Sistemas Dispersos

1. Cmo est constituido un sistema disperso?

Los sistemas dispersos son mezclas de dos o mas sustancias simples o compuestasen donde hay una fase dispersa o discontinua, que en la mayora de casos esta en menor cantidad, y una fase dispersante o continua, que generalmente interviene en mayor proporcin. Estas fases interactan en menor o mayor grado segn el tipo de sistema disperso que conformen.En el caso de soluciones,la fase dispersante se llama solventey lafase dispersa se llama soluto.

Dispersiones metaestables

Fase dispersa (> 0.1) Slidos finamente divididos

Fase continua (lquida) Unidades mtricas: metro (m), milmetro (mm), micra (), milimicra (m) o nanometro (nm)

Formas farmacuticas bajo la forma de suspensin: orales, tpicas, parenterales

2. Qu es una dispersin gruesa? Por medio de que cambios fsicos las mismas tienden a volver a un estado energticamente ms favorable? Analice las ecuaciones correspondientes.

A un sistema disperso (slido-lquido) se le denomina suspensin (sistema de dispersin gruesa) si la dimensin media de las partculas slidas es mayor que 10 m.

En las dispersiones gruesas, donde las partculas son de tamao relativamente grande, el rea superficial total de la fase slida tiene poca significacin, es decir, el efecto de las propiedades superficiales es prcticamente despreciable.

Las partculas ordinarias se distinguen a simple vista, por lo tanto, es un sistema heterogneo (es difsico) a nivel microscpico y a simple vista.

la reduccin del tamao de las partculas, y aumento de la superficie especfica, la energa libre de la superficie aumenta: F: Es el aumento de energa libre superficial en ergios A: es el aumento de superficie en cm2 : Tensin superficial en Dinas/cm entre la partcula dispersada y el medio de dispersin. Se reduce F agregando un agente humectante adsorbido a la interfase entre la partcula y el vehculo

MTODOS DE REDUCCIN DEL TAMAO DE PARTICULAS

Fsicos MICROPULVERIZACION: trituracin a alta velocidad. MICRONIZADO: mezclado a alta velocidad. SPRAY DRYING: Solucin del frmaco sprayada y secada por una corriente de aire seco y caliente.

Qumicos Precipitacin por cambio de pH o de solventes

Con la reduccin del tamao de las partculas, y aumento de la superficie especfica, la energa libre de la superficie aumenta:

F: Y A F: Es el aumento de energa libre superficial en ergios A: es el aumento de superficie en cm2 : Tensin superficial en Dinas/cm entre la partcula dispersada y el medio de dispersin.

Se reduce F agregando un agente humectante adsorbido a la interfase entre la partcula y el vehculo

Ecuacion de Young: Elngulo de humectanciase refiere al ngulo que forma la superficie de un lquido al entrar en contacto con un slido. El valor del ngulo de contacto depende principalmente de la relacin que existe entre las fuerzas adhesivas entre el lquido y el slido y las fuerzas cohesivas del lquido. Cuando las fuerzas adhesivas con la superficie del slido son muy grandes en relacin a las fuerzas cohesivas, el ngulo de humectancia es menor de 90 grados sexagesimales, teniendo como resultado que el lquido moja la superficie.1

La dispersin en agua de slidos insolubles hidroflicos e hidrofbicos Los slidos hidroflicos finamente divididos se mojan espontneamente y pueden dispersarse con facilidad generando dispersiones con mayor viscosidad que el agua. Los slidos hidrofbicos finamente divididos requieren la adicin de un agente mojante para mojarse y dispersarse en agua generando una dispersin cuya viscosidad no se diferencia significativamente de la del agua.

Agentes mojantes Por su estructura qumica(anfipaticas) se ubican en la interfases y las modifican. Bajo ciertas condiciones (concentracin, temperatura, medio, etc) los agentes tensioactivos tiene la capacidad de autoagregarse

Las dispersiones se clasifican en tres tipos, en funcin del tamao de las partculas dispersas y de ciertas caractersticas particulares.

