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INFORME No. 2 - Sistemas Heterodispersos - Suspensiones María Fernanda Galvis 1, Daniel Eduardo López1, Estefanía Marín Yepes1, Socaire del Mar Másmela1, Michael Stiven Mosquera1, Julieth Tatiana Román1, Lina Esperanza Santamaría1 1Estudiante de Farmacia - Universidad Nacional de Colombia (Sede Bogotá) Farmacotecnia II (Cód. 2015661-1) - Doc. Diana Marcela Aragón

OBJETIVOS Objetivo General: Evaluar el grado de humectación de un sólido, y sus respectivos comportamientos ante el agua, y el efecto que tienen ciertos aditivos sobre el mismo. Objetivos Específicos: ● ● ● ● ●

Comprender el concepto de punto de mojado y determinarlo para diferentes sólidos puros y el efecto que posee con la adición de un agente tensoactivo. Comparar las características que ofrecen los diferentes aditivos o agentes humectantes, a los puntos de mojado obtenidos. Determinar la relación entre la naturaleza química de los sólidos analizados y su comportamiento en las dispersiones con agentes humectantes y agua. Relacionar y diferenciar el efecto que tienen los diferentes agentes humectantes y su mecanismo, con el diseño y elaboración de suspensiones. Observar y diferenciar los factores que influyen en el proceso de humectación y su variación para diferentes agentes humectantes.

METODOLOGÍA ●

Práctica 2A - Punto de Mojado

Diagrama No. 1 - Metodología determinación punto de mojado

●

Práctica 2B - Determinación del Comportamiento Natural del Material

Diagrama No. 2 - Metodología evaluación humectación de sólido

RESULTADOS ●

Práctica 2A - Punto de Mojado Para el estudio del punto de mojado, se establecieron 4 diferentes sólidos (metronidazol, ibuprofeno, caolín y sacarosa). Para cada uno de los sólidos, se estudió el punto de mojado mediante 4 procedimientos: Uno con agua y los otros tres con la adición de agentes humectantes (Un agente tensoactivo, un poliol, y un hidrocoloide). Se buscaba llegar hasta una masa consistente. La siguiente tabla, muestra los resultados obtenidos: Tabla No. 1 -

Agente humectante

Agente humectante

Resultados determinación punto de mojado

Sólido a evaluar

Volumen de agua requerido (mL)

Punto de mojado (mL / 100 g sólido)

Metronidazol

1.9

95.0

Propilenglicol (0,4g)

0.5

25.0

Tween 80 (0,4 g)

0.6

30.0

Goma acacia 20 % (0,4 g)

0.3

15.0

Ibuprofeno

1.8

90.0

Propilenglicol (0,4g)

0.85

42.5

Tween 80 (0,4 g)

1.0

50.0

Goma acacia 20 % (0,4 g)

1.0

50.0

Caolín

Agente humectante

1.2

60.0

Propilenglicol (0,4g)

1.0

50.0

Tween 80 (0,4 g)

0.95

47.5

Goma acacia 20 % (0,4 g)

0.80

40.0

-

-

Propilenglicol (0,4g)

-

-

Tween 80 (0,4 g)

-

-

Goma acacia 20 % (0,4 g)

-

-

Sacarosa

Agente humectante

●

Práctica 2B - Determinación del Comportamiento Natural del Material Para esta práctica, se estudiaron los mismos 4 sólidos (metronidazol, ibuprofeno, caolín y sacarosa), los cuales se evaluaron en 4 distintos medios (agua destilada, y en tres soluciones, al 0,4 %, de propilenglicol, Tween 80 y goma acacia, respectivamente). Por lo cual, se observará las propiedades de los sólidos y los efectos que los agentes humectantes producen en éstos. Tabla No. 2 - Propiedades de los sólidos a evaluar

Componente

Metronidazol

Ibuprofeno

Caolín

Sacarosa

Polaridad

Media - baja

Media - baja

Alta

Alta

So en agua o en medios de alta polaridad

Escasamente en agua y en alcohol. Soluble en ácidos diluidos.

Insoluble en agua y soluble en etanol y acetona

Insoluble en agua, etanol (95%), ácidos diluidos fríos y soluciones de hidróxidos.

