UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NAYARIT

CIENCIAS QUIMICO BIOLOGICAS Y FARMACEUTICAS

QUIMICO FARMACOBIOLOGO

AGENTES TENSIOACTIVOS

BECERRA ALTAMIRANO

GARCIA IBARRA

LOPEZ BRIONES

MOLINA PINTOR

SANTANA LIZARRARAS

QUIMICA FARMACEUTICA AVANZADA

GAYTAN HAKE ANA MARIA

OCTUBRE 18 2010

Agentes Tensioactivos(Surfactantes)

¿ Qué son?

Los surfactantes son sustancias capaces de modificar el comportamiento de fase en un sistema determinado. Son sustancias que poseen una afinidad doble. Estos pueden representarse esquemáticamente por la

formula L-H, donde H representa un grupo polar (o hidrofílico) y L es un grupo apolar

(lipofílico o hidrofóbico)

Grupos Polares

• Aniónicos • Catiónicos• Anfotéricos• No iónicos

TiposAniónicos

Catiónicos

Anfotéricos Proteínas

Fosfolípidos

No iónicos

Agentes Anionicos

Contiene Iones : Carboxilato

Sulfonato

Sulfato

• Para compensar desventajas de los jabones se utilizan los sulfonatos:

• Sulfosuccinatos dialquílicos de sodio • Docusato de sodio aerosol OT

Son menos susceptibles a la hidrólisis y a la precipitación en presencia de iones multivalentes, a diferencia de los carboxilatos.

• Los sulfatos de alquilo:

• Lauril sulfato de sodio (solubilizante y emulsificante)

• Son susceptibles a la hidrólisis, formando alcoholes de cadena larga.

• Se debe controlar su pH.

Agentes Catiónicos

• Sales de amina • Sales de amonio

cuaternario

Empleo limitado en función de

conservadores antimicrobianos

Se absorben fácilmente por las

membrana, provocando lisis.

Dado que no son efectivos como conservadores, el grado

de actividad tensioactiva determina la cantidad

necesaria para obtener una preservación determinada.

Agentes Anfotéricos• Contienen grupos carboxilato y fosfato

como anión y grupos amino o de amonio cuaternario como catión

PrimeroPolipéptidos, proteínas y las

alquilbetaínasSegundos

Fosfolípidos naturales como lecitinas y cefalinas

Son mas tensioactivos que los surfactantes

iónicos. al compararlos con

los no iónicos se encuentran en la

mitad.

Proteínas

• Se absorben a botellas y jeringas de vidrio, filtros estériles y bolsas y sistemas plástico de administración intravenosa.

• Grado de absorción depende del peso molecular, del numero de cadenas laterales hidrófobas, del numero de cadenas laterales aniónicas y catiónicas.

• Para prevenir la adsorción, se esta investigando el campo de los

biomateriales.• Uso de materiales de polímeros

hidrófilos :

Óxido de polietileno.

Las formulaciones de proteínas usadas para la administracion parental,

contiene surfactantes sintéticos para preservar

su actividad biológica.

Los mecanismos no se conocen. Podría ser un bloque específico

de la interfase.Contiene óxido de

polietileno

Fosfolípidos

• Lecitinas contienen un esqueleto L-α-glicerolfosfocolina esterificada con dos ácidos grasos de cadena larga(oleico,etc.)

• Para uso farmacéutico derivan de la yema del huevo o porotos de soja

• Forman una película resistente y flexible entre el aceite y el agua , proporcionándole estabilidad física usada en las emulsiones grasas intravenosas.

La ventaja terapéutica depende de la

encapsulación del principio activo dentro

del ambiente acuoso interno

Las propiedades de los fosfolípidos son

importantes para la función pulmonar.

• El surfactante pulmonar, es una mezcla de fosfolípidos y otras moléculas, secretada por los neumocitos tipo II.

En ausencia de surfactante pulmonar , se produce el cierre de

las vías aéreas.

Principal componente: dipalmitoilfosfatidilcolina,

reduce la tensión superficial, importante en la inspiración

pulmonar.

Las preparaciones comerciales para la reposición del surfactante pulmonar contiene DPPC y algunas contienen otros agentes que contribuyen a la distribución del DPPC, variando según la fuente del material tenso activo.

Agentes no iónicos

• Son los mas usados, puesto que tienen grandes ventajas como: compatibilidad, estabilidad y toxicidad potencial.

Se dividen en solubles en

agua e insolubles

Tipo principal, formado por ácidos grasos de cadena larga y sus derivados insolubles en agua :Alcoholes grasos como lauril y estearil alcoholes.Los esteres de gliceril como monoglicéridos, diglicéridos y triglicéridos naturales.Esteres de ácidos grasos de los alcoholes grasos como, propilenglicol, sorbitan y colesterol.

• Para aumentar la solubilidad se agregan grupos polioxietileno por uniones éter, son los mas usados.

