Emulzii

Emulzii Emulziite se termodinami~ki nestabilni sistemi koi {to sodr`at najmalku dve te~ni fazi koi me|usebno ne se me{aat (pr. voda i malso), pri {to ednata faza e disperzirana vo forma na kapki (disperzna faza) vo drugata te~na faza (kontinuirana faza), stabilizirani so pomo{ na emulgator.

Kontinuiranata faza ili disperznata faza mo`at da poseduvaat razli~na viskoznost , od mobilna te~nost do polucvrsta te~nost, pa zatoa emulziite mo`at da se javat vo forma na losioni so mnogu mala viskoznost do forma na kremi i masti so polucvrsta priroda.

Sekoga{ kaj emulziite, ednata te~na faza e polarna (na pr. Voda), dodeka druata faza e relativno nepolarna (na pr. Maslo). Koga maslenata faza vo forma na kapki e disperzirana vo vodenata kontinuirana faza , sistemot se narekuva maslo vo voda emulzija(m/v). Koga maslenata faza e kontinuirana faza , toga{ sistemot se narekuva voda vo maslo emulzija(v/m).Teorija na emulzifikacija (formirawe na stabilna emulzija)

Koga dve neme{live te~nosti, kako {to se voda i te~en parafin, mehani~ki se me{aat zaedno, privremeno se sozdava emulzija. Edna od fazite se razdeluva na pomali kapki koi se dispergirani vo ostanatata faza. Preminot na edna od fazite vo sostojba na kapki rezultira so mnogukratno zolgemuvawe na slobodnata povr{ina na taa faza so {to doa|a i do zgolemuvawe na me|upovr{inskata energija na sistemot, zatoa {to se zgolemuva brojot na kontakti pome|u dvete fazi. Vakviot sitem e termodinami~ki nestabilen, {to rezultira najprvin disperznata faza da prejde vo forma na sferi~ni kapki (sostojba na minimalna slobodna povr{ina vo daden volumen), a potoa koalescencija na ovie kapki, predizvikuvaj}i separacija na fazite, a so toa sostojba na minimalna povr{inska energija vo sistemot.Nemo`nosta da dve neme{livi te~nosti da ostanat izme{ani po nivnoto me|usebno me{awe se objasnuva so faktot deka kohezionite sili(sili pome|i isti molekuli) pome|u molekulite na separiranite te~nosti se pogolemi od adhezivnite sili pome|u molekulite na dvete te~nosti. Kohezionite sili na individulanite fazi se manifestirani kako me|upovr{inska energija (interfacial energy) ili tenzija, na granicata pome|u dvete te~ni fazi. Na primer , koga se me{aat maslo i voda, po kratko vreme doa|a do odvojuvawe na dve fazi, vodena i maslena. Na povr{inata na dvata sloja , na samata granica }e se javat neednakvi privlie~ni kohezioni sili pome|u molekulite na vodata i pome|u molekulite na masloto. Isto taka na samata granica }e se javat i privle~ni adhezioni sili pome|u molekulite na vodata i masloto. Kohezionite sili se mnogu poslini od adhezionite sili so {to sistemot se stremi na gi ,,izbrka,, tu|ite molekuli na samata granica pome|u dvete fazi pri {to doa|a do odvojuvawe na dvete fazi, zatoa sistemot, zaradi postoeweto na me|upovr{inskata tenzija se stremi da se stabilizira na toj na~in {to se protivi na dispergirawe na ednata te~na faza vo drugata te~na faza.Koalescencijata e proces na slepuvawe na pomali emulziski kapki (disperzna faza) i formirawe na pogolemi emulziski kapki. Ovoj proces prodol`uva so slepuvawe na sega pogolemite emulziski kapki do odvojuvawe na disperznata faza od kontinuiranata faza. Za da se spre~i koalescencijata ili pak mnogu kratno da se namali so {to bi bila nezna~ajna , neophodno e da se vnese vo sistemot emulgator koj }e formira film okolu dispergiranite kapki. Emulgatorite mo`e da se podelat vo tri grupi: 1. Povr{inski aktivni materii, koi se adsorbiraat na me|upovr{inata na dvete fazi za da formiraat monomolekularen film i da go reduciraat povr{inskiot napon.

