and computational investigation of different solid systems involving Ethionamide (ETH), a second-line drug widely used in the treatment of multidrug-resistant tuberculosis (MDR-TB), whose low solubility limits its bioavailability. Three distinct approaches were studied: the pure crystalline form of ETH, the coamorphous ETH–Mandelic Acid (MAD) system, and the pharmaceutical salt ETH–Phthalic Acid (PHT), with the aim of understanding and optimizing their physicochemical and biopharmaceutical properties. The compounds were obtained using the slow solvent evaporation method in different media (methanol and ethanol) and characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier-transform infrared (FT-IR) spectroscopy, Raman spectroscopy, thermal analyses, density functional theory (DFT) calculations, and Hirshfeld surface analyses. The crystalline form of ETH exhibited a monoclinic system (space group C1c1) stabilized mainly by H⋯H and H⋯S/S⋯H contacts, with dispersion energy accounting for approximately 60% of the total stabilization. Thermal analysis indicated stability up to 162 °C, and DFT calculations revealed a high electronic gap(HOMO–LUMO) (7.84–8.09 eV), supporting its low reactivity. The study of the coamorphous ETH–MAD system, prepared in 1:2 and 1:3 ratios, demonstrated the formation of an amorphous phase stabilized by hydrogen bonds between the NH2 groups of ETH and the C=O groups of MAD. The solid dispersions exhibited glass transition temperatures of 59 °C (1:2 ratio) and 61 °C (1:3 ratio), indicating good stability in the amorphous phase. In addition, the amorphous ETH–MAD (1:3) system remained stable in the amorphous state for up to 150 days. Dissolution tests showed a 3.58-fold increase in the solubility of ETH in the coamorphous system compared to the crystalline form, as well as controlled drug release when encapsulated in sodium alginate beads. The pharmaceutical salt ETH–PHT was obtained as a triclinic crystalline system (space group P1̅), stabilized by a strong N–H+···O− hydrogen bond (d = 1.742 Å). Thermal analyses revealed stability up to approximately 339 K, with endothermic events characteristic of melting and decomposition. Electronic analysis showed a direct band gap of 1.58 eV, indicating higher conductivity and enhanced pharmacological potential. Furthermore, periodic DFT calculations demonstrated the thermodynamic stability of the salt, with entropy increasing to 2192 kJ/mol·K and enthalpy to 957 kJ/mol at 1000 K, while the Gibbs free energy decreased, suggesting spontaneous phase reorganization. Dissolution studies under physiological pH (6.8; 37 °C) showed solubility 2.44 times greater than pure ETH (1.01 mg/mL versus 0.41 mg/mL). The results demonstrate that solid-state modifications of Ethionamide, through the formation of coamorphous systems and pharmaceutical salts, significantly enhance solubility, thermal stability, and controlled-release properties. Such advances reinforce the potential of these approaches as effective strategies for the development of optimized formulations aimed at treating multidrug-resistant tuberculosis.
Palavras-chave: Etionamida;
coamorfo;
sal farmacêutico;
DFT;
solubilidade;
tuberculose multirresistente.
Ethionamide;
coamorphous system;
pharmaceutical salt;
DFT;
solubility;
multidrug-resistant tuberculosis.
Área(s) do CNPq: Farmácia
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Maranhão
Sigla da instituição: UFMA
Departamento: DEPARTAMENTO DE QUÍMICA/CCET
Programa: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST
Citação: BEZERRA, Raychimam Douglas Santana. Síntese, caracterização e estudos computacionais do fármaco etionamida e suas dispersões sólidas com ácido mandélico e ácido ftálico. 2025. 170 f. Tese (Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Materiais/CCSST) - Universidade Federal do Maranhão, Imperatriz, 2025.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/6761
Data de defesa: 26-Dez-2025
Aparece nas coleções:TESE DE DOUTORADO - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST

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