ΚΟΝΕΙΣ Ιδιότητες Σωματιδίων

Παρουσίαση με θέμα: "ΚΟΝΕΙΣ Ιδιότητες Σωματιδίων"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΚΟΝΕΙΣ Ιδιότητες Σωματιδίων
IEK ΑΜΑΡΟΥΣΙΟΥ Τμήμα: Τεχνικός Φαρμάκων Καλλυντικών και Παρεμφερών Προϊόντων Εξάμηνο: Γ Εργαστήριο Φαρμακευτικής Φυσικής ΚΟΝΕΙΣ Ιδιότητες Σωματιδίων Αθήνα 2012

2 1. Εισαγωγή Οι στερεές φαρμακοτεχνικές μορφές (κόκκοι, καψάκια δισκία κ.α.) αποτελούνται συνήθως από κονιοποιημένα δραστικά συστατικά και ποικίλα έκδοχα, τα περισσότερα από τα οποία βρίσκονται επίσης σε κονιοποιημένη κατάσταση. Τα υλικά αυτά πρέπει να έχουν εξασφαλισμένη καθαρότητα και αποδεδειγμένη τη χημική τους σύσταση. Τα κονιοποιημένα υλικά αποτελούνται από τεμαχίδια τα οποία έχουν ποικίλομέγεθος και σχήμα με πολλά κενά μεταξύ τους, δηλαδή τα κονιοποιημένα υλικά έχουν πολύπλοκη και ανομοιογενή δομή. Ανισότροπα τεμαχίδια (μικροσωματίδια) π.χ. Κρυσταλλικά με διαφορετικές επιφάνειες εμφανίζουν διαφορετικές φυσικοχημικές και συνεπώς διαφορετικές φυσικοτεχνικές ιδιότητες. Για το λόγο αυτό η κατάταξη των κόνεων γίνεται σε 3 κατηγορίες ανάλογα ποια θεωρείται ως βασική συστατική μονάδα αυτών: α) Τις ιδιότητες της στερεάς κατάστασης β) Τις ιδιότητες των τεμαχιδίων ή της θεμελιακές ιδιότητες γ) Τις ιδιότητες του κονιοποιημένου υλικού ώς ενιαίου σώματος ή τις παράγωγες ιδιότητες.

3 1.1. Ιδιότητες της στερεάς κατάστασης
Η εκτίμηση της στερεάς κατάστασης των κονιοποιημένων δραστικών και βοηθητικών φαρμακευτικών ουσιών αποτελούν πεδίο ιδίαίτερου ενδιαφέροντος όχι μόνο διότι τα περισσότερα από αυτά τα υλικά είναι κρυσταλλικά ή έχουν μεγάλο βαθμό κρυσταλλικότητας, αλλά επειδή διαπιστώθηκε ότι πολλές από τις ιδιότητες της στερεάς κατάστασης έχουν ιδιαίτερη σημασία στην επεξεργασία και μορφοποίηση των φαρμάκων στον πίνακα που ακολουθεί δίνονται οι ιδιότητες της στερεάς κατάστασης, τα είδη της καταπόνησης στην οποία εκτίθενται συνήθως τα κονιοποιημένα υλικά, κατά την μορφοποίηση των στερεών φαρμακοτεχνικών μορφών, και οι εργασίες στις οποίες απαντούν οι καταπονήσεις αυτές.

4 Πίνακας Ι. Ιδιότητες στερεάς κατάστασης των κονιοποιημένων υλικών και είδη καταπόνησης αυτών κατά τις εργασίες παραγωγής φαρμακοτεχνικών μορφών.

5 1.3 Θεμελιακές ιδιότητες των κόνεων
Οι θεμελιακές ιδιότητες των κόνεων αναφέρονται στα τεμαχίδια που θεωρούνται ως βασική συστατική μονάδα αυτών. Αυτές είναι: 1) Το μέσο μέγεθος και η κατανομή του μεγέθους των σωματιδίων 2) Το σχήμα και η επιφάνεια των τεμαχιδίων 3) Το πωρώδες και η πυκνότητά των τεμαχιδίων 1.3.1 Μέγεθος των τεμαχιδίων Το μέγεθος των τεμαχιδίων επιρεάζει ποικιλοτρόπος τις ιδιότητες των στερεών φαρμακοτεχνικών μορφών. Για παράδειγμα επηρεάζει την ανάμιξη και την ομοιογένεια των κόνεων και στη συνέχεια τη μηχανική αντοχή , τον καταθρυμματισμό, τη διάλυση καθώς και άλλες ιδιότητες των δισκίων αλλά και ιδιότητες μη στερεών φαρμακοτεχνικών μορφών π.χ. Αλοιφές, αιωρήματα κλπ. Ακόμα και η δόση ενός φαρμάκου μπορεί να ελαττωθεί αν προσφέρεται σε λεπτό καταμερισμό (micronized). Οι αρχές για την ταξινόμηση των τεμαχιδίων των κόνεων βάσει του μεγέθους και οι αντίστοιχες μέθοδοι μέτρησης του δίνονται στον πίνακα που ακολουθεί

