Desenvolvimento de ferramentas computacionais para auxiliar na identificação de fases, por difração de raios X, em materiais policristalinos

• Processo: 15/17101-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2015
• Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2016
• Área de conhecimento: Interdisciplinar
• Pesquisador responsável: Julia Sawaki Tanaka
• Beneficiário: Lucas Rossetto Agra
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Araraquara. Araraquara , SP, Brasil
• Assunto(s): Softwares Programação Fármacos Polimorfismo genético Policristais Biodisponibilidade Modelagem computacional Difração por raios X
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Difração de Raios X | fármacos | Lazarus | Polimorfismo | software | Programação de computadores

Resumo

A eficiência dos medicamentos depende, em grande parte, da estrutura cristalina do princípio ativo presente na matéria-prima usada no seu processamento. Uma substância, por sua vez, pode se cristalizar em diferentes estruturas cristalinas (polimorfos), apesar de apresentar a mesma estrutura química. Os polimorfos podem apresentar diferentes propriedades físico-químicas e diferente biodisponibilidade. Assim, torna-se relevante o estudo das formas cristalinas dos fármacos (polimorfos), tanto na matéria-prima quanto nos medicamentos acabados. Entre as técnicas para avaliação do polimorfismo em insumos e produtos farmacêuticos, a difração de raios X por policristais (DRXP) é uma opção interessante, que permite a análise qualitativa e quantitativa de misturas sólidas. Muitas vezes se deseja apenas a identificação das fases presentes em uma amostra de insumo ou produto farmacêutico. Para isso usa-se bancos de dados como o ICDD-PDF, Pearson's Crystal Data, Crystallography Open Database e Cambridge Structural Database. Entretanto, esses bancos não possuem dados de DRX de todos os polimorfos conhecidos. Em situações em que esses bancos falham, o que se pode fazer é gerar o difratograma da substância baseado em informações de patentes ou artigos e compará-lo com o difratograma observado do material para identificar as fases presentes.Para possibilitar este tipo de análise, foi desenvolvido um software denominado JST-XRD que gera padrões de difração a partir dos dados (2q x I) ou (d x I) de substâncias, obtidos em patentes e artigos. O software gera o difratograma e permite salvar a imagem e os valores (x,y) de todos os pontos do difratograma gerado. O software possibilita também, sobrepor vários difratogramas gerados, com o difratograma observado de um material sendo analisado. Às vezes, os dados (2q x I) ou (d x I) não são encontrados nas patentes e nos artigos científicos, porém, fotocópias dos difratogramas, ou imagens digitalizadas destes, são fornecidos e podem ser úteis para a identificação, desde que se possa extrair uma tabela (2q x I) ou (d x I). A identificação de fases em materiais com substâncias cujos dados de difração só estão disponíveis na forma de imagem, é realizada atualmente de forma manual, usando o programa Microsoft PowerPoint® e sobrepondo as imagens dos difratogramas transformados em fundo transparente. Várias manobras são necessárias para colocar os difratogramas na mesma escala para possibilitar a identificação. Outro problema encontrado nesta forma de análise é a qualidade da imagem fornecida, por exemplo em uma patente, que apresenta muito ruído ou é cópia de qualidade muito baixa. Outra forma utilizada atualmente para extrair os dados das imagens é com o uso de régua para medir as posições e as intensidades dos picos. Para tornar essa análise mais dinâmica, é interessante o desenvolvimento de um software que permita a extração dessas informações em menor tempo e com maior precisão, e que possibilite a inclusão dessas informações no programa JST-XRD.O objetivo deste trabalho é desenvolver uma ferramenta computacional para analisar imagens de difratogramas e extrair dados de posição versus intensidade dos picos de Bragg. Constitui também outro objetivo desta proposta a formação de recursos humanos de forma que o aluno adquira conhecimento na área de cristalografia e programação científica. No desenvolvimento do software será utilizado a IDE (Integrated Development Environment) Lazarus que é um ambiente de desenvolvimento integrado, de código aberto e gratuito, que permite programação visual e orientada a objetos baseado no compilador FreePascal. (AU)