EMULSIONES Daniel L Lui De par tamento A Académico dde F Far macotecnia yy Administr ación F Far macéutica ((DAFAF) FAR MACIA Y Y B BIOQUIMICA U N . N.M.S.M.
EMULSIONES Daniel L Lui De par tamento A Académico dde F Far macotecnia yy Administr ación F Far macéutica ((DAFAF) FAR MACIA Y Y B BIOQUIMICA U N . N.M.S.M.
EMULSIONES GE NER ALIDADES
Definición • •
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Sistema hheter ogéneo cconstituido por dos líquidos iinmisci b bles, uuno dde llos ccuales eestá dis per so een eel sseno ddel ootr o een f f or ma dde f inas ggotas oo g gló bulos. La f f ase ddis per sa, ddiscontinua oo iinter na ees eel líquido ddis per sado een eel llíquido ccir cundante que ees lla f f ase ccontinua, eexter na oo m medio dis per sante.
Definición
Tipos de Emulsión • •
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Emulsiones dde aaceite een aagua O O/W Emulsiones dde aagua een aaceite W W/O
Regla de Bancroft • •
El llíquido ddonde eel eemulsif icante ttiene mayor solu bilidad f f or ma lla f f ase ccontinua. – En general, las emulsiones del tipo O/W emplean emulsificantes que son mas solubles en agua que en aceite.
– Las emulsiones del tipo W/O utilizan emulsificantes que son mas solubles en aceite que en agua.
Diferencias entre emulsiones O/W y W/O Emulsión A Aceite e en A Agua O O/W
Emulsión A Agua e en A Aceite W W/O
Agua ees eel m medio dde ddis per sión y eel aaceite ees lla f f ase ddis per sa
Aceite ees eel m medio dde dis per sión yy aagua ees lla f f ase dis per sa. Son ggr asas yy nno sse llavan ccon agua f ácilmente
Son nno ggr asas yy sse eeliminan f ácilmente dde lla piel
Se uusan eexter namente par a Se uusan eexter namente par a pr oducir ef ecto r r ef r re scante, E j. pr evenir la eeva por ación dde humedad dde lla ssu per f fi cie dde la Cr ema D Desvaneciente piel, E E j. C Cold cr eam.
Diferencias entre emulsiones O/W y W/O Emulsión A Aceite e en A Agua O/W
Emulsión A Agua e en A Aceite W/O
Las S SA ssolu bles een aagua sse lli b Las S SA ssolu bles een aaceite sse lli b ber an ber an más r r á pidamente dde eemulsiones O O/W más r r á pidamente dde eemulsiones W W/O Se pr ef ier en par a f f or mulaciones dde uso iinter no por que eel ssa bor amar go de llas f f or mulaciones puede enmascar ar se Las eemulsiones O O/W ttienen conductividad positiva por que eel agua ees lla f f ase eexter na, qque ees buen conductor de eelectr icidad.
Se pr ef ier en par a f f or mulaciones d de uso eexter no ccomo ccr emas
Las eemulsiones W W/O nno ttienen conductividad positiva, por que eel aceite ees lla f f ase eexter na, qque ees uun po br e cconductor de eelectr icidad.
Diferencias entre emulsiones O/W y W/O
Agentes Emulsificantes • •
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Sustancias aañadidas aa uuna eemulsión par a pr evenir la ccoalescencia dde llos ggló bulos dde la f f ase d dis per sa. Se cconocen ccomo eemulgentes oo emulsif icantes. Actúan r r educiendo lla ttensión iinter f fa cial entr e llas ddos f f ases yy f f or mando uuna película inter f fa cial eesta ble.
Agentes Emulsificantes
Acciones pr inci p pales
R educen la tensión inter f fa cial eentr e llas f ases For man uuna bar r re r a entr e llas f f ases
Acción de Emulsificantes
Agentes Emulsificantes • •
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La eelección dde uun aagente eemulsif icante juega uun r r ol m muy iim por tante een lla f or mulación dde uuna eemulsión eesta ble. Ningún eemulsif icante ssólo posee ttodas llas pr o piedades r r equer idas par a lla f f or mulación de uuna eemulsión eesta ble, Por lo ttanto dde ben eem plear se m mezclas dde agentes eemulsif icantes.
Selección de Agentes Emulsificantes • •
Un eemulsif icante iideal posee llas ssiguientes car acter ísticas: 1. Será capaz de reducir la tensión interfacial entre dos líquidos inmiscibles. 2. Debe ser física y químicamente estable, inerte y compatible con los otros componentes de la formulación. 3. Debe ser compatible, no irritante, y no tóxico en las concentraciones usadas.