En una solucin,las partculas dispersas (tomos, iones o molculas) no se distinguen con el microscopio; por lo tanto es un sistema homogneo a nivel microscpico y a simple vista.

En un coloide,las partculas dispersas, debido a ser de mayor tamao que los tomos y las molculas, se distinguen con el microscopio, pero no a simple vista; por lo tanto, es un sistema heterogneo (es difsico) a nivel microscpico.

En una suspensinlas partculas ordinarias se distinguen a simple vista, por lo tanto, es un sistema heterogneo (es difsico) a nivel microscpico y a simple vista.

3. Qu leyes gobiernan la velocidad de sedimentacin de las partculas? Analice cada uno de los parmetros involucrados

VELOCIDAD DE SEDIMENTACION DE LAS PARTICULAS:

Ley de Stokes: Velocidad de sedimentacin de una coleccin uniforme de partculas esfricas:

V: 2 r2 ( 1- 2) g 9 * Si las partculas exceden su radio crtico en el cual la gravedad es la fuerza dominante

V: Velocidad terminal en cm/seg r = radio de las partcula en cm 1 = densidad de las partculas (g/cm2) de la fase dispersa y del medio de dispersin. 2= densidad del medio. g = aceleracin debido a la gravedad (980,7 cm/seg2 ) = viscosidad newtoneana del medio de dispersin en poises (g/cm/seg2)

Suspensiones, geles y magmas

1. Defina suspensiones segn FA7.

Son preparados lquidos constituidos por partculas slidas dispersadas en una fase lquida en la cual las partculas no son solubles. Estos productos se disean para administrarse por diferentes vas como Suspensiones orales, Suspensiones inyectables, Suspensiones tpicas; etc. Algunas suspensiones estn preparadas y listas para su uso, mientras que otras se presentan como mezclas de polvos para reconstituirse antes de su uso, con el vehculo que corresponda. Tales productos se denominan para

suspensin oral, etc. Algunas suspensiones son preparadas en forma estril y se emplean como inyectables o para la administracin oftlmica.

Deducciones: Una suspensin ser ms estable (menor velocidad de sedimentacin de partculas): cuanto menor sea el radio de las partculas suspendidas cuanto menor sea la diferencia entre densidades de slido y lquido cuanto mayor sea la viscosidad del lquido en cuyo seno se hallan las partculas En muchas suspensiones farmacuticas (con elevada proporcin de fase dispersa) el comportamiento no responde a la ley de Stokes. Si la concentracin es inferior a los 2 g de slido por cada 100 ml se cumple.

Factores que afectan la estabilidad: Tamao de partcula Viscosidad (agente tixotrpico) Humectabilidad del slido (humectante: tensioactivo, alcohol o polialcohol) Potencial Z Crecimiento de cristales (efecto de la temperatura)

2. Cules son las razones por las cuales se formula una suspensin? Describa la importancia de las suspensiones de:Tipo farmacutico: muchos medicamentos por sus caractersticas qumicas no se disuelven en agua, razn por la cual se preparan en suspensin, es una forma farmacutica en la que el principio activo (frmaco) no est disuelto completamente, una parte de el se mantiene suspendido flotando en el lquido, a diferencia de los jarabes donde el frmaco se encuentra totalmente disuelto.

De eleccin para:

administrar drogas insolubles a pacientes con dificultad para deglutir formas farmacuticas slidas, Tener la flexibilidad para la dosificacin de las formas farmacuticas lquidas, disminuir el sabor desagradable de algunos principios activos (si el principio no se halla disuelto, el sabor no se percibe), ej. palmitato de cloranfenicol, paracetamol aumentar la estabilidad de una droga (en suspensin la estabilidad qumica puede ser mayor que en solucin), ej. penicilina G procanica, aumentar el tiempo de accin de una droga, ej. penicilina G procanica. Algunos materiales deben estar presentes en el tracto gastrointestinal en forma finamente pulverizada. Ej. Caoln, carbonato de Mg, trisilicato de Mg para la adsorcin de toxinas o neutralizacin de acidez excesiva. P.a.: antibiticos y sulfamidas (en pediatra), anticidos, sulfato de bario (radiologa).

