UNIDAD 2 Energia Potencial electrostática. Potencial eléctrico
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Tecnología de Suspensiones
Q.F. A.Bernard Claudio Delgado
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Suspensiones En forma general son sistemas dispersos
(Heterogéneos) de partículas sólidas en un líquido; en una masa plástica (pomadas) o en fundidos solidificados (supositorios).
Una suspensión farmacéutica es una dispersión grosera que contiene material insoluble finamente dividido, suspendido en un medio líquido para administración oral, VIM, VIV, tópicos u oftálmico, en forma seca para suspender mediante la adición de un vehículo apropiado.
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Justificación:
1) La insolubilidad de la droga a administrar2) La inestabilidad de la droga en solución; por lo que se preparan sus sales insolubles.
1) Prolongación del tiempo de acción en el organismo: Procaina, Benzatina.
2) Sabor no Atractivo: Estolato de Eritromicina, Palmitato de Cloranfenicol.
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Características que deben de tener las suspensiones
Permanecer homogénea durante cierto tiempo.
El sedimento debe ser fácilmente redispersable.
Viscosidad adecuada.
Tamaño de las partículas pequeño y homogéneo.
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Aspectos Fisicoquímicos
Energía superficial. En función al área. Para suspensiones con partículas de 0,2 a 5 um habrá una ES muy alta; pero tiende a disminuir formando aglomerados, pastas, tortas muy difíciles de resuspender. Potencial de Superficie. Una partícula sólida puede tener carga eléctrica en su superficie, debido a componentes propios, impurezas o tensioctivos adsorbidos. Esta carga electrica da lugara sl protencial de superficie.
Potencial Z. O potencial de repulsión, originado por las cargas del potencial de superficie. Valores Z ideales son mayores a 100 mV; por debajo de 25 mV el sistema --> Inestable y da lugar a la agregación.
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Mojabilidad
Capacidad de los cuerpos sólidos insolubles de fijar líquidos en su superficie.
Las sustancias pulveriformes solo producen suspensiones homogéneas y de baja viscosidad cuando gozan de suficiente mojabilidad.
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Fuerzas de Repulsión de Coulomb La capa de adsorción está compuesta por
moléculas del medio dispersante como por iones o moléculas de la fase dispersa, formando una cubierta, que opone cierta resistencia mecánica a la aglomeración, y además la nube iónica formada produce fuerzas de repulsión de Coulomb. Mientras más fuerte sea la cubierta de solvato mayor será la carga eléctrica, mayor la repulsión.
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La mojabilidad está relacionada con el ángulo del borde o el ángulo húmedo, el cual es agudo entre la superficie del sólido y el líquido de dispersión.
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Fuerzas de Atracción
Fuerzas de London – Van der Walls Son fuerzas de atracción por dipolos
permanentes, en la superficie de sólidos.
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Movimiento Browniano Para tamaño de partículas
suspendidas de 2 a 5 um de diámetro dependiendo de la densidad de las partículas y del medio. Este movimiento se opone fundamentalmente a la fuerza gravitatoria que tiene el efecto de provocar la sedimentación de las partículas. Generalmente es aplicable a 0.05 poises.
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Dezplazamiento de partículas porel movimiento Browniano
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FORMULACION DE SUSPENSIONESPROBLEMAS PROPIOS DE UNA SUSPENSIÓN Dispersión no adecuada de las partículas en el
vehículo Sedimentación de las partículas dispersas, y Empastamiento de estas partículas en el
sedimento con resistencia a la redispersión
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FORMULACIÓN DE UNA SUSPENSIÓN
Tamaño de partículasTamaño medio (oral 50 um)Distribución de tamañosSuperficie específica de la fase internaTamaño Grado de dispersión
Velocidad de sedimentaciónUniformidad de contenidoSaborTexturaEstabilidad
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Partículas > 5 µm Textura no deseadaIrritación ocular
Modificaciones en el hábito cristalino
DispersabilidadSedimentaciónEstabilidad físicaApariencia
Temperatura de almacenamientopHDisolventeVelocidad de enfriamiento
Factores que modifican la estructura cristalina
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Polimorfos Posibilidad de emplear unaforma metaestable
Ej: Palmitato de Cloranfenicol
¿Cómo evitar crecimiento de partículas?Emplear distribución de tamaños homogéneaEmpleo de agentes tensioactivos
TweenDioctil sulfosuccinato de sodioColoides hidrofílicos
Importante!!!!! Densidad del polvoFluidezConcentración
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Humectación
SL
LS
SLAdhesión Inmersión Extensión
Depende del ángulo de contacto que forma el líquido con el sólido y de la tensión interfacial.
