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NÃO PODE FALTAR SISTEMA EHL Gabriela Gambato Imprimir PRATICAR PARA APRENDER Caro aluno, seja bem-vindo à Seção 2! Nesta seção, abordaremos um conteúdo de extrema importância para o delineamento de formas farmacêuticas do tipo emulsão. Como vimos na Seção 1, a obtenção de emulsões estáveis é o objetivo principal de qualquer farmacêutico que esteja trabalhando no desenvolvimento ou na preparação destas fórmulas. Neste sentido, a escolha do agente emulsionante adequado para reduzir a tensão interfacial água-óleo de uma emulsão é a etapa decisiva na obtenção de fórmulas com estabilidade prolongada. O processo de escolha pode se dar por tentativa e erro, mas isso resultará em desperdício de tempo e recursos, desta forma, utilizam-se métodos para a escolha ser mais assertiva. O método do equilíbrio hidró�lo-lipó�lo (EHL) é bastante útil e tem sido empregado, principalmente, para escolher o sistema emulsivo não iônico adequado através de cálculos. O conteúdo teórico-prático deste método será abordado nesta seção e, para iniciar os estudos, avaliaremos a fórmula proposta para a primeira emulsão a ser preparada pela Kendra, uma indústria de bases galênicas. As matérias-primas para preparar a fórmula da base galênica proposta foram adquiridas pelo setor de compras e aprovadas pelo controle de qualidade. Liberadas para utilização, agora é o momento de separá-las, preparar a primeira base e avaliar as suas características. Ao separar os componentes da formulação, você veri�ca que na �cha de preparo não há descrição sobre o método a ser empregado para preparar a emulsão. Algumas matérias-primas são líquidas, enquanto outras são sólidas. Dentre as 0 V e r a n o ta çõ e s 03/10/2024, 17:06 lddkls221_tec_far_III https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=HEMILLY.DE.PAULA.ANDRADE%40GMAIL.COM&usuarioNome=HEMILLY+DE+PAULA+ANDRADE&disciplinaDescricao=TECNOLOGIA+F… 1/13 sólidas, algumas têm aspecto de cera, e outras são pós. Para escolher o método ideal, é necessário pesquisar as características físico-químicas das matérias-primas e conhecer as técnicas possíveis a serem empregadas. Vamos conhecer os aspectos teóricos relacionados ao preparo de emulsões. Bons estudos! CONCEITO-CHAVE SISTEMA EHL: HISTÓRICO E FATORES QUE INFLUENCIAM NA ESCOLHA DO AGENTE EMULSIVO Dois líquidos imiscíveis em contato um com o outro tendem a manter uma interface. Consequentemente, misturá-los será difícil. Se forem agitados, gotículas esféricas se formarão, porque os líquidos tendem a manter a menor área de superfície possível, havendo tensão interfacial entre eles. Com a adição de um emulsi�cante, os líquidos se tornarão miscíveis, porque as moléculas deste agente se orientarão entre as duas fases. A porção polar da molécula do emulsi�cante se voltará para a fase hidrofílica da mistura, enquanto a porção apolar estará voltada para a fase lipofílica. Um agente emulsi�cante torna os glóbulos da fase dispersa menos propensos a coalescer ou se juntar para formar glóbulos maiores, os quais, eventualmente, causariam a separação das fases. A estabilidade de uma emulsão depende das propriedades do emulsi�cante e do �lme que ele forma na interface óleo-água. ASSIMILE Inversão de fase Consiste na inversão das fases interna/externa de uma emulsão, ou seja, uma emulsão que era óleo-em-água passa a ser água-em-óleo, ou o contrário. Isso ocorre quando substâncias adicionadas à fórmula alteram as propriedades de solubilidade do emulsi�cante ou quando uma emulsão 0 V e r a n o ta çõ e s 03/10/2024, 17:06 lddkls221_tec_far_III https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=HEMILLY.DE.PAULA.ANDRADE%40GMAIL.COM&usuarioNome=HEMILLY+DE+PAULA+ANDRADE&disciplinaDescricao=TECNOLOGIA+F… 2/13 estabilizada com emulsionante não iônico é aquecida. A temperatura de inversão de fases do agente