3. Uno de los principales problemas que afectan la estabilidad fsica de las suspensiones es la sedimentacin de las partculas dispersas. Indique de qu manera se controla este fenmeno.

Por su misma naturaleza, los slidos en una suspensin pueden sedimentar en el fondo del envase.

Tal sedimentacin tambin puede conducir a la aglutinacin y la solidificacin del sedimento con la

resultante dificultad para la redispersin de la suspensin por agitacin. Para impedir tales problemas,

se emplean una variedad de sustancias auxiliares tales como agentes tensioactivos, agentes viscosantes

de diferentes tipos (polmeros hidroflicos, arcillas), agentes floculantes, modificadores de la

densidad, etc. Es importante que las suspensiones siempre se agiten antes de ser empleadas para asegurar

la distribucin uniforme del slido en el vehculo y de ese modo asegurar la dosificacin uniforme y apropiada. Las suspensiones requieren conservacin en envases de cierre perfecto.

4. Describa los mtodos fsicos y qumicos que se pueden utilizar para reducir el tamao de las partculas de los slidos para la elaboracin de suspensiones.

Fsicos: MICROPULVERIZACION: trituracin a alta velocidad.MICRONIZADO: mezclado a alta velocidad. SPRAY DRYING: Solucin del frmaco sprayada y secada por una corriente de aire seco y caliente.

Qumicos: Precipitacin por cambio de pH o de solventes

5. En las suspensiones, el empastamiento de las partculas en el sedimento puede ser evitado

mediante la floculacin. En este contexto, describa:

a. Qu entiende por floculacin controlada? Compare las caractersticas de suspensiones floculadas y defloculadas.

Lafloculacines unproceso qumicomediante el cual, con la adicin de sustancias denominadasfloculantes, se aglutinan lassustancias coloidalespresentes en elagua, facilitando de esta forma sudecantaciny posteriorfiltrado.

Cuando se usa este mtodo , el formulador toma la dispersin de partculas defloculadas humectadas y trata de producir floculacin agregando un agente floculante:lo mas comn esque sean electrolitos .polimeros o tensioactivos.El objetivo es controlar la floculacin aadiendo la cantidad de agente floculante que de como resultado un volumen mximo de sedimentacin.

Proceso

El proceso de floculacin es precedido por la coagulacin, por eso se suele hablar de los procesos de coagulacin-floculacin. Estos facilitan la retirada de las sustancias en suspensin y de las partculas coloidales:

Lacoagulacines la desestabilizacin de las partculas coloidales causadas por la adicin de un reactivo qumico llamadocoagulanteel cual, neutralizando sus cargas electrostticas, hace que las partculas tiendan a unirse entre s.

Lafloculacines la aglomeracin de partculas desestabilizadas en microflculos y despus en los flculos ms grandes que tienden a depositarse en el fondo de los recipientes construidos para este fin, denominados sedimentadores.

Los factores que pueden promover la coagulacin-floculacin son el gradiente de la velocidad, el tiempo y elpH. El tiempo y el gradiente de velocidad son importantes al aumentar la probabilidad de que las partculas se unan y da ms tiempo para que las partculas desciendan, por efecto de lagravedad, y as se acumulen en el fondo. Por otra parte el pH es un factor prominente en la accin desestabilizadora de las sustancias coagulantes y floculantes.

La solucin floculante ms adecuada a la naturaleza de los materiales en suspensin con el fin de conseguir aguas decantadas limpias y la formacin de lodos espesos se determina por pruebas, ya sea en laboratorio o en el campo.

