Aula de Emulsões

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EMULSÕES
TECNOLOGIA FARMACÊUTICA
Sócrates Egito
Laboratório de Sistemas Dispersos
socrates@digi.com.br ou socrates@ufrnet.br 
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O emprego das emulsões como veículo para preparações de uso tópico deriva do primeiro cold cream, preparado por Galeno em cerca de 150 d. C. As primeiras emulsões medicinais são atribuídas a Grew, que emulsionava os óleos com gema de ovo em 1674. 
(PRISTA et al., 1991)
Histórico
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“Uma emulsão é um sistema heterogêneo, composto de, no mínimo, um líquido não miscível intimamente disperso no interior de um outro, sob a forma de gotículas de diâmetro, em geral, inferior a 0,1 m. Tais sistemas possuem uma estabilidade mínima que pode ser potencializada por adição de adjuvantes apropriados, como surfactantes ou compostos sólidos finamente dispersos”.
Becher,1961 
Definição
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“Uma As emulsões são preparações geralmente líquidas destinadas a serem administradas tal e qual ou serem empregadas como excipientes, constituídas por uma dispersão de um líquido, sob a forma de gotículas, num outro líquido não miscível. A dispersão é geralmente obtida devido a presença de um ou mais emulsificantes (agentes emulsionantes) representados normalmente pelos agentes de superfície (surfactantes) ou por polímeros hidrófilos. Cada uma das fases podem conter um ou mais princípios ativos e diversos adjuvantes, como por exemplo, agentes antimicrobianos, conservantes, corantes, edulcorantes e aromatizantes, estes dois últimos largamente empregados em emulsões de uso oral.dispersos”.
Farmacópéia Francesa,10ª Edição 
Definição
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 Fase dispersa
Conceitos
 Fase contínua
 A teoria da emulsificação
 Condições de temperatura e agitação
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Tipos de Emulsões
 
 Emulsões simples H/L
 Emulsões simples L/H
 Emulsões múltiplas H/L/H
 Emulsões múltiplsa L/H/L
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Composição
 
 Fase Hidrofílica (H)
 Água, solução salina
 Fase Lipofílica (L)	
 Óleos vegetais, minerais ou compostos orgânicos
 Sistema adequado de emulgetes (ADS)
 Agentes tensoativos e co-tensoativos
 Adjuvantes
 Corantes, conservantes, anti-oxidantes, quelantes,
edulcorantes 
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Vantagens
 
 Administração de fármacos lipídicos V.O.
 Mascaramento de sabor/odor de fármacos
 Proteção de fármacos termo / fotossensíveis 
 Alterações biofarmacêuticas
		Perfil de liberação controlada de fármacos 	Alterações farmacocinéticas de fármacos	Vetorização de fármacos
 Formulação de cremes ou loções de caráter não gorduroso para a via tópica
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Aplicações
 
No campo farmacêutico... 
 Via oral
 Via intravenosa
 Via cutânea
No campo cosmético...
Condicionadores, desodorantes, cremes, loções...
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Estabilidade
 
Estabilidade é definida como a amplitude na qual um produto mantém as mesmas características que apresentava quando de sua fabricação, respeitando os limites de especificação durante o seu período de armazenamento e uso.
USP, 23º ed.
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Estabilidade
 
Fatores determinantes
Ajuste do sistema tensoativo adequado (Lei de Bancroft)
	Tensoativos de alto poder emulgente
	Tensoativos compatíveis com a formulação
	Concentração adequada de tensoativos
Processo de elaboração adequado
	Condições de temperatura, energia mecânica fornecida (energia de cisalhamento), ordem de adição dos componentes, etc.
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Estabilidade
 
O tensoativo 
 Conceito – composto anfifílico
 Propriedades especiais
	Adsorção em interfaces
	Formação de micelas
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Agentes de Superfície
 
 
Propriedades Especiais
 
Poder molhante  Diminuição do ângulo de contato
 Poder emulsionante  Diminuição tensão superficial 
Poder espumante  Emulsificação gás/líquido
 Poder solubilizante  Incremento da solubilidade aparente 			 por associação micelar
 Poder detergente  Limpeza da superfície por fenômenos 			 fisico-químicos
 Poder suspensivo  Manutenção da suspensão
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Agentes de Superfície
 
 
Propriedades Especiais
 
 Poder anti-redeposição  Impede redeposição de partículas (que permanecem em suspensão) em uma determinada superfície
 Poder complexante  Fixando cátions e mascarando a identidade iônica dos mesmos
 Poder sequestrante  Retenção, em solução, de cátions, impedindo suas possíveis reações
 Poder bacteriostático  Devido à complexação com a membrana citoplasmática de bactérias
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Agentes de Superfície
 
 
Classificação
 
 Agentes de superfície aniônicos
 Agentes de superfície catiônicos
 Agentes de superfície anfóteros
 Agentes de superfície não iônicos
 +
 + +
 -
 - -
 
 -
 
 +
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Estabilidade
 
Fatores que contribuem para a instabilidade
Floculação
Aproximação de glóbulos 
Processo reversível
Pode levar à coalescência
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Estabilidade
 
Fatores que contribuem para a instabilidade
Cremagem
 Separação visível em várias emulsões de composição variada
Processo reversível
Pode levar à coalescência
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Estabilidade
 
Fatores que contribuem para a instabilidade
Coalescência
 Fusão de glóbulos originando vesículas de maior diâmetro
 Processo irreversível
 Pode levar à separação de fases
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Estabilidade
 
Fatores que contribuem para a instabilidade
Separação de fases
 Tensão interfacial vence a disposição dos glóbulos, que se fundem originando uma só fase.
 Processo irreversível
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Estabilidade
 
Fatores que contribuem para a instabilidade
Difusão molecular (Pontes de Otswald)
Solubilidade de gotículas menores que 1m.
Incremento do diâmetro de partículas maiores. 
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Estabilidade
 
Fatores que contribuem para a instabilidade
Inversão de Fases
 Modificação rápida do tipo de emulsão. 
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Estabilidade
 
Mecanismos de estabilização das emulsões 
 Interações Eletrostáticas
 Repulsão Estérica
 Estabilização Entálpica
 Redução da tensão interfacial
 Arranjo dos constituintes da fase contínua
 Formação de filme complexo 
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Estabilidade
 
Interações Eletrostáticas
	Interação existente entre as duplas camadas elétricas das partículas eletricamente carregadas e a repulsão eletrostática direta das partículas vizinhas.
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Estabilidade
 
Repulsão Estérica
	Repulsão provocada pela interação das moléculas adsorvidas do estabilizante.
tensoativos
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Estabilidade
 
Estabilização Entálpica
	Estabilização provocada pela perda de água de hidratação sobre a parte hidrófila do estabilizante.
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Estabilidade
 
Redução da tensão interfacial 
	Fenômeno de interface provocado pela deformação e/ou pelo revestimento das partículas em colisão, aumentando a superfície de interação.
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Estabilidade
 
Arranjo dos constituintes da fase contínua 
	Permitem a redução da sedimentação das vesículas devido a estrutura em forma de “teia” que se produz.
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Estabilidade
 
Formação de filme complexo 
	Permite a inibição da saída do estabilizante a partir do ponto de contato, formando uma barreira física que impede a coalescência.
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Critérios
 
 
CRITÉRIOS PARA OBTENÇÃO DE UMA EMULSÃO ESTÁVEL
Escolha do agente de superfície;
Processo de preparação a uma temperatura próxima da temperatura de inversão de fase (TIF) 
com posterior resfriamento até 
a temperatura ambiente (evita coalescência);
Processo de agitação e homogeneização de partículas (técnica de emulsificação);
Escolha adequada dos métodos de avaliação da estabilidade.
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HLB
 
 
Balanço Hidrófilo-Lipófilo
Sistema de classificação desenvolvido por Griffin. 
 O valor de HLB está relacionado diretamente com a parte hidrófila da molécula.
	HLB < 10  Característica lipófila
	HLB = 10  Equilíbrio entre hidrófilo e lipófilo 
	HLB > 10  Característica hidrófila
 
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HLB
 
 
PM < 200  Não formação de polos
1> HLB < 50  Bastante solúvel no óleo (1) ou na água (50)
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HLB
Escala de Griffin
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HLB
 
 
DETERMINAÇÃO DO HLB CRÍTICO
Baseia-se na característica da fase interna (lipofílica) da emulsão.
HLB TENSOATIVOS ≈ HLB FASE INTERNA (LIPOFÍLICA)
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HLB
 
 
Cálculos práticos do valor do HLB de uma emulsão
Ex. 1		 HLB é uma grandeza aditiva 
Estearato de glicerina (HLB = 3,8)		70%
Laurilsulfato de sódio (HLB = 40,0)		30%
HLB SURFACTANTES = (3,8 x 0,70) + (40 x 0,30)
HLB SURFACTANTES = 14,66
HLB da fase oleosa da emulsão é independente em relação a sua concentração na emulsão
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HLB
 
 
Cálculos práticos do valor do HLB de uma emulsão
Ex. 2 Determinação do tipo de emulsão pelo cálculo do valor do seu HLB
Cera de carnaúba (HLBc = 15)		5%
Parafina líquida (HLBc = 10,5)		26%
Óleo vegetal (HLBc = 18)			18%
Glicerina 					4%
Conjunto de surfactantes			5%
Água 			q.s.p.			100%
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HLB
 
 
Cálculos práticos do valor do HLB de uma emulsão
Ex. 2 Resolução
Determina-se a percentagem da fase lipídica: 5 + 26 + 18 = 49
b) Calcula-se a percentagem de cada óleo em relação a fase lipídica total
Para a cera
		49 - 100%
		5 – x	 x = 10% Mesmo cálculo para os outros componentes!
c) Calcula-se o HLB para cada fração lipídica
Para a cera
		15 - 100%
		 y – 10	 y = 1,5 Mesmo cálculo para os outros componentes!
d) Soma-se os valores do HLB de cada fração lipídica
Valor do HLB da fase lipídica = 1,5 + 5,6 + 6,6 = 13,7 Então... EMULSÃO DO TIPO L/H
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Equipamentos
 
 
Aporte energético mecânico  Aumento da interface 
				 líquido-líquido (consumo)
				  Dissipação na forma de calor
Forças envolvidas durante a obtenção de uma emulsão: turbulência, laminação, cisalhamento, pressão, choque, aceleração, cavitação e vibração 
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Equipamentos
 
 
 Misturador a paletas 
Produz emulsões “grosseiras” ( > 1 m) 
 Misturador a turbinas (Figura 1)
Produz emulsões “finas” através de movimentos axiais rápidos (3000 rpm) 
 Misturador a válvulas (Figura 2 e Figura 3)
Escala industrial. Forças de alto e baixo cisalhamento, pressão, aceleração, laminação, choque e cavitação, instantaneamente.
Fonte de energia = pressão
 Misturador a ultrassons (Figura 4 e Figura 5)
Escala laboratorial. Forças de cavitação na interface das gotículas.
 Microfluidizer (Figura 6, Figura 7 e Figura 8)
Escala industrial e moderno, permitindo a obtenção de emulsões ultrafinas com baixo consumo de energia.
Fonte de energia = jato submergido (Figura 9)
 Método espontâneo (Figura 10, Figura 11 e Figura 12)
Não consome energia mecânica. Usa a força de solventes.
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Figuras
 
 
LISTA DE FIGURAS DA AULA DE EMULSÕES
Figura 01 – Diapositivo 14
Figura 02 – Tese doutorado página 16
Figura 03 – Tese doutorado página 18
Figura 04 – Diapositivo 20
Figura 05 – Tese doutorado página 21
Figura 06 – Diapositivo 29
Figura 07 – Diapositivo 30
Figura 08 – Diapositivo 28
Figura 09 – Diapositivo x (roxo)
Figura 10 – Diapositivo 10
Figura 11 – Diapositivo y (roxo)
Figura 12 – Diapositivo 19 (laranja)