Wykład 3 - Emulsje lipidowe Flashcards
Jakie są podstawowe rodzaje emulsji w kontekście faz rozproszonych?
Olej w wodzie (o/w) lub woda w oleju (w/o).
Jaka jest typowa średnica kropli w zwykłych emulsjach?
Około 500 nm (przykłady to mleko, majonez, kremy, odżywki).
Czym różnią się nanoemulsje od mikroemulsji pod względem wielkości kropli?
Nanoemulsje mają kropelki rzędu 100–500 nm, natomiast mikroemulsje około 20–90 nm.
W jakim celu dodaje się detergenty i fosfolipidy do emulsji?
W celu stabilizacji (obniżenia napięcia powierzchniowego) i zapobiegania koalescencji kropelek, dzięki czemu emulsja się nie rozwarstwia.
Co to są emulsje wielokrotne?
Emulsje dwukrotne lub trzykrotne (np. w/o/w), jednak są mało praktyczne i dość nietrwałe w zastosowaniach farmaceutycznych.
Jaka jest główna różnica między mikroemulsją a nanoemulsją w praktyce?
Paradoksalnie „nanoemulsja” bywa nazywana większą (100–500 nm) niż „mikroemulsja” (20–90 nm), chociaż nazwy mogą sugerować odwrotnie.
Od czego zależy stabilność takiej emulsji (np. mikroemulsji czy nanoemulsji)?
Od składu (obecności detergentów, stabilizatorów, koemulgatorów) i sposobu wytwarzania (np. intensywne mieszanie), które zapobiegają łączeniu się kropelek (koalescencji).
Jakie rozmiary drobin są najczęściej spotykane w mikro/nanoemulsjach stosowanych jako nośniki leków?
Zazwyczaj w zakresie 40–500 nm, zależnie od klasyfikacji i receptury.
Czym różnią się pod względem budowy: micela, liposom, nanoemulsja oraz SLN/NLC?
- Micela: pojedyncza warstwa surfaktantu, wewnątrz rdzeń hydrofobowy. \n- Liposom: dwuwarstwowa błona fosfolipidowa (bilayer) z wodnym wnętrzem. \n- Nanoemulsja: rdzeń z ciekłego lipidu (oleju), otoczony pojedynczą warstwą surfaktantu. \n- SLN/NLC: podobne do nanoemulsji, ale zawierają rdzeń częściowo lub całkowicie stały (zestalony) z lipidów.
Jaka jest podstawowa różnica między nanoemulsją a mikroemulsją?
Nanoemulsje wymagają często nakładu energii do ich wytworzenia (np. homogenizacja, ultrasonikacja), zawierają zwykle mniej surfaktantów i mają większy rozmiar kropel (zwykle 100–500 nm). Mikroemulsje natomiast tworzą się spontanicznie przy dużym udziale surfaktanta i mają mniejsze kropelki (np. 20–90 nm), ale wysoka ilość surfaktantu może być toksyczna.
Dlaczego stabilizacja kropel w emulsji jest tak ważna i co jest jej głównym celem?
Stabilizacja zapobiega łączeniu się kropel (koalescencji). Stosuje się w tym celu surfaktanty i/lub fosfolipidy obniżające napięcie powierzchniowe, aby kropelki trwały w rozdrobnionej formie (nie rozdzielały się na fazy).
Czemu zbyt duża ilość surfaktantu może być problemem przy podaniu emulsji dożylnie?
Nadmiar surfaktantu może uszkadzać erytrocyty (powodować lizę krwinek), prowadząc do wycieku hemoglobiny. Dlatego tak ważne jest dobranie rodzaju i ilości surfaktantu, by wystarczająco stabilizował emulsję, a jednocześnie nie był toksyczny dla komórek krwi.
Na czym polega zasadnicza różnica w sposobie powstawania mikroemulsji i nanoemulsji?
Mikroemulsje tworzą się spontanicznie (wystarczy odpowiedni stosunek surfaktanta, fazy olejowej i wodnej) i nie wymagają dużej energii mieszania. Nanoemulsje są zwykle wytwarzane za pomocą intensywnego mieszania (np. homogenizacji wysokociśnieniowej), sonikacji czy innych metod mechanicznego rozdrobnienia fazy olejowej w wodzie.
Czym charakteryzują się SLN (solid lipid nanoparticles) i NLC (nanostructured lipid carriers)?
