Newsletter Juliol 2016. RMN

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Hoy en día, la espectroscopia de Resonancia Magnética Nuclear (RMN) se ha convertido en una técnica analítica muy importante en una gran variedad de aplicaciones en  diferentes disciplinas tanto  de la investigación científica y la medicina al igual que dentro de un número importante de sectores industriales (farmacéutico, alimentario, agroquímico, etc). Con el desarrollo de la metodología y de la instrumentación durante las dos últimas décadas, la RMN se ha convertido en una de las técnicas espectroscópicas más sofisticadas,  potentes y versátiles para el análisis cualitativo y cuantitativo tanto de productos  naturales como de mezclas complejas.

InKemia IUCT lleva una década trabajando en el campo de la RMN. En la actualidad, dispone de un equipo de RMN cualificado funcionando en un entorno de Buenas Prácticas de Manufactura con el que da respuesta a las necesidades de la industria de Ciencias de la Vida.

En este newsletter encontrará una breve revisión de las aplicaciones y ventajas de esta técnica.

INTRODUCCIÓN

La espectroscopia de Resonancia Magnética Nuclear (RMN) se basa en la absorción y reemisión de la radiación electromagnética que ocurre cuando los núcleos de ciertos átomos inmersos en un campo electromagnético estático son expuestos a un segundo campo magnético oscilante.

La RMN es una técnica sensible a los compuestos que llevan 1H, 13C, 19F, 15N, 31P y, por ello, puede ser considerada como un detector casi universal de compuestos orgánicos.

Actualmente no existe ninguna otra técnica analítica que en un único análisis sea capaz de proporcionar la información cualitativa y cuantitativa que proporciona la RMN, sin emplear estándares externos y sin aplicar una separación previa de los diferentes compuestos de una muestra.

Así pues, la RMN es una técnica analítica sólida, de naturaleza no destructiva, que  permite el desarrollo de métodos sencillos y preparaciones de muestra fáciles.

Las principales aplicaciones de los análisis por RMN son:

• Elucidación estructural de moléculas orgánicas.
• Deformulación de productos con el objetivo de identificar los componentes individuales de un producto formulado.
• Identificación de las impurezas y elementos desconocidos en muestras complejas.
• Cuantificación de los componentes de una muestra.
• Control de calidad de las sustancias químicas a granel, productos farmacéuticos, productos naturales,  nutracéuticos y alimentos.
• Identificación de materiales
• Estudios de temperatura y cinéticos en mezclas de reacción.
• Determinación de enantiómeros.
• A continuación revisaremos las aplicaciones de la RMN en análisis cuantitativos, así como su uso en los sectores farmacéuticos, alimentario y agroquímico.

APLICACIONES DE LA RMN CUANTITATIVA

La espectroscopia de RMN cuantitativa (qRMN) es uno de los métodos más efectivos para la identificación, autenticación y análisis detallado de la estructura de cualquier compuesto orgánico y sus mezclas. Está descrita en la farmacopea europea como una de las técnicas analíticas adecuadas para utilizar tanto con fines cualitativos como cuantitativos. Las principales ventajas de la RMN cuantitativa son:

1. Las intensidades integradas de las señales son directamente proporcionales al número de átomos del grupo molecular responsable de la señal.
2. Permite analizar muestras complejas sin necesidad de usar estándares externos y patrones de referencia, algo imposible en el caso de métodos cromatográficos, por espectrometría de masas, fotométricos y otros métodos de análisis empleados.
3. Como los protones se detectan con la misma sensibilidad, independientemente de la naturaleza química de la molécula, se evita la necesidad de determinar los factores de respuesta correspondientes.
4. Por último, existe una relación lineal entre las intensidades integradas de las resonancias de los componentes por separado en el espectro y sus contenidos en las sustancias estudiadas por lo que se pueden cuantificar muestras complejas en un ensayo sin una separación previa.

