1
SISTEMAS DISPERSOS
2
DEFINIES
SISTEMAS DISPERSOS
Sistemas bifsicos
Fase dispersa (descontnua) (menor quantidade)
Meio dispersante (contnua) (maior quantidade)
Dispersa
Dispersante
3
Soluo Disperso fina Disperso grosseira
< 1nm
1-1000nm >1mm
Suspenses
Emulses
Macromolculas
Nanopartculas
Micelas
Sistemas dispersos
DIMENSES DA FASE DISPERSA
4
Solues Disperso Fina Disperso Grosseira
1000nm = 1 m
5
6
7
SOLUES
Soluto dissolvido no solvente;
Soluto < 1nm;
No podem ser observados com auxlio de microscpios;
Sistema HOMOGNEO e ESTVEL;
Exemplos: soluo aquosa de NaCl, soluo aquosa de glicose.
8
DISPERSES FINAS (COLIDES)
Fase dispersa: 1-1000nm;
Sistema HETEROGNEO ao microscpio (homogneo a olho nu);
Tipos: Disperses de nanopartculas (enxofre coloidal)
Disperses micelares (tensoativos acima da cmc);
Disperses de macromolculas (vacinas, anticorpos, gelatina,
carboximetilcelulose sdica, Cabopol dispersos em gua).
Exemplo: leite, gelatina, microemulso, gis.
9
DISPERSES GROSSEIRAS
Fase dispersa: partculas ou gotculas > 1000nm dispersas em lquido (gua);
Sistemas heterogneo e relativamente estveis: partculas sedimentam por ao da
gravidade;
Exemplos: suspenses e emulses de uso farmacutico.
10
TIPOS DE SISTEMAS DISPERSOS
Fase dispersa Meio dispersante Nome Exemplos
Lquido Gs Aerossis lquidos Neblina,
Aerossis
Slido Gs Aerossis slidos Fumaa,
Aerossis
Gs Lquido Espuma Espuma
(detergente)
Lquido Lquido Emulso lquida Leite,
Emulses farmacuticas
Slido Lquido
Disperso coloidal
Suspenso
Gelatina em gua
Suspenso de hidrxido de
alumnio
Gs Slido Espuma slida Poliestireno
Chocolate aerado
Lquido Slido Emulso Slida Pomada,
Supositrio
Slido Slido Suspenso slida Plstico colorido
11
SISTEMAS DISPERSOS
DISPERSES FINAS OU COLIDES (macromolculas ou pequenas partculas)
DISPERSES GROSSEIRAS (emulses e suspenses)
12
DISPERSES FINAS OU COLIDES
Colides apresentam afinidade diferente pela fase dispersante:
Colides lioflicos
Colides liofbicos
13
Colides lioflicos
-Apresentam afinidade pelo meio dispersante;
-Constituem disperses estveis;
-Aumentam a viscosidade do sistema;
-Dispersam espontaneamente no fase dispersante (gua).
14
Preparao dos Colides lioflicos
Disperso espontnea (mistura das fases dispersa e dispersante).
Disperses de macromolculas em gua (goma arbica, metilcelulose e gelatina);
Disperses micelares (tensoativos dispersam espontaneamente em gua e agregam-
se em micelas acima da cmc).
Sistema micelar utilizado para
dispersar frmacos hidrofbicos em
gua permitindo a sua administrao
intravenosa, oral ou tpica.
15
Colides liofbicos
- No apresentam afinidade pelo meio dispersante;
-Constituem sistemas dispersos termodinamicamente instveis;
-Alteram pouco a viscosidade do sistema;
Mtodos de preparao: Disperso ou Condensao.
16
Disperso por fragmentao
Quebra de partculas grosseiras em partculas coloidais utilizando moinhos coloidais
ou tratamento ultra-snico (ondas ultra snicas).
Moinho Coloidal
17
Disperso por condensao
Processo inverso da fragmentao porque consiste na aglomerao de molculas
em partculas coloidais.
Reao qumica
Colides so preparador por reaes qumicas originam solues supersaturadas
que depositam-se na fase dispersa na forma de partculas coloidais.
NaCl + AgNO3 AgCl + NaNO3
Partculas Coloidais de prata (Prata coloidal)
(antibitico, queimaduras, cncer, acne)
18
Mudana do solvente (coacervao)
Diminuio da solubilidade do soluto de uma soluo que deposita no meio
dispersante na forma de partculas coloidais.
Soluo de enxofre em acetona Enxofre coloidal (nanopartculas de enxofre so
marcadas com elemento radioativo para detecao de
tumores de mama)
Verter em gua quente
19
PURIFICAO
1-Dilise
Membrana sinttica de acetato de celulose;
Pequenas molculas, ons e meio dispersante (gua) atravessa a membrana a
favor de um gradiente de concentrao (do meio mais concentrado para o meio
menos concentrado);
Partculas coloidais ficam retidas.
