YÜZEY ETKİN MADDELER ve FARMASÖTİK UYGULAMALARI

YÜZEY ETKİN MADDELER ve FARMASÖTİK UYGULAMALARI

ANADOLU ÜNİVERSİTESİECZACILIK FAKÜLTESİ

FARMASÖTİK TEKNOLOJİ ANABİLİM DALI2013

1

YÜZEY ETKİN MADDELER

2

EMÜLSİYONLAR

ÜSTÜNLÜKLER

ETKİN MADDEYE AİT ÖZELLİKLERİ MASKELEMEK VEYA

İYİLEŞTİRMEK

KARARLILIĞINI VE ETKİNLİĞİNİ ARTTIRMAK

SÜREKLİ VEYA HEMEN SALIM SAĞLAMAK

HEDEFLENDİRMEYE OLANAK SAĞLAMAK

GEÇİMSİZ MADDELERİ AYNI TAŞIYICI İÇİNDE VERMEK


3

EMÜLSİYONLAR

FAZLAR

Sulu fazSuda çözünen e.m.ler, tat ve koku düzelticiler, koruyucu maddeler

Yağlı fazYağda çözünen e.m.ler; yağ (sıvı veya katı yağ, eterik yağ, reçine, mum)

Emülsiyon yapıcı (yüzey etkin madde)Dağılan faz ile dağıtma ortamı arasındaki yüzey gerilimi azaltan veya yok eden maddeler


4

EMÜLSİYONLAR

FAZLARPOLAR (HİDROFİLİK) BİLEŞENLER

poliollero butilen glikolo gliserino polietilen glikollero propilen glikol

su


5

EMÜLSİYONLAR

FAZLARAPOLAR (LİPOFİLİK) BİLEŞENLER

esterlero katı yağlaro lanolino sentetik maddeler (ör. izopropil miristat, izopropil

palmitat, gliseril monostearat)o bitkisel yağlar (ör. zeytin, pamuk, keten

tohumu, buğday tohumu, soya)

eterlero perfloropolieterlero polioksipropilenler


6

EMÜLSİYONLAR

FAZLARAPOLAR (LİPOFİLİK) BİLEŞENLER

yağ asitleri yağ alkolleri hidrokarbonlar

o butan, propano mikrokristalin mumo mineral yağlar

diğerlerio halohidrokarbonlar (ör. perflorokarbon, kloroflorokarbon)o bitkisel ve hayvansal mumlaro silikon


7

EMÜLSİYONLAR

Sıvı damlacıkların başka bir sıvı içinde dağılması ile oluşan dispers sistemlerdir.

Sistemdeki sıvıların sayısı ikiden fazla da olabilir ve katı maddeler dağıtılıp çözündürülebilir.

En basit emülsiyon, iki fazlı emülsiyon

Y/S (su içinde yağ) veya S/Y (yağ içinde su)

Dağılan damlacıklar iç fazı, dağılan fazı oluşturur.

Dağılan damlacıkları içeren faz dış fazı, dağılan/devamlı/sürekli fazı oluşturur.


8

EMÜLSİYONLAR


9

EMÜLSİYONLAR

Damlacıkların boyutu emülsiyonların görünümünü etkiler ve

isimlendirilmesine olanak sağlar

1 µm’den büyük damlacıklar beyaz

0.1-1 µm damlacıklar mavi-beyaz

0.05-0.5 µm damlacıklar yarı saydam

0.5 µm’den küçük damlacıklar saydam görünümdedir

<10 nm miseller emülsiyon 10-40 nm mikroemülsiyon40-100 nm nanoemülsiyon>100 nm makroemülsiyon

basit emülsiyonklasik emülsiyon


10

EMÜLSİYONLAR

ÖZELLİKLER

1. EMÜLSİYONLARIN TİPİ

Emülsiyon tipi = Dış fazın ne olduğunun bilinmesi yeterlidir

Kullanılan yöntemler; Hidrofilik ortam kullanımı Seyreltme Elektriksel iletkenlik ölçümü


11

EMÜLSİYONLAR

ÖZELLİKLER


Hidrofilik ortam kullanımı:

Süzgeç kağıdı ya da cam parçası üzerine damlatılan emülsiyon Y/S ise, emülsiyon yayılacak; S/Y ise hiçbir yayılım olmayacaktır.


12

EMÜLSİYONLAR

ÖZELLİKLER


Seyreltme:

Y/S emülsiyon örneği suyun içine damlatıldığında, dış faz su ile karışır ve yağ damlacıkları ortamda dağılır. Oysa, S/Y emülsiyonunda dağılım gözlenmez.