2. hidrofilni koloidi koi formiraat multimolekularen film okolu dispergiranite kapki.

3. Fino usitneti cvrsti ~estici, koi se adsorbiraat na me|upovr{inata pome|u dvete neme{livi te~ni fazi i formiraat ne{to sli~no na film ili ~estici okolu dispergiranite kapki.

Na site tri klasi emulgatori osnovna zada~a im e da formiraat film koj {to mo`e da bide monomolekularen, bimolekularen , multimolekularen ili partikularen.(slajd 40)Karakteristiki na adsorbiran film Klasi~nite studii za stabilizacija na emulziite uka`uvaat na toa deka satabilnosta na adsorbiraniot sloj e od isklu~itelna va`nost za stabilnost na emulzijata. Ovie studii poka`uvaat deka koga se koristat cetil sulfat (hidrofilna PAM) i holesterol (lipofilna PAM) zaedno kako rezultat na nivnite vzaemni interakcii. Mehani~kite osobini na ovoj film koj {to e izgraden od smesa na surfaktanti se dovolno jaki za da spre~at negova disrupcija koga se menuva oblikot na emulziskata kapka.(slajd 41).Emulziska stabilnost i hidrofilni polimeri

Mehanizmot na stabilizacija na hidrofilnite polimeri se dol`i na nivnta sposobnost da se adsorbiraat na me|upovr{inata pome|u dvete fazi i da produciraat multimolekularen sloj koj e viskozno-elasti~en (sli~en na gel) i koj mo`e da izdr`i mehani~ki stres bez zna~ajni deformacii. Na ovoj na~in hidrofilnite polimeri mehani~ki ja preveniraat koalescencijata spre~uvaj}i me|usebno dobli`uvawe na emulziskite kapki so {to se spre~uva i intereakcija na kapkite i nivno slepuvawe. Dokolku se koristi polimer koj {to e naelektriziran za stabilizacija na emulzii, adsorbiraniot sloj koj {to go formiraat nalektriziranite hidrofilni polimeri okolu emulziskata kapka poseduva elektricitet. Naelektriziraniot film okolu emulziskite kapki ovozmo`uva elektri~na repluzija (odbivawe) pri me|usebno dobli`uvawe na emulziskite kapki kako rezultat na nivnata istoimena naelektriziranost. Hidrofilnite polimeri zaradi svojata makromolekularna struktura ovozmo`uvaat i steri~na stabilizacija (filmot okolu emulziskite kapki gi dr`i na odredeno rastojanie i onevozmo`uva nivno me|usebno pribli`uvawe), isto kako i kaj suspenziite. Dopolnitelno, koga se raboti za emulzija od tip maslo vo voda, hidrofilnite polimeri imaat sposobnost da ja zgolemat viskoznosta na nadovre{nata faza so {to se spre~uva ili zabavuva sedimentacijata na emulziskite kapki. Golem broj na hidrofilni koloidi se koristat kako emulgatori vo farmacijata. Tuka spa|aat proteinite (`elatina i kazein), i polisaharidite (akacija, ceulozni derivati i alginati). (slajd 35)Emulziska stabilnost i fino usitnete ~estici

Emulziite mo`at da se stabiliziraat so pomo{ na fino usitneti ~estici dokolku ~esticite imaat sposobnost da se kvasaat vo dvete fazi. ~esticite }e se akumuliraat na povr{inata pome|u dvete fazi i }e formiraat adsorbcionen film okolu emuziskite kapki koj ke onevozmo`i nivna koalescencija so mehani~ka za{tita kako i kaj hidrofilnite koloidi. Neophodno e da pome|u ~esticite vladeat silni interpartikularni sili na privlekuvawe koi }e ovozmo`at mehani~ka jakost na adsorbcioniot film.Koj tip na emulzija }e se formira koga se koristi ovoj tip na emulgator }e zavisi od negovata tendencija da se naval`nuva vo edna od dvete fazi. Ako emulgatorot ima pogolema tendencija da se naval`nuva vo vodenata faza toga{ }e se formira emulzija od tipot malo vo voda i obratno ako emulgatorot projavuva pogolema tendencija da se naval`nuva vo maslenata faza. (slajd 38)