20
Representao esquemtica
de uma membrana de dilise
Fase doadora Fase receptora
21
Ultrafiltrao
Equipamento
(bomba)
PRESSO
Colide
Filtro
Aplicao: purificao de produtos farmacuticas biotecnolgicos
22
Propriedades dos Colides (Disperses Grosseiras)
1-Tamanho
Disperses coloidais (partculas 1-1000nm),
Determinao do tamanho: macromolculas (cromatografia de excluso)
micelas, partculas ou gotculas (espalhamento de luz)
2-Morfologia
Nanopartculas, Macromolculas e Micelas tm forma esfrica.
Disperses finas de argila (bentonita) tm forma irregular: placas e agulhas.
Anlise morfolgica: Microscopia Eletrnica: MEV ou MET.
23
3-Propriedades cinticas
Movimento browniano, Difuso e Sedimentao.
Movimento browniano
As partculas coloidais apresentam movimento de ziguezague caudado por colises
com as molculas da fase dispersante.
Movimento ajuda a manter as partculas coloidais em suspenso.
24
D A (Cs - C) (dm/dt) =
h
Difuso
Devido ao movimento browniano os colides e tendem a se difundir do meio
mais concentrado para o meio menos concentrado at obteno de um colide
homogneo.
Velocidade de difuso pode ser entendida pela equao da lei de Fick:
Membrana permevel
dm/dt = velocidade de difuso
D = coeficiente de difuso
A = rea superficial de difuso
Cs = concentrao do colide no meio mais concentrado
C = concentrao do colide no meio menos concentrado
h = espessura da membrana
25
Sedimentao
Velocidade de sedimentao pode ser entendida pela equao da lei de Stokes:
V = 2r2 (d2-d1) g
9
Sistemas dispersos cujas partculas ou macromolculas so < 500nm so estveis e
no sofrem sedimentao (exemplo: leite, gelatina, prata coloidal, enxofre coloidal).
Disperses cujas partculas so > 500nm existe ao da fora da gravidade e
sedimentao (suspenses)
26
4-Viscosidade
Propriedade que pode ser entendida como a resistncia ao fluxo aps aplicao de
uma fora no sistema disperso.
Colides lioflicos aumentam a viscosidade do sistemas (gel, gelatina);
Colides liofbicos alteram muito pouco a viscosidade (suspenso de hidrxido de
alumnio).
27
4-Propriedades pticas
Efeito Tyndall:
Quando um raio de luz atravessa uma disperso coloidal e atinge uma partcula
h espalhamento da luz
Devido a esse efeito os colides apresentam aspecto turvo.
Quanto > o tamanho da partcula, > o espalhamento de luz e por esse princpio
pode-se determina o tamanho das partculas.
28
Como posso diferenciar um soluo de uma colide sol?
SOLUO COLIDE
Disperso lquido-gs
29
5-Propriedades eltricas
Sistemas dispersos (colides) podem adquirir carga por:
Dissoluo desigual de ons que compe a partcula:
Exemplo: partculas de AgI em soluo com excesso de ons iodeto adquirem
carga negativa.
Ionizao dos grupos de superfcie da partcula ou macromolcula, sendo que
neste caso a ionizao dependero do pKa do grupo ionizvel e do pH do meio;
Exemplo: protena pode adquirir carga positiva, negativa ou neutra (PI: ponto
isoeltrico) dependendo do pH do meio.
Eletroforese: movimento de partculas ou macromolculas carregadas
eletricamente por ao de um campo eltrico.
Potencial zeta: medida do campo eltrico ao redor de uma partcula.
30
Reologia aplicada a farmcia
31
Reologia
O que reologia?
RHEOS = fluxo e LOGOS = conhecimento
A reologia o estudo do fluxo e das deformao dos materiais de interesse
farmacutico.
O que o viscosidade?
Viscosidade a resistncia de um material ao fluxo aps a aplicao de uma fora.
= viscosidade
F = tenso de cisalhamento
G = velocidade de cisalhamento
F
G
Tenso de cisalhamento
Velo
cidad
e d
e
cisa
lham
ent
o
Curva de fluxo
T =
32
Materiais de interesse farmacutico
Divididos em 2 grupos: materiais com fluxo Newtonianos e No Newtonianos.
Materiais com fluxo Newtonianos: F proporcional G e a viscosidade constante.
