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Produtos emulsionados
A divisão de um líquido imiscível em outro na forma de pequenos glóbulos provoca a formação de um sistema disperso, no qual os glóbulos representarão à fase interna, descontínua ou dispersa (“dispersum”). A fase externa, contínua ou dispersante (“dispergens”) será representada pelo líquido que envolve as gotículas. Assim o processo de emulsificação é baseado na extensão de um líquido sobre o outro, ou seja, da extensão da fase externa sobre a fase interna. Podemos então concluir que os produtos emulsionados são dispersões coloidais ou suspensões de um líquido imiscível em outro.
Tabela 1: Formas farmacêuticas como sistemas dispersos. Fase Dispersa
Fase Dispersante
Estado de agregação do Sistema
Classificação Exemplos Dispersão Coloidal
Dispersão Grosseira Sólida Sólida Sólido Suspensões sólidas Supositórios em suspensão Líquida Sólida Sólido Emulsões Sólidas Supositórios em emulsão Gasosa Sólida Sólida Folhas de Gelatina Supositório tipo Xerogel Sólida Líquido Líquido Suspensões Dispersão de géis, mucilagens
Loções Sólida Líquido Semi-sólido Suspensões com elevada proporção de componentes sólidos
Pasta de óxido de zinco
Sólida Líquida Semi-sólido Massas plásticas e elásticas, bases para pomadas, gelatinas
Hidrogéis, pomadas de hidrogéis, supositórios de hidrogeis, Dispersão de gelatina-glicerina
Vaselina, bases para pomadas com triglicerídeos e polietilenoglicol
Líquida Líquido Líquido Emulsões Cresol saponoso Emulsões de óleo de fígado de bacalhau, linimento oleo-calcário Líquida Líquida Semi-sólido Emulsões de alta concentração
Maionese Gasosa Líquida Líquido Espuma Banhos de espuma Sólida Gasosa Gasoso Fumos, pulverizações, aerossois
Inalação de partículas sólidas Líquida Gasosa Gasoso Nebulizações, aerossóis de nebulização
Inalação de partículas líquidas
Fonte: Adaptado de VOIGT, R.; BORNSCHEIN, M. Tratado de Tecnologia Farmacêutica. Zaragoza:Acribia, 1982.
Ao dividirmos o líquido, originamos um grande aumento da superfície de contato de um com o outro, por conseguinte, aumentamos a energia do sistema, portanto o sistema tem um
alto potencial termodinâmico. Como a tendência dos sistemas dispersos é que este potencial seja o menor possível, podemos concluir que os produtos emulsionados de uma maneira mais ampla são termodinamicamente instáveis. Assim sendo para podermos originar uma emulsão devemos fornecer energia ao sistema, na forma de trabalho, o qual é conseguido através da agitação (fator mecânico) do sistema, que fará com que umas das fases seja dividida em glóbulos, dispersando-se na outra. Para facilitar a dispersão devemos diminuir a tensão gerada quando colocamos os dois líquidos imiscíveis em contato (tensão Interfacial). Se a tensão interfacial for menor que 10 dinasxcm -1^ a emulsão necessitará somente de uma quantidade pequena de trabalho para formar-se. Porém ao cessar a agitação, a tendência do sistema é voltar ao seu estado inicial, ou seja, de duas fases separadas. Observamos, portanto que o fator mecânico é essencial na produção de uma emulsão, porém, não é o suficiente para mantê-la estável. Portanto, devemos adicionar uma substância capaz de impedir a coalêscencia da fase dispersa. Essas substâncias deverão originar um filme na interface líquido/líquido, criando uma barreira evitando que as gotículas da fase dispersa contatem uma com as outras, além de provocar a repulsão destas. As substâncias capazes de formar o filme interfacial e/ou diminuir a tensão interfacial, estabilizando assim a emulsão é denominada de agente emulsivo. Segundo Prista a emulsão “é um sistema heterogêneo constituído por gotículas de um líquido disseminadas no seio de um outro com ele imiscível”. Outro conceito que segundo alguns autores é o mais preciso e descreve coerentemente o que venha ser uma emulsão é o conceito de Becker que considera uma emulsão “um sistema heterogêneo constituído, pelo menos, por um líquido imiscível intimamente disperso num outro líquido sob a forma de gotículas, cujo diâmetro, em geral, excede 0,1 F 06 D (10-8^ cm). Tais sistemas apresentam um mínimo de estabilidade, a qual pode ser aumentada pela adição de certas substâncias, como agentes tensoativos, sólidos finamente divididos, etc.”. Quanto menor for a tensão interfacial entre as fases de uma emulsão, mais fácil será o processo de emulsificação. Deste modo, quanto maior for o coeficiente de extensão, mais fácil será a emulsificação. O coeficiente de extensão pode ser matematicamente calculado pela fórmula: S (^) Água/óleo = F 06 7 óleo – (F 06 7 Água + F 06 7 óleo/Água ).
Fases de emulsão e Tipos de Emulsão
Sabendo o volume que ocupa cada glóbulo, podemos calcular a quantidade de glóbulos presentes na fase dispersa, bastando dividirmos o volume ocupado pela fase dispersa pelo volume de cada glóbulo.