Bu iki yöntem pratik olarak sıklıkla kullanılmasına karşın, emülsiyon tipinin uzun süreli izlenmesinde ve faz değişimi oluşumunun saptanmasında uygun yöntemler değillerdir.


13

EMÜLSİYONLAR

ÖZELLİKLER


Elektriksel iletkenlik ölçümü:

Sulu faz çoğunlukla elektrolit içerdiği için, elektriksel iletkenlik ölçümü emülsiyon tipinin belirlenmesinde kullanılabilir.

Y/S tipi emülsiyonda, emülsiyon iletkenliği dış fazın oranına bağlı iken, S/Y emülsiyonunda çok düşük bir değerdedir. Bu durum faz değişimi ortaya çıktığı anda iletkenlikteki büyük değişimin saptanabilmesini sağlar


14

EMÜLSİYONLAR

ÖZELLİKLER

2. DAMLACIK BÜYÜKLÜĞÜ

Damlacık büyüklüğü analizi = emülsiyonun zaman içinde ne oranda değiştiğini gösterir.


15

EMÜLSİYONLAR

ÖZELLİKLER

3. VİSKOZİTE

Emülsiyon sistemlerin hem viskozite özellikleri hem de kararlılıkları damlacık büyüklüğü dağılımına bağlıdır.

Emülsiyonlar, genellikle, zamana-bağlı olarak değişkenlik gösteren, Newton olmayan karmaşık akışa sahiptirler.


16

EMÜLSİYONLAR

ÖZELLİKLER

3. VİSKOZİTE

Emülsiyonların viskozitesine etki eden fiziksel değişkenler

Dış fazın viskozitesi:

Dış fazın Newton olmayan veya viskoelastik davranışı emülsiyon için de aynen geçerlidir.

İç fazın durumu:

Damlacıkların seyrek ve birbirinden uzak olması ile viskozite düşük, damlacıklar birbirine yaklaştıkça yüksek olacaktır.


17

EMÜLSİYONLAR

ÖZELLİKLER

3. VİSKOZİTE


İç fazın hacmi:

%60-70 iç faz hacminin üzerinde, birçok emülsiyon psödoplastik akış gösterir, viskoziteleri kayma hızına bağlıdır.

Damlacık büyüklüğü ve dağılımı:

Damlacıklar arasındaki sürtünme etkisi, damlacıkların yüzey alanı ile ilişkilidir, damlacık büyüklüğündeki azalma yüzey alanlarının artmasına ve vizkozitede artışa neden olur.


18

EMÜLSİYONLAR

ÖZELLİKLER

3. VİSKOZİTE


Çoklu dağılımlı (polidispers) emülsiyonlar, aynı damlacık büyüklüğü ortalamasına sahip tekdüze (monodispers) emülsiyon sistemlerinden daha düşük viskoziteye sahiptir. Bu durum da bize damlacık büyüklüğü dağılımının da viskoziteyi etkilediğini gösterir.

Formülasyon: Fizikokimyasal formülasyon, yüzeylerarası gerilimi etkiler; emülsiyonun bozulması ve damlacık büyüklüğü dağılımı etkilenir ve viskozitede değişimlere yol açar.


19

EMÜLSİYONLAR

ÖZELLİKLER

4. KARARLILIK

Maddelerin zaman içerisinde etkileşmeleri sonucu renk, koku, görünüş, viskozite ve emülsiyon oluşumu değişebilir.

Etkileşimden de öte, emülsiyon içinde oksidasyon, redüksiyon ve kimyasal parçalanma gibi reaksiyonlar ortaya çıkabilir.

Bu reaksiyonların ortaya çıkması için gereken enerjiye aktivasyon enerjisi denir.


20

EMÜLSİYONLAR

ÖZELLİKLER

4. KARARLILIK

flokülasyon

krema oluşumu

inversiyon (fazların değişimi)

bozunma


21

EMÜLSİYONLAR

ÖZELLİKLER

4. KARARLILIK

Flokülasyon Birleşme

Kremalaşma


22

EMÜLSİYONLAR

KARARLILIKFLOKÜLASYON

Damlacıklar büyük şekil alır; agregat içindeki damlacıklar özelliklerini kaybetmez

Dönüşümlüdür Flokülasyona etki eden faktörler

o çalkalama şiddeti- çok karıştırma floküle olma şansını arttırır

o itme kuvvetleri varlığı- damlacıklar üzerindeki elektrik yükleri itmeye etkendir

o Van der Waals tipi çekme- 2 damlacık kuvvetle karıştırıldığında birbirine yaklaşır ve aradaki mesafe kalkarsa flokülasyon olur.