Soluble en agua, escasamente soluble en etanol (95%)

So en medios de baja polaridad

Ligeramente en éter, y escasamente en cloroformo

Fácilmente soluble en la mayoría de disolventes orgánicos

Insoluble en dietil éter y disolventes orgánicos.

Prácticamente insoluble en cloroformo y propan-2-ol

Tensión superficial

-

-

-

-

Fuerzas de unión

Puente de hidrógeno, Dipolo-dipolo

Puente de hidrógeno, Dipolo-dipolo

Puente de hidrógeno

Puente de hidrógeno

Estructura química

Dureza (mohs)

1.9

1.9

2.0

2.1

Punto de fusión

159 - 163 °C

75-76 °C

1750°C

160 - 186 °C

Volatilidad (mmHg)

3.1X10-7 (25°C)

4.74X10-5 (25° C)

0.00

0.00

Para este estudio, se realizó una observación en paralelo de cada uno de los sólidos en los 4 medios. Se estudia el tiempo de sedimentación total y se realizan las clasificaciones respectivas. Tabla No. 3 - Comportamiento y clasificación de los sólidos en distintos medios Sistema sólido-líquido

Observación

Clasificación S/D

Clasificación [0-4]

Fase dispersa (Metronidazol)

Fase dispersante (Solución)

Agua destilada

En su mayoría forma sedimento, queda en superficie renuente.

S

2

Propilenglicol 0,4 %

Similar al agua. Renuente no sedimenta.

S

0

Suspensión uniforme en menos de 5 min

D

3

Sedimentación y suspensión en 15 min

D

1

Tween 80 0,4 %

Goma acacia 0,4 %

Fase dispersa (Ibuprofeno)

Fase dispersante (Solución)

Agua destilada

El sólido no penetra en la fase continua

NA

NA

Propilenglicol 0,4 %

El sólido no penetra en la fase continua

NA

NA

El sólido comienza a penetrar rápidamente por el medio [12min]

D

2

El sólido no penetra en la fase continua

NA

NA

S

4

Tween 80 0,4 %

Goma acacia 0,4 %

Fase dispersa (Caolín) Agua destilada

Penetra la fase acuosa y sedimenta rápidamente. Queda sólido en la superficie

Fase dispersante (Solución)

Propilenglicol 0,4 %

Se va sedimentando lentamente, pero queda una parte en la superficie

S

4

Tween 80 0,4 %

Se dispersa rápidamente dejando un tono blanco a la solución y un sedimento

D

3

Goma acacia 0,4 %

Sedimenta rápidamente y se dispersa en el medio dejando una coloración blanca

D

3

S

4

S

4

S

4

S

4

Fase dispersa (Sacarosa) Agua destilada

Fase dispersante (Solución)

Propilenglicol 0,4 % Tween 80 0,4 % Goma acacia 0,4 %

En todos los medios humectantes la sacarosa penetró con facilidad en menos de 1 min y se sedimento de inmediato

NA: No aplica ninguna clasificación. El sólido no penetra en la fase continua S: El sólido al penetrar el agua se mantiene en sedimento D: El sólido al penetrar el agua se mantiene en dispersión Clasificación 0: El sólido permanece en flotación y penetra por sí solo después de 15 min Clasificación 1: El sólido inicialmente flota y luego comienza a penetrar requiriendo entre 10 y 15 min. Clasificación 2: El sólido inicialmente flota y luego comienza a penetrar requiriendo entre 5 y 10 min Clasificación 3: El sólido inicialmente flota y rápidamente penetra requiriendo menos de 5 min Clasificación 4: El sólido inicialmente flota y rápidamente penetra, requiriendo entre 2 y 3 minutos para humectarse completamente.

