Appunti di Tecnologie farmaceutiche

E TFFETTO YNDALL

Fenomeno di dispersione della luce dovuto alla presenza di particelle di dimensioni comparabili a quelle dellalunghezza d'onda della luce incidente. In un sistema colloidale la luce verrà dispersa. Questo effetto viene sfruttato da diversi sistemi per l'analisi delle particelle.

Le particelle colloidi non riescono ad attraversare le membrane semipermeabili, o membrane di dialisi, che fapassare solo sostanze nell'ordine di Armstrong (0,1 nm).

CLASSIFICAZIONE DELLE SOLUZIONI COLLOIDALI

Sulla base dell'interazione delle particelle della fase dispersa con il solvente esterno:

• Liofili: idrofili o idrocolloidi quando sono in acqua. Hanno affinità con il solvente, assomigliano molto alle soluzioni vere, molto stabili fisicamente e le particelle si circondano di uno strato di molecole di solvente (solvatazione) diventando PSEUDOSOLUBILI. Quando la concentrazione raggiunge un determinato valore si creano gel, sono generalmente costituiti da...

una semplice dispersione di macromolecole o polimeri (come derivati dalla cellulosa).

Liofobi: sono idrofobi se il solvente è l'acqua, hanno scarsa affinità con il mezzo disperdente, non sono solvatati e la viscosità è poco superiore a quella dell'acqua. La quantità non va oltre il 3 o 5%. Sono poco stabili, tendono a sparire, hanno una carica elettrica superficiale responsabile della stabilità facendoli rimanere in soluzione, sono composti maggiormente inorganici, sono molto più complessi da preparare perché serve un'energia esterna per stabilizzare il sistema.

Colloidi di associazione: formati da molecole anfifiliche perché creano la soluzione colloidale quanto più una molecola si associa a formare una struttura colloidale. Il numero di molecole che si aggregano a dare la micella viene definito numero di aggregazione e si aggiunge solo dopo il superamento della CMC. A seconda dell'ambiente in

Cui la micella si trova, si disporrà in una certa maniera. La micella può essere sferica, cilindrica, struttura bilayer, ad alta concentrazione si forma la fase lamellare oppure la micella inversa se la fase disperdente è apolare, e questo dipende dalla forma e l'ingombro sterico iniziale del tensioattivo (conico, tronconico o cilindrico).

Caratteristiche del sistema colloidale:

• Elevata area superficiale: si ha adsorbimento, capacità di interagire a livello superficiale con una sostanza che viene adsorbita. Viene usato per molecole solide (carbone attivo) o nella preparazione di vaccini (tetano e pertosse) dove gli antigeni sono adsorbiti su nanoparticelle di un metallo che funge da promotore dell'attività vaccinale perché stimola il sistema immunitario.
• Coacervazione: processo fisico di separazione di fasi tipico dei sistemi colloidali liofili. In seguito all'aggiunta di un certo componente o alla variazione di parametri fisici, in un

sistema colloidale siformano due fasi distinte. Una ricca del polimero che creava la fase dispersa e una formata da solvente.Quando si continua ad applicare la coacervazione, si ha una completa separazione. I meccanismi sono:

• desolvatazione del polimero,
• repulsione andando ad aggiungere un polimero diverso
• interazione tra un polimero polionico e i suoi controioni

La coacervazione è sempre una diretta conseguenza del cambiamento delle interazioni colloide-colloidee colloide-solvente. Rimuovendo il guscio disolvatazione, favoriamo interazione tra le molecoledel polimero e le sue varie catene andando a crearele microcapsule. Questo sistema viene usato alivello industriale usando l'etilcellulosa, creandomicrocapsule di polimero con il farmaco a rilasciocontrollato.

APPLICAZIONI FARMACEUTICHE

• Preparazioni dei sostituti sintetici del plasma sanguigno;
• Creare sali colloidali di cloruro di argento e di alluminio, utilizzati come antibatterici;
• Eccipienti per la

è che inambiente basico, favoriamo la reticolazione del polimeroandando a viscosizzare il sistema colloidale. 63Amido: è insolubile in acqua fredda e si rigonfia solo lentamente in essa. Ciòdipende dal fatto che gli ossidrili di cui il polimero è provvisto sono normalmenteimpegnati in legami idrogeno intra e intermolecolari. La solvatazione avviene conl’aumento della temperatura e conseguente gelatinizzazione.

Pectina: si usa per creare viscosità. È ottenuta dalla polpa di mele e buccia di agrumi. È un polisaccaride di acidodigalatturonico. I gruppi carbossilici possono essere esterificati con ilmetile, creando diversi tipi di pectine. Moderatamente solubile inacqua. Si si insolubilizzano a determinate condizioni sperimentali, apH 2-3,5 o molto soluto idrofilo formando dei gel (marmellate).

Gomma arabica: essudato essiccato che fuoriesce o per incisione dal fusto o dai rami da alcune specie di acacia.È usata come agente

stabilizzante o viscosizzante (quantità superiore al 50%).