emulsionante tem sido relacionada à estabilidade de uma emulsão. O sistema de equilíbrio hidró�lo-lipó�lo (EHL) é usado para descrever as características de emulsi�cantes e tensoativos. O sistema consiste em uma escala numérica até 40, entretanto, comumente, são utilizados emulsionantes e tensoativos com valores de 0 a 20 (Figura 2.8), para os quais os valores EHL são experimentalmente determinados e atribuídos de acordo com sua polaridade, relativa à sua constituição química. Por meio desta classi�cação, uma faixa de EHL de e�ciência ideal para cada classe de tensoativos pode ser estabelecida. Originalmente, este sistema foi designado para classi�car emulsi�cantes não- iônicos, mas essa classi�cação também tem sido ampliada e aplicada com sucesso aos tensoativos iônicos. Se o valor de EHL atribuído ao emulsi�cante for baixo, signi�ca que o número de grupos hidrofílicos na molécula é pequeno, o que signi�ca que ele é mais lipofílico e produzirá emulsões A/O. Tensoativos com valores de EHL entre 8 e 18 resultam em emulsões O/A, devido à característica hidrofílica do tensoativo. Por exemplo, o Span 80 tem um valor EHL de 4,3 e é solúvel em óleo, enquanto o Tween 20 tem um valor de EHL de 16,7 e é solúvel em água. Figura 2.8 | Escala EHL mostrando a função do emulsi�cante 0 V e r a n o ta çõ e s 03/10/2024, 17:06 lddkls221_tec_far_III https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=HEMILLY.DE.PAULA.ANDRADE%40GMAIL.COM&usuarioNome=HEMILLY+DE+PAULA+ANDRADE&disciplinaDescricao=TECNOLOGIA+F… 3/13 Fonte: adaptada de Aulton (2005, p. 108). A solubilidade do agente emulsi�cante in�uenciará o tipo de emulsão formada. Geralmente, utilizam-se misturas de emulsi�cante, com o intuito de obter emulsões mais estáveis do que as emulsões preparadas com um único tipo de surfactante. REFLITA A escolha do agente emulsionante a ser usado em formas farmacêuticas emulsionadas não depende apenas da sua capacidade emulsionante mas também da via de administração especí�ca e, consequentemente, de sua toxicidade. A toxicidade das matérias-primas deve ser levada em consideração apenas em formulações destinadas para uso interno? CLASSIFICAÇÃO DOS TENSOATIVOS NA ESCALA DE GRIFFIN A escala de Gri�n classi�ca os tensoativos em faixas de EHL (Tabela 2.2) e relaciona estas à sua atividade nas formulações, como: Agentes antiespumantes (EHL entre 1 e 3): dissipam a espuma desestabilizando a interface ar-líquido, o que permite que o líquido seja drenado da bolsa de ar. 0 V e r a n o ta çõ e s 03/10/2024, 17:06 lddkls221_tec_far_III https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=HEMILLY.DE.PAULA.ANDRADE%40GMAIL.COM&usuarioNome=HEMILLY+DE+PAULA+ANDRADE&disciplinaDescricao=TECNOLOGIA+F… 4/13 São exemplos: álcool, óleo de rícino, éter e alguns surfactantes. Agentes emulsi�cantes: são surfactantes que reduzem a tensão interfacial entre óleo e água, minimizando a energia de superfície através da formação de gotículas. Podem apresentar valores de EHL de 3 a 6 (emulsi�cantes A/O) ou de 8 a 18 (emulsi�cantes O/A). Agentes molhantes (EHL entre 7 e 9): ajudam a atingir contato íntimo entre as partículas sólidas e os líquidos. Podem ser utilizados em diversas formas farmacêuticas. Detergentes (EHL entre 13 e 16): geralmente, destinam-se à limpeza, pois reduzem a tensão super�cial e molham uma superfície, bem como qualquer material estranho. Quando um detergente é usado, o material estranho será emulsi�cado e removido, e pode ocorrer formação de espuma. Solubilizantes (EHL entre 15 e 20): atuam formando micelas. Geralmente, são surfactantes com um EHL elevado. São usados para aumentar a solubilidade de um óleo em um meio aquoso. A porção lipofílica do surfactante aprisionaria o óleo na porção lipofílica (interior) da micela. A porção hidrofílica do surfactante em torno do glóbulo de óleo seria, por sua vez, exposto à fase aquosa. Tabela 2.2 | Relação de alguns agentes emulsi�cantes de acordo com a classi�cação EHL Classi�cação EHL Substância Nome comercial Antiespumantes 1,5 Diestearatode dietilenoglicol - 1,8 Trioleato de sorbitano Span® 85 2,1 Triestearato de sorbitano Span® 65 Emulsi�cantes A/O 3,8 Monoestearato de glicerila - 4,3 Monoleato de sorbitano Span® 80 4,9 Oleil éter polioxietileno Brij 92 0 V e r a n o ta çõ e s 03/10/2024, 17:06 lddkls221_tec_far_III https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=HEMILLY.DE.PAULA.ANDRADE%40GMAIL.COM&usuarioNome=HEMILLY+DE+PAULA+ANDRADE&disciplinaDescricao=TECNOLOGIA+F… 5/13 Classi�cação EHL Substância Nome comercial Molhantes 6,7 Monopalmitato de sorbinato Span® 40 7,1 Dioleato de sacarose - 8,6 Monolaurato de sorbitano Span® 20 Detergentes 13,1 Monolaurato de polioxietileno Peg 400 14,9 Polissorbato 60 Tween® 60 16,9 Lauril éter de polioxietileno Brij 35 Emulsi�cantes O/A 9,6 Polissorbato 61 Tween® 61 15 Polissorbato 80 Tween® 80 16,9 Estearato de polioxietileno Myrj 52 Solubilizantes 16,7 Polissorbato 20 Tween® 20 17,0 Polaxamer Pluronic®F-68 18 Oleato de sódio - Fonte: adaptada de Allen Jr. (2016, p. 298). Os emulsi�cantes apresentados na Tabela 2.2 apresentam concentrações de uso variáveis, e a sua utilização no preparo de emulsões deve seguir a faixa de concentração segura para a �nalidade desejada, indicada pelo fornecedor. Os ésteres de sorbitano (Span®) e os polissorbatos (Tween®), por exemplo, são comumente utilizados em produtos farmacêuticos e, quando utilizados como emulsi�cantes ou solubilizantes, são empregados na faixa de 1 a 15%, mas, para a �nalidade molhante, a concentração �ca entre 0,1 e 3%. CÁLCULOS DE EHL 0 V e r a n o ta çõ e s 03/10/2024, 17:06 lddkls221_tec_far_III https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=HEMILLY.DE.PAULA.ANDRADE%40GMAIL.COM&usuarioNome=HEMILLY+DE+PAULA+ANDRADE&disciplinaDescricao=TECNOLOGIA+F… 6/13 Os valores de EHL são atribuídos para os emulsi�cantes e para os óleos ou outras substâncias oleosas. Assim, os emulsi�cantes escolhidos para o preparo da emulsão são aqueles que apresentam valores de EHL iguais ou próximos ao EHL da fase oleosa da fórmula. Desta forma, de acordo com a composição da fase oleosa, pode ser estimado o EHL requerido para uma emulsão e, a partir disso, escolher o sistema emulsi�cante adequado. Para determinar o EHL requerido de uma emulsão, deve-se avaliar a composição proposta, dedicando atenção especial à fase oleosa e, a partir disso, realizar o cálculo. EXEMPLIFICANDO Determinando o EHL requerido para um emulsi�cante em uma emulsão Observe a fórmula da tabela. A fase oleosa representa 45% da fórmula, sendo 25 g de vaselina sólida e 20 g de álcool cetílico. Cada uma destas matérias-primas apresentam valores de EHL já descritos em literatura. Todos estes dados devem ser levados em consideração nos cálculos. Tabela 2.3 |Exemplo esquemático para determinação do EHL Fórmula EHL da substância EHL requerido EHL parcial Vaselina sólida 25 g 8 (25 ÷ 45) x 8 4,5 Álcool cetílico 20 g 15 (20 ÷ 45) x 15 6,7 Emulsi�cante 2 g Conservante 0,2 g 0 V e r a n o ta çõ e s 03/10/2024, 17:06 lddkls221_tec_far_III https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=HEMILLY.DE.PAULA.ANDRADE%40GMAIL.COM&usuarioNome=HEMILLY+DE+PAULA+ANDRADE&disciplinaDescricao=TECNOLOGIA+F… 7/13 Fórmula EHL da substância EHL requerido EHL parcial Água puri�cada q.s.p. 100g Fonte: Elaborada pela própria autora. Ao chegar aos valores de EHL parcial para cada substância oleosa ser emulsi�cada na fórmula descrita, somam-se os valores: 4,5 + 6,7 = 11,2 A partir deste cálculo, será escolhido um ou mais emulsionantes que apresente EHL próximo ou igual a 11,2. Como apresentado no exemplo, quando uma formulação contém uma mistura de ingredientes oleosos e ceras, o EHL requerido �nal é calculado somando-se as contribuições dos valores de