Studio di degradazione di una formulazione farmaceutica pediatrica attraverso metodi spettroscopici e cromatografici: un approccio multivariato

Abstract

La presente tesi si propone di caratterizzare i processi di degradazione del principio attivo dapsone, sottoposto a condizioni di stress (condizione acida e basica, stress termico e luminoso), mediante l’integrazione di tecniche spettroscopiche e chemiometriche. L’obiettivo è valutare l’efficacia della spettroscopia nel vicino infrarosso (NIR), combinata con analisi delle componenti principali (PCA) per monitorare la stabilità chimica del farmaco. Tali strategie innovative sono state affiancate dalla determinazione cromatografica delle concentrazioni residue tramite HPLC. Più in dettaglio, le formulazioni solide contenenti dapsone e placebo sono state sottoposte a trattamenti controllati e analizzate mediante spettroscopia NIR, con successiva elaborazione dei dati tramite pretrattamenti di riga (SNV, derivata seconda, EMSC) e modelli chemometrici. Parallelamente, le concentrazioni residue di dapsone sono state determinate tramite HPLC, consentendo un confronto diretto tra le due tecniche. I risultati ottenuti mostrano una netta separazione tra le diverse condizioni di degradazione e, in alcuni casi, un chiaro trend temporale lungo le componenti principali. La correlazione tra i dati NIR e HPLC ha confermato la coerenza tra le tecniche, pur evidenziando la differenza metodologica: la spettroscopia NIR rappresenta un metodo non distruttivo, rapido e sostenibile, mentre l’HPLC richiede l’estrazione e la distruzione del campione fornendo, però, determinazioni quantitative dirette. Nel complesso, la tesi dimostra la validità dell’approccio integrato tra NIR, PCA e HPLC per il monitoraggio della stabilità del dapsone e ne evidenzia il potenziale applicativo nel controllo qualità farmaceutico e nello sviluppo di metodi analitici non invasivi. Da sottolineare come il NIR si configuri come una tecnologia promettente in ottica di green chemistry, riducendo l’uso di solventi e materiali di consumo.

This thesis aims to characterize the degradation processes of the active pharmaceutical ingredient dapsone, subjected to stress conditions (acidic, basic, thermal and photolytic), through the integration of spectroscopic and chemometric techniques. The objective is to evaluate the effectiveness of near-infrared (NIR) spectroscopy, combined with principal component analysis (PCA) and with the chromatographic determination of residual concentrations via HPLC, in monitoring the chemical stability of the drug. Solid formulations containing dapsone and placebo were subjected to controlled treatments and analyzed using NIR spectroscopy, followed by data processing through row-wise pretreatments (SNV, second derivative, EMSC) and chemometric models. In parallel, residual concentrations of dapsone were determined via HPLC, allowing a direct comparison between the two techniques. The results obtained show a clear separation between the different degradation conditions and, in some cases, a distinct temporal trend along the principal components. The correlation between NIR and HPLC data confirmed the consistency between the techniques, while highlighting the methodological difference: NIR spectroscopy represents a non-destructive, rapid and sustainable method, whereas HPLC requires sample extraction and destruction. Overall, the thesis demonstrates the validity of the integrated approach between NIR, PCA and HPLC for monitoring the stability of dapsone and highlights its practical relevance in pharmaceutical quality control and in the development of non-invasive analytical methods. In this context, NIR emerges as a promising technology from a green chemistry perspective, reducing the use of solvents and consumables.