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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTNOMA DE MXICOFacultad de Estudios Superiores Zaragoza

Tecnologa Farmacutica III

Sistemas DispersosProfesora: Leticia Huerta FloresEquipo: 2Urban Cruz Luvia AliciaRangel Pichardo Sal EnriqueDefinicinUn sistema disperso es aqul en el cual, una o ms sustancias (fase dispersa) se encuentran distribuidas en el interior de otra (fase o medio disperso), en forma de pequeas partculas.

CLASIFICACINLa clasificacin de un sistema disperso, se basa en el tamao de las partculas de la fase dispersa. Es conveniente sealar que los lmites entre los distintos sistemas dispersos no constituyen fronteras bien definidas, existiendo casos que se pueden clasificar en uno u otro tipo de sistema.

Fase dispersaMedio de dispersinNombreEjemplosLquidoGasAerosol lquidoNiebla, spray para cabelloSlidoGasAerosol slido (suspensin)Humo, polvoGasLquidoEspumaEspuma de jabn, o de extintoresLquidoLquidoEmulsinLeche, mayonesaSlidoLquidoSol (Suspensin coloidal)Sol de oro, sangrePasta (Concentracin alta de slido)Pasta dentalGasSlido Espuma slidapalo, perla, poliestireno expandido, piedra pmezLquidoSlidoEmulsin slida (Gel)Agar, slica gel, gelatinaSlidoSlidoSuspensin slidaVidrio coloreadoDesde el punto de vista estructural:Sistemas incoherentesSistemas coherentes

Sistemas incoherentes: formados por dos fases bien definidas. La fase dispersa se puede encontrar en forma de partculas slidas (dispersiones coloidales y suspensiones) o en forma de gotitas (emulsiones).

Sistemas coherentes: formados por dos fases entremezcladas. Las partculas dispersas se contactan entre s formando una estructura tridimensional en las que ambas fases se interpenetran, dando al sistema propiedades fisicoqumicas y reolgicas especficas. Ej: geles.

Desde el punto de vista fisicoqumico estos sistemas son termodinmicamente inestables. El exceso de energa libre, asociada a la gran superficie existente entre las partculas y el medio, da lugar a que las partculas tiendan a aglomerarse, para reducir su energa libre interna.

CaractersticasLas caractersticas ms representativas de estos sistemas son:

La existencia de una superficie de separacin entre la dos fases llamada interfase.

La superficie de contacto entre las partculas y el medio de dispersin (rea interfasial) es muy elevada. En esta interfase se concentra la mayor cantidad de energa del sistema.

Estabilidad de Sistemas DispersosEs necesario formularlos adecuadamente para obtener preparados estables.

Factores de los que depende la estabilidad de los sistemas dispersos:

Grado de dispersin de la fase interna.Viscosidad.Carga elctrica de las partculas dispersas.Temperatura.

GRADO DE DISPERSIN Cuando el grado de dispersin de la fase interna es elevado y homogneo, se comprueba un incremento en la estabilidad, particularmente notable en los sistemas de emulsin.

VISCOSIDADEl agregado de sustancias con propiedades reolgicas a un sistema disperso favorece la estabilidad. Al aumentar la viscosidad del medio dificulta la movilidad de las partculas impidiendo que se aproximen.

Carga elctrica de las partculas dispersas

Las partculas dispersas en un medio lquido tienden a cargarse elctricamente por adsorcin de iones del medio o por prdida de iones de la partcula. Se forma una doble capa elctrica que origina fuerzas de repulsin entre partculas de cargas elctricas similares (evitando su acercamiento).

Temperatura

El aumento de la temperatura reduce la estabilidad de los sistemas dispersos al disminuir la viscosidad y aumentar la movilidad de las partculas o gotitas dispersas.

ColoidesSistemas no homogneos que poseen por lo menos dos fases, una de ellas finamente dividida en pequeas partculas (fase dispersa, fase discontinua) a las que rodea completamente la otra sustancia (fase dispersante, medio de dispersin, fase continua).Se presentan propiedades coloidales cuando las dimensiones de las fase dispersa se encuentra en el margen de 1nm a 1000nm (1m)

ClasificacinColoides lioflicosCuando hay una gran atraccin considerable entre la fase dispersa y el vehculo lquido (solvatacin) se dice que el sistema es lifilo (afn al solvente)---dispersiones coloidales.

Coloides lifobosSon aquello en los que la fase dispersa tiene muy baja afinidad por la fase dispersante.