Selección de Agentes Emulsificantes 4. Debe ser organolépticamente inerte, es decir, no debe impartir ningún color, olor o sabor a la preparación. 5. Debe ser capaz de formar una película coherente alrededor de los glóbulos de la fase dispersa y evitará la coalescencia de los glóbulos de la fase dispersa. 6. Debe producir y mantener la viscosidad requerida de la preparación.
Clasificación de Agentes Emulsificantes • •
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Agentes eemulsif icantes nnatur ales: dde or igen vvegetal oo aanimal. Sólidos f f inamente d divididos Polisacár idos ssemisintéticos Tensioactivos aaniónicos Tensioactivos ccatiónicos Tensioactivos nno iiónicos
Agentes Emulsificantes FRACCION
LIPOFILICA O HIDROFOBICA
Cadena hidrocarbonada Tiene afinidad por el aceite No tiene afinidad por el agua
FRACCION
HIDROFILICA O LIPOFOBICA
Grupo polar Fuerte afinidad por el agua No tiene afinidad por el aceite
BALANCE HIDROFILICOLIPOFILICO • •
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Es uuna eex pr esión dde aatr acción simultánea r r elativa dde uun eemulsif icante so br e eel aagua yy eel aaceite. A pr oximación eem pír ica par a lla eelección dde un emulsif icante ((Gr if f fi n, 1949)
BALANCE HIDROFILICO-LIPOFILICO
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Es uuna m medida r r elativa dde lla ccontr i b bución dde cada r r egión dde lla m molécula Se m mide een uuna eescala aar bitr ar ia dde 0 aa 220 A valor más alto es un com puesto más hidr of ílico y a valor más bba jo es un com puesto m más lli p pof ílico
BALANCE HIDROFILICOLIPOFILICO • •
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Venta jas: – Excelente punto de inicio – Generalmente produce una emulsión bastante buena Desventa jas: Ignor a lla iim por tancia de – Doble capa eléctrica – Efectos de temperatura de etoxilados – Alcoholes grasos – Ubicación del emulsificante – Porcentaje de emulsificante a usar – Relación de volumen de fases – Interacciones de los componentes – Cristales líquidos
BALANCE HIDROFILICO LIPOFILICO Estimación del HLB por la Solubilidad en Agua Comportamiento a al a añadir A Agua
No ddis per sa ble een aagua Dis per sión po br e Dis per sión llechosa ddes pués dde aagitación vigor osa Dis per sión llechos eesta ble (( par te ssu per ior casi ttr anslúcida) Dis per sión dde ttr aslúcida aa cclar a Solución cclar a
R ango H HLB 1 – 4 3 – 6 6 – 8 8 – 10 10 – 13 13 + +
BALANCE HIDROFILICO LIPOFILICO Valores HLB para varias aplicaciones de Emulsiones Aplicación
Cr ema, ttodo pr o pósito Cr ema aanti p per s pir ante Cold ccr eam Cr ema, áác.esteár ico Cr emas yy llociones Lociones Aceite, per f fu me Aceite, m miner al Aceite, v vegetal Aceite, v vitamina Bases d de u ungüentos: A bsor ción Lava ble Ungüento, eemoliente
Tipo d de e emulsión
R ango H HLB
o/w o/w o/w o/w w/o o/w o/w o/w o/w o/w
6 14 7 6 4 6 9 9 7 5
88 117 115 115 66 118 116 112 112 110
w/o o/w o/w
2 44 10 12 8 114
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INTERFASE
TEORIA DE CUÑAS ORIENTADAS
Schulman,J.H. y Cockbain,E.G.,Trans.Faraday Soc.36,651(1940)
TEORIA DE CUÑAS ORIENTADAS
Schulman,J.H. y Cockbain,E.G.,Trans.Faraday Soc.36,651(1940)
EMULSIONES PR EPAR ACIO N
Preparación de emulsiones • •
COMPOSICIÓ N: Sustancia activa Fase Oleosa Fase Acuosa Emulsificante
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OTR OS: Agentes hidratantes Conservadores Esencias Colorantes, etc. –
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FORMACION DE UNA EMULSION
Preparación de Emulsiones
Preparación de Emulsiones
Preparación de Emulsiones
http://www.mixers.com
Preparación de Emulsiones • •
Molino Moli oidal col
Preparación de Emulsiones
EMULSIONES PR OPIEDADES F FISICAS
Tamaño de Glóbulos Tamaño d de G Glóbulos
Apariencia
Macr o ggló bulos
Dos f f ases ddif er encia bles
Mayor de 11
Blanco llechoso
1 a aa pr ox 00.1
Blanco aazulado
0.1 m aa 00.05
Gr is ssemitr ans par ente
0.05 o m menor
Tr ans par ente
Distribución Tamaño de Glóbulos
Concentración
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Cantidad r r elativa dde llas f f ases qque f f or man lla emulsión. Concentr ación dde aagente eemulsif icante
Viscosidad • •
Factor es qque aaf ectan llas pr o piedades r eológicas dde uuna eemulsión: – Viscosidad de la fase externa – Concentración-volumen de fase interna – Viscosidad de la fase interna – Naturaleza del agente emulsificante y la
película interfacial formada en la interfase – Efecto electroviscoso – Distribución de tamaño de glóbulos.
