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Reologia Prof Dr. Éverton do Nascimento Alencar 2024 Fundamentos físico-químicos, métodos de medida e aplicações farmacêuticas Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul Faculdade de Ciências Farmacêuticas, Alimentos e Nutrição Farmácia Físico-química aplicada a Farmácia Reologia 4 “Rheology” Bighham e Crawford. The American Society of Rheology - 1929 Viscosidade Resistência ao fluxo Ciência que estuda as propriedades de fluxo e deformação da matéria “Rheo” e “Logos” Bingham e Reiner – Século XIX Fluidos Newtonianos Fluidos não-Newtonianos Viscosidade 3 Aulton, M.E. et al. Delineamento de Formas Farmacêuticas. Elsevier, 2016. η = viscosidade (mPa s) ou (cP) τ = tensão de cisalhamento Nm-2 γ = velocidade de cisalhamento s-1 ❖Viscosidade absoluta ❖Fluidez η = τ γ Viscosidade 3 Aulton, M.E. et al. Delineamento de Formas Farmacêuticas. Elsevier, 2016. ʋ = viscosidade cinemática (m-2 s-1) ou Stokes η = viscosidade (mPa s) ou (cP) ρ = densidade do fluido ❖Viscosidade cinemática ʋ = η ρ ηr = viscosidade relativa η = viscosidade da solução ρ = viscosidade do solvente ηr= η η𝑜 ❖Viscosidade relativa Fluidos Newtonianos 3 ❖Reograma Linear Aulton, M.E. et al. Delineamento de Formas Farmacêuticas. Elsevier, 2016. Newtoniano Viscosidade Fluidos Não - Newtonianos 3 Aulton, M.E. et al. Delineamento de Formas Farmacêuticas. Elsevier, 2016. ❖ Plásticos ❖ Viscosidade plástica ❖Presença de partículas de pós plásticos, algumas pomadas etc... Newtoniano Viscosidade plástica τ y Bingham (plástico) ηp = τ− τ𝑦 γ Fluidos Não - Newtonianos 3 Aulton, M.E. et al. Delineamento de Formas Farmacêuticas. Elsevier, 2016. ❖ Pseudoplásticos ❖ Curvatura ❖Viscosidade diminui com o aumento de velocidade ❖Curva de fluxo ❖Viscosidade máxima ❖Hidrocolóides Newtoniano Bingham (plástico) Pseudoplástico Aplicações farmacêuticas Farmacotécnica: Manipulação magistral Fluidos Não - Newtonianos 3 Aulton, M.E. et al. Delineamento de Formas Farmacêuticas. Elsevier, 2016. ❖ Dilatantes ❖ Oposto à pseudoplasticidade ❖Viscosidade aumenta com o aumento de velocidade ❖Curva de fluxo ❖Viscosidade máxima ❖Pastas Newtoniano Bingham (plástico) Pseudoplástico Dilatante Aplicações farmacêuticas Farmacotécnica: Manipulação magistral Pastas Comportamento dependente do Tempo 3 Aulton, M.E. et al. Delineamento de Formas Farmacêuticas. Elsevier, 2016. ❖ Fluidos Newtonianos ❖ Não sofrem ação do tempo de exposição à cisalhamento; Comportamento dependente do Tempo 3 https://polymerdatabase.com/ Aulton, M.E. et al. Delineamento de Formas Farmacêuticas. Elsevier, 2016. Tixotropia “Recuperação isotémica e relativamente lenta da consistência perdida pelo cisalhamento, em um material deixado em repouso.” ❖Medida de tixotropia ❖Comportamento ❖Área de histerese ❖Destruição por cisalhamento? Aplicações farmacêuticas Administração de medicamentos Pseudoplasticidade e Tixotropia Comportamento dependente do Tempo 3 • Baixo teor de sólidos • Choques + forças fortes • Eq. Sol Antitixotropia • Alto teor de sólidos • Assoc. dilatância • Eq. Gel Reopexia SINKO, P.J. Martin: físico-farmácia e ciências farmacêuticas. Artmed, 2008. Determinação das propriedades reológicas SINKO, P.J. Martin: físico-farmácia e ciências farmacêuticas. Artmed, 2008. Escolha do equipamento e método Newtonianos Viscosímetros capilares Viscosímetros de efluxo Viscosímetros de esferas Não-Newtonianos Reômetros rotativos Cilindricos concêntricos Cone-placa Placas paralelas Reômetros oscilatórios Viscosímetro de Ostwald 3 Aulton, M.E. et al. Delineamento de Formas Farmacêuticas. Elsevier, 2016. ❖Método capilar ❖Descrito em Compêndios Oficiais ❖Vidraria acoplada a sucção ❖ Variados tamanhos ❖ Medição de tempo de escoamento capilar Determinação relativa Líquido de referência: água Viscosímetro de Copo Ford 3 Aulton, M.E. et al. Delineamento de Formas Farmacêuticas. Elsevier, 2016. ❖Método de efluxo ❖Orifícios x viscosidade ❖Tempo padrão – 60 s ❖Controle de temperatura ❖Descrito em Compêndios Oficiais Equação fornecida pelo equipamento. 