Emulsiones parte 4 y 5 Flashcards
Balance hidrófilo-lipófilo (HLB):
Incide en la cantidad que podemos usar de
uno o más emulgentes para estabilizar la
emulsión.
* Nació como una escala arbitraria a la que se
añaden los valores de HLB obtenidos
experimentalmente y que primero iban de 0
a 20, pero que se han ampliado con la
amplia gama que tenemos de emulgentes
sintéticos.
* Además se han adicionado, aparte de los
tensioactivos no iónicos para los cuales se
creó este tipo se escala, valores de HLB
para coloides hidrófilos.
Entonces, los valores de HLB <10 se considera
que tienen un bajo número de componente
hidrofílicos y por lo tanto van a favorecer la fase
predominante oleosa (W/O). Ejemplo: Span.
En el caso contrario, con valores de HLB >10
se considera que existe un gran número de
grupos hidrofílicos en la molécula, en su cabeza
polar, y por lo tanto van a hacer predominar la
fase acuosa como fase externa, formando
emulsiones del tipo (O/W). Ejemplo: Tween.
Es importante considerar que la gran mayoría
de emulgentes son capaces de distribuirse en
ambas fases y en el caso de los tensioactivos,
por ejemplo, la cadena hidrocarbonada de este
TA va a estar inserta en la fase oleosa y por lo
tanto, esta cola hidrofóbica es capaz de
modificar el HLB requerido por la fase oleosa
para ser emulsionado y, por lo tanto, el valor de
HLB nos va a dar una estimación de cuánto
emulgente nosotros deberíamos incorporar en
la emulsión, pero no es el valor óptimo, pues
eso se debe determinar de manera
experimental.
Escala de Griffin:
En esta se clasifican
los emulgentes según
HLB, en primera
instancia los TA no
iónicos.
Vemos que en el valor
de 10 tenemos una
división de estos TA y
de acuerdo a su valor
de HLB van a tener
distintas propiedades
y serán utilizados
para distintas cosas.
Por ejemplo, valores muy bajos de HLB se
generan como agentes antiespuma, pero no
como emulgentes. Si subimos en la escala,
valores entre 3 y 7 son buenos agentes
emulgentes del tipo W/O, valores intermedios
entre 8 y 9 se pueden usar como agentes
humectantes y de extensión, valores mayores a
8 pueden usarse como agentes emulgentes
O/W, valores entre 14 y 15 son agentes
detergentes y ya valores mayores a 16 tienen
propiedades de agente solubilizantes.
Por lo tanto, cuando nosotros utilizamos
emulgentes nos vamos a mover en el rango
aproximado entre 3 y 16 en valores de HLB.
Cálculo de HLB requerido de una emulsión
O/W:Parte 1
Cálculo de HLB requerido de una emulsión
O/W:Parte 2
Formulación de emulsiones
Emulsiones son sistemas dispersos que no se
van a formar espontáneamente al mezclar los
líquidos.
Requieren de un aporte de energía para la
formación de gotas, esto puede darse por:
* Agitación mecánica, donde necesitaremos de
una agitación vigorosa para la ruptura de la fase
interna en finas gotas.
* Vibración ultrasónica, a escala de laboratorio,
no industrial
* Calor, para disminuir la viscosidad de los
aceites y favorecer la formación de gotas
pequeñas. O en el caso de que dispongamos de
fases oleosas sólidas a temperatura ambiente
necesitaremos en un comienzo calor para fundir
la fase oleosa e integrarla con el resto de los
componentes oleosos de la fase para formar las
gotas correspondientes.
- Una vez que las gotas se han formado se va a
requerir un agente estabilizante que se ubique
en la interfase agua-aceite para favorecer la
estabilidad en el tiempo de nuestra emulsión.
Elección del tipo de emulsión:
- Va a depender de la vía de administración que
vamos a requerir, en el caso de vía parenteral,
inyectable, se requerirá mayor exigencia en
cuanto a composición de la emulsión (fase
acuosa, fase oleosa y emulgente), y tamaño de
glóbulo específico para la vía de administración
que estamos proyectando. - La vía de administración tópica es una de las
vías más permisivas y dependeremos del tipo
de fármaco y efecto que deseamos. Podemos
preparar:
➔ Lociones, emulsiones con un bajo % de
fase interna, serán más líquidas que las
cremas.