Emulziska stabilnost i povr{inski aktivni materii

Povr{inskite aktivini materii, ili amfifilite, ja reduciraat me|upovr{inskata tenzija zatoa {to se adsorbiraat na voda - maslo me|upovr{inata za da formiraat monomolekularen film. Redukcijata na me|upovr{inskata tenzija ne e najzna~aen faktor za formirawe na stabilna emulzija. Pozna~ajno e faktot deka emulziskite kapki se obikoleni od koherenten monomolekularen sloj koj pomaga vo prevencija na koalescencijata pome|u dve kapki koga se dobli`uvaat edna do druga. Idealno vakov film treba da bide fleksibilen za da ima kapacitet brzo da se reformira dokolku se naru{i. Dopolnitelen efekt na promovirawe na stabilnost e prisustvo na naelektrizirani grupi vo filmot so {to }e se ovozmo`i i elktrostatska repluzija pome|u kapkite.Denes, vo praktikata, pri podgotovka na emeulzii se koristi smesa od eumlgatori, a se poretko poedine~en emulgator. Vo 1940 godina Shulman i Cockbain prvi ja predlo`ile potrebata od predominanten hidrofilen emulgator vo vodena faza i hidrofoben emulgator vo malsena faza za da formiraat kompleksen multimolekularen film na me|upovr{inata. (slajd 51, 52). Koga se kombiniraat hidrofilen emulgator Tween i lipofilen emulgator Span se dobiva stabilna emulzija. Boyd i sorabotnicite objasnuvaat kako molekularnata asocijacija na dvata emulgatori vlijae na stabilizacijata na emulzijata. Na slika broj eden mo`e da se zabele`i deka jaglevodorodniot del na molekulata na Span 80 (sorbitan mono-oleat) le`i vo maselanata kapka a sorbitan hidrofilniot radikal le`i vo vodenata faza. Golemite hidorfilni sorbitan glavi od molekulata na Span ne dozvoluvaat dobli`uvawe i asocijacija na jaglevodorodnite opa{ki vo maslenata faza. Koga }e se dodade Tween 40 (polioksietilen sorbitan monopalmitat), toj se orientira vo me|uprosotort taka {to del od jaglevodorodnata opa{ka e vo malsenata faza, a ostanatiot del od lanecot, zaedno so sorbitan prstenot i polioksietilen lancite, se locirani vo vodenata faza. Doka`ano e deka jaglevodorodniot lanec na molekulata na Tween 40 e smesten vo maslenata kapka pome|u jaglevodorodnite lanci od molekulite na Span 80, ovaa orientacija rezultira so efektivni van der Waals privle~ni sili pome|u jaglevodorodnite verigi. Vo vakov slu~aj , zaradi postoewe na ovie privle~ni sili me|upovr{inskiot film e zajaknat i stabilnosta na emulzijata e zgolemena nasprema koalescencijata.Nejonskite surfaktanti {iroko se koristat za podgotovka na stabilni emulzii. Tie imaat odredeni prednosti vo odnos na jonskite sufrkatanti: pomalku se toksi~ni ili voop{to ne se toksi~ni,pomalku se osetlivi na pH varijacii i prisustvo na elektroliti. (slajd 54 - 60)

Procesi na destabilizacija kaj emulziite 1.Cracking pretstavuva ireverziblien proces na destabilizacija na emulzijata. Cracking procesot rezultira so potpolna koalescencija na dispergiranite emulziski kapki i do odeluvawe na dvete fazi vo dva sloja, kako rezultat na destrukcija na mono ili pove}e molekularniot film na me|upovr{inata na dvete fazi. Pri~ini za pojava na ovoj proces se :

- lo{ izbor na emulgator, dokolku se izbere emulgator koj formira me|upovr{inski film so slabi mehani~ki svojstva mo`e da nastane negova disrupcija i destrukcija pri odredeni vlijanija i posledovatelna koalescencija.