Tenso de cisalhamento
Ve
locid
ade d
e
cis
alh
am
ento
Curva de fluxo
Velocidade de cisalhamento V
iscosid
ad
e
Reograma
Exemplos: gua, etanol, soluo de glicose, soluo de cloreto de sdio
33
MATERIAIS COM FLUXO NO NEWTONIANOS
Viscosidade ( ) varia com a velocidade de cisalhamento (G);
Constituem formulaes de interesse farmacutico:
DISPERSES COLOIDAIS, EMULSES, SUSPENSES, GIS, POMADAS
Materiais com fluxo no Newtonianos podem ser divididos em:
PLSTICO
PSEUDOPLSTCO
DILATANTE
34
Tenso de cisalhamento
Velo
cidad
e d
e
cisa
lham
ent
o
Curva de fluxo
Velocidade de cisalhamento
Vis
cosi
dad
e
Reograma
Cedncia
Plstico
Pseudoplstico Dilatante
Plstico: pomadas a base de vaselina e cera
Pseudoplstico: gis de CMC, Carbopol e Pluronic
Dilatantes: pastas (contm alto teor de material slido)
Materiais com fluxo no Newtonianos
35
MATERIAIS COM FLUXO PLSTICO
Fluem quando a fora aplicada ultrapassa certo valor de tenso de cisalhamento
(ponto de cedncia), a viscosidade diminui e o material escoa.
Exemplos: pomadas a base de vaselina e cera.
Tenso de cisalhamento
Velo
cidad
e d
e
cisa
lham
ent
o Curva de fluxo
Velocidade de cisalhamento
Vis
cosi
dad
e
Reograma
A- Repouso: as partculas permanecem agrupadas (no h fluxo);
B- Ponto de cedncia: as partculas deslocam-se no mesmo
sentido ocorrendo fluxo .
Presso Externa
A B
Cedncia
36
MATERIAIS COM FLUXO PSEUDOPLSTICO
Fluem a partir do momento da aplicao da tenso de cisalhamento, a viscosidade
diminui e o material escoa (no h ponto de cedncia).
Exemplos: Gis de Carboximetilcelulose, Carbopol e Pluronic.
Tenso de cisalhamento
Velo
cidad
e d
e
cisa
lham
ent
o
Curva de fluxo
Velocidade de cisalhamento
Vis
cosi
dad
e
Reograma
A-Em repouso as molculas do polmero esto
ligadas entre si formando uma estrutura que
aprisiona a gua (alta viscosidade).
B-Aplicando-se uma tenso ocorre quebra da estrutura
e liberao das molculas de gua (queda da
viscosidade)
Presso H2O
H2O
H2O
H2O H2O
H2O
H2O
H2O H2O
H2O
H2O
H2O
H2O
37
MATERIAIS COM FLUXO DILATANTE
Quando submetidos a uma tenso de cisalhamento expandem o volume e aumentam
sua viscosidade tornando-se semi-slidos ou slidos.
Exemplo: pastas (contm grande quantidade de material slido particulado)
B-Aplicando-se uma tenso ocorre a formao de agregados e
os espaos entre elas ampliado e passa a ser ocupado pelo
dispersante ocorrendo expanso de volume e aumento da
viscosidade.
Tenso de cisalhamento
Velo
cidad
e d
e
cisa
lham
ent
o
Curva de fluxo
Velocidade de cisalhamento
Vis
cosi
dad
e
Reograma
A-Em repouso as partculas permanecem
densamente empacotadas e o espao entre elas
mnimo.
Empacotamento Expanso
A B
Presso
A B
38
TIXOTROPIA
Mudana pelo toque;
Fenmeno fsico-qumico de transformao isotrmica gel-sol reversvel;
Formas farmacuticas semi-slidas quando submetidas a uma tenso de
cisalhamento, diminuem a viscosidade e escoam o que facilita a entrada e sada
do material da embalagem e a espalhabilidade sobre a superfcie corporal,
entretanto, cessada a tenso ocorre aumento da viscosidade e a formulao volta
ao estado semi-slido evitando escorrimento.
Exemplos: suspenso de hidrxido de alumnio ou de bentonita, gis, cremes e
pomadas.
39
Determinao da viscosidade e anlise reolgica
VISCOSMETRO
Mede valores de viscosidade em funo da velocidade de cisalhamento
para caracterizao do tipo de fluxo do material:
NEWTONIANO
NO NEWTONIANO (Plstico, Pseudoplstico ou Dilatante)
Viscosmetro de
Brookfield (anlise de
semi-slidos na
Farmcia Universitria).
Velocidade de cisalhamento V
iscosid
ad
e
Reograma
40
Bibliografia recomendada
Tecnologia Farmacutica. PRISTA, J.N; ALVES, A. C; MORGADO, R.
1996, 4 Ed., Fundao Calouste Gulberkian.
Delineamento de Formas Farmacuticas. AULTON, M.E. 2005, 2 Ed.,
Artmed.