Las variaciones de la polaridad influyen en su comportamiento.

Un enfoque de este tipo asigna un numero de equilibrio hidrófilo-lipófilo (HLB)

HLB para surfactantes no iónicos :

Es el porcentaje de peso del grupo hidrófilo dividido por cinco para reducir la gama de valores.

Se expresa en moles.

Una Molécula 100% hidrófila tendrá un valor de 20.La ventaja es que en una primera aproximación permite comparar cualquier surfactante con otro cuando los grupos polares y no polares son diferentes.

• Para comparar los valores de otros surfactantes se usan sus propiedades fisicoquímicas que reflejen la polaridad con los ya conocidos en HLB.

ESTABILIZACION POR TENSIOACTIVOS ADSORBIDOS

Naturaleza anfifílica

• Tienden acumularse en las interfases.

Se ordenan por si solas en la interfase entre el agua y un solido o líquido orgánico.

• La cadena hidrocarbonada esta en contacto con la superficie sólida. Y el grupo polar se orienta a la fase acuosa.

Baja concentración y proporción de cobertura de la superficie.

• Las cadenas de hidrocarburos adsorbidas quedan aplanadas contra la superficie sólida.

Concentraciones mayores

• Las moléculas son adsorbidas en posición vertical = mayor adsorción.

La adsorción de iones tensioactivos

Estabiliza la dispersión frente a

la coagulación.

Aumento de la repulsión electrostática entre partículas polares.

Estabilización de cargas.

Tensioactivos no iónicos

Reducen la sensibilidad

Dispersiones hidrófobas a la coagulación por

sales

Aumentan los valores de

coagulación.

PROPIEDADES TENSIOACTIVAS EN

SOLUCIONES Y FORMACION DE MICELAS

Tienden a concentrarse y adsorberse en las interfases: aire-agua, aceite-agua y sólido-agua

Tensión superficial en soluciones acuosas disminuye con el aumento de concentración.

Incrementa la concentración

Monocapas de tensioactivo adsorbido en la superficie e interfase

Empaquentan densamente

Acumulan cada vez más

Tensión superficial y de interfase alcanza

valor constante

Moléculas se asocian en micelas

Tensioactivo en exceso: incorpora a

micelas

Concentración del no asociado

permanece constante

Tensioactivo

Aniónico

Micela esférica

No iónico

Micela esférica

Iónico

Micela cilíndrica

Aniónico en aceite

Micela invertida

• Concentración micelar crítica CMC– [] en la cual las propiedades de la sln cambian

abruptamente.

• Las micelas− Se disocian, reagrupan y reagregan

rápidamente.− Forma esférica en sln diluidas: grupo polar:

cubierta externa. Hidrocarburos: orientados al centro.

• En tensioactivos solubles las micelas son invertidas.

• Aumento de temperatura = aumento de micelas.

Drogas como agentes tensioactivos

Drogas solubles en agua son tensioactivos: Disminuyen la tensión superficial y de interfase del

agua, promueven la formación de espuma y se asocian en micelas.

Tensioactivos catiónicos

AntihistamínicosAnti parkinsonianosAntimuscarínicosAntidepresivosFenotiazinasTranquilizantes del grupo tioxantenoAnalgésicosAntibacterianosAntibióticosAnestésicos localesAntihipertensivos

Tensioactivos aniónicos

Antibióticos (penicilinas y cefalosporinas)ProstaglandinasAgentes antiinflamatorios no esteroideosSales disódicas de los esteres monofosfatados de algunas hormonas suprarrenalesColorantes ácidos de carbón – alquitránSales biliares aniónicos naturales

Disolución por micelasLas micelas, se asemejan a minúsculas piletas de hidrocarburos líquidos rodeados por cubiertas de grupos polares.

Pueden disolver compuestos solubles en solventes hidrocarburos.las micelas de los tensioactivos no iónicos polioxietilados están constituidos por una capa externa de restos de polietilenglicol hidratados y un núcleo de restos de hidrocarburos.

Las soluciones micelares acuosas de tensioactivos pueden disolver aceites y drogas solubles en aceites y drogas solubles en aceite en los núcleos formados por sus cadenas de hidrocarburos.

Compuestos con cierta solubilidad en agua y aceites

Ej. Fenol, cresol, acido benzoico, acido salicílico, y los esteres del acido p- hidroxibenzoico y p- aminobenzoico.

Son solubles en: etanol, propilenglicol o soluciones acuosas polietilenglicoles.

Forman complejos con los oxígenos de los grupos éter del tensioactivos, mediante uniones hidrogenos.

Limite de solubilidad depende: temperatura, de la naturaleza, y concentración del tensioactivos.

1era. CategoríaMoléculas rígidas, grandes, asimétricas , que forman sólidos cristalinos, como los esteroides y colorantes.Son escasamente disueltas por las soluciones de tensioactivos.

