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FAPAL – FACULDADE DE PALMAS FÍSICO-QUÍMICA: FM3Q-0157 Roniel Da Silva Melo Raylla Ketelly Bevenuto da Silva Régis dos Reis Guedes Laís Barbosa Almeida Hugo Mendes Melo Lipossolubilidade e Hidrossolubilidade, Soluções colóides e Suspenções Profa. Rafaela Rocha PALMAS – TOCANTINS 2018 Lipossolubilidade O prefixo lipo, do grego lópos, significa gordura, então lipossolubilidade é a capacidade de uma molécula de se dissolver em gorduras, ou seja, moléculas mais apolares. Para entender os fatores por trás da solubilidade de um composto em outro, é necessário entender como a solubilidade funciona. Se considerarmos a mistura entre óleo e água, a dissolução não ocorre devido à natureza das interações intermoleculares nestes compostos. Para que haja dissolução entre água e óleo, o tipo de interação intermolecular existentes nos dois compostos deve ser igual. Como sabemos que a água é polar e o óleo apolar, sabemos que as forças existentes nessas moléculas são de natureza diferente, e por esta razão, as duas substâncias não se misturam. A partir disto, criou-se a regra do “semelhante dissolve semelhante”, ou seja, para que duas substâncias se misturem resultando numa mistura homogênea, é necessário que ambas tenham características de polaridade semelhantes. Tendo em vista que uma membrana celular possui composição em torno de 40% de lipídios, o conceito de lipossolubilidade é de grande importância para a farmacologia e significa a facilidade com que a droga pode penetrar em uma membrana biológica. Em termos práticos, essa solubilidade precisa ser medida, principalmente se tratando de fármacos (remédios) e a propriedade físico-química que mede a lipossolubilidade é o coeficiente de partição lipídio-água. Um fármaco com coeficiente de partição lipídio-água alto, será mais lipossolúvel e vai atravessar mais facilmente a membrana biológica. No contexto farmacológico, as drogas que não se ionizam (HA), são as lipossolúveis. Como já vimos, a lipossolubilidade refere-se à capacidade de se solubilizar em lipídios, com isso espera-se que quanto maior for essa lipossolubilidade, mais facilmente o fármaco atravesse a membrana. No entanto, para ser absorvido, o fármaco também deve ter hidrossolubilidade(capacidade de uma substância em se dissolver em meio aquoso), logo a mesma molécula deva possuir características que podem ser opostas entre si. Isso significa que uma molécula muito polar não pode ser utilizada como fármaco? Não, mas nesse caso será necessária a utilização de proteínas transportadoras. Quando os fármacos necessitam de proteínas transportadoras para serem absorvidos deve-se considerar que compostos químicos de mesma natureza (ácido ou básicos) podem competir por essa proteína de transporte, sendo o fármaco de maior afinidade transportado e o de menor não, isso pode levar a redução da taxa (velocidade) ou grau (quantidade) da absorção. Hidrossolubilidade O prefixo hidro significa água, então hidrossolubilidade é a capacidade de uma molécula de se dissolver em água. Mais genericamente, em solventes polares. Voltamos à regra principal da solubilidade: “semelhante dissolve semelhante”. Basicamente, esta regra nos diz que para que haja solubilização entre duas substâncias é preciso que as duas tenham interações intermoleculares de mesmo caráter. O óleo e a água https://www.infoescola.com/quimica/molecula/ https://www.infoescola.com/quimica/forcas-intramoleculares-e-forcas-intermoleculares/ https://www.infoescola.com/quimica/substancia-quimica/ https://www.infoescola.com/quimica/misturas-homogeneas/ https://www.infoescola.com/quimica/polaridade/ https://www.infoescola.com/citologia/membrana-plasmatica/ https://www.infoescola.com/bioquimica/lipidios/ https://www.infoescola.com/ciencias/farmacologia/ https://www.infoescola.com/quimica/molecula/ https://www.infoescola.com/compostos-quimicos/solventes/ https://www.infoescola.com/fisico-quimica/coeficiente-de-solubilidade/ https://www.infoescola.com/quimica/forcas-intramoleculares-e-forcas-intermoleculares/ não se misturam de maneira homogênea porque a água é polar e o óleo é apolar, o que os torna diferentes em termos de interações presentes e, conseqüentemente, insolúveis. Uma molécula hidrossolúvel é aquela em que a interação com água é termodinamicamente favorecida em relação a interação com óleos e outras moléculas apolares. Elas são tipicamente polarizadas e capazes de fazer ligação de hidrogênio. É importante lembrar que apenas uma porção da molécula pode ser hidrossolúvel e em alguns casos ambas as propriedades podem estar presentes. Nesse caso consideramos essa molécula anfifílica e temos como exemplos os lipídios das membranas celulares e os sabões. Esse tipo de molécula possui uma porção dela hidrossolúvel e outra lipossolúvel, permitindo que se dissolva em água e gorduras simultaneamente. A parte apolar do sabão interage com a gordura, enquanto a parte polar interage com a água, formando partículas que se mantêm dispersas na água e são arrastadas com ela durante a lavagem. Para que uma molécula orgânica seja considerada hidrossolúvel ela precisar ter pelo menos um grupo hidrossolúvel a cada cinco carbonos, no caso de grupamentos neutros e, no caso de grupamentos eletricamente carregados, um a cada sete átomos de carbono. Substâncias hidrossolúveis são mais facilmente permeáveis em membranas celulares. Infelizmente, produtos naturais aplicáveis em farmacologia, geralmente são substâncias polares, e por isto, de hidrossolubilidade e biodisponibilidade reduzidas. Uma das alternativas em grande crescimento no mundo é o uso de moléculas transportadoras, como é o caso da ciclodextrina, que aumenta a hidrossolubilidade das moléculas bioativas de origem natural pela formação de complexos de inclusão. O complexo de inclusão formado pela ciclodextrina e a molécula de interesse é capaz de penetrar nos tecidos e pode ser utilizada para liberar fármacos ativos biologicamente dentro da célula, agindo mais próximo do seu alvo. Absorção O uso de fármacos na terapêutica implica que o mesmo para exercer sua ação deve, inicialmente, chegar ao seu local de ação, e como a maior parte dos fármacos agem dentro do organismo, espera-se, portanto, que para agir os fármacos necessitam ser absorvidos pelo organismo. Nem todos os fármacos necessitam atingir a corrente sanguínea para exercer o seu efeito; compostos com ação tópica se enquadram perfeitamente nessa situação. https://www.infoescola.com/quimica/ligacao-de-hidrogenio/ Ao atingir a corrente sanguínea o fármaco irá se distribuir pelo organismo e durante esta etapa ele atingirá o seu local de ação, logo, percebe-se que a velocidade com que o fármaco atinge o seu local de ação dependerá da absorção e da distribuição. Pode- se definir, resumidamente, a absorção como sendo a passagem do fármaco do local onde foi administrado para a corrente sanguínea, por sua vez, a distribuição seria caracterizada pelo transporte reversível do fármaco para outros sítios do organismo. Em ambos os casos há a necessidade de transpor a membrana plasmática. A membrana plasmática apresenta características bem peculiares que a torna de difícil permeação a certos compostos químicos, assim, devido a sua composição lipoprotéica, pode-se concluir que compostos apolares e sem carga elétrica conseguem atravessar a membrana com maior facilidade. Com base nos conceitos apresentados, os fármacos apresentam características físico-químicas que podem influenciar durante o processo de absorção, a saber: Lipossolubilidade e Hidrossolubilidade Carga Elétrica Massa Molecular Estabilidade química Velocidade de dissolução A velocidade de dissolução pode afetar a absorção de fármacos, mas há um detalhe muito importante a seranalisado neste ponto, pois caso o fármaco tenha rápida