Proceso de formación de un Gel a partir de un Sol
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GELES LABORATORIO TECNOLOGÍA FARMACÉUTICA III SEMESTRE 2009-I GELES • Se denominan geles a coloides transparentes; sistema de dos componentes, rico en líquido, de naturaleza semisólida. • La característica común es la presencia de un tipo de estructura continua que les proporciona las propiedades de los semisólidos. • Son sistemas coherentes desde el punto de vista estructural. • Todo mecanismo que tiende a reducir la hidratación de las partículas coloidales hidrofílicas induce a la coagulación (fenómeno de inestabilidad). Métodos de Coagulación de un Sol Enfriamiento Evaporación Agregado de disolventes Por acción de grandes cantidades de electrolitos (salting-out) Por distintos métodos es posible coagular un sol, especialmente un sol liófilo, obteniendo una masa semirrígida gelatinosa que incluye todo el líquido del sol liófilo, este producto obtenido se llama Gel. Coagulación de un Sol Por enfriamiento: es el caso típico de la gelatina, se obtiene por enfriamiento del sol liófilo. Por evaporación: al reducirse el canal de hidratación de las cadenas poliméricas se produce la gelificación. Por agregado de disolventes: el alcohol o acetona eliminan la capa estabilizante de moléculas de agua de un coloide hidrofílico. El sistema se hace sensible a los electrolitos del medio. La estabilidad de las partículas no hidratadas “desnudas” depende del potencial Z, los electrolitos pueden efectuar la coagulación. Por electrolitos: el agregado de grandes cantidades de electrolitos a coloides hidrofílicos provoca la coagulación o precipitación. Esta coagulación se debe a la deshidratación de las cadenas poliméricas. Proceso de formación de un Gel a partir de un Sol Las cadenas poliméricas de un coloide hidrofílico están protegidas por canales de moléculas de agua, que solvatan sus grupos funcionales. Las moléculas de agua se unen por puente de hidrógeno a los grupos funcionales del polímero. La cubierta de agua de hidratación impide que los segmentos de las cadenas poliméricas se toquen. Los factores que disminuyen la hidratación de las moléculas reducen el canal de hidratación que separan las cadenas poliméricas. Proceso de formación de un Gel a partir de un Sol Cuando la hidratación es poca, las cadenas poliméricas tienden a atraerse mutuamente por fuerzas de van der Waals. Las cadenas se acortan, se vuelven filamentosas, se entrecruzan, entrelazan, (proceso dinámico), aumenta la viscosidad del sistema. Se llega a un estado semisólido, semirrígido gelatinoso. El medio dispersante en su mayor parte es retenido entre los filamentos por capilaridad, y se obtiene de esta forma un Gel a partir de un Sol. Gelificación La gelificación depende: De la temperatura De la concentración de la sustancia gelificante Del peso molecular de la sustancia gelificante Según FEUM 6ta Edición 1994 Gel: Preparación semisólida que contiene él o los principios activos y aditivos, sólidos en un líquido que puede ser agua, alcohol o aceite de tal manera que se forma una red de partículas atrapadas en la fase líquida. Geles y Jaleas GELES: definición farmacotécnica Los geles son formas farmacéuticas de consistencia semirrígida destinados a aplicarse sobre las membranas mucosas y piel. No tienen poder de penetración, por eso se utilizan para ejercer acción tópica (de superficie). JALEAS: Son una clase de geles cuya matriz coherente estructural mantiene una gran proporción de líquido, por lo general agua. Las jaleas son geles pero más fluidos. Usos de las jaleas: se utilizan como lubricantes para guantes quirúrgicos, catéteres, termómetros rectales, etc. Diferencia con los mucílagos: Los geles y jaleas difieren de los mucílagos en su consistencia gelatinosa. Los mucílagos son semilíquidos y viscosos. Mecanismo de formación de un Gel Los productos gelificantes se pueden agrupar del siguiente modo: Polímeros que dan lugar a un gel