Viscosidad
http://www.inmecanica.com/fluidos/tipos.jpg
Viscosidad
http://mazinger.sisib.uchile.cl/repositorio/ap/ciencias_quimicas_y_farmaceuticas/ap-fisquim-farm14/images/fig1092.gif
Propiedades Eléctricas • •
Las ssu per f fi cies aadquier en uuna ccar ga eléctr ica ssu per f fi cial ccuando sse ponen een contacto ccon uun m medio aacuoso, ssiendo llos mecanismos pr inci p pales: » Disolución de iones. » Ionización » Adsorción de iones » Doble capa eléctrica
DOBLE CAPA ELECTRICA
DOBLE CAPA ELECTRICA
TEORIA DLVO Teoría Derjaguin, Landau, Verwey y Overbeek, 1940
TEORIA DLVO
EMULSIONES ESTABILIDAD
Definición • •
Una eemulsión eesta ble m mantiene eel ttamaño yy númer o dde ggló bulos dde f f ase ddis per sa por unidad dde vvolumen dde f f ase ccontinua (Gar r re tt, E E)
Inestabilidad en Emulsiones • •
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Una eemulsión ees uuna pr e par ación tter modinámicamente iinesta ble, r azón por la ccual d de be ttener se een ccuenta lla eesta bilidad qquímica yy f f ísica dde lla pr e par ación par a qque per manezca iintacta ddur ante lla vvida útil. No de be ha ber un cam bio a pr ecia ble en el tamaño de par tícula o
distr i b de ttamaño dde llos g gló bulos dde lla f f ase ddis per sa yy llos bución d gló bulos dde lla f f ase ddis per sa d de ben per manecer unif or memente distr i b buidos een eel sistema.
Las iinesta bilidades een lla eemulsión pueden aagr u par se ccomo: C Cr emado, Floculación, R R u ptur a, IInver sión dde F Fases yy E Engr osamiento dde Gló bulos (Dif usión m molecular / O Ostwald r i p pening)
CREMADO • •
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Pr oceso ccausado por acción dde lla ggr avedad y f f or ma uuna ggr adiente vver tical dde concentr ación dde ggló bulos ssin vvar iar su distr i b bución dde ttamaño. Es uun pr oceso r r ever si b ble qque pueden r edistr i b medio dde ddis per sión por buir se een eel m agitación
CREMADO • •
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Un aaceite dde ba ja vviscosidad ttiende aa ccr emar más f f ácilmente qque uuno dde aalta v viscosidad. Aumentando lla vviscosidad ddel m medio disminuye lla ttendencia aa ccr emar . Los f f actor es qque aaf ectan eel ccr emado sse descr i b me jor p Ley dde S Stok es. ben m por la L
CREMADO: Ley de Stokes
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donde V V= vvelocidad dde cr emado r =r adio ddel ggló bulo dd1= ddensidad dde lla f f ase dis per sa dd2= ddensidad ddel m medio dis per sante g= cconstante gr avitacional = = vviscosidad ddel m medio dde ddis per sión
CREMADO • •
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Modos dde r r educir el C Cr emado: R educción d de T Tamaño d de Glóbulos: – Según le Ley de Stokes, la velocidad de cremado
es directamente proporcional al tamaño de glóbulos. – Cuanto mas grande sean los glóbulos, mayor será el Cremado. – Por lo tanto, para minimizar el cremado, el tamaño de glóbulos será reducido por homogenización.
CREMADO • •
Aumentar lla V Viscosidad d de lla F Fase Continua: – La velocidad de Cremado es inversamente proporcional a la viscosidad de la fase continua, esto es, a mayor viscosidad de la fase continua, menor será el cremado.
– Por lo tanto, para evitar el cremado en emulsiones, la viscosidad de la fase continua se incrementará añadiendo inductores de viscosidad apropiados como goma arábiga, tragacanto, etc
FLOCULACION • •
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Adhesión dde llos ggló bulos ssin f f usionar se, per o sin var iación een lla ddistr i b bución ddel ttamaño dde llos gló bulos. El pr oceso eestá ccontr olado por un eequili b br io glo bal entr e llas f f uer zas dde aatr acción eelectr ostáticas dde Van dder Waals yy r r e pulsivas dde tti p po eestér icas yy dde hidr atación.