La siguiente tabla demuestra las propiedades de cada uno de los agentes humectantes utilizados (en forma de solución al 0,4 %) y del agua destilada. Tabla No. 4 - Propiedades de los agentes humectantes a evaluar Componente

Estructura química

Polaridad

So en agua

HLB

Reduce γ

So en aceite

Agua

Polar

Soluble

8,0

No

Insoluble

Propilenglicol

Polar

Soluble

11,0

Si

Insoluble

Tween 80

(Ver anexo 1)

Polar

Soluble

15,0

Si

Insoluble

Goma acacia

(Ver anexo 2)

Polar

Soluble

3,4

No

Insoluble

Y: Tensión superficial

DISCUSIÓN DE RESULTADOS Práctica 2A - Punto de Mojado Con los datos obtenidos experimentalmente, se determinó el punto de mojado para cada uno de los sólidos. Esto se puede relacionar de la siguiente manera:

Gráfica No. 1 - Comparación de puntos de mojado de cada sólido y el efecto con un agente humectante Como se puede verificar en la gráfica No. 1, con la adición de agente humectante (sea un tensoactivo, un poliol, o un hidrocoloide), se reduce significativamente el punto de mojado, como en el caso del metronidazol; o reduce en media magnitud, como en el caso del caolín. Hay que tener en cuenta que existen tres tipos de agentes humectantes: Agentes tensoactivos (ej. Tween 80, Span 60), polioles (ej. Propilenglicol, Sorbitol), y los hidrocoloides (ej. Goma acacia, Carrageninas). El empleo de estos agentes humectantes, en el diseño de suspensiones, permite una dispersión de la fase sólida en el líquido, esto sucede al reducirse el ángulo de contacto al desplazar el aire presente; esto también permite asegurar la estabilidad de estos sistemas heterodispersos. A continuación, se explicará cada sólido y su respectivo comportamiento. Metronidazol (MNZ): A nivel general, es el sólido que requiere una mayor cantidad de agua para lograr el punto de mojado, momento donde hay un equilibrio entre de sólido y el líquido. Según los resultados, el MNZ presenta un comportamiento acorde a propiedades tales como la solubilidad [1] que se pueden apreciar en la Tabla No. 2. A su vez el proceso de asociación soluto-solvente se limita a características del sólido tal como su morfología, la uniformidad de partículas y tamaño de estas, que depende de condiciones de obtención (cristalización, técnicas de molienda) [2] que definen la dureza del sólido y esta a su vez define el grado de humectación. Con esta observación se aclara que no sería válido comparar la capacidad humectante entre sustancias de diferente naturaleza, siendo así en el caso particular de MNZ según la Gráfica No.1 este brinda un indicio del nivel de fuerzas de la partícula que definen la forma del sólido. Al requerir mayor cantidad de agua, es de esperar mayor rigidez en su estructura lo cual desfavorece la interacción sólido-líquido. Al emplear un agente humectante este desplaza la fase gaseosa que cubre el sólido para permitir el contacto con el medio líquido.

Este desplazamiento se logra a medida que el ángulo de contacto tome valores cercanos a 0. Al evaluar la ecuación de Young [3], esto se obtiene a medida que Cos ϴ sea cercano a 1.

