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SISTEMAS DISPERSOS

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DEFINIES

SISTEMAS DISPERSOS

Sistemas bifsicos

Fase dispersa (descontnua) (menor quantidade)

Meio dispersante (contnua) (maior quantidade)

Dispersa

Dispersante

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Soluo Disperso fina Disperso grosseira

< 1nm

1-1000nm >1mm

Suspenses

Emulses

Macromolculas

Nanopartculas

Micelas

Sistemas dispersos

DIMENSES DA FASE DISPERSA

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Solues Disperso Fina Disperso Grosseira

1000nm = 1 m

5

6

7

SOLUES

Soluto dissolvido no solvente;

Soluto < 1nm;

No podem ser observados com auxlio de microscpios;

Sistema HOMOGNEO e ESTVEL;

Exemplos: soluo aquosa de NaCl, soluo aquosa de glicose.

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DISPERSES FINAS (COLIDES)

Fase dispersa: 1-1000nm;

Sistema HETEROGNEO ao microscpio (homogneo a olho nu);

Tipos: Disperses de nanopartculas (enxofre coloidal)

Disperses micelares (tensoativos acima da cmc);

Disperses de macromolculas (vacinas, anticorpos, gelatina,

carboximetilcelulose sdica, Cabopol dispersos em gua).

Exemplo: leite, gelatina, microemulso, gis.

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DISPERSES GROSSEIRAS

Fase dispersa: partculas ou gotculas > 1000nm dispersas em lquido (gua);

Sistemas heterogneo e relativamente estveis: partculas sedimentam por ao da

gravidade;

Exemplos: suspenses e emulses de uso farmacutico.

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TIPOS DE SISTEMAS DISPERSOS

Fase dispersa Meio dispersante Nome Exemplos

Lquido Gs Aerossis lquidos Neblina,

Aerossis

Slido Gs Aerossis slidos Fumaa,

Aerossis

Gs Lquido Espuma Espuma

(detergente)

Lquido Lquido Emulso lquida Leite,

Emulses farmacuticas

Slido Lquido

Disperso coloidal

Suspenso

Gelatina em gua

Suspenso de hidrxido de

alumnio

Gs Slido Espuma slida Poliestireno

Chocolate aerado

Lquido Slido Emulso Slida Pomada,

Supositrio

Slido Slido Suspenso slida Plstico colorido

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SISTEMAS DISPERSOS

DISPERSES FINAS OU COLIDES (macromolculas ou pequenas partculas)

DISPERSES GROSSEIRAS (emulses e suspenses)

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DISPERSES FINAS OU COLIDES

Colides apresentam afinidade diferente pela fase dispersante:

Colides lioflicos

Colides liofbicos

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Colides lioflicos

-Apresentam afinidade pelo meio dispersante;

-Constituem disperses estveis;

-Aumentam a viscosidade do sistema;

-Dispersam espontaneamente no fase dispersante (gua).

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Preparao dos Colides lioflicos

Disperso espontnea (mistura das fases dispersa e dispersante).

Disperses de macromolculas em gua (goma arbica, metilcelulose e gelatina);

Disperses micelares (tensoativos dispersam espontaneamente em gua e agregam-

se em micelas acima da cmc).

Sistema micelar utilizado para

dispersar frmacos hidrofbicos em

gua permitindo a sua administrao

intravenosa, oral ou tpica.

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Colides liofbicos

- No apresentam afinidade pelo meio dispersante;

-Constituem sistemas dispersos termodinamicamente instveis;

-Alteram pouco a viscosidade do sistema;

Mtodos de preparao: Disperso ou Condensao.

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Disperso por fragmentao

Quebra de partculas grosseiras em partculas coloidais utilizando moinhos coloidais

ou tratamento ultra-snico (ondas ultra snicas).

Moinho Coloidal

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Disperso por condensao

Processo inverso da fragmentao porque consiste na aglomerao de molculas

em partculas coloidais.

Reao qumica

Colides so preparador por reaes qumicas originam solues supersaturadas

que depositam-se na fase dispersa na forma de partculas coloidais.

NaCl + AgNO3 AgCl + NaNO3

Partculas Coloidais de prata (Prata coloidal)

(antibitico, queimaduras, cncer, acne)

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Mudana do solvente (coacervao)

Diminuio da solubilidade do soluto de uma soluo que deposita no meio

dispersante na forma de partculas coloidais.

Soluo de enxofre em acetona Enxofre coloidal (nanopartculas de enxofre so

marcadas com elemento radioativo para detecao de

tumores de mama)

Verter em gua quente

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PURIFICAO

1-Dilise

Membrana sinttica de acetato de celulose;

Pequenas molculas, ons e meio dispersante (gua) atravessa a membrana a

favor de um gradiente de concentrao (do meio mais concentrado para o meio

menos concentrado);

Partculas coloidais ficam retidas.

