1 EMULSÕES Definição Componentes da emulsão Uma emulsão estável deve conter no mínimo três componentes: Fase interna Fase externa Agente emulsivo Fases de uma emulsão Fase aquosa Fase oleosa Tipos de emulsões De acordo com a natureza da fase dispersa pode-se classificar as emulsões em dois tipos distintos; Óleo em água (O/A) Água em óleo (A/O) Quanto a consistência Cremes Loções Leites Finalidades das emulsões; Uso interno: Administradas por via oral - Substâncias hidrófilas e lipófilas em um mesmo sistema. - Tipo O/A - Agentes corretivos devem ser hidrossolúveis - Aumentar a absorção de um óleo pelo intestino - Os sistemas A/O proporcionam o aumento da biodisponibilidade de fármacos administrados por via oral.
2 Administradas por via parenteral: - endovenosa - intramuscular Uso externo: Podem ser preparadas na forma O/A ou A/O. Fármacos irritantes para a pele devem ser incorporados na fase interna. Obtenção de produtos com consistência muito variável Facilidade com que se espalham sobre a área afetada Fácil remoção e não manchar roupas Fórmulas de ação retardada (ex: efedrina em emulsão O/A pela mucosa nasal). Emulsificação aumenta a absorção percutânea dos fármacos com pequeno coeficiente de partilha óleo/água. Determinação dos tipos de emulsões Ensaio da diluição Ensaio de condutibilidade elétrica Ensaio com corantes Teoria das Emulsões O processo da emulsificação implica, portanto, num grande aumento de área interfacial, o qual leva a um crescimento brusco da energia livre de superfície, descrito pela equação 1: E = γ i ds (1) onde, γ i representa a tensão interfacial entre o óleo e a água e ds o aumento da área interfacial da fase interna ( Oliveira, 1997). Esta equação mostra claramente a existência de uma tendência para a estabilização do sistema com a diminuição da tensão interfacial da dispersão, de modo a contrariar a energia livre criada pela expansão da área interfacial. Desse modo fica extremamente fácil visualizar que se a tensão interfacial ( γ i ) diminuir suficientemente para que E se aproxime de zero o sistema tenderá à estabilidade termodinâmica. E = E 2 E 1 0 (2) Por isso, compostos com a habilidade de diminuir a tensão interfacial, tais como os agentes emulsivos primários, com propriedades tensoativas, encontram seu papel fundamental na estabilização de emulsões e microemulsões. No entanto os tensoativos não conseguem diminuir a tensão interfacial a ponto de neutralizar toda a energia livre de superfície criada pelo aumento da área interfacial.
3 As microemulsões além desses componentes possuem um composto estrutural adicional, o co-tensoativo. As microemulsões diferem das emulsões comuns não somente por serem opticamente transparentes, mas essencialmente por sua estabilidade termodinâmica (Osborne, D.W. et al., 1991). Gotículas da Fase Interna Macroemulsão: 5000 A (0,5µ) Emulsões: 1000 A a 4000 A ( 0,1µ a 0,4µ) Microemulsão: 100 A a 1000 A ( 0,01µ a 0,1µ) Agentes Emulsivos - reduzindo a força de repulsão entre eles e diminuindo a atração de cada um deles por suas próprias moléculas. - a energia dispendida para dispersar um líquido no outro é diminuída. Mecanismos de ação dos Agentes Emulsivos Os emulsificantes atuam na formação das emulsões através de três mecanismos: Tensão superficial Redução da tensão interfacial dos dois líquidos imiscíveis = estabilização e emulsificação do sistema. Cunha orientada Camadas monomoleculares de agente emulsificante curvadas em torno de uma gotícula da fase interna da emulsão. Aquela fase em que o agente emulsivo for mais solúvel constituirá a fase contínua ou externa da emulsão.