𝑽𝒊𝒔𝒄𝒐𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅𝒆 𝒄𝒊𝒏 = 𝟑, 𝟖𝟒𝟔 𝒙 𝑻 − 𝟏𝟕, 𝟑 𝒙 𝒅 Reologia 3 Aulton, M.E. et al. Delineamento de Formas Farmacêuticas. Elsevier, 2016. Deformação (oscilatória) e Fluxo (rotatória) ❖Estuda a viscoeslasticidade ❖Prediz propriedades das amostras ❖Como a amostra se comporta antes do fluxo? ❖Estuda a viscosidade ❖Mimetiza processos e condições ❖Resistência a fluir e como flui Reômetros rotacionais 3 Aulton, M.E. et al. Delineamento de Formas Farmacêuticas. Elsevier, 2016. ❖Viscosímetria rotacional Cilindros concêntricos Cone-Placa Placas paralelas Reômetros rotacionais 3 Aulton, M.E. et al. Delineamento de Formas Farmacêuticas. Elsevier, 2016. ❖ Geometria de Cilindros concêntricos Viscosímetro de Brookfield Reômetros rotacionais 3 Aulton, M.E. et al. Delineamento de Formas Farmacêuticas. Elsevier, 2016. ❖ Geometria de cone-placa e placas paralelas Reômetros rotacionais 3 Aulton, M.E. et al. Delineamento de Formas Farmacêuticas. Elsevier, 2016. ❖ Geometria e usos Baixa viscosidade Excentricidade Alta viscosidade Altas taxas Materiais não homogêneos Não adequado a líquidos Reômetros oscilatórios 3 Aulton, M.E. et al. Delineamento de Formas Farmacêuticas. Elsevier, 2016. A deformação se comporta igual a força aplicada A deformação se comporta igual a força aplicada [°] = 0° [°] = 90° Reômetros oscilatórios 3 Aulton, M.E. et al. Delineamento de Formas Farmacêuticas. Elsevier, 2016. ❖Ângulo de Fase ❖G* = módulo complexo: Rigidez ❖G’ = módulo elástico ❖Storage module ❖retenção de energia com a oscilação ❖Comportamento sólido ❖G” = módulo viscoso ❖Loss module ❖Perdas de energia com a oscilação ❖Comportamento líquido Referências • LACHMAN, L.; LIEBERMAN, H.A.; KANIG, J.L. Teoria e prática na Indústria Farmacêutica; Tradução PINTO, J.F.; FERNANDES, A.I. Lisboa: Fundação Caloustre-Gulbenkein. Vol. 1 e 2, 2001. • FLORENCE, A.T.; ATTWOOD, D. Princípios Físico-Químicos em Farmácia. 2 ed. São Paulo: Pharmabooks, 2011. • BRASIL. Ministério da Saúde. Agência Nacional de Vigilância Sanitária. RDC nº318, de 06 de novembro de 2019. Estabelece os critérios para a realização de Estudos de Estabilidade de insumos farmacêuticos ativos e medicamentos, exceto biológicos, e dá outras providências Brasília: Diário Oficial da União , 2019. Allen, Jr. et al. Formas Farmacêuticas e Sistemas de liberação de Fármacos. 9ed. Porto Alegre, Artmet, 2013. Aulton, M.E. e Taylor. K.M.G. Delineamento de Formas Farmacêuticas. 4ed. Rio de Janeiro, Elsevier, 2016. 19 Slide 1: Reologia Slide 2: Reologia Slide 3: Viscosidade Slide 4: Viscosidade Slide 5: Fluidos Newtonianos Slide 6: Fluidos Não - Newtonianos Slide 7: Fluidos Não - Newtonianos Slide 8: Aplicações farmacêuticas Farmacotécnica: Manipulação magistral Slide 9: Fluidos Não - Newtonianos Slide 10: Aplicações farmacêuticas Farmacotécnica: Manipulação magistral Slide 11: Comportamento dependente do Tempo Slide 12: Comportamento dependente do Tempo Slide 13: Aplicações farmacêuticas Administração de medicamentos Slide 14: Comportamento dependente do Tempo Slide 15: Determinação das propriedades reológicas Slide 16: Viscosímetro de Ostwald Slide 17: Viscosímetro de Copo Ford Slide 18: Reologia Slide 19: Reômetros rotacionais Slide 20: Reômetros rotacionais Slide 21: Reômetros rotacionais Slide 22: Reômetros rotacionais Slide 23: Reômetros oscilatórios Slide 24: Reômetros oscilatórios Slide 25: Referências