GELES INTRODUCCIÓN Un gel es un sistema coloidal, en el cual el movimiento del medio de dispersión está restringido por partículas solvatadas entrelazadas o por macromoléculas de la fase dispersada. El estado semisólido es debido al aum aument ento de visc viscos osiidad dad causa ausado do por por entr ntrelazam azamiient ento y por por la consecuente alta fricción interna. Las sustancias gelicantes absorben agua y se incan. La absorción de un lí!uido por un gel sin un aumento considerable de volumen es conocido como inibición. La interacción entre las partículas de la fase dispersa puede ser tan fuerte !ue al permanecer en reposo el medio de dispersión es empu"ado fuera del gel en forma de gotas. La gelicación depende de# • • •
$e la temperatura La concentración de la sustancia gelicante $el peso molecular de las sustancia gelicante
%ay geles geles idrolico idrolicos s y estos son los !ue están constituid constituidos os por agua, glicerina, propilenglicol u otros lí!uidos. Están &elicados por sustancias de tipo poliméricas 'goma tragacanto, almidón, derivados de la celulosa, polímero carbo(ílicos, carbo(ílicos, silicatos de aluminio y magnesio). *or el contra contrario rio los geles geles idróf idrófobo obos s están están consti constitui tuidos dos por parana parana lí!uida adicionada de polietileno o por aceites grasos gelicados por anídrido silícico coloidal coloidal o por "abones de aluminio aluminio y zinc. Los lipogeles son veícu veículos los oleoso oleosos s oclusi oclusivos vos 'derm 'dermato atosis sis cróni crónica) ca).. *or su inerc inercia ia !uímica también se utilizan en preparados oftalmológicos. En los geles no puede distinguirse una fase e(terna y, otra, interna. La coerencia de la fase solida produce la estructura +e(ible semisólida típica de los geles. i la deformación de un gel provoca por la aplicación de una fuerza mecánica es reversible, al nalizar la acción de la fuerza, el gel recupera de nuevo su forma primitiva. - ese comportamiento físico se denomina elástico. En los e(cipientes de pomadas resulta poco deseable un comportamiento elástico en cambio, es conveniente una deformabilidad de tipo plástico. La plasticidad o elasticidad de un gel
depende en gran medida de la concentración y naturaleza de los componentes coloides. /uando un agente gelicante se dispersa en un disolvente apropiado se unen o entrelazan asta formar una estructura coloidal de red tridimensional. Esta red limita el +u"o del +uido por captura e inmovilización de las moléculas del disolvente. La estructura de la red es también responsable de la resistencia del gel a la deformación y, por tanto, de sus propiedades de viscoelasticidad. *ara e(plicar la estructura reticular de los geles se an propuesto varios modelos# •
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Estructura enrollada# es poco ordenada y se asocia con polímeros sintéticos tales como resinas y derivados de la celulosa. %élice# es una estructura más ordenada formada por el entrelazado de dos cadenas de polímeros. &oma (antica y almidón son dos e"emplos. 0icelas de +ecos# tiene lugar como consecuencia de la formación de puentes entre dos cadenas de polímeros mediante cationes divalentes. La presentan los geles de alginato cálcico. Estructuras de naipes# es característica de los geles formados por partículas coloidales como la bentonita y el veegum.
La mayoría de los geles usados en la 1ndustria 2armacéutica están asociados con la estructura enrollada. *or ellos los mecanismos de acción de esta son polímero3polímero y polímero3disolvente. La red de gel se va formando con sucesivos incrementos de concentración del polímero. El resultado es una reducción de la distancia interparticular !ue lleva a un entrelazado de cadenas y desarrollo de la formación de puentes. /onforme aumenta el n4mero de puentes las cadenas se cierran, la movilidad del disolvente se reduce y se forma el gel. i se contin4a la adición de polímero, se refuerza la red del gel consiguiendo un incremento de la resistencia y viscoelasticidad del mismo.
DESARROLLO EXPERIMENTAL Formulación A.
$isolver goma tragacanto en agua 'calentar 567 8/).
-gitar y envas ar.
-dicionar glicerina y salicilato de metilo.
Formulación B
$isolver el ácido benzoico en agua y ltrar
0ezclar almidon y glicerina 9 :untar ambas mezclas
/alentar ebullición, enfriar envasar.
a y
Formulación C En ;7ml de agua adicionar con agilación, poco a poco carbopol ;<6
-dicionar salicilato de metilo y eucalipto 'agitar)
-dicionar gota a gota =E- gota a gotar asta consistencia de gel y envasar.