dependiendo del pH del medio. Polímeros que dan lugar a un gel por sí mismos. Polímeros que dan lugar a un gel dependiendo del pH del medio MECANISMO DE FORMACIÓN Ej: Carbomer (polímero carboxivinílico- Carbopol ®) La dispersión del polímero en agua tiene un pH ácido. A valores bajos de pH se disocia una pequeña proporción de grupos carboxílicos del polímero, formado un espiral flexible. La adición de una base produce la ionización de los grupos carboxílicos, creando repulsión electrostática entre las regiones cargadas, expandiéndose la molécula, haciendo más rígido el sistema, gelificándolo. Se pasa de una estructura espiralada a una estructura extendida. Polímeros que dan lugar a un gel dependiendo del pH del medio Polímeros que dan lugar a un gel dependiendo del pH del medio Polímeros que dan lugar a un gel dependiendo del pH del medio Si se agrega un exceso de base a la estructura gelificada de Carbómero puede producir una pérdida de viscosidad al neutralizarse los grupos carboxílicos, con la desaparición de las cargas electrostáticas. El agregado de electrolitos a estos geles, por ej: cloruro de sodio, disminuye la viscosidad. Los grupos carboxílicos cargados se rodean de cationes metálicos, produciéndose una neutralización de cargas que impiden la formación de una matriz rígida. Polímeros que dan lugar a un gel por sí mismos No precisan ser neutralizados para la formación del gel; gelifican por sí mismos, forman puentes de hidrógeno entre el disolvente y los grupos funcionales del polímero. Clasificación de los Geles Comportamiento frente al agua Por su Viscosidad Por el número de fases Por su estructura Según su estructura química (características electroquímicas, reológicas, solubilidad, viscosidad) Comportamiento frente al agua 1. Geles hidrófilos o hidrogeles 2. Geles hidrófobos (lipogeles u oleogeles) 1. Geles hidrófilos o hidrogeles: Constituidos por agua, glicerina, propilenglicol u otros líquidos hidrofílicos. Gelificados por sustancias de tipo poliméricas (goma tragacanto, almidón, derivados de la celulosa, polímero carboxílicos, silicatos de aluminio y magnesio). Comportamiento frente al agua 2. Geles hidrófobos (lipogeles u oleogeles): Constituidos por parafina líquida adicionada de polietileno o por aceites grasos gelificados por anhídrido silícico coloidal o por jabones de aluminio y zinc. Los lipogeles son vehículos oleosos oclusivo (dermatosis crónica). Por su inercia química también se utilizan en preparados oftalmológicos. Plastibases (N.R.): vehículos de consistencia de gel y reología plástica. Obtenidos por fusión a elevada temperatura de parafina líquida y polietileno, seguido de un enfriamiento rápido. Presentan características muy aceptables de extensibilidad y adherencia a la piel. Por su viscosidad Geles fluidos Geles semisólidos Geles sólidos ( formulación de los sticks desodorantes y colonias sólidas) Por el número de fases Geles monofásicos: el medio líquido formado por una sola fase o líquidos miscibles: agua, alcohol, solución hidroalcohólica, aceite, etc. Geles bifásicos: dos fases líquidas inmiscibles, formando una estructura transparente con propiedades de semisólido. Por el número de fases Geles bifásicos Se subdividen en dos grupos: Tow geles: el lípido se incorpora a la micela que forma el emulsificante. Son geles bifásicos micelares o/w que se presentan en forma de cristales líquidos, transparentes y viscosos. Son sonoros o vibrantes a la percusión, también se los conoce como ringing gels. A estos geles se les puede incorporar sustancias tanto lipo como hidrosolubles. Tas geles: son geles transparentes basados en emulsiones de siliconas w/s ( agua /siliconas). Se consideran como una crema transparente de agua en siliconas, de gran aplicación en cosmética. Modus operandi: Agregar la fase oleosa sobre acuosa y agitar. Se preparan en frío. Se utilizan cuando hay que formular geles hidrorrepelentes. Por su estructura Geles elásticos Geles no elásticos Por su