- prisustvo na inkopatibilni ekscipiensi, vo formulacijata na emulzijata zna~ajno e da ekscipiensite ne intereagiraat i ne go uni{tuvaat me|upovr{inskiot film. Na primer, ako se dodade katjosnaka PAM (naj~esto se dodavaat za prezervacija na kremi) na emulzija koja e stabilizirana so pomo{ na me|upovr{inski film koj {to e sostaven od anjonska PAM (pr. natrium oleat) }e dojde do nivna me|usebna interakcija i disrupcija na me|upovr{inskiot film zatoa {to se gubi polne`ot na PAM a so toa i nejzinata aktivnost. (slajd 56)- temperaturna promena, emulziite se generalno nestabilnina na visoka temperatura i koga se ~uvaat na niski temperaturi.

- mikrobiolo{ka kontaminacija, osobeno koga emulgatorot e nekoja PAM, imeno bakteriite mo`at da gi metaboliziraat PAM i da go o{tetat me|upovr{inskiot film.2.Creaming pretstavuva reverzibilen proces na destabilizacija na emulzijata. Ovoj fenomen se javuva kako rezultat na razli~nata gustina na vodenata i malsenata faza koi ja so~inuvaat emulzijata. Dokolku disperznata faza ima pomala gustina od disperznata sredina, toga{ emulziskite kapki od disperznata faza ke isplivaat na povr{inata i }e formiraat sloj od koncentrirana emulzija. So pojavata na ovoj proces se gubi homogensota na sistemot. So ednostavno prome{uvawe na emulzijata, emulziskite kapki se redispergiraat i sistemot povtorno e vo homeogena sostojba. Obemot na procesot creaming (dv/dt) mo`e da se opi{e so stoksovata ravenka 2r2(q0-qw)g/9q kade {to r pretstavuva sredniot radius na kapkite od vnatre{nata faza (disperzna faza), q0-qw pretstavuva razlika vo gustina pome|u maslenata i vodenata faza, g pretstavuva gravitacija, q pretstavuva viskoznosta na emulzijata. Kako {to mo`e da se zabele`i od ravenkata, so zgolemuvawe na razlikata pome|u gustinite na dveta fazi, so zgolemuvawe da sredniot radius na emulziskite kapki, i so namaluvawe na viskoznosta na disperznata sredina , se zgolemuva i verojatnosta za da se slu~i procesot creaming. Creaming procesot mo`e da se spre~i dokolku razlikata vo gustinata na dvete fazi se svede na nula, me|utoa vo praksa ovaa sostojba te{ko se postignuva , pa zatoa se kristat drugi metodi za prevenirawe na creaming procesot: redukcija na goleminata na kapkite na disperznata faza. Ova mo`e da se postigne so pomo{ na koloidem mlin. Zgolemuvawe na viskoznosta na emulzijata. Ova mo`e da se postigne so dodavawe na hidrofilen polimer na nadvore{nata faza od maslo vo voda emulzijata, ili dodavawe na nevodeni sredstva koi {to zgolemuvaat viskoznost (soli na aluminium stearat) vo nadvore{nata faza od voda vo maslo emulzija.

3.Ostvalodovo zreewe, rastewe, pretstatuva molekularen difuzionen transfer na pomalite emulziski kapki vo pogolemi emulziski kapki, pri {to golemite emulziski kapki rastat na smetka na malite emulziski kapki. Ovaa pojava se javuva dokolku disperzijata e neuniformna, odnosno dokolku egzistiraat kapki so razli~na golemina. Ovoj ireverzibilen destabilizacionen proces na emulzijata mo`e da se izbegne so formirawe na emulzija so uniformni, pribli`no ednakvi kapki ili pak so zgolemuvawe na viskoznosta na emulzijata so {to se namaluva difuzijata na kapkite. 4.Fazna inverzija, pod fazna inverzija se podrazbira koga kontinuiranata faza preminuva vo disperzna faza ili obratno.Ovoj proces mo`e da nastane so promena na temperaturata, so promena na pritisokot, dodavawe na kosurfaktant ili ako se promeni prpoprcijata pome|u masloto i vodata.

Temperatura na fazna inverzijaSpored praviloto na Bancroft, fazata vo koja {to surfaktantot e dominantno rastvorliv (rastvorliv e vo dvete fazi) ima tendencija da premine vo kontinuirana faza.