Mają rdzeń zestalony (lub częściowo zestalony) z lipidów, dzięki czemu często lepiej chronią lek przed degradacją i mogą umożliwiać wolniejsze uwalnianie. W porównaniu z klasyczną nanoemulsją (płynny rdzeń), w SLN/NLC rdzeń jest w stanie stałym lub półstałym.
Dlaczego nanoemulsje, mikroemulsje czy SLN/NLC mogą być wykorzystywane jako nośniki leków?
Pomagają rozpuszczać związki hydrofobowe (lek w rdzeniu tłuszczowym) i chronią substancję przed bezpośrednim kontaktem z otoczeniem (enzymy, degradacja). Ponadto ich niewielki rozmiar (zwykle dziesiątki–setki nanometrów) może sprzyjać poprawie dystrybucji leku w tkankach i zwiększać biodostępność.
Na czym polega wstępna homogenizacja emulsji (1. etap)?
Polega na intensywnym mieszaniu (np. mieszadłem łopatkowym), by rozdrobnić fazę olejową w fazie wodnej do poziomu mikrometrów. Otrzymuje się tzw. emulsję „grubą” (coarse emulsion) o kroplach wielkości kilku–kilkunastu mikrometrów.
Jaka jest rola homogenizacji wysokociśnieniowej (2. etap)?
Dzięki wysokiemu ciśnieniu i szybkiemu przepływowi mieszanina faz zostaje dodatkowo rozdrobniona, co pozwala uzyskać krople rzędu ~100 nm. Ten etap przekłada się na uzyskanie nanoemulsji o znacznie mniejszej średnicy kropli.
Dlaczego w procesie stosuje się wstępną filtrację, ale o porowatości 5 µm, a nie 0,22 µm?
Filtry 0,22 µm mogłyby się zapchać zbyt dużymi kroplami i uniemożliwić swobodny przepływ emulsji. Stąd najpierw używa się filtra o większych porach (np. 5 µm), aby wyeliminować największe zanieczyszczenia, jednocześnie nie zatrzymując najważniejszych drobin emulsji.
Na czym polega problem z końcową sterylizacją cieplną emulsji?
Wysoka temperatura może powodować degradację wrażliwych substancji (np. leków) oraz zmiany w samej strukturze emulsji (np. topnienie lub przegrzewanie niektórych składników), co wpływa na stabilność i aktywność farmakologiczną preparatu.
Dlaczego nie można łatwo zastosować sterylnej filtracji (np. 0,22 µm) już po uzyskaniu nanoemulsji?
Krople nanoemulsji, mimo że są mniejsze niż 0,22 µm, mogą „zalepiać” filtr, a ponadto wrażliwe struktury mogą ulegać destabilizacji podczas tak intensywnej filtracji ciśnieniowej. W efekcie trudno przeprowadzić proces jałowienia bez utraty części preparatu lub rozwarstwienia emulsji.
Czemu w produkcji nanoemulsji kluczowy jest rodzaj i ilość surfaktantu?
Surfaktant obniża napięcie powierzchniowe między fazą wodną i olejową, stabilizuje krople i zapobiega ich koalescencji. Jednak nadmiar surfaktantu może powodować hemolizę erytrocytów i toksyczność, dlatego konieczne jest optymalne wyważenie rodzaju i stężenia surfaktantu.
Dlaczego nanoemulsja bywa bardziej mleczna, a mikroemulsja – przejrzysta?
Wielkość kropli w nanoemulsji (zwykle 100–500 nm) jest na tyle duża, że intensywniej rozprasza światło, dając mleczny wygląd. Mikroemulsje (20–90 nm) rozpraszają światło znacznie słabiej, przez co mogą wyglądać niemal przezroczysto.
Jak wielkość kropel zależy od ilości użytego emulgatora (surfaktantu)?
Przy wyższym stężeniu surfaktantu można zwykle osiągnąć mniejsze kropelki (intensywniej obniża się napięcie międzyfazowe). Z kolei niższe stężenie surfaktanta skutkuje mniej efektywną stabilizacją i prowadzi do większych kropli (lub łatwiejszej koalescencji).
Jakie potencjalne ograniczenia wiążą się z zamykaniem substancji hydrofobowych w rdzeniu olejowym emulsji?
Substancje te muszą być odporne na warunki homogenizacji i ewentualną sterylizację cieplną; ponadto w wysokich temperaturach część leków może ulegać denaturacji lub reakcji chemicznych. Jeśli lek nie jest stabilny w oleju lub nie toleruje ogrzewania, uzyskanie stabilnej i skutecznej nanoemulsji staje się trudne.