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Representao esquemtica

de uma membrana de dilise

Fase doadora Fase receptora

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Ultrafiltrao

Equipamento

(bomba)

PRESSO

Colide

Filtro

Aplicao: purificao de produtos farmacuticas biotecnolgicos

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Propriedades dos Colides (Disperses Grosseiras)

1-Tamanho

Disperses coloidais (partculas 1-1000nm),

Determinao do tamanho: macromolculas (cromatografia de excluso)

micelas, partculas ou gotculas (espalhamento de luz)

2-Morfologia

Nanopartculas, Macromolculas e Micelas tm forma esfrica.

Disperses finas de argila (bentonita) tm forma irregular: placas e agulhas.

Anlise morfolgica: Microscopia Eletrnica: MEV ou MET.

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3-Propriedades cinticas

Movimento browniano, Difuso e Sedimentao.

Movimento browniano

As partculas coloidais apresentam movimento de ziguezague caudado por colises

com as molculas da fase dispersante.

Movimento ajuda a manter as partculas coloidais em suspenso.

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D A (Cs - C) (dm/dt) =

h

Difuso

Devido ao movimento browniano os colides e tendem a se difundir do meio

mais concentrado para o meio menos concentrado at obteno de um colide

homogneo.

Velocidade de difuso pode ser entendida pela equao da lei de Fick:

Membrana permevel

dm/dt = velocidade de difuso

D = coeficiente de difuso

A = rea superficial de difuso

Cs = concentrao do colide no meio mais concentrado

C = concentrao do colide no meio menos concentrado

h = espessura da membrana

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Sedimentao

Velocidade de sedimentao pode ser entendida pela equao da lei de Stokes:

V = 2r2 (d2-d1) g

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Sistemas dispersos cujas partculas ou macromolculas so < 500nm so estveis e

no sofrem sedimentao (exemplo: leite, gelatina, prata coloidal, enxofre coloidal).

Disperses cujas partculas so > 500nm existe ao da fora da gravidade e

sedimentao (suspenses)

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4-Viscosidade

Propriedade que pode ser entendida como a resistncia ao fluxo aps aplicao de

uma fora no sistema disperso.

Colides lioflicos aumentam a viscosidade do sistemas (gel, gelatina);

Colides liofbicos alteram muito pouco a viscosidade (suspenso de hidrxido de

alumnio).

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4-Propriedades pticas

Efeito Tyndall:

Quando um raio de luz atravessa uma disperso coloidal e atinge uma partcula

h espalhamento da luz

Devido a esse efeito os colides apresentam aspecto turvo.

Quanto > o tamanho da partcula, > o espalhamento de luz e por esse princpio

pode-se determina o tamanho das partculas.

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Como posso diferenciar um soluo de uma colide sol?

SOLUO COLIDE

Disperso lquido-gs

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5-Propriedades eltricas

Sistemas dispersos (colides) podem adquirir carga por:

Dissoluo desigual de ons que compe a partcula:

Exemplo: partculas de AgI em soluo com excesso de ons iodeto adquirem

carga negativa.

Ionizao dos grupos de superfcie da partcula ou macromolcula, sendo que

neste caso a ionizao dependero do pKa do grupo ionizvel e do pH do meio;

Exemplo: protena pode adquirir carga positiva, negativa ou neutra (PI: ponto

isoeltrico) dependendo do pH do meio.

Eletroforese: movimento de partculas ou macromolculas carregadas

eletricamente por ao de um campo eltrico.

Potencial zeta: medida do campo eltrico ao redor de uma partcula.

30

Reologia aplicada a farmcia

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Reologia

O que reologia?

RHEOS = fluxo e LOGOS = conhecimento

A reologia o estudo do fluxo e das deformao dos materiais de interesse

farmacutico.

O que o viscosidade?

Viscosidade a resistncia de um material ao fluxo aps a aplicao de uma fora.

= viscosidade

F = tenso de cisalhamento

G = velocidade de cisalhamento

F

G

Tenso de cisalhamento

Velo

cidad

e d

e

cisa

lham

ent

o

Curva de fluxo

T =

32

Materiais de interesse farmacutico

Divididos em 2 grupos: materiais com fluxo Newtonianos e No Newtonianos.

Materiais com fluxo Newtonianos: F proporcional G e a viscosidade constante.