Propiedades de los coloidesPropiedades cinticasSon propiedades que pueden modificar el movimiento de las partculas en relacin con el medio de dispersin. La medicin de estas propiedades permite determinar el peso molecular o el tamao de partcula. Estas propiedades son:Movimiento brownianoDifusinSedimentacin

Movimiento Browniano

Movimiento constante de las partculas, segn el cual, las micelas (o iones) se desplazan y chocan unas contra otras constantemente dando lugar a la asimilacin selectiva de unas sustancias por otras, quedando elctricamente adheridas si el signo es opuesto

Generador de:Energa cintica Energa calrica

Trayectoria zigzagueante irregular y compleja

Difusin

Las partculas coloidales difunden espontneamente de una regin de concentracin elevada a otra de menor concentracin.

Sedimentacin

La velocidad a la cual sedimentan las partculas tiene relacin con su tamao y densidad. Ley de stokes Solo se cumple si el movimiento de las partculas hacia abajo no causa turbulencia.El ndice de sedimentacin es funcin inversa de la viscosidad, pero si es excesiva se hace difcil la redispersin y el vaciado. La velocidad de sedimentacin disminuye junto con el tamao de las partculas siempre que estas se mantengan en estado defloculado.

21Ley de Stokes Donde:Vs= Es la velocidad de cada de las partculas (velocidad lmite) g = Es la aceleracin de la gravedad, Pp.= Es la densidad de las partculas Pf= es la densidad del fluido. es la viscosidad del fluido.

Propiedades pticasDispersin de la luz: Cuando se hace pasar un rayo de luz a travs de un coloide puede absorberse parte de la luz, otra parte se dispersa y el resto se transmite sin cambios a travs de la muestra.

Debido a la dispersin de la luz el sol presenta un aspecto turbio: es lo que se conoce como efecto Tyndall Donde: I= Io(exp)rL Io= Es la intensidad de la luz incidente I= Intensidad de la luz transmitida L= La longitud de la muestra r= Turbidez

La medicin de la dispersin de la luz resulta muy til para calcular el tamao, la forma y las interacciones de las partculas.

Propiedades elctricas La mayora de las superficies adquieren una carga elctrica cuando entran en contacto con un medio acuoso. Los principales mecanismos de carga son:

Disolucin inicaIonizacinAdsorcin inica Doble capa elctricaFenmenos electrocinticos

Disolucin inicaLas sustancias inicas pueden adquirir una carga superficial debido a una disolucin desigual de los iones de carga contraria que los componen.

IonizacinEn este caso, la carga depende de la ionizacin de los grupos funcionales. La ionizacin y la carga molecular neta depende del pH del sistema.

Adsorcin inicaSe puede adquirir una carga superficial neta por la adsorcin desigual de iones de carga contraria. Los agentes tensioactivos son adsorbidos fuertemente e influyen considerablemente en la carga superficial, confiriendo carga segn su carcter inico.

26Doble capa elctricaLa carga superficial influye en la distribucin de iones en el medio acuoso, los iones de carga contraria a la de la superficie denominados contra-iones son atrados hacia la superficie.Los iones de carga similar, denominados co-iones sern repelidos por la superficie. En la distribucin de los iones influir tambin la agitacin trmica que tendera a re dispersar los iones en solucin.El resultado es la formacin de una doble capa elctrica construida por la superficie cargada y por un exceso neutralizador de contra-iones sobre co-iones distribuidos difusamente en el medio acuoso. La doble capa se divide en dos partes:

La parte interna que puede incluir iones adsorbidosLa parte difusa en la que los iones se distribuyen por efecto de las fuerzas elctricas y el movimiento trmico.

Las dos partes de la capa doble estn separadas por un plano, el plano de Stern.De este modo los contra-iones pueden mantenerse en la superficie gracias a la atraccin electrosttica y el centro de estos iones hidratados forma el plano de Stern.

Fenmenos electrocinticosDescripcin general que se aplica a los fenmenos que se producen cuando se intenta separar la parte mvil de la doble capa elctrica de una superficie cargada. Estos fenmenos son:

ElectroforesisPotencial de sedimentacinPotencial de corrienteElectrosmosis

ElectroforesisSe denomina al movimiento de una partcula cargada (mas los iones unidos a la misma) en relacin con un lquido estacionario por efecto de la aplicacin de un campo elctrico.

La tcnica de microelectroforesis se utiliza para medir potenciales zeta,, en dispersiones gruesas para valorar su estabilidad y para identificar los grupos de carga hidrosolubles.