2da. CategoriaSon liquidos a temperatura ambiente y consisten en moleculas relativamente pequeñas, simetricas y flexibles.Tienen muchos constituyentes de los aceites esenciales.Son extensamente disueltos y en el proceso por lo general hinchan las micelas.

Microemulsiones

Son dispersiones liquidas de agua y aceite que se hacen homogéneas, transparentes y estables.

Tienen propiedades intermedias entre las micelas que contienen aceites disueltos y las emulsiones.

Son termodinámicamente estables

Se forman espontáneamente cuando se mezclan juntos el aceite, agua, tensioactivos y contensioactivos.

Dispersan poco la luz y son transparentes.

Ventaja: tamaño de gota menor, acelerando la liberación de droga y su mayor estabilidad.

La relación g de tensioactivos / g de aceite solubilizado o emulsificados se encuentra en el rango de 2 a 20 para las soluciones micelares y de 0.01 a 0.1 para las emulsiones.

HLD (Diferencia hidrofílica-lipofílica)

¿Qué es esto?

Pero Antes debemos saber…..Formulación fisicoquímica en sistemas surfactantes/agua/aceite.

Tiene que ver con la naturaleza de los componentes, mientras que las cantidades relativas se consideran variables de composición.

En el sistema más simple podemos encontrar tres componentes: el surfactante (S), el agua (W) el aceite (O)

El equilibrio fisicoquímico depende de un gran numero de variables que pueden alterar el balance hidrofílico-lipofílico del sistema

Parámetros de formulaciónEl balance hidrofílico-lipofílico (HLB) es una

medida de la afinidad relativa del surfactante con las fases agua y aceite, que permite relacionar la naturaleza del surfactante y sus propiedades como agente emulsionante.

• El sistema HLB permite asignar un número a la sustancia o a la combinación para obtener las propiedades deseadas del sistema

• Si existen dos surfactantes en el sistema, los surfactantes pueden mezclarse siguiendo una regla lineal basada en las fracciones en masa:

HLBM = x1HLB1 + x2HLB2

HLB1 y HLB2 son los números HLB de los surfactantes 1 y 2,

x1 y x2 son las fracciones en masa en la mezcla

HLBM el HLB de la mezcla de surfactantes

R DE WINSOR

La teoría de Winsor (Winsor, 1954) se fundamenta en un razonamiento teórico que describe la relación de las interacciones moleculares por unidad de área interfacial entre el surfactante y el aceite, y el surfactante y el agua.

Aco son las interacciones entre el surfactante (C) y el aceite (O).Acw la interacción entre el Surfactante (C) y el agua (w)

Ahora si…¿ qué es HLD?

Se llama diferencia hidrofílica - lipofílica a una expresión que traduce la desviación de la formulación óptima, ésta relación es conceptualmente similar a la relación R de Winsor, pero se expresa como una suma algebraica las diferentes contribuciones de las variables, donde los términos que aumenten el valor del HLD incrementan la afinidad del surfactante por el aceite o disminuyen su afinidad por el agua y recíprocamente. permite describir el comportamiento fisicoquímico de un sistema tensoactivo/ agua/aceite.Además es un parámetro de formulación.

• El HLD es a dimensional e incluye todas las diferencias fisicoquímicas de las diferentes variables de formulación.

Variables

Concentración del anfífilo y la relación agua-aceite (WOR)

Temperatura (influye en el comportamiento de fase)

Naturaleza química de los componentes

Numero de carbonos del alcano equivalente (caso del aceite)

La salinidad del agua (determinar la naturaleza de la fase acuuosa)

variable de formulación HLB

• Para surfactantes aníonicos se propuso la correlación empírica

• No iónicos

S es la salinidad en porcentaje en peso de NaCl en la fase acuosa,

ACN el número de átomos de carbono de la molécula del aceite,

f(A) y (A) funciones que dependen del tipo y de la concentración de alcohol

σ y α son parámetros que se relacionan linealmente con la longitud de la cadena lipofılica del surfactante

EON es el número de grupos de oxido de etileno en el grupo hidrofílico del surfactante no iónico,

aT y cT son constantes

∆T indica la diferencia de temperatura respecto a la referencia ambiente (25 C).

• El HLD posee valores menores que 0 en sistemas O/W, mayores que 0 en sistemas W/O e igual a 0 en un sistema que se encuentra en la formulación optima.

• Un cambio de formulación de HLD < 0 a HLD > 0 está asociado a una transición del comportamiento de fase y un cambio de una gran variedad de propiedades, entre ellas, la tensión interfacial, el tamaño de gota, la estabilidad, la conductividad y el tipo de emulsión

Variación de las propiedades del sistema al equilibrio y de las emulsiones a lo largo de unbarrido de formulación

Tiene preguntas??

NOO ….

Que bueno

¡¡¡Gracias!!!