Según la ecuación de Young, la reducción de tensión superficial del líquido y sólido-líquido favorecen la humectación. Para el MNZ que presenta naturaleza semipolar por el anillo azólico y porciones alifáticas en conjunto con el grupo nitro y grupos -OH [4], ante la exposición a agua, la región hidrofóbica repele esta, pero coexiste la interacción mediada por puentes de hidrógeno que le confiere su afinidad por ésta. Según lo observado las fuerzas de cohesión superan a las fuerzas de adhesión para el caso MNZ-W, lo cual indica que el ángulo de contacto debe presentar un valor elevado (>90°).Cabe resaltar que este proceso refleja que la superficie del material sólido presenta predominio de porción hidrófoba. Al emplear el Tween 80 (Tw80), la región hidrófoba de este se adsorbe sobre el MNZ (carácter hidrófobo que lo corrobora la baja humectación con solo agua) dejando expuestas las unidades polietoxiladas que mediante fuerzas dipolo-dipolo favorecen la humectación. Lo anterior se manifiesta como la extensión del agua sobre el sólido y así el coeficiente de extensión (S) estará más cercano a cero respecto al ensayo sin emplear humectante, lo que indica que las fuerzas de cohesión se han reducido para favorecer fuerzas de adhesión esta vez mediadas por Tw80-W. Para la situación del propilenglicol (PG) presenta mejor grado de humectación respecto a Tw-80, según el HLB del PG se recomienda su uso como un agente humectante debido a equilibro adecuado que tiene una estructura como la del PG, para tener afinidad por sustancias hidrófilas e hidrófobas [5], con el PG los grupos -OH generan puentes de hidrógeno con grupos como nitro y -OH del MNZ, lo cual brinda carácter hidrófilo para permitir la humectación del MNZ, el otro efecto del PG se da a nivel superficial donde la asociación con moléculas de agua reduce tensión superficial y de esta forma reduciendo el ángulo de contacto. Por último para el caso de la goma de acacia que se trata de un hidrocoloide, este presenta mayor grado de humectabilidad, al evaluar la estructura de la goma acacia (Anexo No. 2) se destaca la presencia de fragmentos etéreos que confieren lipofilia para poder asociar el sólido, por otro lado este agente presenta la mayor proporción de grupos hidrófilos (-OH) que permite tomar menor proporción de agente humectante para asociar el medio acuoso, esto comparándolo con agentes como PG y Tw80, donde una molécula de estos últimos asocia una menor cantidad de moléculas de agua. Este agente se distingue por su capacidad viscosante que presenta debido a la superposición de cadenas propia de un agente coloide [6], esta capacidad favorece la infiltración de MNZ que produciría agregaciones con región lipófila que constituye el anillo azólico y cadena alifática, dejando así las porciones polares ante el medio acuoso que contribuyen en gran medida a la reducción de la tensión superficial. El mecanismo se representa en la ilustración No. 1 [7] donde se aprecia la interacción con regiones hidrófilas de MNZ, de ser así este agente además de incidir en la tensión superficial también afecta la tensión interfase sólido-líquido, debido a que se espera que la mayoría de la superficie del sólido tiene un carácter hidrófobo. Ilustración No. 1Representación esquemática MNZ en hidrogel (goma de acacia) Podría ser resultado de la afinidad de la goma acacia por la región hidrófoba, teniendo en cuenta que es el humectante con menor HLB empleado, indica que la incorporación de la goma interfiera en la estructura sólida del MNZ, sin llegar a una disolución del mismo. Ibuprofeno: El Ibuprofeno es un fármaco muy poco soluble en agua, por sus características de polaridad; como se puede observar en la gráfica No. 1, se reduce significativamente el punto de mojado