En laminera, los floculantes utilizados sonpolmerossintticos de altopeso molecular, cuyas molculas son de cadena larga y con gran afinidad por las superficies slidas. Estas macromolculas se fijan poradsorcina las partculas y provocan as la floculacin por formacin de puentes interpartculas.

Floculacin inica[

Mediante lafloculacin inicase modifican las molculas disueltas en un fluido mediante la accin de los llamados floculadores inicos, que son los elementos materiales compuestos por tubos deacero inoxidable,plataocobre, que conectados en su extremo a polos decorriente directa, positiva o negativa, generan la actividad inica. Los floculadores inicos sumergidos en el fluido producen uncampo elctricode baja intensidad con actividad inica constante, que incrementa la energa de loselectronesde enlace; entonces, lostomosque componen las molculas diluidas en el medio sufren un cambio en su estructura que las lleva a su forma ms elemental, confirmando lateora electrolticade la disociacin.

Suspensin desfloculada Las partculas sedimentan lentamente en forma independiente unas de otras. Las fuerzas de repulsin superan las de atraccin de London cuando los potenciales son altos (25 mv o mayores). La fuerza de repulsin depender del espesor de la capa difusa, es decir, de la importancia del potencial Z. Las partculas ms grandes sedimentan ms rpido y las pequeas permanecen ms tiempo sobrenadando, creando opalescencia. Cuando despus de un tiempo relativamente largo todas sedimentan, el sedimento es compacto, de poco volumen, difcil de dispersar (caking: las partculas encajan unas con otras expulsando el medio dispersante)

Suspensiones floculadas Se puede provocar la floculacin en condiciones en que el sedimento formado sea fcilmente redispersable. Las partculas forman flculos que sedimentan a una velocidad determinada por su tamao y porosidad. No hay zona de opalescencia porque las partculas pequeas forman parte de los flculos. Estos flculos aprisionan rpidamente el lquido dispersante y ocupan un volumen importante. Los sedimentos son porosos, fcilmente redispersables, muy voluminosos que pueden ocupar el volumen total de la preparacin. Las partculas no estn tan cercanas como para producir caking. Esto ocurre cuando las cargas elctricas son pequeas, la sedimentacin es rpida, ocupa mucho volumen por englobar mucha agua

c. Qu importancia tiene la determinacin del Potencial Z () de una suspensin? Cmo relaciona este concepto con la floculacin? Qu valores de potencial Z son caractersticos de una suspensin floculada?

d. Cmo se calcula el volumen de sedimentacin (F) de una suspensin?

e. Qu entiende por grado de floculacin () de una suspensin?

7. Qu componentes son utilizados para la formulacin de suspensiones? Cite ejemplos de cada

uno de ellos.

HUMECTANTES Tensioactivos Para va oral polisorbatos (Tween) y steres de sorbitano (Span) hasta 0,1%. Coloides hidroflicos Goma arbiga, bentonita, tragacanto, alginatos, goma de xantano y derivados de celulosa (coloides protectores) Disolventes Alcohol, glicerol y glicoles, miscibles con agua, reducen la tensin de la superficie de contacto lquido/aire. Viscosantes. De origen vegetal: goma arbiga ), goma tragacanto (goma karaya, goma guar (0,5%), almidn, pectinaDe origen animal: gelatina), casena. De origen mineral: arcillas

FLOCULANTES Electrolitos Alteran el potencial Z de las partculas dispersas. Si se reduce suficientemente puede producirse la floculacin. Los polivalentes tienen mayor capacidad de producir floculacin. Surfactantes No inicos: desfloculada por capa hidroflica hidratada rodeando la partcula. Inico de carga contraria a la partcula: se neutralizan Inico de igual carga: se desflocula Polmeros Almidn, alginatos, der. Celulosa, tragacanto, carbmeros, silicatos, molculas lineales y ramificadas que forman red Clasificacin de Viscosante