Formulación D
0ezclar etanol y agua
$ispersar carbopol en <>6 de etanol3agua
En el otro ?>6 etanol3agua, adicionar lentamente =E-
:untar con agitación ambas mezclas y envasar.
Formulación E $isolver acido benzoico en agua con agitación y ltrar
Formulación F
-dicionar idro(ido de aluminio y esencia.
Envasar.
$isolver en 67 ml de agua carbopol, lentamente
/on agitacion disolver el color
En 67 ml de agua disolver metilparabeno y alginato de sodio 'calentando a @78/)
-gregar =E- poco a poco, la escencia , mezclar y envasar.
-gregar la mezcla del carbopol a la del alginato, agitando
OBETI!OS •
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1denticar los e(cipientes para fabricar geles e identicar sus usos y concentraciones adecuadas. /onocer las venta"as y desventa"as de los geles como una forma farmacéutica, así como la técnica de preparación.
RESULTADOS Ta"la #. R$%ul&a'o% '$ () * con%i%&$ncia '$ la% 'i+$r$n&$% +ormulacion$% '$ ,$l$% $la"ora'a% (or ca'a $-ui(o /con%i%&$ncia0 1 no 2i%co%o 3 (oco 2i%co%o 33 2i%co%o * 333 mu* 2i%co%o4.
E-ui(o # 5 6 7 8
Formulacion
%$()
Con%i%&$ncia
A / $ E 2 E 2 / $
B C < C C B C B C @
3 DDD D DD 3 D 3 D DDD DD
Ta"la 5. Función '$ lo% $9ci(i$n&$% $n la% +ormulacion$%.
E9ci(i$n&$
Función
Formulación A Goma '$ &ra,acan&o #.: , &oma vegetal -nalgésico Salicila&o '$ m$&ilo :.:# ml %umectante Glic$rina #8 ml A,ua ;7 ml eículo Formulación B uspensor Almi'ón '$ ma<= #: , /onservador >ci'o "$n=óico 5 , Glic$rina ?: , %umectante eículo A,ua 5: , Formulación C Feutralizador de el carbopol Tri$&anolamina /TEA4 :.@ ml Car"o(ol @67 # , &elicante -romatizante Eucali(&o :.# ml -nalgésico Salicila&o '$ m$&ilo :.:# ml A,ua @: ml eículo Formulación D &elicante Car"o(ol @67 :.6 ml Feutralizador de el carbopol TEA :.7 ml E&anol 58 ml /odisolvente eículo A,ua ?# ml Formulación E )i'ró9i'o '$ Al 7 , &elicante /onservador >ci'o "$n=óico # , -nalgésico E%$ncia '$ m$n&a :.:# ml A,ua c. ". (. #:: ml eículo Formulación F Espesante3gelicante Al,ina&o '$ %o'io 5 , &elicante3suspensor Car"o(ol @7: # , A,ua ;: ml eículo /onservador M$&il (ara"$no :.# , /olorante Color 2$r'$ :.:6 , TEA :.; ml -gente neutralizante -romatizante P$r+um$ +ru&al :.# ml
Función '$ lo% $9ci(i$n&$% u&ili=a'o% •
&oma de tragacanto# esta formada por dos fracciones principales, !ue son llamadas tragacantina y basorina. La primera representa alrededor del <7G del total y es soluble en agua. La basorina es insoluble, pero se inca para formar un gel. -mbas están formadas fundamentalmente por arabinogalactanos. La goma tragacanto es estable a p% muy ba"os, y da unas dispersiones muy
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viscosas con concentraciones de menos del ?G. Es un agente suspensor. &licerina# es altamente HigroscópicaH, lo !ue signica !ue absorbe el agua del aire. $iluida en agua, la glicerina suavizará tu piel. Es un umectante. -gua# es el veículo para disolver los e(cipientes y formar los coloides. -lmidón de maíz# tiene un ICG de amilasas, la temperatura de gelatinización esta entre JJ3;78/, tiene una viscosidad media y tiene una tendencia muy alta a gelicar. Los gránulos de almidón son insolubles en agua fría, pero pueden embeber agua de manera reversible es decir, pueden incarse ligeramente con el agua y volver luego al tamaKo original al secarse. in embargo cuando se calientan en agua, los gránulos de almidón sufren el proceso denominado gelatinización, !ue es la disrupción de la ordenación de las moléculas en los gránulos. $urante la gelatinización se produce la li(iviación de la amilasa, la gelatinización total se produce normalmente dentro de un intervalo más o menos amplio de temperatura, siendo los gránulos más grandes los !ue primero gelatinizan. -cido benzoico# los geles se pueden contaminar muy fácil y como son preparados farmacéuticos re!uieren un conservador para !ue se mantengan libres de microorganismos. Esta acción la e"erce el ácido benzoico =rietanolamina '=E-)# es un tri3alcool y a su vez una amina terciaria. La trietanolamina está compuesta por tres grupos de idró(ilos# carbono, idrógeno y ó(ido de nitrógeno, se obtiene por medio de la reacción del ó(ido de etileno con el amonio acuoso. $ico compuesto !uímico act4a como base !uímica débil, debido a !ue posee un par de electrones en el átomo del nitrógeno, los cuales se encuentran aislados. Es un regulación del p%, agente alcalinizante para geles. /arbopol# Las resinas de carbopol son polímeros idrofílicos, !ue se incan en agua lo !ue proporciona tres características principales, un espesado e(tremadamente eciente con un amplio rango de características reológicas 'es decir la relación entre el esfuerzo y la deformación de los +uidos), suspensión