passagem pela membrana plasmática, quanto mais rápido for essa velocidade de dissolução menor será o tempo para o fármaco atingir a corrente sanguínea. No entanto, se o fármaco possuir uma passagem pela membrana plasmática lenta, mesmo que a velocidade de dissolução apresente-se rápida, o tempo para o fármaco atingir a corrente sanguínea não será afetado de forma significativa, mas pode-se favorecer um contato maior com o fármaco com a região de absorção. Percebe-se que a velocidade de dissolução pode ser empregada para controlar o início ou manutenção do efeito farmacológico, e uma forma de controlar essa velocidade de dissolução é através de modificações nos componentes da forma farmacêutica, alguns exemplos são mostrados na figura abaixo: Comprimidos de liberação imediata foram desenvolvidos para disponibilizar o fármaco mais rapidamente para sua absorção, enquanto que os comprimidos de liberação retardada liberam o fármaco paulatinamente ao longo do dia, proporcionando um efeito mais duradouro. Sempre que se analisa a absorção de fármacos é comum relacionar que para ser absorvido um composto necessita possuir logP entre 2 e 5, massa molecular abaixo de 500Da, apresentar-se em sua forma não ionizada e se dissolver facilmente, no entanto, essas características que foram abordas, indicam que os fármacos que preencherem as mesmas serão absorvidos mais facilmente ou até mesmo de forma passiva, no entanto, moléculas que não apresentem essas características, podem ser absorvidas também, no entanto em uma velocidade e/ou proporção menor, e em outros casos podem necessitar de moléculas transportadoras presentes na membrana plasmática. Desta forma um fármaco polar pode ser absorvido via um canal aquoso, moléculas com massa molecular superior a 500Da podem ser absorvidas via proteínas transportadoras. Um resumo destes achados pode ser visto na figura abaixo: Efeito de propriedades físico-químicas dos fármacos sobre a absorção Quando os fármacos necessitam de proteínas transportadoras para serem absorvidos deve-se considerar que compostos químicos de mesma natureza (ácido ou básicos) podem competir por essa proteína de transporte, sendo o fármaco de maior afinidade transportado e o de menor não, isso pode levar a redução da taxa (velocidade) ou grau (quantidade) da absorção. Colóides Os colóides, ou sistemas coloidais, são misturas em que as partículas dispersas têm um diâmetro compreendido entre 1 nanômetro e 1 micrometro, partículas estas que podem ser átomos, íons ou moléculas. O nome colóide vem do grego “kolas”, que significa “que cola” e foi criado pelo químico escocês Thomas Graham, descobridor desse tipo de mistura. Nesse sistema, as partículas dispersas são significativamente menores do que aquelas que podem ser percebidas a olho nu, porém, bem maiores do que as moléculas individuais. Tais partículas recebem o nome de partículas coloidais. Devido ao seu tamanho, as partículas coloidais são capazes de perpassar por um filtro, mas não por uma membrana semipermeável. Elas são grandes o bastante para refletir e dispersar a luz, dispersão esta conhecida como efeito Tyndall. Veja: No vasilhame em amarelo há uma solução, enquanto o outro contém uma suspensão coloidal. O trajeto da luz através da suspensão coloidal pode ser visto porque a luz é desviada pelas partículas coloidais, como ocorre no vasilhame em vermelho. No outro caso, a luz não pode ser desviada pelas moléculas do soluto na solução. Os colóides não sedimentam e, quando observados num ultramicroscópio, iluminado lateralmente, apresentam diversos pontos de luz que se movem rapidamente em ziguezague, movimento denominado movimento browniano. Características Os fatores de maior relevância para a natureza global de um sistema coloidal são os seguintes: interações partícula-partícula e partícula-solvente; A classificação dos colóides No que se referem à sua composição, os colóides