EMULSIONES FARMACÉUTICAS - DePa

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA
DE MÉXICO
FACULTAD DE QUÍMICA
EMULSIONES
FARMACÉUTICAS
Prof. Abraham Faustino Vega
Prof. Jorge E. Miranda Calderón Semestre 2009-1
EMULSIÓN
Fisicoquímicamente,
una emulsión es un
sistema de al menos
dos fases, en el cual
un líquido se dispersa
en otro líquido en
forma de glóbulos o
gotas pequeñas.
PRINCIPALES COMPONENTES DE LAS EMULSIONES
•Medio dispersante (fase continua).
•Glóbulos dispersos (fase discontinua).
•Emulsificante.
Las emulsiones son sistemas
termodinámicamente inestables.
La inestabilidad se debe al
aumento del área (∆A) durante la
emulsificación, que produce un
incremento de la entalpía libre de
Gibbs (∆G).
∆ G = γ × ∆A
γ es la tensión interfacial.
Fase dispersa
(discontinua)
Fase dispersante
(continua)

EMULSIFICANTES
Partículas sólidas finamente divididas
insolubles en la fase dispersa y el medio
dispersante, pero con una cierta afinidad por
éstas.
Sustancias anfifílicas con una cierta afinidad
con la fase dispersa y el medio dispersante y
que son solubles en, por lo menos, una de
las fases (tensoactivos).
TENSOACTIVOS
Aniónico
Catiónico
Anfotérico
No iónico
DISMINUCIÓN DE LA TENSIÓN SUPERFICIAL
PARTÍCULAS SÓLIDAS FINAMENTE DIVIDIDAS
TENSIÓN SUPERFICIAL
“SURFACTANTE”
Mala traducción de la palabra inglesa
surfactant, que es una contracción de la
expresión Surface Active Agent (agente
de actividad superficial).
El vocablo surfactant fue acuñado por la
empresa GAF Corporation, de los Estados
Unidos, como una marca registrada y,
poco después (en 1950), la palabra fue de
dominio público.

EMULSIONES ESTABILIZADAS POR TENSOACTIVOS
BALANCE HIDROFÍLICO-LIPOFÍLICO
(HLB)
HLB bajo HLB ≈ 10
HLB alto
CÁLCULO DEL VALOR DEL HLB, SEGÚN GRIFFIN
Alcoholes de cadena larga polioxietilenados y sus ésteres
% en masa de unidades de óxido de etileno
HLB =
5
Ésteres en general
20 1- S ⎛ ⎞
HLB = × ⎜ ⎟
⎝ A ⎠
S = número de saponificación del éster.
A = número de acidez del ácido del cual deriva el éster.
BALANCE HIDROFÍLICO-LIPOFÍLICO (HLB)
Es un concepto ideado por Griffin (1949). En una
emulsión, el valor del HLB del emulsificante intenta
estimar la atracción simultánea que experimenta
por las fases acuosa y oleosa.
HLB
1-4
3-6
6-8
8-10
ASPECTO DE LA
DISPERSIÓN ACUOSA
No se dispersa en agua.
Poco dispersable.
Dispersión lechosa después
de una agitación vigorosa.
Dispersión lechosa estable.
Dispersión translúcida a
10-13
transparente.
>13 Dispersión transparente.
EJEMPLO
Colesterol (HLB = 2,7)
Span 80 (HLB = 4,3)
Span 40 (HLB = 6,7)
Span 20 (HLB = 8,6)
Monoestearato de PEG
400 (HLB = 11,6)
Lauril sulfato de sodio
(HLB = 40)
CÁLCULO DEL VALOR DEL HLB
POR EL MÉTODO DE DAVIES
HLB
= 7 + números de grupo
∑

MÉTODO DE DAVIES
Cloruro de cetil-trimetilamonio
CH 3 = 4 x (-0,475)= -1,9
CH 2 = 11 x (-0,475) = -5,2
Amonio cuaternario = 22,0
HLB = 7 + 22,0 – 1,9 – 5,2 = 21,9
CÁLCULO DEL VALOR DEL HLB DE
MEZCLAS DE TENSOACTIVOS, SEGÚN
GRIFFIN (1949)
HLB = HLBA× f A + HLB × fB
Por ejemplo, el valor del HLB de una mezcla de 30 %
m/m de Tween 80 (HLB = 15,0) y 70 % m/m de Span
80 (HLB = 4,3) es igual a, según Griffin:
HLB = 0,30× 15,0 + 0,70× 4,3
HLB = 4,5 + 3,0 = 7,5
TIPO DE EMULSIONES
•Aceite en agua.
•Agua en aceite.
•No acuosas.
•Múltiples.
MÉTODO DE LITTLE (1978)
(PARA TENSOACTIVOS ANIÓNICOS Y
NO IÓNICOS)
HLB
4-6
7-9
8-18
13-15
15-18
54
HLB =
× ( δ − 8,
2)
( δ − 6,
0)
δ = parámetro de solubilidad
Emulsificante (agua en aceite).
Humectante.
Emulsificante (aceite en agua).
Detergente.
Solubilizante.
USOS
EMULSIÓN DEL TIPO ACEITE EN AGUA