➔ Cremas, mayor % de fase interna y
pueden estar preparadas utilizando
vehículos estructurados → agregaremos
sustancias que aumentarán la viscosidad
de la fase interna.
➔ W/O: podemos buscar oclusividad por el
hecho de que tienen una fase externa
oleosa impedirán la salida de agua desde
la zona de aplicación y por lo tanto van a
sobrehidratar la barrera, favoreciendo el
paso del p.a. También podríamos buscar
una repelencia al agua para que la
formulación no sea removida fácilmente
con la presencia de agua → ejemplo: filtro
solar, bloqueador, requeriremos que la
fase externa sea oleosa a pesar de que
muchas veces estas emulsiones son de
tacto graso, por lo tanto, no son bien
aceptadas por parte del usuario.
➔ O/W: se provocará una leve hidratación
de la zona donse estamos administrando,
influencia en la absorción del p.a ( se
suelen utilizar cuando queremos un
efecto local), poseen un efecto no graso
→ mejor aceptación por parte del usuario.
Elección de la fase oleosa, tendrá un efecto en:
- Viscosidad del producto, sobre todo en el caso
de emulsiones W/O donde tendremos una fase
oleosa externa, y dependiendo de la
composición vamos a tener un efecto sobre la
viscosidad del medio, si agregamos sustancias
grasas o ceras sólidas a temperatura ambiente
podríamos tener un aumento de la viscosidad
del preparado y quizás un aumento de
permanencia en la zona de aplicación. - Absorción del p.a, ya que dependiendo de la
solubilidad del p.a tendrá más o menos afinidad
por la fase grasa, y podríamos tener una
velocidad de sección reducida o un efecto de
oclusividad por efecto de la fase oleosa,
mejorando la absorción del p.a
Podemos elegir como fase oleosa:
* Parafinas, podremos controlar la consistencia
del preparado por la presencia de parafinas que
son más líquidas o sólidas, poseeremos un
amplio rango de viscosidades para variar.
- Ceras, vamos a tender a aumentar la
oclusividad del preparado y dependiendo del
efecto que queramos agregaremos este tipo de
sustancias en la fase oleosa. - Alcoholes grasos, igual tenderemos a
aumentar oclusividad. - Aceites de silicona, tendremos una formación
de barrera, por ejemplo, en el caso de una
crema de manos tendremos un efecto guante →
dejar una película. - Aceites fijos de origen vegetal (maní, maíz,
sésamo, semilla de algodón), podríamos tener
un aporte de vitaminas y minerales desde la
formulación a la zona de aplicación.
Todas tendrán distintos efectos en la
formulación.
Tendremos que tener precaución a la hora de
elegir el emulgente ya que este tendrá una
determinada eficacia para estabilizar la
emulsión. - El emulgente debe estar en cantidad suficiente
para rodear todos los glóbulos. - Deben formar una película continua, fuerte,
capaz de formarse rápidamente. - Hay que considerar la toxicidad, en el caso de
vía oral el sabor. - Vía de administración:
➔ Es muy importante también, ya que la vía
parenteral o inyectable es la más exigente
en cuanto al uso de algunos emulgentes.
Lecitina es uno de los pocos emulgentes
utilizables a la hora de formular para
inyectables.
➔ Parenteral: uso sólo de TA no iónicos y
anfóteros. Ej: lecitina, albúmina,
metilcelulosa, gelatina
➔ Oral: uso de TA no iónicos
➔ Tópica, es la más permisiva, podemos
utilizar todo tipo de emulgentes, variando
en cuanto a estabilidad de la emulsión.
Etapas de la preparación dependen de:
1.- Características de las fases, esto quiere
decir que, si por ejemplo en la fase oleosa
tenemos componentes sólidos y líquidos a
temperatura ambiente, vamos a requerir de un
proceso que incluya la aplicación de calor para
fundir aquellos componentes sólidos y tener
una matriz lipídica homogénea.
2.- Elección del emulgente, es crítica,
condiciona el método de preparación, ya que,
dependiendo del tipo de emulgente, podemos
incorporarlo en alguna de las fases, o hay casos
en donde se requerirá una hidratación previa.
3.- Proceso de emulsificación, existen
diferentes tipos de equipos para reducir el
tamaño de gota.