permanente de ingredientes solubles y estabilización de emulsiones aceite en agua. Las venta"as !ue presenta por dicas caracteristicas serán de una ecacia en el espesado, estabilidad a la temperatura, su comportamiento no es afectado por el paso del tiempo, resistencia microbiana y funciona bien en un amplio rango de p% y viscosidades. Las resinas /arbopol son polímeros de ácido acrílico reticulados. La estructura molecular del carbopol posee un alto porcenta"e de grupos de ácido carbo(ilíco !ue permiten a las resinas !ue se incen con el agua. $ispersadas en el agua, las moléculas de /arbopol parcialmente se incan y desarrollan algo de viscosidad. •
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Etanol# es un codisolvente además de !ue le conere al gel la apariencia transparente. -lginato de sodio# son las sales del ácido algínico, un polisacárido natural formado por cadenas lineales constituidas por dos unidades repetitivas !ue derivan de los ácidos 3$3manurónico '0) y M3L3gulurónico '&). La forma !ue adopta la macromolécula depende de su composición, los blo!ues de ácido manurónico originan zonas casi planas, con estructura seme"ante a una cinta, mientras !ue las de ácido gulurónico presentan una estructura con entrantes y salientes. La importancia de los alginatos viene dada por su capacidad para formar idrocoloides, es decir la capacidad de idratarse en agua caliente o fría dando lugar a soluciones viscosas, dispersiones o geles. Los alginatos son, de esta manera, modicadores comportamiento de una masa de agua y por tanto 4til como espesantes, estabilizante, gelicantes y formadoras de películas. 0etil parabeno# Los parabenos son ésteres del ácido 63 idro(ibenzoico, también llamado ácido p3idro(ibenzoico o ácido para3idro(ibenzoico. -ct4an de manera efectiva como conservantes en mucos tipos de fórmulas !uímicas. Estos compuestos y sus sales son usados principalmente por sus propiedades bactericidas y fungicidas.
ANALISIS DE RESULTADOS
Las diferentes formulaciones realizadas durante la práctica tienen componentes variados !ue le proporcionan al gel características 4nicas, estas dependen no solo de los componentes sino también de la cantidad de estos. Un parámetro importante en la preparación de un gel es la viscosidad, esta depende del tipo de componente en la formulación y del tipo de agente gelicante, así como las características de supercie del mismo y la forma !ue puede ad!uirir en la formulación, así por e"emplo podemos distinguir diferentes tipos de agentes gelicantes en la formulación, estos son, la goma de tragacanto, el /arbopol, el almidón de maíz, el alginato y el idró(ido de aluminio. La viscosidad de las formulaciones es muy variada y depende del tipo de agente !ue se utilice y los demás componentes de la formulación, pero podemos generalizar la información y mencionar ciertas especicaciones de las diferentes formulaciones. La capacidad de suspensión o de gelicar depende de las características !uímicas de los compuestos utilizados en la práctica, así por e"emplo, el almidón depende de su estructura enrollada para poder mantener en suspensión los sólidos, es poco soluble en agua, pero puede utilizarse como viscosante, en la formulación se realizo la suspensión de ácido benzoico usando el almidón como agente suspensor, mediante una técnica en la cual se solubiliza el almidón en agua y después se enfría asta obtener una consistencia de gel. En la formulación A se uso almidón y acido benzoico 'tabla ?), y se reporta !ue fue muy viscosa la formulación, esto es contradictorio a la teoría donde al ser en realidad una suspensión, debería tender a +uir. El idró(ido de aluminio forma una suspensión cuando se adiciona en grandes cantidades al agua, se forma una suspensión parecida a la de almidón, en donde al nal la viscosidad no es alta e inclusive se vuelve un sistema +uido, de forma !ue para poder mantener la estabilidad de la suspensión se re!uiere de una gran cantidad de idró(ido y fuerza mecánica constante para mantener en suspensión a las partículas y !ue estas no precipiten, el idró(ido de aluminio no tiene un efecto de supercie como tal sobre la suspensión, simplemente crea un sistema disperso, por lo cual no es un buen gel, o re!uiere de otros sistemas para poder formar un estado semisólido más rígido, esto se comprueba