N = V (^) Fdisp
(Fórmula III)
V
Sendo que N o número de glóbulos presentes na fase dispersa e V (^) Fdis o volume da fase dispersa.
A superfície ( S ) ocupada por cada glóbulo é determinada pela fórmula
S = 4 F 07 0 r 2
(Fórmula IV)
Como o raio é o diâmetro do glóbulo dividido por dois a fórmula poderá ser expressa como
S = 4 F 07 0
( D^ ) 2
F 07 0 D (^2) (Fórmula V) 2
Para determinarmos a superfície total ( S (^) t ) basta multiplicarmos o número total de glóbulos presentes na fase dispersa pela superfície ocupada por cada glóbulo.
S t = N x S
(Fórmula VI)
Calculada a superfície total a ser coberta pelo agente emulsivo, devemos saber qual a área que cada molécula ( A (^) Ten ) ocupará na interface óleo/água, a qual freqüentemente é de 30 (Å ) 2 , ou seja, 30 x 10 -16^ cm^2 , desta forma para estimarmos a quantidade de moléculas de
agente emulsivo ( N (^) Ten ), que irão estar adsorvidas na interface dos glóbulos e do meio dispersante, dividimos a superfície total as ser coberta pela superfície que cada molécula irá cobrir
N (^) Ten =
S (^) t (Fórmula VII) A (^) Ten
Para calcularmos a quantidade( Q (^) Ten ) em gramas do agente emulsivo a ser adicionado, utilizamos a seguinte expressão matemática
QTen =
N (^) Ten x M (Fórmula VIII) N (^) A
Onde NA é a constante de Avogadro que é numericamente 6,022x10 23 mol-1, M é a massa molar do agente emulsivo. Outra maneira de calcularmos a quantidade ( Qm ) de agente emulsivo a ser utilizada é
utilizando a fórmula abaixo que relaciona a densidade do agente emulsivo com a fase dispersa, o HLB requerido pela emulsão e a quantidade de fase dispersante, da seguinte maneira:
Q (^) Ten =
6 x (^) ( d (^1) )
4 x FExt (Fórmula IX) d (^2) 10 - (^) ( HLBreq (^) ) 1.
2
Onde d 1 é a densidade do agente emulsivo ou da mistura de agentes emulsivos, d 2 é a densidade da fase dispersa, HLB (^) req é o equilíbrio hidrófilo-lipófilo exigido pela emulsão e FExt é a porcentagem da fase dispersante. Teoricamente a quantidade de agente emulsivo para estabilizar as emulsões está compreendida entre 10 a 20 % do da fase oleosa da emulsão, normalmente entre 3 a 5 g%. A quantidade de agente emulsivo é de extrema importância para a estabilidade da emulsão. Se a quantidade for insuficiente, a fase interna devido ao movimento das gotículas e da tensão interfacial, tenderá a aglomerarem, desestabilizando a emulsão, separando as fases. Por outro lado, se a quantidade for em demasia, o agente emulsivo tensoativo tenderá a agrupar-se formando micelas, as quais poderão gerar o efeito espuma ou aumentar a absorção cutânea, o que pode ser benéfico, quando desejamos um produto de limpeza ou com uma maior penetração e maléfica, quando desejamos produtos hidratantes e emolientes ou que tenham ação local.
Tamanho da Gotícula x Estabilidade da Emulsão
O tamanho da gotícula é importante na aparência final da emulsão. O aspecto de uma emulsão pode variar desde sistemas leitosos e opacos até sistemas transparentes como é o caso das microemulsões. No quadro 1 estão relacionados os tamanhos das gotículas com a aparência final da emulsão.
Quadro 1: Aspectos dos produtos emulsionados em relação ao tamanho da partícula Tamanho da Gotícula Aspecto da emulsão Maior que 1F 0 6 Dm Emulsão branco-leitosa 1 – 0,1F 0 6 Dm Emulsão azulado-leitosa 0,1 – 0,05F 0 6 Dm Emulsão semitransparente cinza
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das gotículas e, conseqüentemente, mais estável será a emulsão. A presença de cargas elétricas oriundas do agente emulsivo, também auxilia na estabilização da emulsão por evitar que estas se aproximem umas das outras, devido às forças de atração. As principais instabilidades observadas na emulsão e a formação de creme (Creaming) e a separação de fases (Breaking). A formação de creme esta relacionada com a ação da força da gravidade e com a movimentação das partículas, nesta instabilidade as gotículas da emulsão se agrupam formando uma rede tridimensional, sem que ocorra a coalescência. Se a densidade da fase dispersa for menor que a da fase dispersante, este agregado flutuará, formando um filme na superfície que é denominado de creme. Se for o contrário, sedimentará formando um agregado no fundo do recipiente, que é denominado de sedimento. Portanto a formação de creme é uma simples instabilidade que é resolvida aumentando a viscosidade da fase externa, o que poder ser realizado com a adição de agentes espessantes. A separação de fases também esta relacionada com a gravidade e com a movimentação das gotículas. Estas espontaneamente agrupam-se, formando gotículas maiores, levando a formação de duas fases distintas. A este processo denominamos de coalescência.