Fase acuosa y oleosa:
Van a condicionar el método, por las
propiedades fisicoquímicas que tienen, como:
* pH
* Viscosidad
* Punto de fusión
* Densidad
* También dependeremos de la relación
fase/volumen que tendremos (entre fase
externa y volumen total)
Proceso de emulsificación, dependerá de:
* Temperatura
* Equipamiento, hay algunos utilizables a nivel
laboratorio, otros a nivel industrial también.
* Velocidad de enfriamiento, si tenemos
mezclas de lípidos que son sólidos a
temperatura ambiente, tendremos que tener
cuidado a la velocidad que enfriamos la
emulsión, ya que, si enfriamos demasiado
rápido, los componentes sólidos a T° ambiente
pueden solidificar primero y separarse de la
fase oleosa.
* Orden de adición de las fases, cuando
tenemos proporciones bastante altas de fase
interna, podemos tener una inversión de fases.
Estabilidad final de las emulsiones dependerá
de:
* Tamaño de glóbulo, a medida que
disminuimos el tamaño vamos a poder tener un
aumento de la viscosidad total del preparado.
Podríamos tener también necesidad de una
cantidad de emulgente más alta al disminuir el
tamaño.
* Proporción de las fases, es crucial, si tenemos
alta proporción de fase interna (>50%)
podríamos tener una inversión de fases, no
queremos esto.
* Viscosidad del sistema, en casos donde
tengamos una baja proporción de fase interna,
esta disminución no va a modificar la viscosidad
del preparado, y podríamos haber agregado un
vehículo estructurado para mejorar la
viscosidad. Si tenemos una emulsión que será
inyectada, dependeremos del tamaño del
glóbulo y de las densidades de las fases que
hemos elegido.
* Sistema emulgente, será el que recubrirá cada
uno de los glóbulos, y limitará la coalición
espontánea de los glóbulos cuando estén cerca
uno del otro.
* Adición de aditivos para fomentar la
estabilidad.
Aditivos:
Humectantes: tales como Glicerol, PG, PEG,
que los agregaremos cuando tendremos fases
externas acuosas, se reducirá la evaporación
de agua desde la formulación durante su uso o
de la superficie de la piel luego de su aplicación.
Hay que tener ojo con la cantidad que
agregamos, si agregamos un exceso de
humectante podríamos tener un efecto
contrario, deshidratando la zona.
Antioxidantes: en muchos casos son
requeridos cuando tenemos componentes
oleosos que son de origen vegetal, que
contienen ácidos grasos y pueden ser
fácilmente oxidables. Estos se utilizan de
acuerdo a la autorización en el país donde
comercializaremos nuestra emulsión.
Cantidad requerida de antioxidante dependerá
de la vía de administración a utilizar.
- Eficiencia varía según:
Interacción con los componentes de la
fórmula, vamos a requerir de un antioxidante
bastante lipófilo, es la fase que queremos
proteger si tenemos por ejemplo aceites
fácilmente enraciables, querremos
protegerlos de este fenómeno.
Coeficiente de partición, dependiendo de esto
se localizará en una u otra fase.
Grado de inclusión en micelas, cuando
tenemos tensioactivos involucrados en la
estabilización de la emulsión.
Adsorción en las paredes del envase, sobre
todo si es plástico. Podríamos tener un
secuestro del antioxidante por parte del
envase, disminuyendo la actividad como tal
en la formulación.
Grado de ionización
- La [antioxidante] se va a determinar de
manera práctica, estudiando la eficacia en el
producto y envase definitivo
Aditivos
Preservantes:
* No hay forma teórica de seleccionarlo,
elegimos el preservante según la vía de
administración que vamos a utilizar para
nuestra emulsión.
* Características deseables:
➔ No tóxico, no irritante y no sensibilizante.
En los últimos años se han cuestionado
algunos tipos de preservantes, como los
parabenos, que son muy buenos, pero
han producido alergias severas.
➔ Debe ser activo a bajas concentraciones
➔ Amplio espectro (que cubra bacterias,
hongo y levaduras)
➔ Idealmente bactericida
➔ Estable al calor (si utilizamos un método
en donde se deba aplicar calor), pH y
almacenamiento
➔ Debe carecer de color, olor y sabor
➔ También debe tener un coeficiente de
partición adecuado, se prefieren
conservantes que tengan una
hidrosolubilidad alta
➔ Deben ser compatibles con todos los
componentes de la formulación y el
envase.
