Sistemas Dispersos
En la forma farmacéutica solución, el o los principios activos
se hallan en un grado de división máximo (molecular o
iónico), disueltos en un vehículo adecuado que puede ser por ej. acuoso o hidroalcohólico.
Desde el punto de vista biofarmacéutico la disolución de los
principios activos en los fluidos biológicos es un factor
indispensable para poder atravesar las membranas biológicas y absorberse.
El empleo de la forma farmacéutica solución facilita ese
Sistemas Dispersos
Muchas veces, la forma farmacéutica solución resulta galénicamente irrealizable:
Por problemas de estabilidad de los principios activos que
pueden alterarse en solución;
porque el principio activo es poco soluble a la concentración
que se utiliza para preparar el medicamento;
porque interesa acelerar, disminuir o prolongar la acción del
medicamento.
Sistemas Dispersos
Son aquellos sistemas constituidos por dos fases o más no
miscibles entre sí. Una de las fases está uniformemente
distribuida en forma de partículas o gotas finamente divididas en el seno de otra fase que las engloba o encierra.
La fase subdividida:
FASE INTERNA – DISPERSA – DISCONTINUA (es la fase que conforma las partículas o gotitas)
La fase que engloba o encierra las partículas o gotas:
FASE EXTERNA–DISPERSANTE– CONTINUA (es el medio en que las partículas se encuentran dispersas)
Fase dispersante
Sistemas Dispersos
Desde el punto de vista fisicoquímico estos sistemas son
termodinámicamente inestables.
Las características más representativas de estos sistemas son: La existencia de una superficie de separación entre la dos fases
llamada interfase
La superficie de contacto entre las partículas y el medio de
dispersión (área interfasial) es muy elevada. En esta interfase se concentra la mayor cantidad de energía del sistema.
Gran inestabilidad
El exceso de energía libre, asociada a la gran superficie existente entre las partículas y el medio, da lugar a que las partículas
Clasificación de los Sistemas Dispersos
De acuerdo al estado físico de la materia.
Desde el punto de vista estructural.
De acuerdo al estado físico de la materia
Pueden existir sistemas dispersos de:
Líquido en gas: aerosoles líquidos, nebulizaciones, niebla. Sólido en gas: aerosoles sólidos, humos.
Gas en líquidos: espuma.
Sólido en líquidos: dispersiones coloidales, suspensiones. Líquido en líquido: emulsiones.
Gas en sólido: lava, piedra pómez. Sólido en sólido: oro coloidal.
Cristales líquidos: estado intermedio entre sólido cristalino y
Desde el punto de vista estructural
Sistemas incoherentes
Sistemas coherentes
Sistemas incoherentes: formados por dos fases bien definidas.
La fase dispersa se puede encontrar en forma de partículas sólidas (dispersiones coloidales y suspensiones) o en forma de gotitas (emulsiones).
Sistemas coherentes: formados por dos fases entremezcladas.
Las partículas dispersas se contactan entre sí formando una
estructura tridimensional en las que ambas fases se
interpenetran, dando al sistema propiedades fisicoquímicas y reológicas específicas. Ej: geles.
De acuerdo al tamaño de las partículas
Dispersiones groseras: mayor de 1 micrón, se
pueden ver a simple vista o con microscopio óptico.
Dispersiones coloidales: partículas que tienen un
tamaño entre 1 micrón -1 nm, visibles al
ultramicroscopio y al microscopio electrónico.
Estabilidad de los sistemas dispersos
Es necesario formularlos adecuadamente para obtener preparados estables.
Factores de los que depende la estabilidad de los sistemas dispersos:
Grado de dispersión de la fase interna. Viscosidad.
Carga eléctrica de las partículas dispersas. Temperatura.
Estabilidad de los sistemas dispersos
Grado de dispersión de la fase interna: Si el grado de dispersión de la fase interna es elevado y
homogéneo, aumenta la estabilidad del sistema.
Viscosidad:
El agregado de sustancias con propiedades reológicas a un
sistema disperso favorece la estabilidad. Al aumentar la viscosidad del medio dificulta la movilidad de las partículas impidiendo que se aproximen.
Estabilidad de los sistemas dispersos
Carga eléctrica de las partículas dispersas: Las partículas dispersas en un medio líquido tienden a cargarse
eléctricamente por adsorción de iones del medio o por pérdida de iones de la partícula. Se forma una doble capa eléctrica que origina fuerzas de repulsión entre partículas de cargas eléctricas 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 partículas o gotitas dispersas.