Gomma adragante: formata dall'essudato di astragalus, ha una struttura chimica complessa formata da polisaccaridi, ha potere molto addensante.

Gomma di guar: estratta da fagioli, formata da uno scheletro lineare di unità di mannosio ramificate in maniera alternata da unità di galattosio. Solubile in acqua e viscosizza all'1%.

Gomma xantana: polisaccaride creato per fermentazione da batteri. È costituita da uno scheletro di cellulosa con attaccati gruppi oligosaccaridi. Solubile in acqua calda e fredda, viscosizza a concentrazioni molto basse, creando fluidi a pseudoplastica (diminuiscono la viscosità alla quantità di forza applicata).

Carragenano: è una miscela di polimeri, derivato da alga rossa che cresce in Irlanda, solubile in acqua fredda, gelifica o meno in base alla sua formulazione, perché si differenzia in forma K o L (K gelifica e L non gelifica).

stabile a pH superiore a 7, mentre non lo è a pH acido.

Chitosano: polimero che si ottiene industrialmente a partire dalla chitina, proteina principale che forma i gusci dei crostacei, presente in alcuni funghi e rispetto al chitosano ha i gruppi amminici acetilati. Tali gruppi non sono presenti nel chitosano, ottenuto per deacetilazione.

Gelatina: proteina purificata ottenuta per parziale idrolisi acida (gelatina tipo A) o basica (gelatina tipo B) del collagene animale, solubile in acqua calda/tiepida, in glicerolo ed acido acetico. In acqua fredda si rigonfia e gelifica.

Albumina: proteina che si estrae o dall'uovo o dal sangue, insolubile in etanolo, solventi organici e oli, solubile in acqua tiepida nella quale si rigonfia e sciogliendosi, forma un liquido neutro un po' torbido. L'abraxane è una formulazione antitumorale nella quale il farmaco è coniugato con l'albumina: creano la situazione colloidale permettendo al farmaco di non precipitare.

1. Proprietà elettriche delle interfacce

La stabilità delle particelle colloidali disperse in un mezzo liquido è funzione della presenza di cariche elettriche superficiali. La presenza di una carica elettrica è dimostrabile attraverso elettroforesi: tecnica nella quale si applica un campo elettrico in un mezzo nel quale la sostanza si sposta. Da cosa deriva la carica superficiale delle particelle colloidali?

2. Deriva dalla:
1. Adsorbimento: sulla superficie dei colloidi liofobi di specie ioniche presenti in soluzione;
2. Ionizzazione: se sono presenti gruppi chimici ionizzabili sulla superficie colloidale;
3. Differenza di costante dielettrica tra mezzo disperdente e la fase dispersa.
3. Spiegazione della carica elettrica superficiale:

La carica elettrica superficiale si spiega con la teoria del doppio stato elettronico. Abbiamo un piano di cariche attaccate alla superficie della particella, saranno presenti ioni del solvente o le molecole con carica ionica, le quali si avvicineranno alla superficie della particella in base al tipo di

carica che essa possiede. Avremo uno stato denso di particelle e poi un piano di scorrimento dove troviamo un contenuto di particelle di carica opposta a quella della superficie: allontanandoci dalla superficie della particella, avremo un equilibrio degli ioni fino ad arrivare alla neutralità che abbiamo nel solvente puro.

Il potenziale cade sempre di più fino ad arrivare al livello di neutralità, lontano dalla superficie particellare. Il piano ha interazioni talmente forti da far muovere tutte le molecole nella direzione in cui si muove la particella. Esternamente allo strato di Stern, abbiamo uno strato diffuso fino ad avere elettroneutralità.

Lo strato diffuso può essere diviso in:

• Strato fisso: interno, simile allo strato di Stern, con cariche opposte alla carica superficiale;
• Strato mobile: esterno e non legato al colloide.

Il punto di separazione è chiamato piano di scivolamento (slipping plane) poiché se si applica una

1. Forzatangenziale solo lo strato interno si muove con il colloide.
2. Differenza di potenziale: si crea tra la superficie della particella e il liquido nella quale la particella è sospesa:
   • Pot. Di superficie
   • Pot. Di Stern
   • Pot. Zeta: per valutare la carica della particella perché rimane adesa alla particella anche se la muovo.
3. Rappresenta una misura della forza repulsiva tra le varie particelle. Se è 0, non c'è carica superficiale sulle particelle e quindi saranno meno stabili, determinando aggregazione e precipitazione.
4. Stabilità dei sistemi colloidali: possiamo impartire una carica alle particelle disperse, o circondare una particella con lo strato di solvente per evitare la coesione delle particelle quando collidono a causa di movimenti Browniani. Sono movimenti randomici nella fase disperdente: se abbiamo repulsione, il sistema sarà stabile, se invece abbiamo aggregazione, si ha una coagulazione (irreversibile con agitazione), mentre se abbiamo interazione.