equilíbrio hidró�lo-lipó�lo de cada um dos ingredientes da mistura. Para atender ao EHL requerido, utiliza-se uma mistura de emulsi�cantes. Geralmente, utiliza-se um emulsi�cante que favorece emulsões A/O associado a outro que favorece emulsões O/A, em proporções diferentes, que favoreçam o tipo de emulsão que se deseja obter. A inclusão de um ou mais agentes emulsionantes facilita a emulsi�cação durante o processo de produção e contribui na estabilidade do produto durante o tempo de validade em prateleira. O método EHL permite que o valor de EHL efetivo de misturas de surfactantes seja calculado. Onde: X = EHL requerido para emulsi�car a formulação. % (a) = 100 X−EHLb EHLa−EHLb % (b) = 100 − % (a) 0 V e r a n o ta çõ e s 03/10/2024, 17:06 lddkls221_tec_far_III https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=HEMILLY.DE.PAULA.ANDRADE%40GMAIL.COM&usuarioNome=HEMILLY+DE+PAULA+ANDRADE&disciplinaDescricao=TECNOLOGIA+F… 8/13 a = surfactante hidrofílico. b = surfactante hidrofóbico. EXEMPLIFICANDO Calculando a proporção de uma mistura de emulsionantes Aplicando a equação ao exemplo da emulsão para a qual era requerido um emulsi�cante com EHL igual a 11,2. Tomaremos como exemplo a seguinte associação: Emulsi�cante O/A: Polissorbato 80 (emulsi�cante a) → EHLa = 15. Emulsi�cante A/O: Monoleato de sorbitano (emulsi�cante b) → EHLb = 4,3. Determinação da % do emulsi�cante a: Determinação da % do emulsi�cante b: Assim, tem-se que a mistura de emulsi�cante deve ser composta por 64% de polissorbato 80, e 36% de monoleato de sorbitano. Como a fórmula descrita denominava a utilização de 2 g de emulsi�cante, determina-se a quantidade de cada um com base no percentual obtido: 2 g de emulsi�cante x 64 % = 1,28 g de polissorbato 80. 2 g de emulsi�cante x 36 % = 0,72 g de monoleato de sorbitano. % (a) = 100 X−EHLb EHLa−EHLb % (a) = 100 11,2−4,3 15−4,3 % (a) = 64 % (b) = 100 − % (a) % (b) = 100 − 64 % (b) = 100 − 64 0 V e r a n o ta çõ e s 03/10/2024, 17:06 lddkls221_tec_far_III https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=HEMILLY.DE.PAULA.ANDRADE%40GMAIL.COM&usuarioNome=HEMILLY+DE+PAULA+ANDRADE&disciplinaDescricao=TECNOLOGIA+F… 9/13 Em geral, utiliza-se cerca de 0,5 a 5% de emulsi�cante em relação à quantidade total de formulação. A determinação da quantidade exata é determinada de forma experimental. Para iniciar os experimentos, é possível estimar a quantidade de emulsi�cante por equação matemática. Onde: = quantidade do emulsi�cante (g). = Relação entre a densidade do emulsi�cante e a densidade da fase dispersa . = equilíbrio hidró�lo-lipó�lo requerido pela fase dispersa. = percentagem da fase contínua. Se a quantidade de emulsi�cante for insu�ciente para encobrir as gotículas da fase dispersa, a estabilidade será comprometida. Se um excesso de emulsi�cante for utilizado, pode ocorrer a formação de espuma, que é indesejável para grande parte das emulsões. Assim, o uso do sistema EHL é interessante, mas apresenta limitações, uma vez que não leva em consideração a concentração do emulsionante, a presença de adjuvantes e os efeitos da temperatura. MÉTODOS DE PREPARO DAS EMULSÕES: TÉCNICA GERAL E TÉCNICA DO BALANÇO HIDRÓFILO-LIPÓFILO As emulsões, geralmente, não se formam espontaneamente apenas pela mistura de dois líquidos imiscíveis na presença do emulsionante, é necessário empregar energia de agitação mecânica ou vibração ultrassônica para reduzir cada fase em gotículas menores e aumentar a superfície de contato entre elas. Algumas emulsões podem ser preparadas a frio e, em alguns casos, é necessário utilizar calor. Podem ser preparadas tanto manualmente quanto por métodos mecânicos. Esses métodos podem envolver o uso de um almofariz e pistilo, uma garrafa para agitar, béqueres, um misturador elétrico ou um agitador mecânico, um homogeneizador de mão e sonicadores. Q = 6ρ 10−0,5(EHLr) + 4Qc 1000 Q ρ = ρe ρd (ρe) (ρd) EHLr Qc 0 V e r a n o ta çõ e s 03/10/2024, 17:06 lddkls221_tec_far_III https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=HEMILLY.DE.PAULA.ANDRADE%40GMAIL.COM&usuarioNome=HEMILLY+DE+PAULA+ANDRADE&disciplinaDescricao=TECNOLOGIA+…10/13 A técnica de preparo de uma emulsão dependerá das matérias-primas empregadas na sua composição. As emulsões simples preparadas com goma arábica podem ser preparadas pelo método da goma seca ou goma úmida. No método da goma seca, a goma arábica é triturada com óleo e, após a obtenção de uma pasta �uida e macia, a fase oleosa é adicionada de uma só vez com trituração vigorosa. No método da goma úmida, a goma arábica é triturada com um agente levigante hidrofílico, como a glicerina; na sequência, é adicionada a água aos poucos e, por último, o óleo de forma gradual. Em ambas, a proporção de óleo:água:emulsi�cante, normalmente, é 4:2:1 para formar a emulsão primária. A emulsão formada consiste em um sistema de viscosidade e consistência ótimas. Fármacos e adjuvantes solúveis em água são adicionados diretamente na emulsão primária. Fármacos insolúveis podem ser triturados com um agente levigante e incorporados à emulsão primária. Fármacos solúveis em óleo podem, em alguns casos, ser solubilizados na fase oleosa antes da formação da emulsão primária. A preparação de emulsões de sabões nascentes consiste na elaboração do emulsionante à medida que a emulsão é preparada. O emulsionante é obtido pela hidrólise alcalina dos ácidos graxos presentes na fase oleosa. Essas emulsões podem ser preparadas pelo método da garrafa para ingrediente líquidos, ou com almofariz e pistilo quando a fórmula possui ingrediente sólidos insolúveis. A emulsão de óleo de oliva e água de cal é um exemplo deste tipo de emulsão. Nela a solução de hidróxido de cálcio, adicionada de forma gradativa à fórmula, realiza a hidrólise dos ácidos graxos livre do óleo de oliva. Sabões aminados utilizando a trietanolamina como base são exemplos mais comuns utilizados em produtos farmacêuticos e cosméticos. Nesta reação, o estearato de trietanolamina é formado in situ, por meio da reação da trietanolamina e do ácido graxo respectivo. O resultado desta reação é uma emulsão O/A estável. Devido à constituição química das emulsões de sabões nascentes, elas serão incompatíveis com ativos de caráter ácido e elevadas concentrações de eletrólitos. 0 V e r a n o ta çõ e s 03/10/2024, 17:06 lddkls221_tec_far_III https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=HEMILLY.DE.PAULA.ANDRADE%40GMAIL.COM&usuarioNome=HEMILLY+DE+PAULA+ANDRADE&disciplinaDescricao=TECNOLOGIA+… 11/13 Emulsões com surfactantes não iônicos empregam o sistema de equilíbrio hidró�lo-lipó�lo descrito anteriormente. Neste, a possibilidade de separação de fases é mínima para o valor ideal de EHL, entretanto há casos em que o valor de EHL requerido não pode ser calculado. Também ocorre que elevadas concentrações de substâncias ativas oleosas e a presença de componentes que sofrem partição na fase oleosa podem interferir no valor de EHL requerido para a emulsão. Desta forma, a escolha apropriada de emulsionante ou mistura de emulsionante é, geralmente, feita pela preparação de uma série de emulsões com uma gama de surfactantes de ampla faixa de EHL. Os cremes e as loções cremosas utilizados como base para o preparo de formas farmacêuticas semissólidas de uso tópico são, normalmente, preparados com a utilização de calor, imprescindível para fusão das ceras e outros materiais graxos. Neste caso, os componentes da fórmula são divididos em duas fases distintas: óleo e água. Cada fase é aquecida individualmente até cerca de 70 °C a 80 °C. Na sequência, uma fase é vertida sobre a outra, geralmente a aquosa na oleosa, com agitação lenta e vigorosa até o resfriamento. REFERÊNCIAS ALLEN JÚNIOR, L. V. 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