estructura Geles elásticos: Gel típico elástico es la gelatina, obtenida por enfriamiento del sol liófilo que resulta cuando se calienta con agua. Otros sustancias dan geles elásticos siempre que no sean muy diluidas. Ej. Agar, almidón, pectina, etc. Cuando un gel elástico ha tomado mucho líquido, por Ej: de la fase vapor, puede todavía absorber cantidades considerables cuando se lo coloca en el líquido. Aumentando notablemente el volumen del gel (fenómeno de imbibición o hinchamiento). El pasaje de GEL a SOL y de SOL a GEL es gradual para los geles elásticos. Geles elásticos Propiedades de los geles elásticos: Imbibición: es la capacidad de absorber líquido. El solvente penetra en la matriz del gel aumentando su volumen. Sinéresis: el líquido intersticial es expulsado, queda en la superficie del gel y el sistema se contrae. No se vuelve a regenerar el gel. Por su estructura Geles no elásticos: El gel no elástico más conocido es el del ácido silícico o gel de sílice. Se obtiene mezclando soluciones de silicato de sodio con ácido clorhídrico en concentraciones apropiadas. Los geles no elásticos no tienen imbibición o hinchamiento (pueden incorporar líquido sin cambio de volumen). Elaboración de Geles No implica dificultad técnica. Según el dispositivo empleado, pueden incorporar aire por agitación perdiendo una de sus principales características la transparencia. Los geles preparados en el lab. de farmacia requieren tiempo para la imbibición del polímero. Si se trabaja con un turbo agitador este tiempo es breve y la incorporación de aire mínima. En la industria se trabaja en recipientes al vacío o mediante desaireación posterior. Formulación de Geles Líquido a gelificar Polímero gelificante Base neutralizante o acidificante en el caso de que la gelificación dependa del pH Incorporación del principio activo Por lo general, se efectúa por disolución del principio activo en el medio líquido, previamente a la incorporación de la base gelificante. Si las características del principio activo no permiten incorporarlo inicialmente, se añade sobre el gel, una vez obtenido, mediante agitación. Incorporación del principio activo Incorporación de principios activos insolubles en agua: Por ej. solubles en alcohol ¾ Disolver en un medio hidroalcohólico y posteriormente gelificar. ¾ Elaborar el gel en agua y añadir el principio activo disuelto en alcohol, considerar el grado alcohólico final para evitar la coagulación del polímero. Incorporación del principio activo ¾ Todas las sustancias que pueden alterarse a pH ácido, deben ser incorporadas una vez neutralizado el gel. ¾ Las sustancias ácidas para ser incorporadas a un gel de carbómero sin que pierda su viscosidad deberán ser neutralizadas previamente. ¾ Las sustancias ácidas pueden ser incorporadas a geles obtenidos con derivados de guar (Jaguar HP8) que gelifican en medio ácido. Incorporación del principio activo ¾ Incorporación de principios activos solubles en aceite: ¾ Se solubiliza el principio activo en aceite y se añade al gel. Los geles acuosos, de elevada viscosidad lo admiten a concentraciones moderadas, dispersándose en el gel, dando lugar a emulsiones libres o privadas de emulgente, donde el polímero gelificante actúa como coloide protector. Estabilidad de Geles Los factores desencadenantes de la inestabilidad de un gel son: ¾ Temperatura Cambios de pH Agitación violenta Electrolitos ¾ ¾ ¾ Los geles con el tiempo pierden su condición de tal y su estructura puede llegar a romperse. La estabilidad de un gel depende de su correcta formulación. ….Muchas Gracias! Sistemas coherentes Formados por dos fases entremezcladas. Las partículas dispersas se contactan entre sí formando una estructura tridimensional en las que ambas fases se interpenetran, dando al sistema propiedades fisicoquímicas y reológicas específicas. Ej: geles. Clasificación de las Dispersiones Coloidales Si el medio dispersante es un líquido, estos sistemas coloidales se llaman soles.