8. Cul es el esquema metodolgico general de preparacin de suspensiones? Enumere las operaciones unitarias involucradas

Preparacin: Las suspensiones se pueden preparar por precipitacin o por dispersin. La precipitacin puede lograrse por cambio de pH o por modificacin del solvente. Procedimiento por dispersin: Pulverizar en mortero el material insoluble (para la va oral no debe quedar arenoso) con una pequea cantidad de vehculo que contenga el humectante, hasta formar una pasta uniforme a la que se va agregando gradualmente el resto de la fase lquida que puede llevar disueltos principios solubles. El viscosante puede ir incorporado en la fase lquida o pulverizarse con los polvos. El contenido del mortero se pasa a una probeta, incluidos los lavados del mismo con sucesivas porciones de vehculo, y por ltimo se agrega c. s. de ste hasta volumen final. Se puede pasar por un homogeneizador al final (molienda hmeda) o por molino coloidal que reduce la aglomeracin de partculas. Se debe tener presente que cuanto ms pequeas son las partculas se suspenden ms fcilmente y se asientan lentamente, logrndose mayor uniformidad en la dosis. Envase y conservacin: frascos de boca ancha, con espacio libre para agitar, protegido de la congelacin, el calor excesivo.

10. Defina reologa. Qu tipos de flujos (newtoneanos y no newtoneanos) conoce? Qu caractersticas reolgicas pueden presentar las suspensiones? Cules de ellas son deseables? JSR

Lareologa es la rama de laFsica de medios continuosque se dedica al estudio de ladeformaciny elfluirde lamateria.

Fluido newtoniano:Un fluido newtoniano es un fluido cuya viscosidad puede considerarse constante en el tiempo. La curva que muestra la relacin entre el esfuerzo o cizalla contra su tasa de deformacin es lineal y pasa por el origen. El mejor ejemplo de este tipo de fluidos es el agua en contraposicin al pegamento, la miel o los geles que son ejemplos de fluido no newtoniano. Un buen nmero de fluidos comunes se comportan como fluidos newtonianos bajo condiciones normales de presin y temperatura: el aire, el agua, la gasolina, el vino y algunos aceites minerales.

Fluido no newtoniano:es aqul cuya viscosidad vara con la temperatura y presin, pero no con la variacin de la velocidad. Estos fluidos se pueden caracterizar mejor mediante otras propiedades que tienen que ver con la relacin entre el esfuerzo y los tensores de esfuerzos bajo diferentes condiciones de flujo, tales como condiciones de esfuerzo cortante oscilatorio.

11. Defina geles y magmas segn FA7. Qu diferencias presentan los geles con respecto a los magmas?

El trmino Magma, a menudo se emplea para describir las

suspensiones de slidos inorgnicos hidroflicos como las arcillas, que originan sistemas con un

comportamiento reolgico similar a los geles.

GELES

Son sistemas semislidos con un alto contenido acuoso o hidroalcohlico y baja o media viscosidad

conferida por un agente gelificante. Cuando la masa del gel consta de una red de partculas discretas pequeas, el gel se clasifica como un sistema de dos fases (como por ej., Gel de hidrxido de aluminio), mientras que, si el tamao de partcula de la fase dispersa es relativamente grande, generalmente se denomina magma (como por ej., Magma de bentonita). Tanto geles como magmas suelen ser tixotrpicos, siendo semislidos en reposo y tornndose lquidos al agitarlos. Deben ser agitados antes de su uso para asegurar la homogeneidad y deben rotularse a ese efecto. (Ver Suspensiones.) Los geles que se visualizan como una sola fase generalmente contienen macromolculas orgnicas distribuidas uniformemente en todo el lquido de tal manera que no existe ningn lmite evidente entre las macromolculas dispersas y el lquido. Los geles de una sola fase pueden prepararse con macromolculas sintticas o con gomas naturales. Estos ltimos tambin se llaman muclagos.

12. Cmo se preparan los geles y magmas?