alrededor de un 50%. Esto se debe a la disminución en el ángulo de contacto, el PG al ser un diol ayuda a mantener contenido de humedad por ser de carácter higroscópico como los demás polioles desplazan el aire contenido en las partículas del sólido reduciendo la tensión superficial entre el aire, el sólido y el medio líquido. La diferencia entre emplear un hidrocoloide, como lo es la Goma Acacia o un tensioactivo no iónico como el Tween 80, en el ibuprofeno es significativa pero no la mejor, ambos compuestos se orientan a la superficie hidrofóbica del sólido reduciendo así la tensión interfacial (S-L) permitiendo una mayor extensión del líquido sobre el sólido; por su parte la goma acacia se emplea principalmente como una gente emulgente por lo tanto ayuda a mezclar compuestos inmiscibles, se mencionó anteriormente que posee una estructura con afinidad lipófila y otra con afinidad hidrofílica que puede emplearse para soluciones tipo w/o. Una de la razones de que se reduzca el punto de mojado, es que el agua con mezclas de agentes humectantes, como el propilenglicol, hace que se tenga una rápido descenso en el valor del coeficiente de solubilidad. [8] Para el caso de la adición de los agentes humectantes, el propilenglicol (disolvente polar) ayuda a reducir la tensión superficial y mejora el punto de mojado; para el caso de la goma acacia, se forman capas multimoleculares en torno a la superficie del fármaco y se aumenta la viscosidad; para el caso del Tween 80, se rompen las tensiones entre las fases hasta un punto tal donde haya una fase homogénea. [9] Sacarosa: Para el caso de la sacarosa, al ser un sólido altamente soluble en agua (253g/100ml), en ninguna de las dos prácticas se obtuvieron resultados, al adicionar agua sobre el sólido, se forma una solución homogénea, es decir una dispersión a nivel molecular. La sacarosa al ser un sólido de muy baja energía tiene tendencia a interactuar con el agua por medio de fuerzas del tipo Van der Waals. Igualmente, se debe tener en cuenta que esta estructura, al tener varios grupos hidroxilos, crean rápidamente puentes de hidrógeno con el agua, por lo cual se tiene una alta afinidad. Como no se puede aplicar el punto de mojado a un sólido que tiene tan alta solubilidad, no es conveniente emplear un sistema que ayude a disminuir el ángulo de contacto cuando de por si este ya es prácticamente nulo.[10] Caolín: Dada la gráfica No. 1, es claro que el caolín es el material con menor punto de mojado, sin tomar en cuenta a la sacarosa. Sin embargo, frente a la presencia de agentes humectantes, a pesar de que disminuye su punto de mojado, no presenta una gran variación como si lo mostraron el ibuprofeno y el metronidazol. Esto debido a que el caolín, a pesar de ser insoluble en agua, es higroscópico y presenta una alta polaridad. Por lo tanto al entrar en contacto con esta, sus fuerzas de cohesión se verán superadas fácilmente por las fuerzas de adhesión que se generan por las interacciones dipolo-dipolo que aumenta la humectación del sólido. Al estar en presencia de propilenglicol, se genera una disminución no muy grande en el punto de mojado, debido a que el PG mejora las fuerzas de adhesión y disminuye el ángulo de contacto permitiendo así una mayor humectación. De igual manera sucede con el Tween 80 y la goma acacia. Este comportamiento podría darse debido a que, a pesar de ser higroscópico es un sólido insoluble, por ello al estar presentes estos humectantes estos interactúan de mejor manera tanto con el sólido como con el agua causando que se necesite menor cantidad de agua para humectar el caolín, sin embargo, la humectación obtenida no presenta mayor variación con respecto a lo esperado, es decir, los agentes humectantes no tienen una acción marcada sobre el caolín. Por una parte, el poliol tendrá mayor afinidad por el agua debido a sus grupos hidroxilo y de igual manera interactúa con los grupos polares del caolín, con ello se desplaza la fase gaseosa presente en contacto con el sólido, disminuyendo con ello el ángulo de contacto y el punto de mojado. Por otra parte, la goma acacia, al ser más hidrofóbicas que los otros humectantes interactúa con el caolín de manera tal que se generen alrededor del sólido múltiples capas de moléculas de hidrocoloide permitiendo que mejore la interacción del sólido con el agua y se necesite una menor cantidad de esta para mojar totalmente, es decir, disminuye su punto de mojado.