Dispersiones Coloidales
(coloides: de la palabra griega que significa goma o cola) Estos sistemas coloidales están constituidos por dos fases, y para
cada partícula existe una superficie de separación entre ella y el medio. En esta interfase se manifiestan las propiedades
características de los sistemas coloidales.
FASES
Fase interna, dispersa o discontinua. Fase externa, dispersante o continua.
Clasificación de las Dispersiones Coloidales
Se clasifican en función del grado de atracción entre la fasedispersa y el medio dispersante.
Si el medio dispersante es un líquido, estos sistemas coloidales
se llaman soles.
Estos soles se clasifican:
LIÓFOBOS O DISPERSIONES COLOIDALES LIÓFOBAS: (del
griego: aversión al líquido). Poca atracción entre la fase dispersa y el medio dispersante. Son los coloides verdaderos. Si el medio de dispersión es agua, se denominan HIDROFOBOS
LIÓFILOS O DISPERSIONES COLOIDALES LIÓFILAS : (del
griego: afición al líquido). Gran atracción entre la fase dispersa y el medio dispersante. Si el medio de dispersión es agua se
Propiedades de los sistemas coloidales
La fase interna por su tamaño le confiere al sistema propiedades características: cinéticas, ópticas y eléctricas.
Propiedades ópticas:
- Dispersión de la luz (Efecto Tyndall)
Propiedades cinéticas:
- Movimiento Browniano
Propiedades eléctricas:
- Las partículas coloidales están cargadas eléctricamente con respecto al medio dispersante.
Al hacer pasar un rayo de luz a través de una
dispersión coloidal, el rayo de luz se ve en forma clara y
nítida al atravesar el coloide, fenómeno que no sucede
en una solución.
Este efecto se debe a que las partículas coloidales son lo
suficientemente grandes como para dispersar la luz.
A partir del estudio de esta propiedad (nefelómetro), es
posible obtener datos de la forma, tamaño e
interacciones de las partículas coloidales
Movimiento Browniano:
Cuando se observa un coloide con un microscopio, se
observa que las partículas dispersas se mueven al azar
en la fase dispersante.
Lo que en realidad se ve son los reflejo de las partículas
coloidales, ya que su tamaño permite reflejar la luz.
Todo sólido sumergido en un líquido tiende a cargarse
eléctricamente en su superficie:
1- Por adsorción de iones del medio.
2- Por ionización de grupos funcionales en su superficie (en este
caso, el pH del medio juega un papel importante).
Doble capa eléctrica
POTENCIAL Z
////////////////// Sólido //////////////////
////////////////// Sólido //////////////////
Capa
fijada
Capa difusa
(móvil)
Representación de la Doble Capa Eléctrica
Doble capa eléctrica de una partícula
Partícula cargada positivamente: S, capa de Stern; G, capa de
La partícula positiva atrae iones negativos. Sólo una parte de estos
iones de signo opuesto a la partícula quedan firmemente adheridos a su superficie formando una capa monomolecular de contraiones llamada Capa de Stern o Capa fija.
Los demás iones se distribuyen en distintos niveles de acuerdo a la
carga de la partícula formando la Capa difusa o de Gouy-Chapman.
Hay un punto de la capa difusa donde la carga de la partícula no se
La resultante de la capa difusa es de la misma magnitud pero de
signo contrario a la capa fuertemente adherida o fija.
Como no se puede medir la carga de la partícula, se mide la
diferencia de potencial que hay entre la zona de separación de la capa fija y de la capa difusa, y el punto de neutralidad.
A ese potencial se lo denomina potencial Z, y es la verdadera
estimación de la carga de la partícula.
El potencial Z se determina por varios métodos entre ellos por
electroforesis. Es un parámetro importante en relación a la estabilidad del sistema coloidal
Determinación del potencial Z
La electroforesis es probablemente elmétodo de más amplia aplicación
para la determinación del potencia Z. Consiste en el paso de una corriente eléctrica a través de la dispersión, puesta en una célula adecuada, como la que se señala en la figura (célula Burton).
Las partículas cargadas emigran al
electrodo de carga opuesto y, de acuerdo con la dirección y velocidad de migración, puede determinarse el signo y la magnitud del potencial zeta.
Purificación de las dispersiones coloidales
Los métodos son:
Diálisis: es el pasaje a través de una membrana. Las partículas
coloidales quedan retenidas en la membrana y pasa la solución verdadera. Se utilizó primero pergamino, luego celofán, y actualmente nitrato y
acetato de celulosa.