Kaj nejonskite surfaktanti dokolku se zgolemi temperaturata se namaluva nivnata rastvorlivost vo voda , a raste rastvorlivosta vo maslo kako rezultat na raskinuvawe na vodorodonite vrski pome|u polarnata glava na surfaktantot i vodata predizivkano od zgolemenata temeperatura. Na niska temperatura, poniska od TFI (temperatura pri koja {to nastanuva fazna inverzija), surfaktantot e rastvorliv vo voda zatoa {to se prisutni vodorodnite vrski pome|u polarniot del od surfaktantot i vodata. Vo ovoj slu~aj se formira emulzija od tipot maslo vo voda. Na povisoka temperatura, povisoka od TFI, polarnata glava na surfaktantot stanuva dehidratirana (se raskinuvat vodorodnite vrski so vodata) pri {to sega surfaktanot e rastvorliv vo maslo. Vo ovoj slu~aj se formira emulzija od tipot voda vo maslo. Metodot na temperaturna fazna inverzija se koristi za dobivawe na emulzija so mala golemina na emuzliskite kapki i nivna tesna distribucija a so toa i postabilna emulzija. Metodot na TFI mo`e da se izvede na toj na~in {to najprvin se formira emulzija voda vo maslo od maslo vo voda emulzija na temperatura povisoka od TFI, a poto brzo se sni`uva temperaturata pod TFI za da se formira emulzija od tipot maslo vo voda so pomali po golemina emulziski kapki i postabilna emulzija. Blisku do TFI, me|upovr{inskiot napon drasti~no se namaluva so {to se promovira fragmentacija na pogolemite emulziski kapki vo pomali kapki. 5.Flokulacija-obajsenoto kaj suspenzii.

Tip na emulzija

Koga dve neme{livi te~nosti mehani~ki zaedno se me{aat, dvete fazi inicijalno formitaat kapki. Onaa faza koja {to opstojuva podolgo vreme vo forma na kapki }e prejde vo disperzna faza koja }e bide opkolena od kontinuiranata faza koja brzo se formira kako rezultat na brzata koalescencija na nejzinite inicijalno formirani kapki pri mehani~koto me{awe. Koja faza }e bide kontinuirana faza a koja faza }e bide disperzna faza zavisi od me|upovr{inskiot film koj se formira kako rezultat na adsorpcija na emulgatorot na me|upovr{inata pome|u dvete fazi. Ovoj film formira fizi~ko-hemiska bariera i nedozvoluva koalescencija na edna od fazite. Barierata na povr{inata na emulziskata maslena kapka mo`e da se podobri dokolku se prisutni: elektrizirani grupi vo samiot film koi produciraat odbivni sili pri me|usebno pribli`uvawe na kapkite ili dokolku se prisutni hidratirani polimerni lanci na me|upovr{inata koi {to predizvikuvaat steri~no odbivawe pome|u kapkite pri nivno me|usebno dobli`uvawe. Od druga strana, bariernata povr{ina na vodenata emulziska kapka }e bide podobrena dokolku me|upovr{inskiot film ima nepolarna priroda. Kolku {to e podolg jaglevodorodno nepolarniot lanec i kolku {to e pogolem brojot na nepolarni molkuli prisuten na me|upovr{inskiot film tolku }e bide pove}e reducirana tendencijata na vodenite kapki za koalescencija. Od ova mo`e da se zaklu~i deka koj tip na emulzija }e se formira zavisi pred se od polarnite ili nepolarnite karakteristiki na emulgatorot. Mo`e da se zaklu~i deka od relativnata rastvorlivost na emulgatorot vo edna od dveta fazi, zavisi koja faza ke bide kontinuirana a koja faza disperzna faza. Dokolku emulgatorot e pove}e rastvorliv vo vodena faza toga{ taa faza e kontinuirana i obratno. Ovie tekstovi se prevod od knigite :

Remington -The Science and Practice of Pharmacy 20th editnPharmaceutics: The Science of Dosage Form DesignPharmaceutics - Dosage Form anddesignPredavawa od prof. K.Gora~inova

Be}irovski Abdurahman