- Tendremos que elegir de forma teórica el
componente que vamos a utilizar, pero en la
práctica se debe estudiar cual es la eficacia,
haciendo estudios de carga de
microorganismos dentro de la formulación, para
ver si está cumpliendo su función preservante.
Ej: mezcla metil-propilparabeno 10:1 (utilizada
ampliamente en emulsiones). Esta proporción
se debe a que el metil-parabeno es más
hidrosoluble que el propil, y tendrá una mayor
efectividad en la fase acuosa.
Preservantes utilizados en emulsiones:
- Alcohol 15%
- Acido benzoico 0,05 - 0,1%
- Alcohol bencílico (pH > 5) 1 - 4%
- Imidazolinil urea 0,5%
- Mercuriales 0,005%
- Mercuriales orgánicos:
-Nitrato fenilmercúrico 0,002 – 0,004%
-Acetato fenilmercúrico 0,002 – 0,004%
-Timerosal 0,005 – 0,020% - Parabenos: normalmente utilizados en pares y tiene características de baja solubilidad en agua, pero
esta aumenta al incrementar la temperatura, por
lo tanto, podríamos fácilmente utilizar calor para
disolver el preservante en el agua
correspondiente.
Poco sabor, se pueden degradar a pH > 8,
formulaciones deberían ser ácidas.
Normalmente usados a pH 4-8
-Metilparabeno 0,05 – 0,3%
-Propilparabeno 0,02 – 0,2%
-Butilparabeno 0,02 – 0,2%
- Amonios cuaternarios
Se pueden utilizar para estabilizar emulsiones,
tenemos un efecto antiséptico.
-Cloruro de benzalconio 0,002 – 0,1%
* Ácido sórbico (pH < 6) 0,1 – 0,2%
Preparación de las emulsiones:
Cuando hemos seleccionado todos los
componentes vamos a proceder utilizando
procesos de mezclado de alta cizalla (habrá que
tener una agitación vigorosa).
* Ingredientes se mezclan según afinidad
(componentes oleosos, liposolubles los
incorporaremos en la fase oleosa y
componentes hidrosolubles en la fase acuosa),
disolvemos y mezclamos para formar las
soluciones que compondrán cada una de las
fases.
* Normalmente se añade de forma lenta la fase
dispersa sobre la dispersante con agitación
continua.
- La fuerza y tiempo de agitación se determinan
según el cambio en el tamaño de glóbulo. - No siempre el aumento del tiempo de
exposición de nuestra emulsión al proceso de
agitación generará una emulsión más estable.
Al agitar estamos aportando energía y sabemos
que este sistema es termodinámicamente
inestable, por lo tanto, a medida que
aumentamos el aporte de energía tendemos a
hacer un sistema más inestable. Debe ser la
cantidad de energía justa para formar el tamaño
de glóbulo que deseamos. - La secuencia de adición de los ingredientes
puede ser crítica en la estabilidad de la
emulsión, normalmente si tenemos una
emulsión deseada y tiene 2 emulgentes uno
más hidrófilo que otro, agregaremos primero el
emulgente más hidrófilo porque favorece la fase
externa que es acuosa, y luego añadiremos el
otro emulgente.
Ejemplo:
-Emulsión deseada de signo O/W
-Contiene 2 emulgentes de distinto HLB
-Se debe añadir primero el emulgente de HLB
mayor
Si tenemos ingredientes volátiles (aromas y
sabores), o componentes termosensibles
deben añadirse luego de la formación de la
emulsión para evitar la degradación o pérdida
del componente por efecto de la temperatura.
Adición de p.a
Posibilidades:
* Se puede añadir cuando estamos preparando
cada una de las fases por separado, en la fase
que tenga mayor afinidad.
* Si es termosensible, se añadirá al final, en la
fase de enfriamiento.
* Esto depende de:
➔ Solubilidad
➔ Estabilidad, si tenemos un p.a
termoestable probablemente podremos
agregarlo en la fase correspondiente. Si
es termosensible, probablemente se deba
disolver por separado y agregarlo durante
el proceso de enfriamiento de la
emulsión.