EMULSIÓN DEL TIPO AGUA EN ACEITE EFECTO DE LA RELACIÓN EN VOLUMEN DE LAS
FASES SOBRE EL TIPO DE EMULSIÓN
DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL DEL TIPO DE EMULSIÓN
•Conductividad eléctrica: Las emulsiones o/w son
mejores conductoras que las w/o.
•Dilución: Una emulsión es soluble en su fase
externa.
•Método de los colorantes: Se utilizan colorantes
hidrosolubles y liposolubles. La uniformidad del color
adquirido por la emulsión indica si es o/w ó w/o.
•Método de la gota: Sobre sendas porciones de
emulsión se agrega una gota de vaselina líquida y
una de agua. Se observa la velocidad con que se
extiende en la superficie de la emulsión.
EMULSIÓN NO ACUOSA
DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL DEL TIPO DE EMULSIÓN
Aplicación sobre la piel: Las emulsiones o/w
en general penetran más rápidamente en
la piel.
Papel de filtro con CoCl2: En contacto con
emulsiones o/w vira rápidamente al
rosado.
Observación microscópica: Se disuelve un
colorante en una de las fases, durante la
preparación de la emulsión, y se observa
al microscopio.
EMULSIÓN MÚLTIPLE AGUA EN ACEITE EN (W/O/W)
Agua
Aceite
ag
Agua

EMULSIÓN MÚLTIPLE ACEITE EN AGUA EN ACEITE (O/W/O) TEORÍA DE LA CUÑA
ORIENTADA (HARKINS, DAVIES
Y CLARK, 1917)
Aceite
0,05 a 0,1 µm
< 0,05 µm
ag
Agua
Aceite
TAMAÑO DE LOS
GLÓBULOS
> 1 µm
0,1 µm a 1 µm
ASPECTO
Emulsión blanca
lechosa
Emulsión blanca
azulada
Emulsión gris
semitransparent
e
Emulsión
Transparente
COMPONENTES DE UNA EMULSIÓN
MEDICINAL O COSMÉTICA (2)
•Humectantes: Glicerina, propilenglicol, sorbitol.
•Conservadores antimicrobianos: Parabenos, ácidos
benzoico, sórbico, propiónico y salicílico.
•Conservadores antioxidantes: BHT, ácido ascórbico,
tocoferol, bisulfito de sodio, palmitato de ascorbilo.
•Espesantes: Carbómeros, hidroxietil celulosa.
•Potenciadores de la penetración dérmica: Miristato de
isopropilo.
•Disolventes: Propilenglicol.
Emulsión o/w estabilizada
por un jabón monovalente
Emulsión w/o estabilizada
por un jabón divalente
COMPONENTES DE UNA EMULSIÓN
MEDICINAL O COSMÉTICA (1)
•Agua destilada o desmineralizada.
•Oclusivos: Vaselina líquida, vaselina sólida, aceites
vegetales.
•Emolientes: Lanolina, miristato de isopropilo, palmitato de
cetilo (esperma de ballena).
•Opacificantes: Alcohol cetílico, monoestearato de glicerilo.
•Emulsificantes: Ácido esteárico y trietanolamina, lauril
sulfato de sodio, cera de abejas y bórax, cetrimida,
alcoholes polioxietilenados, ésteres del sorbitán y del
sorbitán polioxietilenado, ceras autoemulsionables aniónica,
catiónica y no iónica, monoestearato de glicerilo.
COMPONENTES DE UNA EMULSIÓN
MEDICINAL O COSMÉTICA (3)
•Blanqueadores de la piel: Hidroquinona.
•Pantallas solares: Derivados de la benzofenona.
•Principios activos.