podem ser micelares, moleculares ou iônicos. : Nos colóides micelares, as partículas dispersas são formadas por átomos agregados; Iônicos: A composição dos colóides iônicos é feita por íons. De acordo com o tipo de partícula coloidal, os colóides podem ser classificados em: Aerossol – dispersão de um sólido ou um líquido em um gás. Como exemplo de aerossol pode-se citar a fumaça proveniente da queima de materiais e o nevoeiro. Espuma – dispersão de um gás em um sólido em um líquido. A espuma líquida e o creme de leite batido, mais conhecido como chantilly são exemplos de espuma. – dispersão de um líquido em um sólido ou outro líquido. Os exemplos – dispersão de um sólid Gel – sólido de textura gelatinosa e elástica formado por uma dispersão coloidal, em que o disperso apresenta-se no estado líquido e o dispersante no estado sólido. No nosso dia a dia, os colóides podem ser encontrados em alguns alimentos como cremes vegetais, geléias de frutas, leite, temperos, sorvete, além dos já citados; em produtos de higiene pessoal, como xampus, sabonetes, cremes dentais e de barbear, cosméticos e outros. Existem também importantes colóides biológicos como o sangue, o humor vítreo (substância gelatinosa presente no olho) e o cristalino (uma espécie de lente localizada no olho responsável pela focalização das imagens). Solução, Suspensão e emulsão ● Elemento Químico: Elemento químico é o conjunto de átomos com o mesmo número atômico. O número atômico identifica o elemento químico. EXEMPLO: O número atômico17 identifica os átomos de cloro; O número atômico 26 identifica os átomos de ferro; ◦ Soluções: Solução é qualquer mistura homogênea, é uma substância que contém soluto e solvente. Uma solução pode ser líquida ou sólida, mas geralmente referem-se aquelas que se encontram no estado líquido. Tipos de soluções: solução gasosa (ex.: o ar, que é uma mistura de gases). Solução líquida (ex.: a água do mar, que apresenta uma série de materiais sólidos: sais como cloreto de sódio, sulfato de magnésio, etc.). E a Solução sólida (ex.: as ligas metálicas: latão, que é uma liga de cobre e zinco). ◦Suspensões: Suspensão é um tipo de mistura formada por duas ou mais fases. Existe a fase externa que normalmente é um líquido ou semi-solidou e a fase interna formada por partículas sólidas insolúveis. Em uma suspensão, ao contrário da solução o soluto não se dissolve no solvente. As partículas podem ser, às vezes, visíveis a olho nu e tem dimensões razoáveis. Uma suspensão é um sistema incompatível, que para ser feito necessita ter boa relação do material a suspender com o meio. Tendo afinidade entre o líquido e o sólido, ocorre formação de um filme na superfície do sólido. Dependendo desta afinidade, pode formar-se um ângulo de contato entre o líquido e o sólido. Quanto maior o ângulo, mais dificuldade em obter uma suspensão. Exemplos de suspensões: água⁺ areia / água⁺ cimento /azeite⁺água. ◦ Emulsões: Emulsão é uma mistura heterogênea de dois ou mais líquidos, os quais normalmente não se dissolvem um no outro, mas quando são mantidos em suspensão por agitação, mais freqüentemente por pequenas quantidades de substâncias conhecidas como emulsificantes, formam uma mistura estável. É uma mistura de aspecto leito constituída por um líquido que tem em suspensões mínimas. Referências Bibliográficas Atkins, P.W., Jones, L., Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente 5ª ed., Porto Alegre: Ed. Bookman, 2012. Usberco J., Salvador E., Química Geral, 12ª.ed., São Paulo: Saraiva, 2006. UEFS - Farmacologia, farmacocinética e Absorção <https://farmacologiauefs.wordpress.com/farmacocinetica/absorcao/>acesso em 27 de março de 2018. INFOESCOLA – Químicas e Colóides <https://www.infoescola.com/quimica/coloides/>acesso em 27 de março de 2018.https://farmacologiauefs.wordpress.com/farmacocinetica/absorcao/%3eacesso https://www.infoescola.com/quimica/coloides/%3eacesso