➔ Coeficiente de partición.
Métodos de preparación de emulsiones:
- Usando mortero y pistilo (se prefieren para
preparados que contengan coloides hidrófilos,
donde tendremos el método continental y
método inglés.)
➔ Método continental, agregaremos el
hidrocoloide en la fase oleosa, luego la
fase acuosa y formaremos una emulsión
primaria. No va a estar favorecido el
hecho de que el hidrocoloide se hidrate.
➔ Método inglés, primero hidrataremos el
hidrocoloide, con una cierta cantidad de
fase acuosa, agregaremos de a poco la
fase oleosa para ir emulsionándola, y
finalmente agregamos el resto de la fase
acuosa para completar la emulsión. - Usando vasos de precipitado (laboratorio, TA
→ tensioactivos) - Usando principalmente emulgentes sintéticos.
Incorporaremos de acuerdo a afinidad de las
fases y luego mezclaremos favoreciendo el
preparado con una baja fuerza de agitación. - Usando agitadores mecánicos
Nos permitirán escalar a nivel industrial nuestra
emulsión, podremos utilizar:
-Molino coloidal
-Mezcladora eléctrica
-Batidora
* Usando homogeneizador
* Usando ultrasonido
Otros métodos de preparación de
emulsiones:
- Usando agitadores mecánicos
-La unidad agitadora se ubica dentro de la
emulsión y se procede a la agitación para
formar la emulsión - Usando homogeneizadores
-La mezcla de fases se fuerza a pasar a través
de un pequeño orificio a alta presión, llevando a
la ruptura de los glóbulos en otros más
pequeños
1° esquema: tendremos una fuerza de
agitación que irá formando la emulsión a
medida que vamos agitando, agitación suele
ser vigorosa para romper los glóbulos grandes
y formar gotas pequeñas.
2° esquema: en el caso de un ultrasonido,
tendremos la inserción de un vástago de
ultrasonido en el preparado, generará ondas
que van a generar burbujas y romperán los
glóbulos. Mayor eficiencia en cuanto a
disminución de tamaño de glóbulos la
tendremos en las cercanías del vástago.
En la zona de las paredes del contenedor,
tendremos glóbulos que no estarán sometidos
a la vibración, teniendo una dispersión bastante
amplia del tamaño de glóbulos. Método suele
ser apropiado cuando tenemos pequeñas
cantidades de emulsión que preparar a escala
laboratorio, NO escalamiento industrial.
3° esquema: homogeneizadores de alta
presión, se generará una presión para hacer
pasar la emulsión por un pequeño orificio, se
obtienen tamaños pequeños de gotas.
Agitadores mecánicos:
Producen fina división de gotas y alto grado de
dispersión de tamaño de glóbulo.
Normalmente se utilizan distintos tipos de
agitación mecánica por combinación de un
vástago rotatorio y hojas de corte.
* Tipos
-De percusión
-Centrífugos
-Corta corriente
* Ejemplos: Ultraturrax, Elmix, Mixbecher
Ultrasonido:
Se utiliza a escala laboratorio.
* Genera la emulsión mediante cavitación.
* Onda de ultrasonido generar presión negativa,
rompiendo las fuerzas de cohesión de las
moléculas del líquido, separándolas localmente,
creando microcavidad o burbuja.
* La emulsificación se produce alrededor del
vástago de ultrasonido (más intensidad
mientras más cerca) lo que en grandes
cantidades produce una distribución de glóbulo
no homogénea, por lo tanto, es útil para escala
de laboratorio, pero difícil de escalar.
Homogeneizador de alta presión:
*Disminuyen y uniforman el tamaño de gota en
emulsiones groseras.
*Homogeneizador de alta cizalla
Escalamiento industrial:
Podríamos tener reactores en los cuales vamos
a preparar la emulsión, estos tendrán paletas
que mantendrán el movimiento de la emulsión
en general, alrededor de todo el reactor y lo van
a poner en contacto con la zona donde está el
homogeneizador, y este irá reduciendo el
tamaño de los glóbulos. Las paletas tendrán la
capacidad de poner en contacto el resto de la
emulsión que queda en el contenedor.
Por la parte superior podremos ir incorporando
diferentes componentes de la emulsión a
medida que avanza el proceso de preparación.
Microemulsión vs Emulsión:
