Reologi

Question 1

Lite bakgrund

Answer 1

Lite bakgrund

• Många system beter sig varken som enkla vätskor eller som fasta material
• T ex krämer, geler, polymerlösningar…
• För att förstå och beskriva dessa system behövs reologi
• Reologiska egenskaper är viktigt hos olika typer av fysikaliska system t ex lösningar, suspensioner, krämer, geler och pulver
• En läkemedelsberednings reologiska egenskaper påverkar viktiga kvalitetsegenskaper som t ex doslikforminghet och hållbarhet
• Kunskaper om och förståelse av de reologiska egenskaperna hos läkemedelsberedningar är viktigt under utveckling och framställning av läkemedelsprodukter

Farmaceutiska system är inte enkla, är dispersa och halv fasta, viskositet bör därför undersökas för olika lösningar, samt att undersöka hur olika material rinner och förflyttar sig.
Då det är viktigt att få reproducerbar dos.

Question 2

Vad är reologi?

Answer 2

Vad är reologi?

• Reologi är läran om flöden och deformationer hos material och beskriver sambandet mellan krafter, deformation och tid.
• Material kan lagra tillförd energi (elastiska – Man utför tryck och materialet kommer tillbaka) eller ”förlora” tillförd energi som värme (viskösa - Kommer tillbaka med långsammare hastighet)
• Viskositeten är ett mått på hur lätt ett material flyter
• Elasticiteten är ett mått på dess grad av struktur och därmed dess förmåga att lagra energi

Question 3

Definitioner

Answer 3

Definitioner
* Skjuvning: ε = l/H (l=förskjutning)
* Skjuvningshastighet: γ = d𝜀 / d𝑡
Skjuvningshastighet: Beror av hastigheten i övre delen av systemet genom höjden på system. Notera att γ = 𝑣 / 𝐻 så γ kan också kallas hastighetsgradient.
* Skjuvspänning (Pa): beror av kraften pålagd i systemet och arean på systemet.
Skjuvspänning =F/A

En form (material) som har rätblock som form, där man drar den med en viss hastighet (v), denna ändrar form (man skjuvar materialet), man bygger upp spänningen.

Question 4

Elastisk och viskös respons

Answer 4

Elastisk och viskös respons

• Elastisk:
  -Skjuvspänningen är proportionell mot töjningen: Skjuvspänningen = G*ε där G = skjuvmodul (enhet: Pa)
  -Ger information om materialets inre struktur (bindningsstyrka)
• Viskös: Anger hur lätt flyter lösningen.
  -Skjuvspänningen är proportionell mot skjuvningshastigheten: Skjuvspänningen = Viskositet * Ytspänning
  -Viskositet = dynamisk viskositet (enhet: Pas, N/sm2, kg/(m*s))
  -Ger information om flytbeteende, t ex vid pumpning, omrörning och sväljning
• Kinematisk viskositet (v): Tar hänsyn till densitet (p) hos vätskan: v=dynamisk viskositet / densitet (enhet: mm2/s, cSt)

Question 5

Klassificering

Answer 5

Klassificering
A (Newtonsk): Vatten är ett exempel på newtonsk lösning som agerar på så sätt, med ökad skjuvspänning —> Ökar Skjuvningshastighet
Men med ökad skjuvspänning —> Är viskositet konstant.

B (Pseudoplastisk (skjuvtunnande)): Den agerar genom att Skjuvningshastighet ökar med skjuvspänning, men att Skjuvningshastighet planar ut vid en viss spänning.
Samtidigt sjunker viskositet med ökad skjuvspänning (Omrörning), målar färg är exemepl på ett sådant material. Den tjocknar i vila, men den blir lättlöslig när man skakar den för att underlätta administrering (Detta är fördelaktigt)

C (Plastisk): Liknar den Pseudoplastisk lösning, men att den behöver komma till en viss belastning för att viskositet kan minska, händer inget i början för viskositet.

D (Dilatant (skjuvtjockande)): Med ökande skjuvspänning ökar viskositet, ju snabbare man rör, desto tjockare blir lösningen. T.ex. stärkelse och vatten. Dilatant lösning är bra i vissa sammanhang.

Question 6

Pseudoplastisk konsistens

Answer 6

Pseudoplastisk konsistens: Är det man ofta är ute efter i farmaceutisk sammanhang.

• Polymerlösningar, emulsioner, suspensioner
• Orsak till skjuvtunning: Förändringar i konformation och orientering i skjuvningens riktning

Tixotropi
* Tidsberoende reologi
* Ett skjuvtunnande material som behåller sin låga viskositet en tid efter bearbetningen upphört.

Question 7

Mätning av viskositet

Answer 7

Mätning av viskositet

Kapillärviskosimeter
* Används för Newtonska lösningar som har ett strömlinjeformat flöde
* Flödeshastigheten genom ett kapillär mäts under inflytande av tyngdlagen eller tryck
* Används för uppmätning av dynamisk och kinematisk viskositet samt relativ viskositet
Dubbel kapillär och man kan mäta hur lång tid det tar för en viss volym vätska att flyta.

Rotationsviskosimeter
* Används för alla lösningar
* Applicerbar inom stort intervall av skjuvhastigheter
* Mäter antingen motrörelse i provkoppen, eller kraft som läggs på en stationär yttre cylinder då den inre kroppen rör sig.

Question 8

Avslutningsvis

Answer 8

Avslutningsvis

Produktegenskaper som kan undersökas reologiskt:
* Lagringsstabilitet (hållbarhet)
* Applicerbarhet (flytbeteende så som rinning och pumpbarhet)
* Smörjningsförmåga
* Konsistens
* Munkänsla
* Gelstyrka