Electrodiálisis: La dispersión coloidal (conteniendo electrolitos para
eliminar) se coloca entre dos membranas. A los costados de las
membranas hay un compartimiento con agua. Se coloca un electrodo en cada compartimiento, al aplicar una FEM hay migración de iones de la dispersión coloidal hacia el agua. La dispersión coloidal queda privada de la solución verdadera.
Coloides hidrófobos
(Características)
No modifican la viscosidad, ni la tensión superficial del medio dispersante.
Alta sensibilidad a los electrolitos que influyen sobre la carga eléctrica que circunda a la partícula.
Inestabilidad por efecto de la diálisis (eliminación total de electrolitos hace al sol inestable).
Pequeñas cantidades de electrolitos estabilizan un coloide hidrófobo.
Presentan efecto Tyndall debido a la diferencia en el índice de refracción de las fases dispersa y dispersante. Las partículas coloidales por su tamaño pequeño reflejan la luz produciendo este efecto (fácilmente detectadas con el ultramicroscopio). No se ven al microscopio ordinario, sí al electrónico.
Partículas generalmente inorgánicas. No se forman espontáneamente.
Presentan movimiento Browniano (movimiento errático de las partículas). Consiste en un movimiento desordenado continuo con trayectorias de zig-zag (mantiene a las partículas dispersas).
Estabilización de coloides hidrófobos
1. Con una pequeña cantidad de electrolitos.
Se forma una doble capa eléctrica sobre la superficie de las partículas.
Las partículas se cargan todas iguales, se repelen, evitando la coagulación (aumenta el potencial zeta).
2. Con coloides protectores:
son coloides hidrofílicos que forman alrededor de cada partícula un
retículo altamente hidrofílico (película protectora), que evita el choque de partículas.
Según la concentración de electrolitos que se agregue a un coloide éstos pueden actuar:
Como peptizantes : cantidades pequeñas de electrolitos (dispersan las
partículas coloidales).
Como coagulantes: cantidades grandes de electrolitos producen
coagulación. El potencial Z disminuye, tiende a 0, y se rompe el equilibrio del sistema.
Coloides hidrófobos
A) SUSPENSIONES:
SÓLIDO FINAMENTE DIVIDIDO EN UN MEDIO ACUOSO U OLEOSOB) EMULSIONES:
son sistemas de al menos dos fases en los cuales un líquido se dispersa en otro líquido en la forma de glóbulos o gotitas pequeñas.UTILIDAD Y APLICACIONES
Ciertos agentes medicinales que tienen un sabor
desagradable se han hecho más aceptables por vía
oral cuando se formulan como emulsiones. Por lo
tanto, el aceite mineral (un laxante), el ácido valproico
(un anticonvulsionante), las vitaminas liposolubles, los
aceites vegetales y las preparaciones para
alimentación entérica se formulan a menudo en la
forma de una emulsión (O/W) para mejorar su sabor.
La utilidad de las emulsiones depende de su habilidad
para penetrar en la piel.
PRINCIPALES COMPONENTES DE LAS EMULSIONES
EMULSIONES
•
Medio dispersante (fase continua).
•
Glóbulos dispersos (fase discontinua).
•
Emulsionante (estabilizante)
Partículas sólidas finamente divididas insolubles en la fase dispersa y el medio dispersante, pero con una cierta afinidad por éstas.
Sustancias anfifílicas con una cierta afinidad con la fase dispersa y el medio
dispersante y que son solubles en, por lo menos, una de las fases (tensioactivos).
BALANCE HIDROFÍLICO-LIPOFÍLICO (HLB)
Es un concepto ideado por Griffin (1949). En una
emulsión, el valor del HLB del emulsionante intenta
estimar la atracción simultánea que experimenta
BALANCE HIDROFÍLICO-LIPOFÍLICO (HLB)
HLB ≈ 10
•Aceite en agua.
o/w
•Agua en aceite.
EMULSIÓN DEL TIPO AGUA EN ACEITE
Coloides hidrofílicos
Existe otro tipo de preparaciones farmacéuticas constituidas por
una dispersión de macromoléculas fuertemente hidrofílicas debido a la presencia de grupos polares.
Estos sistemas adquieren consistencia espesa cuando la
concentración de la fase dispersa tiene determinado valor (diferente en cada caso), y se los llama Mucílagos o Coloides Hidrofílicos.