CERAS AUTOEMULSIONABLES
•Cera aniónica:
Alcohol cetoestearílico 90 %
Laurilsulfato de sodio 10 %
•Cera no iónica (BP):
Alcohol cetoestearílico 80 %
Cetomacrogol 1000 20 %
•Cera catiónica:
Alcohol cetoestearílico 75 %
Cloruro de cetiltrimetilamonio 25 %
CÁLCULO DEL HLB REQUERIDO, SEGÚN GRIFFIN,
PARA LA FASE OLEOSA DE UNA EMULSIÓN O/W
COMPONENTE
Vaselina líquida
Lanolina anhidra
Alcohol cetílico
Emulsionante
Glicerina
Agua
HLBreq
% EN LA EMULSIÓN
10,0
1,5
3,0
4,5
5,0
76,0
% EN LA FASE
OLEOSA
68,97
10,34
20,69
68,
97 × 10,
5 + 10,
34 × 12 + 20,
69 × 15
=
= 11,
6
100
COMPOSICIÓN FINAL DE LA EMULSIÓN
COMPONENTE
Vaselina líquida
Lanolina anhidra
Alcohol cetílico
Span 60
Tween 60
Glicerina
Agua
% EN LA EMULSIÓN
10,0
1,5
3,0
4,5 x 0,324 = 1,5
4,5 x 0,676 = 3,0
5,0
76,0
ACEITE
Vaselina
líquida
Lanolina
anhidra
Aceite de
ricino
Alcohol
cetílico
HLB REQUERIDO
HLB req O/W
10-11
12
14
15
HLB req W/O
COMPOSICIÓN DE LA MEZCLA EMULSIFICANTE
11,
6
Tween 60 HLB = 14,9
Span 60 HLB = 4,7
4
8
( 100 T )
14,
9 × T + 4,
7 × −
=
100
T = 67,6 %
S= 100 - T = 32,4 %
INESTABILIDAD DE LAS EMULSIONES
Reversible
Cremado: La fase dispersa se concentra en la
parte superior.
Sedimentación: La fase dispersa se concentra en
la parte inferior.
Floculación: Se forman agregados de glóbulos
que no se fusionan entre sí.
Irreversible
Coalescencia: Los glóbulos se fusionan entre sí.
Inversión de fases: La fase continua pasa a
discontinua y viceversa.

CREMADO Y SEDIMENTACIÓN
v =
g ⋅ r
Si δ glóbulos > δ fase continua
V>0 (sedimentación)
( δ − δ )
2
2 glóbulos fase continua
9η
Si δ glóbulos < δ fase continua
V

INFLUENCIA DEL AGREGADO DE
CATIONES
Una emulsión del tipo o/w, estabilizada con un jabón de un
metal monovalente, puede invertirse en presencia de un
catión polivalente.
K + K+ K +
K +
K +
K +
K +
K +
K +
K+
aceite
K +
K +
K +
K +
K +
K +
K +
K +
Ca 2+
Ca 2+
Ca 2+
Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+
agua
2 C 17 H 35 COOK + Ca 2+ (C 17 H 35 COO) 2 Ca + 2K +
INFLUENCIA DEL HLB DEL
EMULSIFICANTE
Se puede producir inversión de fases en:
•Emulsiones del tipo o/w estabilizadas con un emulsificante
de HLB menor que el requerido.
•Emulsiones del tipo w/o estabilizadas con un emulsificante
de HLB mayor que el requerido.
Se evalúa:
ENSAYOS DE ESTABILIDAD DE
EMULSIONES
•Cremado y sedimentación.
•Floculación.
•Coalescencia.
•Inversión de fases.
•Forma de los glóbulos.
•Distribución del tamaño de los glóbulos.
•pH.
INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA
En los emulsificantes polioxietilenados, el valor del HLB
disminuye al aumentar la temperatura debido a la rotura de
uniones puente hidrógeno. Por lo tanto, elevando la
temperatura se puede producir la inversión de una emulsión
o/w a w/o.
C 16 H 33 -O-CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2-O-CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -OH
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
ENSAYOS DE ESTABILIDAD DE
EMULSIONES
•Almacenamiento a 40 ºC: Acelera los procesos de
cremado o sedimentación (disminuye la viscosidad), de
floculación y coalescencia (aumenta la agitación térmica) y
disminuye el HLB de emulsificantes polioxietilenados.
•Ciclos frío-calor (40 ºC - 4 ºC): Simula cambios extremos
de temperaturas.
•Centrifugación: Aumenta las velocidades de cremado,
sedimentación, floculación y cremado.
FORMA DE LOS GLÓBULOS
Emulsión inestable.