Práctica 2B - Naturaleza de los sólidos y comportamiento en agentes humectantes

En la mayoría de los casos, a excepción de la sacarosa, se observó que en el caso del agua los sólidos no penetraban fácilmente el medio, siempre hubo porciones que no pasaban debido a su baja solubilidad y alta tensión interfasial; esto entonces crean fenómenos de adsorción. Si las fuerzas de cohesión del líquido o la tensión interfacial entre el líquido y el sólido son más altas que la tensión superficial del sólido, éste no se podrá humectar. Con el propilenglicol, se mejoró la entrada y la sedimentación de los sólidos, aunque fue un proceso lento mientras el agente humectante facilitaba el proceso. Para el caso del Tween 80, se mejoró el proceso y creaban suspensiones con bajo grado de homogeneización. Pero para el caso de la goma acacia, hubo la presencia de suspensiones sin necesidad de una agitación, y no hubo una porción significativa de sedimento. A continuación, se explicará cada sólido y su respectivo comportamiento. Metronidazol: Como se puede observar en la Tabla No. 2, el metronidazol en un sólido semipolar con interacciones soluto-soluto fuertes de tipo dipolo-dipolo, y por tanto definen un sólido de alta compactación escasamente soluble tanto en solventes polares como apolares [4], sin embargo al tiempo tiene un grado de afinidad relativamente mayor con el primero. Esto nos explica su comportamiento en los diferentes agentes humectantes y agua. En el agua (solvente de alta polaridad), interactúa mediante hidratación hidrofílica sto-ste con la parte polar del metronidazol por medio de interacciones tipo puentes de hidrógeno, esto genera que en gran medida penetre la superficie pero no implica la disolución del MNZ pues por su carácter semipolar se forma un sedimento rápidamente quedando una parte renuente de baja densidad (0,75 g/ml)[4] que tarda en humectarse, recibiendo una calificación 2 en este medio. Para el caso de los agentes humectantes al 0,4%, en primer lugar el Propilenglicol (PG), este agente de carácter polar, buena solubilidad en agua y HLB de 11, carácter hidrofílico (Tabla No. 4), como se mencionó es un poliol que tiene la capacidad de desplazar el aire intermolecular para darle mayor penetración a la fase líquida, en este caso el agua, permitiendo las interacciones dipolo-dipolo del MNZ con el agua pero a su vez interacciona también por fuerzas de van der Waals tanto con el sto como con el ste, esto aunque facilita la penetración en comparación al agua, también genera fuertes interacciones ste-ste que no favorecen ni la disolución ni la dispersión del MNZ[6], además estas interacciones son muy lentas más aún cuando no se genera acción mecánica que aumente la solubilidad como en el caso de la agitación[11], terminado por generar un sedimento que obtuvo el mayor tiempo de humectación con calificacion 0. Siguiendo con la goma acacia, dispersión hidrocoloide, de carácter polar y estructura más compleja de mayor viscosidad, con HLB de 3,4, afinidad lipofílica, genera según los resultados la mejor dispersión durante más tiempo en comparación con los demás agentes, sin mostrar un sedimento aparente, a pesar que la penetración dentro de las dispersión al 0,4% tomo el mayor tiempo después del PG, esto lo podemos explicar además de lo mencionado en la práctica 2A, debido a la naturaleza viscosa de la goma que formando capas multimoleculares alrededor de la superficie del MNZ pudiera atraparlo impidiendo su movilidad dentro de la dispersión y a su vez generándola. Y para finalizar el agente tensioactivo Tween 80 también de carácter polar y soluble en agua en contacto con las moléculas del sólido reduce el ángulo de contacto y por consiguiente la tensión interfacial, estas interacciones facilitan la penetración del MNZ en el medio, siendo la que menor tiempo de humectación tomó. Estos últimos agentes humectantes generan interacciones de van der Waals tipo puentes de hidrógeno [5][12]. Ibuprofeno: En la práctica se observó que en agua, propilenglicol y goma acacia, no hubo clasificación en su sedimentación, esto quiere decir que el sólido quedó en la superficie de cada uno de las soluciones, y permaneció por más de 15 minutos en cada caso. Esto se debe a la naturaleza del ibuprofeno, el cual es un fármaco apolar, lo que lo convierte en un agente insoluble en agua. Igualmente, con la mezcla con propilenglicol o con goma acacia, no hubo cambio alguno; mientras que con el Tween 80, hubo una sedimentación en menor tiempo, éste actúa rodeando el sólido con su fase apolar y la cabeza polar está dirigida al agua, lo que le permite mejorar la humectabilidad. Sacarosa: Lo observado en cada medio dispersante, es que la sacarosa penetró en un tiempo muy corto. Como se explicó anteriormente, no es aplicable en suspensiones por las interacciones moleculares existentes con el agua por sus grupos polares, y así hubo una pequeña porción en disolución, pero al no haber agitación, la otra parte se sedimentó por efecto de la gravedad. La adición de agentes humectantes, tampoco hubo un efecto significativo.

Caolín: El caolín es uno de los más importantes minerales arcillosos. Se compone principalmente de caolinita, un silicato de aluminio hidratado. La caolinita tiene propiedades físicas y químicas por lo que tener múltiples aplicaciones.[13] Tanto la forma como la distribución del tamaño de partícula del caolín controlan la blancura, opacidad y brillo de una superficie cubierta con este material. De igual manera, las características reológicas están reguladas por la superficie específica del material y por el tamaño y empaquetamiento de las partículas. [14] Los cristales de caolinita están compuestos de láminas alternas de sílice tetraédrico y aluminio octaédrico, los cuales se enlazan por fuerzas de Van der Waals y puentes de hidrógeno. Los tetraedros silico-oxígeno están vinculados para formar anillos hexagonales, y a su vez, estos anillos se vinculan para formar láminas en 2D. [3] Estas láminas a su vez, tienen pequeñas cargas positivas en sus caras, pero está cargado negativamente en los bordes. (Ilustración No.2).[15]