COALESCENCIA
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Es lla f f usión dde ggló bulos par a f f or mar u mas unos m gr andes ccon eeliminación dde par te dde lla inter f fa se líquido/líquido. Este ccam bio iir r re ver si b r equier e uun aa por te extr a ble r de eener gía par a r r esta blecer l la ddistr i b bución dde tamaño dde ggló bulos or iginal.
RUPTURA • •
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Ocasionalmente, oocur r re qque uuna eemulsión sse r r om pe dur ante lla pr e par ación, eesto ees, lla eemulsión pr imar ia nno se vuelve blanca ssino aadquier e uuna aa par iencia tr anslúcida. En eeste ccaso, ees iim posi b ble ddiluir e el nnúcleo dde lla emulsión con aagua yy eel aaceite dde lla eemulsión sse se par a. La r r u ptur a dde uuna eemulsión puede dde ber se aa lla aadición dde un aagente eemulsif icante iincom pati b ble, ddescom posición química oo m micr o biológica ddel eemulsif icante, aadición dde electr olitos, eex posición aa ttem per atur a eelevada oo r r educida o cam bio een pH.
INVERSION DE FASES • •
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En lla IInver sión dde f f ases uuna eemulsión d del tti p O/W ccam bia aal po O ti p W/O y y vicever sa. po W Puede o ocur r ri r p de uun eelectr olito, oo ccam biando lla por a adición d pr o por ción d del v volumen d de f f ases oo por c cam bio dde tem per atur a. La iinver sión d de f f ases puede m minimizar se u usando eel aagente emulsif icante aa pr o piado, m manteniendo lla cconcentr ación dde f f ase dis per sa eentr e 3 30 aa 6 60% y y aalmacenando lla eemulsión een uun llugar f r re sco.
Engrosamiento de glóbulos (Difusión molecular / Ostwald ripening) • •
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Es eel ccr ecimiento dde llos ggló bulos m mas ggr andes aa costa dde llas m mas pequeñas, hhasta qque eestas últimas desa par ecen. Este pr oceso oocur r re aa uuna vvelocidad qque ees f unción dde lla ssolu bilidad dde lla f f ase ddis per sa een lla f ase ccontinua yy sse dde be aa qque lla pr esión iinter na de las ggotas (( pr esión dde L La place) ees m mayor en llas gotas m mas pequeñas.
Inestabilidad de Emulsiones
Inestabilidad de Emulsiones
Aspectos a considerar durante la formulación de Emulsiones • • • • • • • •
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Esta bilidad ddel ccom ponente aactivo Esta bilidad dde llos eexci p pientes A par iencia V Visual Color Olor (desar r ro llo dde oolor p picante // pér dida dde f f r ra gancia) Viscosidad Pér dida dde aagua yy ootr os com ponentes vvolátiles. Concentr ación ddel eemulsif icante. Or den dde aadición dde llos com ponentes Distr i b bución dde ttamaño dde ppar tícula de lla f f ase ddis per sa
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pH Tem per atur a dde eemulsif icación Ti p po dde eequi p po Método y y vvelocidad dde enf r ri amiento Textur a ((sensación ddes pués dde a plicar se ((Consistencia. G Gr asa, pega josidad, ees par ci b bilidad, suavidad) Contaminación m micr o biana // ester ilidad ((en r r eci p piente ccer r ra do yy ba jo ccondiciones dde uuso) Li b ber ación/ b biodis poni b bilidad (a bsor ción per cutánea) Distr i b f ases, IInver sión dde bución dde f f ases, f f luidez
Pruebas de Estabilidad • •
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La eesta bilidad ees uun par ámetr o iim por tante par a el f or mulador . Las pr ue bas dde eesta bilidad ccom pr enden lla deter minación d de lla eesta bilidad d de lla S SA aasí ccomo las condiciones dde aalmacenamiento pr olongado, condiciones dde aalmacenamiento aaceler ado, condiciones een cciclos dde calor -f r rí o.
Pruebas de Estabilidad • •
Las ccondiciones f f or zadas ((str ess) qque sse a plican ppar a aceler ar la inesta bilidad de emulsiones iincluyen: – Fuerza centrífuga, fuerza agitacional, temperatura y envejecimiento.
– Separación de fases – Viscosidad. – Propiedades electroforéticas. – Tamaño de partícula y Cantidad
Referencias
□
AULTON, M.E., Pharmaceutics: The Science of Dosage Forms Design,2004 Churchill Livingstone, p.70 y sig. http://www.pharmpedia.com/Emulsion
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http://www.mpikg.mpg.de/kc/scripts/Micell
□
es_and_Emulsions_Tauer_WS_2005_06/E mulsions_-1.pdf