DISTRIBUCIÓN DEL TAMAÑO DE LOS
GLÓBULOS
Medición directa
por observación
con microscopio.
A partir de microfotografías.
Métodos instrumentales.
PREPARACIÓN DE EMULSIONES (2)
Fase oleosa + emulsificante
Fase acuosa
La fase oleosa, en la cual se disolvió el emulsificante, se
agrega sobre la acuosa. Se forma una emulsión o/w.
PREPARACIÓN DE EMULSIONES (4)
Fase acuosa + base
Fase oleosa
+ ácido graso
Fase acuosa + base
Método del jabón naciente: Se disuelve el ácido graso (por
ejemplo, esteárico) en la fase oleosa y se mezcla con la fase
acuosa en la que se disolvió una base (como la
trietanolamina).
PREPARACIÓN DE EMULSIONES (1)
Fase oleosa
Fase acuosa + emulsificante
La fase oleosa se agrega a la fase acuosa, en la cual se
disolvió el emulsificante. Se produce una emulsión o/w; si se
desea una emulsión w/o se continúa la adición de la fase
oleosa hasta que se produzca la inversión.
PREPARACIÓN DE EMULSIONES (3)
Fase acuosa
Fase oleosa + emulsificante
Se agrega la fase acuosa sobre la oleosa, en la cual se
disolvió el emulsificante. Se forma una emulsión w/o. Un
agregado posterior de la fase acuosa produce una inversión
de fases, con formación de una emulsión o/w.
Vía de administración
Inyectables
Tópicas
Orales
Naturaleza
o/w
w/o
w/o/w
El tipo de emulsión (w/o, o/w) es dictada
por el tensoactivo, éste debe de ser soluble
en la fase continua.
TIPOS

Baja solubilidad
Razones
Mejorar características organolépticas
Brindar mayor estabilidad
Modificar la biodisponibilidad
DESVENTAJAS
Variabilidad de dosis
Posible contaminación
Separación de fases
Características de las Emulsiones
1. Las partículas dispersas deben de ser de un
tamaño tal que no se provoque coalescencia
de manera rápida.
2. En el caso de sedimentación no deben
coalescer para que sea fácilmente
redispersable (mínimo esfuerzo)
3. Fácil de verter
4. Sabor agradable
5. Resistente al ataque microbiano
HLB r necesario por un
aceite para formar una
emulsión o/w u w/o
Cálculo de HLB r
HLB r = HLB x + HLB y
HLB r
API
Emulsificantes
Humectantes
Viscosantes
Fase oleosa
Antioxidantes
Conservadores
Otros
Formulación General
Tensoactivo HLB
• A. Oleico 1.0
• Monogliceridos acetilados 1.5
• Sorbitan trioleato 1.8
• Glicerol dioleato 1.8
• Sorbitan tristearato 2.1
• Propilenglycol monostearato 3.4
• Glicerol Monoleato 3.4
• Sorbitan monooleato 4.3
• Sorbitan monostearato 4.7
• Calcium stearoxyl-2-lactilato 5.1
• Glicerol monolaurato 5.2
• Sorbitan monopalmitato 6.7
• Lecitina de soya 8.0
• Sorbitan monolaurato 8.6
• Polioxietileno (20) sorbitan tristearato 10.5
• Polioxietileno (20) sorbitan trioleato 11.0
• Polioxietileno (20) sorbitan monostearato 14.9
• Sacarosa monolaurato 15.0
• Polioxietileno (20) sorbitan monooleato 15.0
• Polioxietileno (20) sorbitan monopalmitato 15.6
Ingrediente Cantidad HLB R (o/w)
Cera de abeja 15g 9
Alcohol cetilico 5g 15
parafina 20g 10
Lanolina 10g 12
conservador 0.2g
Ts 2g
Color c.s
Agua
Tween 80 = 15
Span80 = 4.3
100g
EJEMPLO

“Una emulsión físicamente estable es la
que se puede dispersar de manera
uniforme con agitación moderada, sin
haber cambios en el tamaño de
partícula, o las propiedades
farmacológicas del activo.
Tamaño de partícula
Viscosidad
Agentes Emulsificantes
Factores a considerar
Velocidad de sedimentación
ν velocidad final (cm/s)
r radio de las partículas (cm)
ρ1 y ρ2 densidad de la fase dispersa y del
medio dispersante
g aceleración de la gravedad (980.7
cm/s 2 )
η viscosidad del medio dispersante
(g/cm/s)