teórico 13_sistemas coloidales

7/22/2019 Terico 13_Sistemas Coloidales

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Prof. Alvaro Jimenez [email protected]

Departamento de Farmacia

Facultad de Ciencias Qumicas

Farmacotecnia I

Bibliografa SugeridaAttwood, D. Sistemas dispersos. En: Aulton, ME., Ed. Farmacia, la ciencia del diseo de las formasfarmacuticas. 2 ed., Elsevier, Madrid, 2004; Captulo 6, pp 70-100.-

Billani, M. Soluciones. En: Aulton, ME., Ed. Farmacia, la ciencia del diseo de las formas farmacuticas. 2ed., Elsevier, Madrid, 2004; Captulo 21, pp 309-322.-

Burguess, D.J. Colloids and colloids drug-delivery system. In: Swarbrick, J., Ed. Encyclopedia of

pharmaceutical technology, 3th ed. Informa Healcare USA Inc., New York, 2007, pp 497-508.-

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2Dr. Alvaro Jimenez Kairuz


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Es un sistema disperso conteniendo al menos doscomponentes, una fase dispersa distribuida en forma departculas o gotitas en el seno de otro componente, la fasecontinua.

Caractersticas de la fase dispersa Dimensiones: 1,0 nm a 1,0 m Constituidas por: molculas muy grandes (polmeros coloidales)

partculas muy pequeas



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La mayora de las estructuras biolgicas son de naturalezacoloidal Hay dispersiones coloidales macromoleculares en el cuerpoenzimas, protenas) Utilizados en diagnstico por imgenes Adyuvantes para mejorar farmacoterapia y/o estabilizarformulaciones

Estabilizar en emulsiones o suspensiones (macromolculas) Aumentar la solubilidad aparente de frmacos poco solubles Aumentar la biodisponibilidad de frmacos Aumentar la estabilidad de frmacos (Proteccin del principio activo) Incrementar la respuesta inmune Liberacin controlada y Drug targeting Nuevos sistemas de liberacin (nanopartculas, liposomas, complejos

macromolculares)

Pueden ser utilizados en la preparacin de formasfarmacuticas tpicas, orales, parenterales o de inhalacin.4Dr. Alvaro Jimenez Kairuz


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Sobre la base de la interaccin fase dispersa fasecontinua:1. Lioflicos miscibles)2. Liofbicos no-miscibles)3. Coloides de asociacin: las molculas de la fasedispersa son solubles en la fase continua, y

espontneamente se autoagregan o asocian para formaragregados supramoleculares con dimensiones coloidales.



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lioflicos liofbicosFase dispersa

Macroscpicamente: simplefase

Macromolculas (protenas,carbohidratos, etc.)

Macroscpicamente: mltiplesfases

Partculas muy pequeas distribuidasmas o menos uniformemente

Interaccin fasedispersa-dispersin Alta - fuerte Baja - pobretermodinmicamente Estables (formacinespontnea) Inestables (requiere aporte deenerga)Mtodos de dispersin Simple mezclado Molinillos coloidales, ultrasonidos,etc.

STAG

Energa libre de Gibbs



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Dispersores de alta performance

Tipo Ultraturrax

(homogeinizacin-molienda)


Agitadores mecnicos(paletas, hlices, anclas, etc.)

(homogeinizacin)


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Homogeinizadores de alta

presin (2000 30000 psi)

Ultrasonidos(sonicadores)

(disminucin de tamao de partculas)


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La fase interna por su tamao le confiere al sistemapropiedades particulares:1. Tamao y forma de las partculas coloidales2. Cinticas: Movimiento Browniano, viscosidad y smosislenta difusin y sedimentacin)3. pticas: Dispersin de la luz Efecto Tyndall)4. Elctricas: La superficie de las partculas coloidales estn

cargadas elctricamente con respecto al medio dispersante



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La mayora de las superficies adquieren una carga elctricacuando entran en contacto con un medio acuoso; losprincipales mecanismos son: Disolucin inica Ionizacin: la carga depende de la ionizacin de los grupos superficiales. Adsorcin inica: superficie adquiere carga por adsorcin desigual deiones de carga opuesta. La doble capa elctrica: superficie cargada, que atrae contraines cargaopuesta) y repele co-ines.



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La teora general de DLVO puede utilizarsepara describir las interacciones entre laspartculas coloidales.

Esta teora considera dos tipos de fuerzas: Repulsin y Atraccin. ENERGA POTENCIAL DE REPULSIN = VR ENERGA POTENCIAL DE ATRACCIN = VA

LA ENERGA VR Y VA EST EN FUNCIN DE LA DISTANCIA ENTRE

PARTCULAS.