con los resultados en formulación E en la tabla ? donde se reporta !ue no era viscoso. Las formulaciones restantes contienen un agente gelicante muy conocido llamado carbopol, este es un polímero de ácido acrílico !ue se polimeriza y se entrecruza en formaciones con puentes de diferentes naturalezas para darle una forma más enredada y !ue su efecto gelicante aumente en presencia de una base, esta basa es la trietanolamina '=E-), !ue es una base moderada, cuando el carbopol se adiciona al agua se forma un sistema disperso, este se puede agregar a otra mezcla formada por un agente suspensor como el alginato u otros, y una vez !ue se tienen todos los componentes en suspensión con el carbopol se agrega =E-, !ue genera !ue el carbopol cambie de forma y se vuelva más rígido en la red y crezca de tamaKo, a pesar de !ue el carbopol en agua se idrata y crece el =E- como base genera un efecto sobre el carbopol !ue permite !ue las redes se dispersen y se cree una red en la cual !ueda atrapado el principio activo o los componentes del gel, y así se forma un gel rígido, esta rigidez depende de la cantidad de carbopol presente en la formulación y de la cantidad de base !ue se agrega, además, pueden utilizarse codisolventes como el etanol para claricar el gel, lo anterior engloba las formulación ecas con carbopol en la práctica, en todas se adiciono el carbopol, o se mezcló con los componentes de la formulación y al nal se adiciono la base para NdesenrollarO el carbopol y formar una estructura rígida. Las formulaciones en donde se utilizó el carbopol como agente gelicante tuvieron una viscosidad muy alta, en comparación con las formulaciones en donde se utilizó almidón o idró(ido, esto debido a las propiedades del carbopol y a la forma en la !ue este act4a cuando se adiciona una base, por tanto, el carbopol es el me"or agente gelicante es estos casos. E(isten además en las formulaciones otro tipo de agentes, como por e"emplo la glicerina !ue es un agente umectante, esta atrapa el agua en la formulación para !ue no se pierda por sinéresis, o el alcool !ue es un agente claricarte, !ue ace !ue la formulación se vuelva cristalina y límpida, como se nota en las formulaciones A y $ respectivamente. -sí, podemos entonces decir !ue las características del gel dependen, en alto grado, del tipo de agente gelicante !ue se utilice en la formulación, y de los componentes !ue se tienen, además, para acer
un gel verdadera y no solo una suspensión, debemos tomar en cuenta las características del agente, y como este reacciona o cambia de forma con el agua u otro agente, el tipo de malla !ue forma para encapsular a los sólidos, y el tipo de transferencia !ue permite en la red formada, de forma !ue, el carbopol crea redes en las cuales los sólidos tienen espacios pe!ueKos entre las redes del polímero para cruzar, pero en el caso del almidón, la estructura es diferente y el tipo de malla !ue se forma es más enredada pero menos suspensora.
CONCLUSIÓNES e formularon varios geles con diferentes agentes gelicantes y suspensores e logró observar la diferencia entre el carbopol y los demás agentes para formar una formulación rígida y viscosa e evaluó de acuerdo a la viscosidad cual es el me"or agente para formar un gel, en este caso el carbopol. e observó la in+uencia de la concentración de carbopol y su interacción con otros agentes para la formación de un gel más o menos rígido. e lograron formular varios tipos de geles !ue dependiendo de las características deseadas pueden ser 4tiles.
REFERENCIAS •
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0aría 0uKoz de Aenavides Níntesis y características de geles como veículos de melo(icam y acetato de vitamina E de aplicación tópica terapéutica y cosméticaO Universidad de &ranadas, I77@. ttp#>>digibug.ugr.es>bitstream>?76J?>@B7>?>?@
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