4 Película interfacial Formação de um filme resistente e flexível à volta de cada gotícula da fase dispersa, de modo a originar uma barreira que evite a coalescência dessas gotículas quando entram em contato umas com as outras. Características dos Agentes Emulsivos o Ser compatível com outras matérias-primas, não interferindo na estabilidade ou eficácia das substâncias ativas; o Deve ser estável e não deteriorar depois da preparação; o Não tóxico no uso pretendido e na quantidade que será consumida pelo paciente; o Inodoro, sem sabor e cores fortes; o Capacidade de produzir emulsificação e de manter a estabilidade da emulsão durante o prazo de validade previsto para o produto. Classificação dos Agentes Emulsificantes Agentes emulsivos verdadeiros ou primários Agentes naturais: derivados de fontes naturais (plantas e animais). - Ex: Goma arábica, gelatina, caseína, gema de ovo (O/A). Colesterol, Lanolina (A/O). Agentes sintéticos: possuem ação na superfície da fase dispersa e podem ser divididos em: Emulsionantes Aniônicos: - São sais orgânicos que em água, possuem ação tensoativa aniônica. - Uso externo como emulsificante O/A - Estáveis em ph alcalino (superior a 8) - O agente emulsivo é o sal formado pelo álcali e o ácido graxo. - Ex: Sabões de metais alcalinos - monovalentes: estearato de sódio, de potássio, oleato de sódio, palmitato de sódio (O/A) - polivalente: estearato de alumínio, oleato de cálcio, palmitato de cálcio (A/O) Sabões de Base Orgânica - estearato de trietanolamina (O/A) Alquil sulfatos de sódio - Lauril Sulfato de Sódio = LSS - Cetilestearilsulfato de Sódio. Emulsionantes catiônicos: - Apresentam um grupamento polar positivo - Tendem a formar emulsões de ph ácido (3-7) - Emulsões O/A para uso externo - Apresentam também ação antimicrobiana - Os representantes destes grupos são os sais de amônio quaternário - Resultantes da complexação de um radical orgânico polar catiônico com um ânion inorgânico.
5 - Ex: cloreto de benzalcôneo, cloreto de cetiltrimetilamônio Emulsionantes não-iônicos: - Emulsões O/A e A/O para uso externo e interno - São compatíveis com substâncias aniônicas e catiônicas, ácidos, álcalis, eletrólitos. - São neutros e muito resistentes a mudanças de ph (3 a 10) - O tipo de emulsão formada depende do equilíbrio entre os grupos hidrofílicos e lipofílicos, HLB (hydrophilic-lipophilic balance). -Ex: - Ésteres de Sorbitano etoxilado Monolaurato de sorbitano etoxilado (Tween 20) Monopalmitato de sorbitano etoxilado (Tween 40) Monoestearato de sorbitano etoxilado (Tween 60) Monooleato de sorbitano etoxilado (Tween 80) - Ésteres de Sorbitano Monolaurato de sorbitano (Span 20) Monopalmitato de sorbitano (Span 40) Monoestearato de sorbitano (Span 60) Monooleato de sorbitano (Span 80) - Ácido graxo etoxilado (Ésteres de polietilenoglicóis) Ácido Esteárico 8 OE Ácido Esteárico 40 OE Monoestearato de PEG 400 - Álcoois graxos Laurílico Cetílico Estearílico - Ésteres Ac. Graxos e Álcoois Monoestearato de glicerilo (A/O) MEG + LSS (O/A) = autoemulsionante Agentes emulsivos auxiliares, estabilizantes ou secundários Incluem todos os compostos que normalmente são incapazes de formarem uma emulsão por si só. O verdadeiro valor destes agentes reside na ação espessante que estes produtos conferem, auxiliando a estabilidade da emulsão. Ex: - Goma adraganta, agar, pectina, metilcelulose (agente hidrófilo espessante e estabilizante para emulsões O/A) - Ácido esteárico, álcool cetílico (agente espessante lipófilo e estabilizante para emulsões O/A). - Bentonite, Silicato de Alumínio e Magnésio (Veegum ), Hidróxido de Magnésio, argilas, grafites.
6 Equilíbrio Hidrófilo-Lipófilo A tendência à obtenção de sistemas A/O ou O/A depende diretamente das propriedades dos tensoativos e da fase oleosa, e da proporção entre os volumes de água e óleo envolvidos. Em 1948, Griffin introduziu a noção de equilíbrio hidrófilo-lipofílico, designando por EHL ou hydrophilic-lipophilic balance (HLB), idealizando, pela primeira vez, uma sistema para classificar, numericamente, qualquer composto anfifílico segundo as suas características de hidrofília e lipofília. Embora tenham sido atribuídos números até 40, a faixa usual é de 1 a 20. No sistema EHL, além de se atribuírem valores aos emulsificantes, também se atribuem valores aos óleos e às substâncias semelhantes. Ao se usar o conceito de EHL na preparação de uma emulsão, escolhem-se os emulsificantes que tenham um valor EHL mais próximo ao da fase oleosa da emulsão pretendida.