Potencial de sedimentacin

Lo contrario a la electroforesis es el campo elctrico que se crea cuando las particulas sedimentanPotencial de corriente

Es el campo elctrico que se crea cuando se hace flui un liquido por una superficie cargada inmvilElectrosmosis

Lo contrario al potencial de corriente, es el movimiento de un liquido sobre una superficie cargada inmvil por la aplicacin de un campo elctrico Estabilidad fsica de los sistemas coloidalesDependiendo de las fuerzas de interaccin entre las particulas, se producen colisiones que pueden producir:Coagulacin: Contactos permanentes entre las partculasFloculacin: Destruccin final del sistema coloidal al sedimentar los grandes agregados que se formanAgregacin: Reunin de las particulas en grupos.

GelesEl gel pertenece al grupo de los semislidos. Un gel es un sistema coloidal, en el cual el movimiento del medio de dispersin est restringido por partculas solvatadas entrelazadas o por macromolculas de la fase dispersa.

El estado semislido es debido al aumento de viscosidad causado por entrelazamiento y por la consecuente alta friccin interna. Las sustancias gelificantes absorben agua y se hinchan. La absorcin de un lquido por un gel sin un aumento considerable de volumen es conocido como imbibicion.

La interaccin entre las partculas de la fase dispersa puede ser tan fuerte que al permanecer en reposo el medio de dispersin es empujado fuera del gel en forma de gotas.Contiene el o los principios activos y aditivos slidos en un liquido que puede ser agua, alcohol o aceite, de tal manera que se forma una red de partculas atrapadas en la fase liquida.

Clasificacin de los geles.Comportamiento frente al agua (Geles hidrfilos o hidrogeles, Geles hidrfobos lipogeles u oleogeles) Por su Viscosidad (Geles fluidos, Geles semislidos, Geles slidos) Por el nmero de fases Por su estructura Segn su estructura qumicaEstabilidad de gelesLos factores desencadenantes de la inestabilidad de un gel son:Temperatura Cambios de pH Agitacin violenta Electrolitos Los geles con el tiempo pierden su condicin de tal y su estructura puede llegar a romperse. La estabilidad de un gel depende de su correcta formulacin.

SuspensionesSistema disperso, compuesto de dos fases, las cuales contienen l o los principios activos y aditivos.

UsosInterno:Cuando la toma de sustancias pulverizadas presenta dificultades, Cuando el gusto de las sustancias pulverizadas puede mejorarse por sustancias lquidas.Cuando han de tomarse simultneamente con el polvo medicamentos lquidos.Externo:En dermatologa; los medicamentos slidos se adhieren mejor a la piel al usar una suspensin que usando polvos tpicos.ClasificacinLas suspensiones de acuerdo a su va de administracin se clasifican en:

a) suspensiones tpicasb) suspensiones oftlmicasc) suspensiones oralesd) suspensiones parenteralesLos principales factores que se deben considerar en la preparacin de suspensiones son: a) Humectacin de la fase interna, donde se ve el ngulo de contacto, as como el ajuste de surfactantes. b) La velocidad de sedimentacin de la fase interna por medio de la ecuacin de Stokes: V = ( d2 (-o) g)/ 18 o Donde: v: Velocidad de sedimentacin d: Dimetro medio de las partculas dispersas : Densidad de las esferas o: Densidad del lquido de dispersin o: Viscosidad del lquidog: aceleracin debida a la fuerza de gravedadTambin es necesario considerar la redispersabilidad, el uso de agentes suspensores para aumentar la viscosidad y retardar la sedimentacin, la relacin entre el valor del potencial zeta y la estabilidad de una suspensin.

Las diferentes tcnicas de preparacin de suspensiones, como el empleo de homogenizadores, molinos coloidades, molinos de bolas, agitadores, etc., influyen directamente en la calidad de una suspensin

VentajasUso peditrico o geritrico.Enmascara sabores desagradables del p.a.Para p.a. insolubles o poco solubles.Mayor estabilidad al no estar en solucinDesventajasDosis mltiples inexactas.Redispersin difcil crea variacin en la dosis.Polimorfismo, crecimiento de cristales.

ComponentesSurfactantes (humectantes)DispersantesFloculantesViscosantes

EmulsionesUna emulsin es un sistema heterogneo, constituido por dos lquidos no miscibles entre s; en el que la fase dispersa est compuesta de pequeos glbulos distribuidos en el vehculo en el cual son inmiscibles. El sistema es estabilizado por un agente emulsificante.