23

EMÜLSİYONLAR

KARARLILIKKREMALAŞMA (KAYMAKLAŞMA)

Emülsiyonun iki emülsiyona ayrılması olayı Oluşan emülsiyonlardan biri ilk emülsiyona oranla iç

faz miktarınca daha yoğun Yoğun emülsiyona kaymak denir Genellikle yoğun kısım üstte toplanır; aksi de olabilir Dayanıksızlığa işaret eder Kullanılmadan önce karıştırılması gerekir


24

EMÜLSİYONLAR

KARARLILIKİNVERSİYON (FAZ DÖNÜŞMESİ)

emülsiyonun s/y tipinden y/s tipine veya y/s tipinden s/y tipine ani dönüşü

inversiyona etki eden faktörlero y/s tipi emülsiyona s/y tipini tercih eden kuvvetli

emülsiyon yapıcının eklenmesio y/s tipi emülsiyona içindeki emülsiyon yapıcı

maddenin özelliklerini değiştirecek madde eklenmesi

o su ve yağ oranlarının değiştirilmesio pH, sıcaklık değişimi ve bakteriyel etkiler


25

EMÜLSİYONLAR

KARARLILIKBOZUNMA

emülsiyonun tamamen fazlarına ayrılması tersinir olmayan olay genellikle kaymaklaşma ve inversiyonla yanyana inversiyona etki eden faktörler bozunmaya da etkili bozunmada diğer neden mikroorganizmalar

o emülsiyon yapıcı maddeyi dekompoze edebiliro yağda acıma yapar ve yağda çözünmüş vitaminleri

parçalar


26

EMÜLSİYONLAR


Emülsiyon yapıcılar, emülsiyonların kararlılığını sağlayan moleküler maddelerdir.

1950’lerde Griffin, yüzey etkin maddeleri sınıflandırmak üzere pratik bir şema geliştirmiş ve bu değerleri hidrofilik lipofilik denge (HLB) olarak isimlendirmiştir.


27

EMÜLSİYONLAR


y ü zey e tk in m ad d e

y a rd ým cý y ü zey e tk in m ad d e

h id ro filik b aþ h id ro fo b ik k u y ru kS

Y S

Y

a . b . c .

Mikroemülsiyonların yapısıa. S/Y mikroemülsiyonu (ters miseller)b. Y/S mikroemülsiyonu (miseller)c. YEM ve Y.YEM


28

EMÜLSİYONLAR


HLB değeri, yüzey etkin maddelerdeki, suda çözünen molekül uçun (baş) molekül ağırlığının, yağda çözünen moleküler kısmın (kuyruk) molekül ağırlığına oranıdır.

1-20 arasındali HLB değerleri, 11-20 arasında hidrofilik, 9’un altında ise lipofilik özellik gösterir.

HLB sistemi, emülsiyon yapıcı maddenin tipini seçmek için kullanılır.


29

EMÜLSİYONLAR


EtkinlikHLB değeri

En az En çok

Köpük kırıcı 1.5 3

S/Y emülsiyon yapıcı 3 6

Islatıcı 7 9

Y/S emülsiyon yapıcı 8 13

Temizleyici 13 15

Çözündürücü 15 18


30

EMÜLSİYONLAR


Bir emülsiyon sisteminde, yağlı faz ayrılırsa, daha düşük bir HLB’ye sahip emülsiyon yapıcı kullanılır.

Sulu faz ayrılırsa, HLB değeri yükseltilmelidir.

Yüzey etkin maddeler, yağ ve su fazları arasındaki yüzey gerilimini düşürerek, damlacıkların parçalanmasına katkıda bulunurlar ve tekrar birleşme eğilimini engellerler.


31

ÇOKLU EMÜLSİYONLAR

SU

SU/YAĞ/SU

YAĞ SUYAĞ

YAĞ/SU/YAĞ


32

MİKROEMÜLSİYONLAR

Mikroemülsiyonlar, yağ, su, YEM ve Y.YEM karışımından oluşan, termodinamik olarak kararlı, optik olarak izotropik, tek faz görünümlü birbiri ile karışmayan iki sıvının oluşturduğu saydam dispers sistemlerdir.