Tenso de cisalhamento

Ve

locid

ade d

e

cis

alh

am

ento

Curva de fluxo

Velocidade de cisalhamento V

iscosid

ad

e

Reograma

Exemplos: gua, etanol, soluo de glicose, soluo de cloreto de sdio

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MATERIAIS COM FLUXO NO NEWTONIANOS

Viscosidade ( ) varia com a velocidade de cisalhamento (G);

Constituem formulaes de interesse farmacutico:

DISPERSES COLOIDAIS, EMULSES, SUSPENSES, GIS, POMADAS

Materiais com fluxo no Newtonianos podem ser divididos em:

PLSTICO

PSEUDOPLSTCO

DILATANTE

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Tenso de cisalhamento

Velo

cidad

e d

e

cisa

lham

ent

o

Curva de fluxo

Velocidade de cisalhamento

Vis

cosi

dad

e

Reograma

Cedncia

Plstico

Pseudoplstico Dilatante

Plstico: pomadas a base de vaselina e cera

Pseudoplstico: gis de CMC, Carbopol e Pluronic

Dilatantes: pastas (contm alto teor de material slido)

Materiais com fluxo no Newtonianos

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MATERIAIS COM FLUXO PLSTICO

Fluem quando a fora aplicada ultrapassa certo valor de tenso de cisalhamento

(ponto de cedncia), a viscosidade diminui e o material escoa.

Exemplos: pomadas a base de vaselina e cera.

Tenso de cisalhamento

Velo

cidad

e d

e

cisa

lham

ent

o Curva de fluxo

Velocidade de cisalhamento

Vis

cosi

dad

e

Reograma

A- Repouso: as partculas permanecem agrupadas (no h fluxo);

B- Ponto de cedncia: as partculas deslocam-se no mesmo

sentido ocorrendo fluxo .

Presso Externa

A B

Cedncia

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MATERIAIS COM FLUXO PSEUDOPLSTICO

Fluem a partir do momento da aplicao da tenso de cisalhamento, a viscosidade

diminui e o material escoa (no h ponto de cedncia).

Exemplos: Gis de Carboximetilcelulose, Carbopol e Pluronic.

Tenso de cisalhamento

Velo

cidad

e d

e

cisa

lham

ent

o

Curva de fluxo

Velocidade de cisalhamento

Vis

cosi

dad

e

Reograma

A-Em repouso as molculas do polmero esto

ligadas entre si formando uma estrutura que

aprisiona a gua (alta viscosidade).

B-Aplicando-se uma tenso ocorre quebra da estrutura

e liberao das molculas de gua (queda da

viscosidade)

Presso H2O

H2O

H2O

H2O H2O

H2O

H2O

H2O H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

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MATERIAIS COM FLUXO DILATANTE

Quando submetidos a uma tenso de cisalhamento expandem o volume e aumentam

sua viscosidade tornando-se semi-slidos ou slidos.

Exemplo: pastas (contm grande quantidade de material slido particulado)

B-Aplicando-se uma tenso ocorre a formao de agregados e

os espaos entre elas ampliado e passa a ser ocupado pelo

dispersante ocorrendo expanso de volume e aumento da

viscosidade.

Tenso de cisalhamento

Velo

cidad

e d

e

cisa

lham

ent

o

Curva de fluxo

Velocidade de cisalhamento

Vis

cosi

dad

e

Reograma

A-Em repouso as partculas permanecem

densamente empacotadas e o espao entre elas

mnimo.

Empacotamento Expanso

A B

Presso

A B

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TIXOTROPIA

Mudana pelo toque;

Fenmeno fsico-qumico de transformao isotrmica gel-sol reversvel;

Formas farmacuticas semi-slidas quando submetidas a uma tenso de

cisalhamento, diminuem a viscosidade e escoam o que facilita a entrada e sada

do material da embalagem e a espalhabilidade sobre a superfcie corporal,

entretanto, cessada a tenso ocorre aumento da viscosidade e a formulao volta

ao estado semi-slido evitando escorrimento.

Exemplos: suspenso de hidrxido de alumnio ou de bentonita, gis, cremes e

pomadas.

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Determinao da viscosidade e anlise reolgica

VISCOSMETRO

Mede valores de viscosidade em funo da velocidade de cisalhamento

para caracterizao do tipo de fluxo do material:

NEWTONIANO

NO NEWTONIANO (Plstico, Pseudoplstico ou Dilatante)

Viscosmetro de

Brookfield (anlise de

semi-slidos na

Farmcia Universitria).

Velocidade de cisalhamento V

iscosid

ad

e

Reograma

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Bibliografia recomendada

Tecnologia Farmacutica. PRISTA, J.N; ALVES, A. C; MORGADO, R.

1996, 4 Ed., Fundao Calouste Gulberkian.

Delineamento de Formas Farmacuticas. AULTON, M.E. 2005, 2 Ed.,

Artmed.