Si la mezcla consiste de gotas de aceite dispersadas en agua se trata de una emulsin aceite en agua conocida como o/w (por oil/water), por el contrario considerando gotas de agua dispersadas en aceite se trata de una emulsin agua en aceite (w/o).

La funcin de los agentes emulsificantes es reducir en forma muy marcada la tensin interfacial entre los lquidos inmiscibles, actuando como una barrera en contra de la coalescencia de los glbulos.Los emulsificantes y componentes de una emulsin tienen un valor asignado de HLB que vara de 1 a 20 y se ha encontrado que las emulsiones agua en aceite estn comprendidas en un rango de HLB de 3 a 6 y para emulsiones aceite en agua el HLB se encuentra entre 8 y 18.

Ventajas Eficacia de absorcin y biodisponibilidad del p.a.Elegantes, uso cosmticoEnmascara sabores y texturas desagradablesMayor dispersin de componentes, mayor propiedades terapeuticas

Desventajas Dificultad de separacin.Problemas de cremado, sedimentacin, agregacin y coalescencia.

Espumas Una espuma es una dispersin de un gas en un lquido que forma laminillas o pelculas muy finas de dimensiones coloidales entre las burbujas del gas.Aerosoles acuosos y no acuosos.Uso, tpico rectal y vaginal.

Aerosoles Los aerosoles son dispersiones coloidales de lquidos o slidos en gases.til para aplicacin de frmacos en el aparato respiratorio. Con efectos locales. O bien en forma tpica..

FENOMENOS INTERFACIALESFenmeno que se produce en una interfase o cuya existencia est ligada a la presencia de una interfase.Una interfase es el lmite entre dos fases inmiscibles. Al dispersar una fase en otra, se obtienen varios sistemas, llamados dispersiones en forma genrica.humo = dispersin de slido en gasniebla = dispersin de lquido en gasespuma = dispersin de gas en lquido o slidoemulsin = dispersin de lquido en lquidosuspensin = dispersin de slido en lquidoCuanto ms dividida la dispersin de una fase (discontnua, interna, o dispersa) en la otra fase (contnua o externa), mayor es el rea interfacial o superficial, y por tanto mayor la importancia de los fenmenos interfaciales.

SurfactantesSon sustancias cuyas molculas poseen a la vez un grupo polar y un grupo apolar.

Usualmente se clasifican los surfactantes de acuerdo a su ionizacin en medio acuoso.AninicosCatinicosAnfteros

PropiedadesSon capaces de ubicarse en la interfase llamada adsorcinSon capaces de asociarse para formar polmeros de agregacin llamadas micelas.

Todas las propiedades de las soluciones de surfactantes provienen de estas dos propiedades fundamentales.

58El surfactante juega un papel de primera importancia en los sistemas que poseen una fase continua lquida en la cual el surfactante puede migrar por conveccin o difusin: las espumas, las emulsiones y las suspensiones.Surfactantes aninicos

Son aquellos que en solucin acuosa se disocian en un anin anffilo y un catin, el cual es generalmente un metal alcalino o un amonio cuaternario. A este tipo pertenecen los surfactantes de mayor produccin: detergentes como alquilbenceno sulfonatos, jabones o sales de cidos carboxlicos grasos, espumantes como el lauril ster sulfato etc.Surfactantes no inicos

Por orden de importancia industrial vienen justo despus de los aninicos, y hoy en da su produccin est aumentando. En solucin acuosa no forman iones, ya que su parte hidroflica est formado por grupos polares no ionizados como: alcohol, tiol, ter o ster. Una gran parte de estos surfactantes son alcoholes o fenoles etoxilados . Ciertos derivados del sorbitol producen surfactantes no-txicos para uso farmacutico o alimenticio.

Surfactantes catinicos

Son aquellos que se disocian en un catin anffilo y un anin generalmente de tipo halogenado. Estos surfactantes se usan solamente en aplicaciones especiales donde la carga positiva del anffilo produce ventajas como en enjuagues o emulsiones asflticas. En la mayora de los casos corresponden a un grupo amonio cuaternario.Anfteros Actan dependiendo del medio en que se encuentren, en medio bsico son aninicos y en medio cido son catinicos.

Son bsicos en el rea cosmtica por su inocuidad en la piel.Betanas y derivados de imidazolinas : Alquil dimetil betana, Alquil amida propil dimetil betana

Otros tipos de surfactantes

La combinacin en la misma molcula de un grupo con tendencia aninica y de un grupo con tendencia catinica produce un surfactante anfotrico, como por ejemplo los aminocidos, las betainas o los fosfolpidos. Segn el pH del medio una de las dos disociaciones prevalece. Este tipo de surfactante se usa slo en casos particulares debido a su alto costo.Recientemente se ha producido surfactantes polimricos al injertar sobre una macromolcula un cierto nmero de grupos hidroflicos, o al producir la policondensacin de grupos con ciertas caractersticas polares y apolares (xido de etileno, xido de propileno).