Ilustración No 2 - Láminas cargadas de caolinita

A pesar de ser insoluble, el caolín se caracteriza por tener una tensión interfacial relativamente baja, baja carga superficial, y adsorber humedad a humedades relativas de 70 y 80% a temperatura ambiente. Cuando un sólido insoluble cumple estas características, se dice que son sólidos hidrofílicos. El caolín, así como otros sólidos hidrofílicos pueden ser suspendidos fácilmente en agua sin la ayuda de agentes dispersantes o humectantes. Ilustración No. 3 a) Formación de flóculos, b) Forma dispersa El comportamiento observado durante la práctica fue diferente comparado con los otros sistemas evaluados. Al ponerlo en contacto con el agua, atraviesa con facilidad la fase, generando una dispersión que rápidamente sedimenta.

Inicialmente, las partículas de caolín se dispersan en el medio debido a su hidrofilicidad, como se observa en la Ilustración No. 3(b). Seguido de esto, las partículas rápidamente atraviesan la fase formando un sedimento en el fondo del compartimento. Este último comportamiento, se debe a la interacción por cargas superficiales de las láminas de caolín. Debido a las cargas positivas y negativas, las partículas son atraídas entre sí, formando grandes agregados o flóculos, los cuales causan el aumento en la velocidad de sedimentación y la formación de un sedimento redispersable. [16] Esta característica, hace al caolín, un material con una gran variedad de aplicaciones farmacéuticas, y explicaría su desempeño en las fases acuosas. También resulta importante mencionar, el valor del ángulo de contacto es de 42 -46 ° reportado en la literatura, lo que confirma lo observado en la práctica, y es que este sólido tiene una alta afinidad por la humectación. [16][17]. Al utilizar los agentes humectantes como el tween 80 y la goma acacia, se encontró que la sedimentación se sigue produciendo rápidamente , pero en estos casos estos agentes ayudan a reducir las tensión interfacial entre el sólido y el líquido logrado que se aumente el ángulo

de contacto y dispersión de las partículas. En el caso del propilenglicol este agente mejora el ángulo de contacto y por ende la humectación del sólido pero no tiene un diferencia significativa respecto a los otros.

Como se pudo observar durante el desarrollo de la práctica, el uso de agentes humectantes y dispersantes resulta muy útil o poco útil de acuerdo al tipo de suspensión a desarrollar y las características del sólido que se desea dispersar. Para que un líquido humedezca totalmente un polvo, se requiere vencer o disminuir las tensiones interfaciales y/o superficiales presente en el sistema. Los agentes humectantes, por lo general son surfactantes que reducen la tensión superficial del líquido y además se adsorben a la superficie del polvo, reduciendo así la tensión superficial de este. Estos efectos reducen el ángulo de contacto y aumentan la dispersabilidad del polvo. Pero este, no es el único mecanismo de humectación de sólidos, ya que también existen otros agentes humectantes, como lo son los coloides hidrofílicos, que actúan disponiéndose alrededor del sólido hidrófobo formando capas multimoleculares que aportan a la partícula un carácter más hidrófilo. También es posible recurrir a la adición de algunos disolventes miscibles en agua que reducen la tensión superficial entre el líquido y el aire favoreciendo así la humectación. Teniendo en cuenta los posibles mecanismos por los que actúan los agentes humectantes, para la selección de un agente humectante, se deben considerar diversos factores. Respecto a las características del agente humectante, idealmente se buscaría que el producto adsorbiera la humedad de la atmósfera para retenerla en condiciones normales; de igual manera debe evitar la pérdida de humedad del sistema. No debe ser volátil ni solidificarse, y debe ser inerte ante las demás materias primas, además de ser compatible con estas. También juega un papel importante la disponibilidad,por lo que este debe ser de libre adquisición y tan económico como sea posible. De igual manera, la concentración en la que vaya en la formulación afectará su eficacia. Un agente humectante debe primeramente reducir la tensión superficial del líquido y la tensión interfacial, función que cumplen principalmente los agentes surfactantes. Para que estos actuen como humectantes, se busca que tengan un HLB en un intervalo entre 7-9. También hay que considerar las propiedades del sólido a humectar, su solubilidad, el tamaño de partícula, su superficie de contacto, las posibles cargas superficiales, así como su hidrofilicidad o hidrofobicidad. Por otro lado, la selección de los agentes dispersantes es más específica de acuerdo al tipo de forma a desarrollar, así como las características de las fases dispersa y dispersante. En general, lo ideal es que estos reduzcan las interacciones entre las partículas, para que así, los aglomerados grandes se disgreguen en agregados más pequeños.[18]