7 Aplicações da noção de EHL Emulsão O/A Cera de Abelha --------------------------5g Parafina líquida ------------------------26g Óleo Vegetal ----------------------------18g Glicerina ----------------------------------4g Agente Emulsivo -------------------------5g Água Destilada q.s.p. -----------------100g Para determinar o agente emulsificante ou a mistura destes agentes idéias para obtenção de uma emulsão de ótima estabilidade, o primeiro passo é calcular o EHL correspondente à formula em questão. a) Total (%) das sustâncias lipossolúveis? b) Parcial (%) de cada substância lipossolúvel? c) Determinação do EHL da preparação? Outra possibilidade é a utilização de associações de emulsivos de baixo EHL (tipo A/O) com outro de elevado EHL (tipo O/A), de modo a obter um EHL correspondente ao da emulsão. Considerando o exemplo anterior, se utilizarmos uma mistura de span 80 (baixo EHL) e tween 60 (alto EHL). Determinar as quantidades dos agentes emulsivos? Dados: Substâncias Valor EHL O/A Cera de abelha 15 Parafina líquida 10,5 Óleo Vegetal 9
8 Valores de EHL de alguns Emulsificantes Nome Químico Nome Comercial EHL Goma arábica (acácia) Goma arábica 8,0 Sesquioleato de sorbitano Arlacel 83 3,7 Lauril éter de polioxietileno Bryj 30 9,7 Monoestearato de glicerila Monoestearato de glicerila 3,8 Metilcelulose Methocel 15 cps 10,5 Monoestearato de polioxietileno Myrj 45 11,1 Monoestearato de polioxietileno Myrj 49 15,0 Estearato polioxil 40 Myrj 52 16,9 Monoleato de polioxietileno PEG 400 monoleato 11,4 Monolaurato de polioxietileno PEG 400 monolaurato 13,1 Monoestearato de polioxietileno PEG 400 monoestearato 11,6 Gelatina Gelatina 9,8 Oleato de potássio Oleato de potássio 20,0 Lauril sulfato de sódio Lauril sulfato de sódio 40,0 Oleato de sódio Oleato de sódio 18,0 Monolaurato de sorbitano Span 20 8,6 Monopalmitato de sorbitano Span 40 6,7 Monoestearato de sorbitano Span 60 4,7 Triestearato de sorbitano Span 65 2,1 Monoleato de sorbitano Span 80 4,3 Trioleato de sorbitano Span 85 13,2 Goma adraganta Goma adraganta 13,2 Trietanolamina (oleato) Trietanolamina (oleato) 12,0 Monolaurato de sorbitano Tween 20 16,7 polioxietileno (polisorbato 20) Monolaurato de sorbitano Tween 21 13,3 polioxietileno (polisorbato 21) Monopalmitato de sorbitano Tween 40 15,6 polioxietileno (polisorbato 40) Monoestearato de sorbitano Tween 60 14,9 polioxietileno (polisorbato 60) Monoestearato de sorbitano polioxietileno (polisorbato 61) Tween 61 9,6 Triestearato de sorbitano Tween 65 10,5 polioxietileno (polisorbato 65) Monoleato de sorbitano Tween 80 15,0 polioxietileno (polisorbato 80) Monoleato de sorbitano Tween 81 10,0 polioxietileno (polisorbato 81) Trioleato de sorbitano Tween 85 11,0 polioxietileno (polisorbato85) Monoestearato de propilenoglicol Lauroglicol 3,4
9 Preparação de Emulsões Agitação Manual Agitação Mecânica Preparação Geral Aquecer todos os componentes óleo solúveis à cerca de 70-75 C. Aquecer todos os componentes hidrossolúveis à cerca de 70-75 C. Adicionar uma fase à outra, lentamente, agitando. Adicionar corantes, essências, hormônios, vitaminas, bioativos, (matéria prima de natureza orgânica em geral) quando esfriar à cerca de 30 C. Estabilidade das Emulsões Uma emulsão é considerada fisicamente instável quando: Em repouso, a fase dispersa ou interna tende a formar agregados de gotículas; Grandes gotículas ou agregados de gotículas surgem na superfície ou se depositam no fundo do recipiente, formando uma camada concentrada da fase interna; Todo o líquido ou parte do líquido da fase interna desemulsifica e forma uma camada distinta na superfície ou no fundo do recipiente, devido a coalescência dos glóbulos da fase interna. Contaminação e proliferação microbiana Alterações químicas e físicas. Relação entre o volume das fases Inversão de fases EQUAÇÃO DE STOKES Emulsões Múltiplas - A/O/A ou O/A/O - Deve-se ter uma agente emulsivo para equilíbrio A/O e outro para O/A. - Cuidado com o aquecimento e agitação.