Esta operación se lleva a cabo en máquinas de alta velocidadde giro (mezcladora de cuchillasgiratorias, agitadores de varilla,
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L
S
S
Aireθ < 90º
θ > 90º
Aire
θ
θ
L
Ángulo de contacto de un líquido con un sólido
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Tabla: Ángulos de contacto y energias de humectaciónCos θ
Adhesión
W (erg/cm2)
Inmersión Extensión
Fosfato dicálcico, dihidrato 1 -145,5 -72,8 0
Cafeína 0,736 -126,3 -53,5 19,2
Paracetamol 0,514 -110,1 -37,4 35,4
Cloranfenicol 0,513 -110,1 -37,4 35,4
Ác. Acetilsalisílico 0,265 -92,1 -19,3 53,5
Ác. Salicílico -0,224 56,5 16,3 16,3
Palmitato de cloranfenicol -0,569 31,4 41,4 114,1
θ = 90-180º Sól. Parcial. no humectableSól. Parcial. humectableθ < 90º
Sól. poco humectables
TensioactivosColoides hidrofílicosDisolventes
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Agentes humectantes* Tensioactivos: BHL 7 y 9
Mecanismo de acción:
Descenso de la tensión interfacial S-LDescenso de la tensión interfacial A-L (-)
ϑcosγ γγ LASLSA +=
Donde:γSA = Tensión interfacial sólido-aireγSL = Tensión interfacial sólido-líquidoγLA = Tensión interfacial líquido-aire
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Desventajas en el uso de tensioactivosFormación de espumaFormación de un sistema defloculado
Concentración máxima: 0,1 %
Vía Oral: Tween® y Span®
Uso externo: LSS, dioctilsulfosuccinato sódicoVía parenteral: polisorbatos, lecitina, copolímeros de polioxietileno / polipropileno
Ejemplos:
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* Coloides hidrofílicosCarboximetilcelulosa sódicaGoma acaciaAlginatos gomasProductos insolubles en agua, pero de carácter hidrofílico: bentonita, silicatos de Mg y Al, sílice coloidal
Ojo!!!!! Controlar η* Disolventes miscibles en agua
AlcoholGlicerolGlicoles
Favorecen γLA
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SedimentaciónLey de Stokes
)ρ(ρ18η
d gv cd
2
−=
Donde: v = Veloc. de sedimentación (cm/seg)d = Diámetro de las partículasg = Aceleración de gravedad (980,7 cm/seg2)η= Viscosidad del medio en poisse (g/cm seg)ρd = Densidad de la fase interna (partículas)ρc = Densidad de la fase externa (líquido)
Partículas esféricas
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Grados de sedimentación* No existe agregación* No existe agregaciónPartículas no están asociadasEl sedimento se produce por acción de la gravedadSedimentación lentaSedimento compactoSe produce caking y crecimiento cristalino
* Existe agregación* Existe agregaciónSedimentación rápidaLos coágulos sedimentan más rápido que los flóculos, pero no se redispersanSi se forman flóculos el sedimento es menos compacto y redispersableEl proceso de caking no se produce o tarda mucho en aparecer
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Floculación controladaLa agregación de partículas
Mínimo primario
Mínimo secundario
Coágulos
Flóculos
Mínimo Secundario
Mínimo Primario
Máximoprimario
Distancia entre partículas (H)
Ener
gía
P ote
nci a
l tot
al
-A
trac
ció
n
+Re
puls
ión
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+++++
+
+
----
--
-
Sólido
CapaFija
+--
-
---
-
++
++
+
+
CapaDifusa
Electroneutralidad
Plano de Stern
Potencial eléctrico
(-)(+)
Potencial Z (donde se unen la capa difusa y el plano de Stern)
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Neutralizar hasta que las partículas se encuentren a una distancia óptima donde tengan mínima energía
Medida del potencial Z de las partículas:zetámetro
Potencial Z Agentes floculantesTensioactivosAditivosElectrolitos
Distancia desde la partícula
Pote
ncia
l
a
za : potencial de Nerstz : potencial Z
Plano de Stern
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Vm
Vp
VsDistancia
V RV A
0
FloculadaDefloculada
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Susp. Floculadas Susp. Defloculadas
Agregados de estructura + extendida aunque relativamente rígida
Sedimentan rápidamente
El sedimento es alto, flóculos
mantienen su identidad
Fácilmente redispersable
Desventajas: mala aparencia, ,
necesidad de hacer una correcta
redispersión
Agregados de estructura compacta y densa
Sedimentan en forma lenta
Se generan sedimentos bajos
Difíciles de redispersar
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Ej: adición de un electrolito
Ej: Tensioactivos y polímeros no iónicosEvitan agregación mediante fenómenos estéricoAdsorción de partículas formando “puentes”
Concentración K2HPO4
Zona de caking Zona sin cakingZona de caking
Pote
ncia
l ZA
ltura del sedim
ento h∞/ho
0,09
0,06
0,03
0,00
-0,03
100
50
0
-50
++
++ +
++
+++
+
+-
-
- - - - - -
- - - -
.. ..... . ... ..... .... .... .. . .... ......... ....... .... . .. ..... . ... ..... .... .... .. . .... ......... ....... .... .... ... .... ... .... ....
.
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Agentes floculantes*Electrolitos mono y divalentes
Acetatos, Fosfatos,Citratos sódicos
*Tensioactivos iónicosAniónicos: LSS – lauril sulfato de sodio
Dioctilsulfosuccinato de NaCatiónicos: Cloruro de benzalconioCloruro de trimetilamonioCloruro de cetilpiridinio
*Tensioactivos no iónicos, alcoholes grasos *Polímeros
AlmidónAlginatosDerivados de celulosaGoma tragacanto
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Uso de viscosantesDeben ayudar al flujo:
Coloides hidrofílicos MetilcelulosaCarboximetilcelulosa sódicahidroxipropilcelulosa Polisacáridos naturales AlginatosCarregeninaGoma arábigaGoma tragacantoPolímeros sintéticos CarbomerPVPPolaxamer
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CARACTERIZACIÓN Y CONTROLES
* Volumen de sedimentación
0
s hVRhVt
∞==
Donde:Vs = Volumen de la capa de sedimentaciónVt = Volumen total de la suspensiónH∞ = Altura de la capa de sedimentaciónH0 = Altura inicial de la suspensión
Sobrenadante
Zona sinempaquetar
Zona deEmpaquetamientolimitado
Zona detransiciónZona decompresiónZona deSedimento compactado
h0
h∞
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* Facilidad de redispersión* Métodos reológicos
Importante!!!!Estructura del sist. no se alteredurante la medida
Viscosímetros con baja fuerza de cizalla
Brookfield (rotacional)* Tamaño de partículas y hábito cristalino
Métodos microscópicosDifracción de luz láserContadores Coulter