Mikroemülsiyon sistemleri, su, yağ, noniyonik veya iyonik YEM ve kısa veya orta zincirli alkol, poliol veya organik asit gibi Y.YEM’den oluşmaktadır. Maddelerin birbirine oranı ve yapıları, sürekli fazın yağ veya su olması ile yakından ilgilidir


33


Mikroemülsiyonların sulu fazı, yalnızca sudan ibaret olmayabilir. Suda çözünen veya suyla karışabilen gliserin, sorbitol, glikol çözeltisi, tampon çözelti, koruyucu maddeler, elektrolitler, renk maddeleri ve polipeptitler bu fazda yer alabilir. İnorganik tuzların mikroemülsiyon sistemine eklenmesi dikkat edilmesi gereken bir konudur; çünkü elektrolitlerin eklenmesi, genellikle, Y/S emülsiyonunda suyun çözünürlük yeteneğini azaltarak yüzey alanının düşmesine yol açar. Uygun yağ, su, YEM ve gerekirse Y.YEM karışımı ile spontane olarak oluşurlar. Dışardan bir enerji verilmesi gerekmez. Ayrıca, formülasyondaki sulu fazın, yağlı hissi dengeleme özelliği vardır. Bu özellikler emülsiyonlara karşı mikroemülsiyonları üstün hale getirmiştir.


34


Mikroemülsiyon MakroemülsiyonYardımcı yüzey etkin madde Kullanılır Kullanılmaz

Oluşum Spontan oluşur Enerji vermek gerekir

KararlılıkTermodinamik olarak dayanıklı

Termodinamikolarak dayanıksız


35


Mikroemülsiyon ilaç taşıyıcı sistemlerin formülasyonunda en önemli işlem, üçgen faz diyagramlarının çizilmesidir. Çizilen diyagramda, mikroemülsiyon formülasyonundaki sulu faz, yağlı faz, YEM ve Y.YEM uygun şekilde karıştırılır ve en uygun mikroemülsiyon alanı belirlendikten sonra formülasyondaki bileşenler saptanabilir.

Bileşenlerin çözünürlüğü ile yakından ilişkili olan faz diyagramlarının çizilmesi için en yaygın ve kolay yöntem titrasyondur


36


02 04 06 08 01 0 0

0

2 0

4 0

6 0

8 0

1 0 0

1 0 0

8 0

6 0

4 0

2 0

0

S U

Y A Ğ Y E M /Y .Y E M

02 04 06 08 01 0 0

0

2 0

4 0

6 0

8 0

1 0 0

1 0 0

8 0

6 0

4 0

2 0

0

S U

Y A Ğ Y E M /Y .Y E M

a . b .

a. % 33 yağ, % 11 su ve % 56 YEM/Y.YEM içeren mikroemülsiyonun işaretlenmesi

b. Mikroemülsiyon alanının belirlenmesi


37


KARAKTERİZASYON

Mikroemülsiyonların karakterizasyon çalışmaları, sahip oldukları fiziksel özelliklere bağlı olarak gerçekleştirilmektedir.

İncelenebilecek en belirgin parametreler şunlardır: Optik Özellikler

Mikroemülsiyonlar, optik açıdan saydam olmalıdır. Damlacık boyutundaki değişmeler, emülsiyonların fiziksel görünüşünü de değiştirir.


38


KARAKTERİZASYON

Reolojik Özellikler

Mikroemülsiyonlar, genellikle Newton akış modeline uygunluk gösterir. Jelleşme sağlayarak, viskoziteyi modifiye etmek mümkündür


39


KARAKTERİZASYON

Damlacık Büyüklük Dağılımı

Mikroemülsiyonlarda damlacık büyüklüğü dağılımı için kullanılan yöntemler:

Elektron mikroskobu Işık saçılımı yöntemi

o Küçük açılı X-ışını saçılımı (SAXS)o Küçük açılı nötron saçılımı (SANS)o Statik ışık saçılımı (SLS)o Dinamik ışık saçılımı (DLS)


40


KARAKTERİZASYON

Elektriksel İletkenlik

Mikroemülsiyonların sahip olduğu iletkenlik özelliği, sistemdeki sulu fazın hacminin fonksiyonudur. İletkenlik değeri, damlacık büyüklüğü ve konsantrasyonla ilişkilidir

pH

Uygulanacak bölgenin özelliklerine göre, pH değiştirilebilir. Kararlılık çalışmaları kapsamında pH değişimleri incelenir

Faz Ayrımı

Faz ayrımı için, en çok santrifüj yöntemi kullanılır

Documents

YÜZEY ETKİN MADDELER ve FARMASÖTİK UYGULAMALARI