APLICACIONES DE LA RMN EN LA INDUSTRIA FARMACÉUTICA

La espectroscopía de RMN se ha convertido en una de las técnicas analíticas más potentes para la industria farmacéutica. Tanto la Farmacopea Europea como la Farmacopea de Estados Unidos (USP) han reconocido su valor y cuentan con capítulos generales que describen los equipos, las técnicas y la metodología cuantitativa y cualitativa a seguir. Ambas Farmacopeas también tienen monografías oficiales con ensayos basados en técnicas de RMN, en particular, para las sustancias más complejos (productos naturales o biológicos). En general, se utiliza para la identificación y determinación de las sustancias activas o de sustancias relacionadas y otras pruebas de impurezas. Entre las principales aplicaciones del análisis de RMN se encuentran:

• Espectroscopía de RMN cuantitativa (qNMR): Debido a la igualdad de respuesta para cualquier compuesto disuelto, la qRMN es una técnica excelente para la cuantificación de cualquier sustancia.
• Algunos ejemplos de qNMR incluyen la determinación de la pureza de ingredientes farmacéuticos activos (API), así como la cuantificación de principios activos, excipientes e impurezas en productos farmacéuticos. También se pueden determinar los disolventes residuales, isómeros, diastereómeros y exceso enantiomérico.
• Las técnicas cuantitativas de RMN se pueden utilizar ventajosamente como una alternativa a la cromatografía convencional (HPLC) cuando no se dispone de estándares de impurezas, como por ejemplo, durante las primeras etapas de desarrollo de fármacos.

• Estudios de perfil de impurezas: la espectroscopía de RMN se ha convertido en un método insustituible para la evaluación de la calidad farmacéutica, desempeñando un papel fundamental en la identificación inequívoca y en la confirmación de la estructura.
• El espectro de RMN puede proporcionar información detallada acerca de las estructuras moleculares y ayuda a confirmar y establecer la identidad de las sustancias farmacéuticas y las impurezas.
• Es destacable la capacidad del análisis de RMN para llevar a cabo la identificación y cuantificación simultánea de impurezas que convierte la qNMR en un instrumento de análisis único para la industria farmacéutica.

• Descubrimiento de nuevos fármacos: la RMN se utiliza ampliamente en el área del diseño de fármacos. Este tipo de estudios por lo general tiene por objeto la obtención de:
• La estructura molecular del fármaco y la estructura de la unión con el receptor así como de su dinámica en el sitio del receptor
• La estructura del receptor y su complejo con el fármaco, que proporciona la información sobre el lugar de unión y la interacción del grupo funcional que participa en el reconocimiento del ligando y su unión.

APLICACIONES DE LA RMN EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA Y AGROQUÍMICA

Durante las dos últimas décadas, el uso de la espectroscopia de RMN para la caracterización y análisis de alimentos y materiales agroquímicos ha florecido, y esta tendencia continúa aumentando en la actualidad. A continuación se describen algunos ejemplos:

• Análisis de vinos para detectar la variedad, origen geográfico y posibles adulteraciones que permiten crear una base de datos con los espectros de los diferentes vinos.
• Análisis multinuclear del aceite de oliva, (1H, 13C, 31P). La espectroscopía de RMN es una herramienta valiosa para determinar los diferentes compuestos bioactivos, su evaluación y certificación.
• Análisis de miel para detectar azúcares exógenos.
• Análisis de café: por ejemplo, para autentificar el café de origen colombiano mediante la RMN de 1H.

EL CONOCIMIENTO DE INKEMIA EN LOS ANÁLISIS DE RMN

En InKemia contamos con una sólida experiencia y conocimiento en la aplicación de las técnicas de RMN para dar apoyo a la industria química y farmacéutica, tanto para análisis cualitativos como cuantitativos.

Realizamos análisis de RMN de alta resolución que incluyen el uso de un espectrómetro de 400 MHz cualificado y funcionando en un entorno de Buenas Prácticas de Fabricación. Esto significa que toda la información generada puede incluirse en la documentación de registro y también puede ayudar en el desarrollo farmacéutico desde las fases iniciales hasta post-autorización.
Los principales servicios que ofrecemos en InKemia son:

1. Análisis cualitativos por RMN con fines de elucidación estructural:
   • Identificación de sustancias desconocidas.
   • Determinación de intermedios de reacción.
   • Identificación del perfil de impurezas y sustancias desconocidas en principios activos o en productos formulados.
2. Desarrollo de análisis cualitativos y cuantitativos rutinarios para el análisis de gran cantidad de muestras.
3. Desarrollo y validación de métodos de análisis por RMN cuantitativos y cualitativos, realizados en línea con los requerimientos específicos del cliente.
4. Determinación de pureza quiral.