LA ENERGA TOTAL ENTRE PARTCULAS COLOIDALES = VT

VT = VR + VA

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Movimiento browniano + interaccin entre partculas Contactos permanentes coagulacin) Contactos temporales floculacin) Rebote y dispersin permanente sistema coloidal estable)

VT = VR + VA CURVA CONTINUA)


Mximo primario > energa trmica

dispersin estable

Mnimo secundario < energa trmica

floculado


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Si una partcula se aproxima de ladistancia e hasta b, debe superar unmximo de repulsin Vm antes dealcanzar el mnimo primario deatraccin VP donde la coagulacin esirreversible. Vp = mnimo primario de atraccin departculas, el proceso es irreversible se

produce coagulacin. Vm = mximo de repulsin departculas y corresponde a unpotencial Z aproximado de 50 mValto potencial Z). Vt = mnimo secundario deatraccin: es dbil y reversible. Laenega trmica de partculas es muypequea, el movimiento brownianoes suficiente para desagregar laspartculas y la coagulacin esreversible: floculacin.



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Distribucin por tamaos y potencial electrocintico Dispersin de la luz (dynamic light scattering)


Delsa-Nano C, (Becman Coulter) Specif icat ionsSize Range: 0.6 nm - 7m

Zeta Potential Range: -100mV - +100 mV

Concentration Range: 0.001% - 40%

pH Range: 1 13Measurement Temperature Range: 10 C - 90 C

Environmental Operating Specifications: Temperature: 10 C - 40 C Humidity: 0 -

90% w/o condensation

Light Source: Laser diode, 658 nm, 30 mW

Scattering Angle: 15, 30, 160

Sample Cell: Size cell (0.06 mL, 0.9 mL), Flow cell (0.7 mL), High concentration

cell (1 mL), Solid surface cell (0.7 mL)


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Distribucin de tamaosParmetros

Intensidad

Temperatura

Viscosidad

ndice de refraccin

Resultados Dimetro (radio

hidrodinmico)

ndice de polidispersidad

Coeficiente de difusin


Rh=k T / (D060)

Ecuacin de Stokes EinsteinClcu lo del r adi o h id ro d inmico


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Forma Microscopa electrnica (TEM,

SEM, AFM)

Separacin Ultra centrifugacin Ultra centrifugacin analtica



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Son agregados o asociaciones supramoleculares demolculas anfipticas con actividad superficial. Agentes tensioactivos (AT), molculas anfiflicas

Concentracin micelar crtica (CMC)

Porcin

polar

Porcin

apolar

CMC



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4 nm

Bicapas lamelares


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Modificadores de las propiedades biolgicas Enhancers (transdermales, rectales, etc.)

Modificadores de propiedades farmacotcnicas y biofarmacuticas Solubilizantes, Sistemas micelares o coloides de asociacin (asociaciones

supramoleculares de AT)

Agentes de suspensin (AT en la interface slido-lquido)

Agentes emulgentes: emulsiones y microemulsiones (AT en la interfacelquido-lquido)

Agentes humectantes (AT en la interfase slido-slido)

Se han incoporado nuevos sistemas contituidos por: LIPOSOMAS (vesculas lamelares de AT fosfolpidos)

NIOSOMAS (vesculas lamelares de AT no inicos)



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Transferencia espontnea de un compuesto poco soluble desdela fase bulk hacia algn sector del agregado supramolecular. La solubilidad aparente de compuestos poco solubles aumentapor la incorporacin en las micelas.

Concepto de Solubilidad total STotal)

Stotal= Sac + cantidad de frmaco incorporado en la micela


CMC


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CMC


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Debajo de la CMC el AT est como monmero Por encima de la CMC las micelas estn en

equilibrio con los monomeros del AT

Tensins

uperficial()



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Numero de agregacin N) = aprox. 100 monmeros para una micelaestndar

Capacidad de carga de una micela = 1-2 molculas de sustrato por cadamonmero de TA


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OH

OH

OH

OH

OH

OH

OH

OH

OH

OH

O

OH

OH

OH

O O

OR

OH

OH

OH

OO

OR

OH

O

OH

O

O

O

R

O

R

- H2O

O

O

OH

O

O

O

R

O

R

O

R

+ H20

1, 4 SORBITAN

++H

20

+ H20

1, 4 SORBITAN TRIESTER

SORBITOL 1, 4 SORBITAN

1, 4 SORBITAN SESQUIESTER

ESTERES DE ACIDOS GRASOS DEL SORBITAN

O

ORH

Spam



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Polisorbato 80 5%

Monolaurato de sorbitan (Span 20)

Span

Monopalmitato de sorbitan (Span 40)

Polisorbatos o Tween 20, 60, 80.......

