Análise térmica na caracterização de fármacos - Revisão sistemática

Abstract

A análise térmica engloba um conjunto de técnicas físico-químicas que permitem medir alterações em propriedades de uma substância em função da temperatura. No campo farmacêutico, estas metodologias assumem grande importância, pois fornecem dados essenciais sobre estabilidade térmica, transições de fase, polimorfismo, compatibilidade fármaco–excipiente e comportamento de dispersões sólidas amorfas. A Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC) e a Análise Termogravimétrica (TGA) consolidaram-se como as técnicas de referência, mas o avanço de métodos acoplados (TG-FTIR, TG-MS, DSC-XRD) e variantes mais recentes (mDSC, Fast-Scan, nano-TA, microcalorimetria isotérmica) ampliou o alcance da análise térmica, tornando-a indispensável em diferentes etapas do desenvolvimento de medicamentos, desde a triagem inicial até a avaliação de formulações complexas. Assim, tentou-se sintetizar criticamente a aplicação de técnicas de análise térmica em Ciências Farmacêuticas, com destaque para a DSC e a TGA, e discutir o valor acrescentado de métodos acoplados e variantes emergentes. Para esse fim foi realizada uma revisão sistemática segundo a metodologia PRISMA, incluindo artigos publicados entre 2011 e 2025 em inglês, português e francês. A seleção resultou em 20 estudos originais e de revisão, analisados quanto a técnicas utilizadas, resultados reportados e aplicações principais. Através dessa revisão constatou-se que a DSC e a TGA foram as técnicas mais representadas, aplicadas sobretudo em estudos de estabilidade, polimorfismo e compatibilidade fármaco–excipiente. Técnicas complementares como mDSC, Fast-Scan, nano-TA, HS-DSC, microcalorimetria isotérmica e DMA ampliaram a capacidade de inferência em contextos específicos. Face a essa diversidade, e apesar de as técnicas consolidadas manterem relevância, a heterogeneidade metodológica limitou a comparabilidade entre estudos. Destacou-se o potencial das abordagens isoconversionais na modelação cinética, bem como o papel da análise térmica na deteção precoce de interações API–excipiente e na avaliação de co- cristais. Assim, verificou-se que a análise térmica, quando aplicada de forma criteriosa, é uma ferramenta poderosa para apoiar decisões no desenvolvimento farmacêutico. A padronização de reporte e o alinhamento com normas internacionais são essenciais para maximizar o impacto científico e regulatório.

Thermal analysis comprises a set of physicochemical techniques that measure changes in a substance’s properties as a function of temperature. In the pharmaceutical field, these methods are increasingly important as they provide critical information on thermal stability, phase transitions, polymorphism, drug–excipient compatibility and the behavior of amorphous solid dispersions. DSC and TGA have established themselves as the reference techniques, but the development of coupled methods (TG-FTIR, TG-MS, DSC-XRD) and more recent variants (mDSC, Fast-Scan, nano-TA, isothermal microcalorimetry) has expanded the scope of thermal analysis, making it indispensable across multiple stages of drug development — from early screening to the evaluation of complex formulations. Thus, we attempted to critically synthesize the application of thermal analysis techniques in pharmaceutical sciences, with an emphasis on DSC and TGA, and to discuss the added value of coupled and emerging methods. To this end, a systematic review was conducted following PRISMA methodology, including articles published between 2011 and 2025 in English, Portuguese and French. The selection resulted in 20 original and review studies, analyzed for techniques used, reported outcomes, and main applications. This review found that DSC and TGA were the most widely represented techniques, mainly applied in studies of stability, polymorphism, and drug-excipient compatibility. Complementary approaches such as mDSC, Fast-Scan, nano-TA, HS-DSC, isothermal microcalorimetry and DMA expanded the inferential power in specific contexts. Given this diversity, and although established techniques remain relevant, methodological heterogeneity limited comparability across studies. The potential of isoconversional approaches in kinetic modeling was highlighted, as well as the role of thermal analysis in the early detection of API-excipient interactions and the evaluation of cocrystals. Thus, it has been shown that thermal analysis, when applied judiciously, is a powerful tool for supporting decisions in pharmaceutical development. Standardizing reports and aligning with international guidelines are essential to maximize scientific and regulatory impact.