Las sustancias capaces de formar dispersiones acuosas
homogéneas altamente hidrofílicas pertenecen a distintas
Características de los coloides hidrofílicos
Viscosidad superior a la del medio dispersante. Moléculasfuertemente hidratadas que aumentan la viscosidad del medio.
Tensión superficial un tanto menor que la del medio dispersante. Poca sensibilidad frente a los electrolitos (no modifican
mayormente su aspecto por el agregado de sales).
Más estables con el tiempo (por su gran hidrofília y carga
eléctrica); no separan la fase dispersa. Salvo si someten a cambios bruscos de temperaturas y de pH.
Presentan efecto Tyndall débil (no es fácil detectarlo con el
ultramicroscopio).
Por pérdida de agua pueden formar geles, pero son fácilmente
redispersables (coloides reversibles o emulsoides). Sol a Gel y de Gel a Sol.
No presentan movimiento browniano notable, las moléculas están
Coloides de asociación
“soluciones micelares”. Son dispersiones
límpidas y termodinámicamente estables.
Se forman
micelas de tensiaoctivo
, en el agua,
TENSIOACTIVOS
Los tensioactivos tienden a concentrarse en la interfase alterando
la energía libre de la superficie, reduciendo la tensión superficial del sistema.
Son moléculas que tienen una parte polar (cabeza hidrofílica) y
otra no polar (cola hidrófoba).
Para que una molécula sea tensioactiva su afinidad por la
Coloides de asociación
Cuando se preparan dispersiones de concentración creciente de
un tensioactivo de predominio hidrofílico (HLB elevado), a partir de cierta concentración llamada CMC (concentración micelar crítica) las moléculas de tensioactivo se agrupan en forma de micelas.
Se producen cambios en las propiedades físicas del sistema, que
Coloides de asociación
Los tensioactivos se agregan a partir de una
determinada concentración llamada
concentración
micelar crítica
(CMC)
, dando lugar a partículas de
tamaño coloidal, con diámetro equivalente en los
límites de 30-100 Å o sea de dimensiones coloidales,
por eso se los denomina
coloides de asociación o
Coloides de asociación
La figura muestra la acción de un
tensioactivo sobre la tensión
superficial (γ). Al aumentar la cc. de tensioactivo en agua, la tensión
superficial disminuye (línea ab) debido a que las moléculas se
adsorben en la superficie del agua.
Al agregar más tensioactivo se
alcanza el punto (b) donde las
moléculas están empaquetadas por completo en la superficie.
La parte hidrofílica hacia el agua y la
lipofílica hacia el aire.
Si se continua agregando
tensioactivo, no caben más moléculas en la superficie y se agregan en micelas. La tensión superficial no disminuye más y permanece cte.
La cc. en la que comienza la
Micelas
Las micelas pueden estar integradas por un número grande de
moléculas de tensioactivo, el tamaño es variable y depende de la naturaleza del tensioactivo, de la concentración, de la temperatura y de iones presentes.
El número de agregación
n
es el número de moléculas deInserción en las micelas
Inserción a nivel profundo : hidrocarburos (A).
Inserción menos profundo: alcoholes y ácidos grasos (B y C). Inserción en superficie: por ejemplo, ftalato de metilo (D). Inserción en cadenas de óxido de etileno: cuando se trata de
Micelas invertidas
En líquidos no polares, los tensioactivos pueden formar micelas
invertidas, donde las cabezas polares se dirigen hacia el centro y la parte no polar hacia el medio dispersante.
Como ejemplo podemos citar: dioctilsulfosuccinato de sodio y los
monoésteres del sorbitano, cuando se dispersan en aceites u otros líquidos no polares.
Micelas
La facilidad de formar micelas depende del tensioactivo y decrece
en el siguiente orden:
no iónico > anfótero > iónico.
Las micelas no son agrupados estáticos, se disocian, se reagrupan,
Micelas
Las micelas formadas en soluciones diluidas de tensioactivo son
aproximadamente esféricas.
Al aumentar la concentración las micelas aumentan de tamaño. Siendo
demasiado grandes para conservar la forma esférica, adoptan estructura elipsoidal, cilíndricas y finalmente laminares.
Estas fases afectan: la viscosidad, la reología de la formulación y la
Micelas
Micelas: (a) esféricas, (b) elipsoidal, (c) cilíndricas, (d) vermiforme.
La “solubilización” micelar se emplea en Farmacia:
