Sistemas Dispersos

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SISTEMAS DISPERSOS 
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DEFINIÇÕES 
 
 
SISTEMAS DISPERSOS 
 
Sistemas bifásicos 
 
Fase dispersa (descontínua) (menor quantidade) 
 
Meio dispersante (contínua) (maior quantidade) 
Dispersa 
Dispersante 
3 
Solução Dispersão fina Dispersão grosseira 
< 1nm 
 
1-1000nm >1mm 
Suspensões 
 
Emulsões 
Macromoléculas 
 
Nanopartículas 
 
Micelas 
Sistemas dispersos 
DIMENSÕES DA FASE DISPERSA 
4 
Soluções Dispersão Fina Dispersão Grosseira 
1000nm = 1 m 
5 
6 
7 
SOLUÇÕES 
 
 
Soluto dissolvido no solvente; 
Soluto < 1nm; 
Não podem ser observados com auxílio de microscópios; 
Sistema HOMOGÊNEO e ESTÁVEL; 
Exemplos: solução aquosa de NaCl, solução aquosa de glicose. 
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DISPERSÕES FINAS (COLÓIDES) 
 
Fase dispersa: 1-1000nm; 
Sistema HETEROGÊNEO ao microscópio (homogêneo a olho nu); 
Tipos: Dispersões de nanopartículas (enxofre coloidal) 
 Dispersões micelares (tensoativos acima da cmc); 
 Dispersões de macromoléculas (vacinas, anticorpos, gelatina, 
carboximetilcelulose sódica, Cabopol® dispersos em água). 
Exemplo: leite, gelatina, microemulsão, géis. 
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DISPERSÕES GROSSEIRAS 
 
 
Fase dispersa: partículas ou gotículas > 1000nm dispersas em líquido (água); 
Sistemas heterogêneo e relativamente estáveis: partículas sedimentam por ação da 
gravidade; 
Exemplos: suspensões e emulsões de uso farmacêutico. 
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TIPOS DE SISTEMAS DISPERSOS 
Fase dispersa Meio dispersante Nome Exemplos 
Líquido Gás Aerossóis líquidos Neblina, 
Aerossóis 
Sólido Gás Aerossóis sólidos Fumaça, 
Aerossóis 
Gás Líquido Espuma Espuma 
(detergente) 
Líquido Líquido Emulsão líquida Leite, 
Emulsões farmacêuticas 
Sólido Líquido 
 
Dispersão coloidal 
Suspensão 
Gelatina em água 
Suspensão de hidróxido de 
alumínio 
Gás Sólido Espuma sólida Poliestireno 
Chocolate aerado 
Líquido Sólido Emulsão Sólida Pomada, 
Supositório 
Sólido Sólido Suspensão sólida Plástico colorido 
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SISTEMAS DISPERSOS 
 
 
 
• DISPERSÕES FINAS OU COLÓIDES (macromoléculas ou pequenas partículas) 
 
 
 
• DISPERSÕES GROSSEIRAS (emulsões e suspensões) 
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DISPERSÕES FINAS OU COLÓIDES 
Colóides apresentam afinidade diferente pela fase dispersante: 
 
 
• Colóides liofílicos 
 
 
• Colóides liofóbicos 
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• Colóides liofílicos 
-Apresentam afinidade pelo meio dispersante; 
 
-Constituem dispersões estáveis; 
 
-Aumentam a viscosidade do sistema; 
 
-Dispersam espontaneamente no fase dispersante (água). 
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Preparação dos Colóides liofílicos 
 
Dispersão espontânea (mistura das fases dispersa e dispersante). 
 
Dispersões de macromoléculas em água (goma arábica, metilcelulose e gelatina); 
 
Dispersões micelares (tensoativos dispersam espontaneamente em água e agregam-
se em micelas acima da cmc). 
Sistema micelar é utilizado para 
dispersar fármacos hidrofóbicos em 
água permitindo a sua administração 
intravenosa, oral ou tópica. 
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• Colóides liofóbicos 
- Não apresentam afinidade pelo meio dispersante; 
 
-Constituem sistemas dispersos termodinamicamente instáveis; 
 
-Alteram pouco a viscosidade do sistema; 
 
Métodos de preparação: Dispersão ou Condensação. 
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Dispersão por fragmentação 
 
 
Quebra de partículas grosseiras em partículas coloidais utilizando moinhos coloidais 
ou tratamento ultra-sônico (ondas ultra sônicas). 
Moinho Coloidal 
17 
Dispersão por condensação 
 
 
Processo inverso da fragmentação porque consiste na aglomeração de moléculas 
em partículas coloidais. 
 
 
• Reação química 
 
Colóides são preparador por reações químicas originam soluções supersaturadas 
que depositam-se na fase dispersa na forma de partículas coloidais. 
 
 NaCl + AgNO3 AgCl + NaNO3 
Partículas Coloidais de prata (Prata coloidal) 
 (antibiótico, queimaduras, câncer, acne) 
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• Mudança do solvente (coacervação) 
 
Diminuição da solubilidade do soluto de uma solução que deposita no meio 
dispersante na forma de partículas coloidais. 
Solução de enxofre em acetona 
Enxofre coloidal (nanopartículas de enxofre são 
marcadas com elemento radioativo para detecçao de 
tumores de mama) 
Verter em água quente 
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PURIFICAÇÃO 
 
1-Diálise 
 
Membrana sintética de acetato de celulose; 
Pequenas moléculas, íons e meio dispersante (água) atravessa a membrana a 
favor de um gradiente de concentração (do meio mais concentrado para o meio 
menos concentrado); 
Partículas coloidais ficam retidas. 
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Representação esquemática 
 de uma membrana de diálise 
Fase doadora Fase receptora 
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Ultrafiltração 
Equipamento 
(bomba) 
PRESSÃO 
Colóide 
Filtro 
Aplicação: purificação de produtos farmacêuticas biotecnológicos 
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Propriedades dos Colóides (Dispersões Grosseiras) 
 
1-Tamanho 
Dispersões coloidais (partículas 1-1000nm), 
Determinação do tamanho: macromoléculas (cromatografia de exclusão) 
 micelas, partículas ou gotículas (espalhamento de luz) 
2-Morfologia 
Nanopartículas, Macromoléculas e Micelas têm forma esférica. 
Dispersões finas de argila (bentonita) têm forma irregular: placas e agulhas. 
Análise morfológica: Microscopia Eletrônica: MEV ou MET. 
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3-Propriedades cinéticas 
 
Movimento browniano, Difusão e Sedimentação. 
 
 
Movimento browniano 
As partículas coloidais apresentam movimento de ziguezague caudado por colisões 
com as moléculas da fase dispersante. 
Movimento ajuda a manter as partículas coloidais em suspensão. 
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D A (Cs - C) 
(dm/dt) = 
h 
Difusão 
 
Devido ao movimento browniano os colóides e tendem a se difundir do meio 
mais concentrado para o meio menos concentrado até obtenção de um colóide 
homogêneo. 
Velocidade de difusão pode ser entendida pela equação da lei de Fick: 
Membrana permeável 
dm/dt = velocidade de difusão 
D = coeficiente de difusão 
A = área superficial de difusão 
Cs = concentração do colóide no meio mais concentrado 
C = concentração do colóide no meio menos concentrado 
h = espessura da membrana 
25 
Sedimentação 
 
Velocidade de sedimentação pode ser entendida pela equação da lei de Stokes: 
 
 
V = 
2r2 (d2-d1) g 
9
Sistemas dispersos cujas partículas ou macromoléculas são < 500nm são estáveis e 
não sofrem sedimentação (exemplo: leite, gelatina, prata coloidal, enxofre coloidal). 
 
Dispersões cujas partículas são > 500nm existe ação da força da gravidade e 
sedimentação (suspensões) 
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4-Viscosidade 
 
Propriedade que pode ser entendida como a resistência ao fluxo após aplicação de 
uma força no sistema disperso. 
 
Colóides liofílicos aumentam a viscosidade do sistemas (gel, gelatina); 
 
Colóides liofóbicos alteram muito pouco a viscosidade (suspensão de hidróxido de 
alumínio). 
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4-Propriedades ópticas 
 
Efeito Tyndall: 
 
 “Quando um raio de luz atravessa uma dispersão coloidal e atinge uma partícula 
há espalhamento da luz” 
 
• Devido a esse efeito os colóides apresentam aspecto turvo. 
• Quanto > o tamanho da partícula, > o espalhamento de luz e por esse princípio 
pode-se determina o tamanho das partículas. 
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Como posso diferenciar um solução de uma colóide sol? 
SOLUÇÃO COLÓIDE 
Dispersão líquido-gás 
29 
5-Propriedades elétricas 
 
Sistemas dispersos (colóides) podem adquirircarga por: 
 
• Dissolução desigual de íons que compõe a partícula: 
 Exemplo: partículas de AgI em solução com excesso de íons iodeto adquirem 
carga negativa. 
 Ionização dos grupos de superfície da partícula ou macromolécula, sendo que 
neste caso a ionização dependerão do pKa do grupo ionizável e do pH do meio; 
 Exemplo: proteína pode adquirir carga positiva, negativa ou neutra (PI: ponto 
isoelétrico) dependendo do pH do meio. 
 
• Eletroforese: movimento de partículas ou macromoléculas carregadas 
eletricamente por ação de um campo elétrico. 
 
• Potencial zeta: medida do campo elétrico ao redor de uma partícula. 
30 
Reologia aplicada a farmácia 
31 
Reologia 
 
• O que é reologia? 
 
RHEOS = fluxo e LOGOS = conhecimento 
 
A reologia é o estudo do fluxo e das deformação dos materiais de interesse 
farmacêutico. 
 
• O que o viscosidade? 
 
Viscosidade é a resistência de um material ao fluxo após a aplicação de uma força. 
= viscosidade 
F = tensão de cisalhamento 
G = velocidade de cisalhamento 
F 
G 
Tensão de cisalhamento 
V
e
lo
ci
d
ad
e
 d
e
 
ci
sa
lh
am
e
nt
o 
Curva de fluxo 
T = 
32 
Materiais de interesse farmacêutico 
 
Divididos em 2 grupos: materiais com fluxo Newtonianos e Não Newtonianos. 
 
• Materiais com fluxo Newtonianos: F é proporcional G e a viscosidade é constante. 
Tensão de cisalhamento 
V
e
lo
c
id
a
d
e
 d
e
 
c
is
a
lh
a
m
e
n
to
 
Curva de fluxo 
Velocidade de cisalhamento 
 V
is
c
o
s
id
a
d
e
 
Reograma 
Exemplos: água, etanol, solução de glicose, solução de cloreto de sódio 
33 
MATERIAIS COM FLUXO NÃO NEWTONIANOS 
 
Viscosidade ( ) varia com a velocidade de cisalhamento (G); 
 
 
Constituem formulações de interesse farmacêutico: 
 
 DISPERSÕES COLOIDAIS, EMULSÕES, SUSPENSÕES, GÉIS, POMADAS 
 
 
Materiais com fluxo não Newtonianos podem ser divididos em: 
 
 
 PLÁSTICO 
 
PSEUDOPLÁSTCO 
 
DILATANTE 
34 
Tensão de cisalhamento 
V
e
lo
ci
d
ad
e
 d
e
 
ci
sa
lh
am
e
nt
o 
Curva de fluxo 
Velocidade de cisalhamento 
 V
is
co
si
d
ad
e
 
Reograma 
Cedência 
Plástico 
Pseudoplástico 
Dilatante 
Plástico: pomadas a base de vaselina e cera 
 
Pseudoplástico: géis de CMC, Carbopol e Pluronic 
 
Dilatantes: pastas (contém alto teor de material sólido) 
Materiais com fluxo não Newtonianos 
35 
 MATERIAIS COM FLUXO PLÁSTICO 
 
 
Fluem quando a força aplicada ultrapassa certo valor de tensão de cisalhamento 
(ponto de cedência), a viscosidade diminui e o material escoa. 
 
 
 
 
 
 
 
Exemplos: pomadas a base de vaselina e cera. 
Tensão de cisalhamento 
V
e
lo
ci
d
ad
e
 d
e
 
ci
sa
lh
am
e
nt
o 
Curva de fluxo 
Velocidade de cisalhamento 
 V
is
co
si
d
ad
e
 
Reograma 
A- Repouso: as partículas permanecem agrupadas (não há fluxo); 
 
B- Ponto de cedência: as partículas deslocam-se no mesmo 
sentido ocorrendo fluxo . 
Pressão Externa 
A B 
Cedência 
36 
MATERIAIS COM FLUXO PSEUDOPLÁSTICO 
 
Fluem a partir do momento da aplicação da tensão de cisalhamento, a viscosidade 
diminui e o material escoa (não há ponto de cedência). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Exemplos: Géis de Carboximetilcelulose, Carbopol e Pluronic®. 
Tensão de cisalhamento 
V
e
lo
ci
d
ad
e
 d
e
 
ci
sa
lh
am
e
nt
o 
Curva de fluxo 
Velocidade de cisalhamento 
 V
is
co
si
d
ad
e
 
Reograma 
A-Em repouso as moléculas do polímero estão 
ligadas entre si formando uma estrutura que 
aprisiona a água (alta viscosidade). 
B-Aplicando-se uma tensão ocorre quebra da estrutura 
e liberação das moléculas de água (queda da 
viscosidade) 
Pressão 
H2O 
H2O 
H2O 
H2O 
H2O 
H2O 
H2O 
H2O H2O 
H2O 
H2O 
H2O 
H2O 
37 
MATERIAIS COM FLUXO DILATANTE 
Quando submetidos a uma tensão de cisalhamento expandem o volume e aumentam 
sua viscosidade tornando-se semi-sólidos ou sólidos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Exemplo: pastas (contém grande quantidade de material sólido particulado) 
B-Aplicando-se uma tensão ocorre a formação de agregados e 
os espaços entre elas é ampliado e passa a ser ocupado pelo 
dispersante ocorrendo expansão de volume e aumento da 
viscosidade. 
Tensão de cisalhamento 
V
e
lo
ci
d
ad
e
 d
e
 
ci
sa
lh
am
e
nt
o 
Curva de fluxo 
Velocidade de cisalhamento 
 V
is
co
si
d
ad
e
 
Reograma 
A-Em repouso as partículas permanecem 
densamente empacotadas e o espaço entre elas 
é mínimo. 
Empacotamento Expansão 
A B 
Pressão 
A B 
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TIXOTROPIA 
 
“Mudança pelo toque”; 
 
Fenômeno físico-químico de transformação isotérmica gel-sol reversível; 
 
Formas farmacêuticas semi-sólidas quando submetidas a uma tensão de 
cisalhamento, diminuem a viscosidade e escoam o que facilita a entrada e saída 
do material da embalagem e a espalhabilidade sobre a superfície corporal, 
entretanto, cessada a tensão ocorre aumento da viscosidade e a formulação volta 
ao estado semi-sólido evitando escorrimento. 
 
Exemplos: suspensão de hidróxido de alumínio ou de bentonita, géis, cremes e 
pomadas. 
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Determinação da viscosidade e análise reológica 
 
VISCOSÍMETRO 
 
Mede valores de viscosidade em função da velocidade de cisalhamento 
para caracterização do tipo de fluxo do material: 
 
NEWTONIANO 
 
NÃO NEWTONIANO (Plástico, Pseudoplástico ou Dilatante) 
Viscosímetro de 
Brookfield (análise de 
semi-sólidos na 
Farmácia Universitária). 
Velocidade de cisalhamento 
 V
is
c
o
s
id
a
d
e
 
Reograma 
40 
Bibliografia recomendada 
 
Tecnologia Farmacêutica. PRISTA, J.N; ALVES, A. C; MORGADO, R. 
1996, 4º Ed., Fundação Calouste Gulberkian. 
 
Delineamento de Formas Farmacêuticas. AULTON, M.E. 2005, 2º Ed., 
Artmed.