Esteres de sorb i tan - POE

Tween 80


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Monoteres de Polietilenglicol (Brij)

Brij 52 (cetil ter)

POE (castor oil) - Cremophor BHL = 12-17

POE estearatos - Myrj BHL = 9.718.4

POEPOP (copol) - Poloxamer BHL variado

TA no inicos


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Relacin entre el nmero de unidades de oxietileno en agentestensioactivos no inicos a 25C (tomado de K. Shinoda)

CH3-(CH2)8-C6H4-O-(CH2-CH2-O-)n

n CMC(moles/L) PM g%p/v

9,5 8,5.10-5

637 5.41.10-2

15 1,2.10-4

879 1,05.10-2

20 1,5.10-4

1089 1,60-2

30 2,4.10-4 1539 3,70.10-2

TA no inicos: polisorbatos


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Cantidades excesivas: Costo

Posible toxicidad, irritacin

Efecto detergente sobre las mucosas del TGI

Efecto sobre la aireacin del producto

Pueden reducir la biodisponibilidad



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En una mezcla de surfactantes compuestapor: x de A y 1-x) de B: BHLmezcla = x BHLA + 1-x) BHLB


El BHL resultante de mezclar cantidades iguales Polisorbato 80

(BHL 15.0) y monooleato de sorbitan 80 (BHL 4.3) es

BHLmezcla = (1/2) 15 + (1/2) 4.3

BHLmezcla = 9.65


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Vitamina A Palmitato 833.300 UI*Vitamina D (ergocalciferol) 166.600 UI**Vitamina C (cido ascrbico) 8,300 g

Excipientes

Tocoferoles mixtos 0,028 g

Polisorbato 80 19,200 gGlicerina 41,730 gHidrxido de sodio 2,065 gMetilparabeno 0,211 gPropilparabeno 0,023 gSacarina sdica 0,088 gAromatizante 0,313 gAgua destilada csp 100 ml

* 1 g equivale a 1,82.106UI** 1 mg equivale a 40.000 UI

Cada 0,6 ml contiene:Vitamina A (palmitato) 5.000 UIVitamina D (calciferol) 1.000 UI

cido ascrbico 50 mg

Formulacin polivitamnica peditrica (Trivisol)

Pocin de Fenobarbital

componentes CantidadFenobarbital 0,4 g

Polisorbato 80 8,0 g

Ciclamato sdico 0,5 g

Esencia de limn 0,25 mL

cido ctrico 0,2 g

Glicerina 4,0 g

Metilparabeno 0,1 gAgua destilada c.s.p. 100 mL


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Punto de enturbiamiento y separacin de fases

Cuando se calienta una dispersin de un tensioactivo noinico, se enturbia a determinada temperatura, llamada puntode enturbiamiento o cloud point.

Por encima de esta temperatura la dispersin se separa en 2

fases. El punto de enturbiamiento se define como la temperatura por

encima de la cual el tensioactivo precipita.

Esto se debe a la deshidratacin de las cabezas polares del

tensioactivo, disminuyendo su hidroflia y su HLB.

El tensioactivo es cada vez ms lipoflico, aumentando latendencia a la agregacin y precipitacin.


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El punto de enturbiamiento de los tensioactivos es muyimportante en: Formulacin de suspensiones y emulsiones; solubilizacin de principios activos.

El punto de enturbiamiento debe ser alto para evitar laprecipitacin del tensioactivo a la temperatura en que seprepara la dispersin.

La presencia de principios activos, aditivos y electrlitos puede

disminuir el punto de enturbiamiento.

Por ejemplo: el sorbitol al 25 % reduce el punto deenturbiamiento del tween 80 de 83 C a 64 C.

Punto de enturbiamiento y separacin de fases


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Tkrafft

CMC

c

T

Micelas +

Monmeros

Solucin

Cristales +Monmeros

diversos tipos deagregados

COAGEL

Cristal lquido, con una

estructura altamente

empaquetada.

Su estructura microscpica muestra un empaquetamiento cerrado de

capas lamelares que producen patrones caractersticos de difraccin

de rayos X


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Frmaco CMC (M) N

9,2.10-2

9

1.0.10-1

12

1,9.10-2 11

O

NH2+ OH

CH3

CH3

Cl-

propranololclorhidrato

N

S

NH+

Cl

CH3

CH3

Cl-

clorpromazinaclorhidrato

NH+

O CH3

CH3

difenhidraminaclorhidrato

Cl-

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