Adsorcin Cuando una molcula de surfactante se ubica en forma orientada en una interfase o una superficie, se dice que se adsorbe. Es un fenmeno espontneo impulsado por la disminucin de energa libre del surfactante al ubicarse en la interfase y satisfacer parcial o totalmente su doble afinidad.

67INTERFASEParte APOLARParte POLARSLIDO POLARLQUIDOSLIDO APOLARINTERFASEParte APOLARParte POLARLQUIDO68 La adsorcin es un fenmeno dinmico que est contrarrestado por la desorcin. El equilibrio adsorcin-desorcin se establece entre la interfase y la o las fases lquidas. Por lo tanto se llega muy rpidamente a una saturacin de todo el espacio disponible a la interfase, lo que resulta en lo que se llama una monocapa.

AGUA69Asociacin La formacin de una monocapa de surfactante en una interfase es la primera manifestacin de la tendencia a asociarse. Cuando la concentracin de surfactante aumenta en la fase acuosa, se produce rpidamente la saturacin del rea interfacial, y como consecuencia el nmero de molculas disueltas tiende a aumentar. A partir de cierta concentracin, llamada concentracin micelar crtica, el surfactante produce estructuras polimricas de asociacin llamadas micelas. 70Las micelas son a menudo esfricas y contienen varias decenas de molculas orientadas de tal forma que la parte apolar del surfactante se sustraiga al ambiente acuoso.

La CMC es la concentracin a partir de la cual las fuerzas que favorecen la formacin de las micelas (efecto hidrfobo), dominan a las fuerzas que se oponen a esta (repulsin entre partes polares). 71HLB (HYDROPHILIC-LYPOPHILIC BALANCE)Parmetro que describe el comportamiento de reparto del tensoactivo entre un medio polar (agua) y uno no polar (aceite).

El origen del concepto de HLB parte de que la afinidad de los tensoactivos no inicos por el agua aumenta con el contenido de unidades de xido de etileno. (alcoholes polioxietilenados y steres de polietilenglicoles)

HLBSe basa en un mtodo experimental (Griffin) que consiste en atribuir un nmero HLB a los agentes emulsionantes a partir de datos relativos a la estabilidad de una emulsin.

Griffin escogi dos surfactantes de referencia, el cido oleico y el oleato de potasio, para los cuales los nmeros HLB fijados arbitrariamente fueron 1 y 20.

El concepto de HLB es esencialmente fisicoqumico, en el sentido que l indica un balance entre las tendencias hidroflicas y lipoflicas del emulsionante.

TENSIN SUPERFICIALLa tensin superficial es una manifestacin de la tendencia de un lquido a disminuir su superficie hasta que su energa potencial de superficie sea mnima.

La tensin superficial de un lquido se define como el trabajo necesario para aumentar, a temperatura constante y de modo reversible, el rea de una superficie del lquido en una unidad.

La Tensin interfacial es la fuerza existente en la interfase entre dos lquidos inmiscibles

FACTORES DE LOS QUE DEPENDE LA TENSIN SUPERFICIALNaturaleza del lquidoMedio que la rodeaTemperatura

MEDIDAS DE LA TENSIN SUPERFICIAL DE UN LQUIDOTENSIMETRO DE DU NOY Mide tensin superficial e interfacial. Suele suministrar una grfica para calcular el factor de correccin.

Humectacin y ngulo de reposoHumectacin:Es una propiedad que define la afinidad entre un lquido y un slido, y el ngulo de contacto es la traduccin cuantitativa de este concepto

Si el ngulo de humectacin es igual a 0 se dice que el slido tiene una alta afinidad por el agua (polvo hidroflico).Si el ngulo de contacto tiene un valor de 180 se dice que el slido tiene nula afinidad por el agua (polvo hidrofbico).

REFERENCIASMartin, Alfred. Physical Pharmacy. ed. 4. Ed. Lea & Febiger. United States of America. 1993Alfonso R. Gennaro. Remington Farmacia. Volumen 1. ed 20. Ed Mdica Panamericana, 2003Aulton Michael E. Farmacia: la ciencia del diseo de las formas farmaceuticas. 2ed. Espaa: Elsevier.