APLICACIONES FARMACÉUTICAS Los diferentes sólidos, y medios dispersantes utilizados en esta práctica tienen en común que son utilizados en Suspensiones y en los productos cosméticos, ya sean como vehículos en una formulación, como excipientes o como fármacos; se deben realizar estudios como estos para determinar valores que aseguren estabilidad, eficacia y seguridad. Su interés para el área de investigación de productos sólidos farmacéuticos radica en que se utiliza para analizar la conducta de disolución de los medicamentos. Se debe tener en cuenta para producto farmacéutico, el propósito y su forma farmacéutica. Como ejemplos claros, están el metronidazol y el ibuprofeno, que se encuentran en diferentes formas de presentación, incluídos los geles y las suspensiones orales, donde se debe indicar si se desea, como por ejemplo emulsiones o/w con ayuda de agentes tensoactivos (ej. Tween 80 que se utiliza como agente emulsificador en aceites y esencias, y como agente humectante en suspensiones orales o parenterales; e igualmente se encuentran en cremas y pomadas lavables [29], u otros tipos de sistemas heterogéneos.[20][21] Ahora, como ejemplo en la cosmética se encuentra el caolín, el cual se usa como un agente absorbente de textura suave, y mejora las bases blancas para colores en cremas, polvos y lociones. [22] Finalmente, se tienen en cuenta en las formulaciones cosméticas el uso de otros agentes humectantes como la goma acacia o arábiga, la cual se utiliza como un estabilizante de espumas, suspensiones y

emulsiones [23]; o el propilenglicol para la formulación de cremas faciales, lociones corporales, desodorantes, barras de labios, entre otros. Igualmente, se utiliza como estabilizante de espumas. [24]

CONCLUSIONES ●

Emplear agentes humectantes es una técnica de elección para solucionar la baja afinidad que presenta un sólido por vehículos de carácter acuoso, la elección de estos agentes se debe realizar en función de propiedades del sólido, tal como la dureza, el tamaño de partícula (factor que refleja la forma del sólido y de esta forma la energía superficial), así como posibles interacciones con los demás componentes de una formulación. Usualmente la incorporación mejora la solubilidad de sólidos hidrófobos, que es relevante para suspensiones O/W.

●

Se observa la diferencia que existe entre la naturaleza del fármaco y las propiedades como el punto de mojado. Igualmente, éstos tienen diferentes comportamientos en los diversos medios dispersantes, esto se debe a las interacciones moleculares que forman o a la tensión interfasial existente y el ángulo de contacto. Es decir, se deben tener en cuenta cada una de las propiedades fisicoquímicas, físicas y químicas de cada molécula para que sea afín en un sistema heterodisperso.

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La humectación de sólidos es motivo relevante para el diseño de formas heterodispersas, como se ha observado en este estudio aunque existan sólidos con cierta solubilidad en una fase acuosa puede no ser humedecido fácilmente, tal como sucede con los fármacos MNZ o IBF, donde no se favorece la extensión del líquido sobre el sólido siendo necesario el uso de un agente humectante, que evita problemáticas en la velocidad de disolución, biodisponibilidad del fármaco, y especialmente en la estabilidad de la forma heterodispersa.

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ANEXOS

Anexo No. 1 - Estructura química del Tween 80 (Polisorbato 80 o Monooleato de polioxietilen(20)sorbitano) [25]

Anexo No. 2 - Estructura química de la goma acacia (Goma arábiga) [26]