6 Πίνακας ΙΙ. Αρχές ταξινόμησης των τεμαχιδίων κατά μέγεθος

7 1.3.1 Μέγεθος των τεμαχιδίων
Για την έκφραση του μεγέθους συνήθως χρησιμοποιείται η διάμετρος σφαίρας που είναι ισοδύναμη προς τα τεμαχίδια ως προς κάποια συγκεκριμένη ιδιότητά τους, π.χ. Εμβαδόν προβολής, όγκος, κατακάθηση, διάβαση μέσο οπής κοσκίνου κλπ. Στο σχήμα που ακολουθεί δίνεται ένας οδηγός περιοχής μεγέθους όπου εφαρμόζονται οι διάφορες μέθοδοι μέτρησης.

8 Κατανομή του μεγέθους Η κατανομή του μεγέθους μπορεί να αποδοθεί με διάφορους τρόπους όπως: α) Γραφικά όπου ο αριθμός ή το βάρος των τεμαχιδίων αντιστοιχεί σε περιοχές του γραφήματος ως προς τη μέση τιμή του μεγέθους των τμημάτων (Σχήμα 1).

9 Κατανομή του μεγέθους β) Το εκατοστιαίο ποσοστό (συχνότητα %) των τεμαχιδίων που είναι μικρότερα ή μεγαλύτερα από ένα ορισμένο μέγεθος ως προς το μέγεθος αυτό σε αναλογική (Σχήμα 2α) ή λογαριθμική (Σχήμα 2β) (Σχήμα 2β) (Σχήμα 2α)

10 Κατανομή του μεγέθους γ) Την εξίσωση Rosin- Rammler και Sperling (RRS): όπου R είναι το ποσοστό κ.β. των τεμαχιδίων τα οποία έχουν διάμετρο μεγαλύτερη από μία ορισμένη διάμετρο dR, d’ είναι η μέση διάμετρος όλων των τεμαχιδίων και n ο συντελεστής ομοιομορφίας τους.

11 1.3.3 Σχήμα και επιφάνεια των τεμαχιδίων
Το σχήμα των τεμαχιδίων επηρεάζει τη ροή και τη διεύθυνση των κόνεων και σχετίζεται άμεσα με την ειδική επιφάνεια η οποία είναι σημαντική για την διάλυση και απορρόφηση των κονιοποιημένων φαρμάκων. Επειδή η ποιοτική περιγραφή αυτων σαν π.χ γωνιώδη, σφαιρικά κλπ. είναι ανεπαρκής για την εκτίμηση κάποιας ιδιότητας που περιλαμβάνει το σχήμα έχουν οριστεί ποσοτικά συντελεστές όπως π.χ. του Ganderton & Hanter. Όσο ο συντελεστής αυτός πλησιάζει τη μονάδα τόσο το σχήμα προσεγγίζει το σφαιρικό. Όσον αφορά την επιφάνεια των τεμαχιδίων δεν υπάρχει άριστη μέθοδος προσδιορισμού. Μπορεί απλώς να προσδιοριστεί έμμεσα από το μέγεθος και την κατανομή του μεγέθους των σωματιδίων ή άμεσα με δύο μεθόδους: α) Η μέθοδος ΒΕΤ (Brunauer, Emmet, Teller) όπου προσδιορίζεται το ποσό ενός αερίου (άζωτο) ή υγρού που απορροφάται πάνω στα τεμαχίδια για να δημιουργηθεί μία μονομορική στοιβάδα. Είναι μία συσκευή που βασίζεται στη ρόφηση και εκρόφηση αερίου αζώτου που προσδιορίζεται αγωγιμομετρικά όταν μίγμα ηλίου και αζώτου διαβιβάζεται μέσω δοχείου στην υπό εξέταση κόνη β) Η δεύτερη μέθοδος βασίζεται στο γεγονός ότι η ταχύτητα με την οποία ένα άεριο η υγρό διέρχεται διαμέσου ενός στρώματος κόνεως εξαρτάται και από την επιφάνεια που εκτίθεται. Μία συσκευή που βασίζεται στη δεύτερη μέθοδο είναι η συσκευή Fisher.

12 1.4 Πόροι και πυκνότητα τεμαχιδίων.
Κονιοποιημένα υλικά που έχουν ειδική επιφάνεια μεγαλύτερη απ’ ότι αντιστοιχεί στο μέγεθος των τεμαχιδίων είναι δυνατό να έχουν ρωγμές και πόρους. Οι πόροι αυτοί μπορεί να είναι ανοικτοί οπότε επικοινωνούν με την εξωτερική επφάνεια αλλά μπορεί να είναι και κλειστοί και να μην επικοινωνούν ελέυθερα με αυτοί (Σχήμα 3.) Σχήμα 3. Τεμαχίδια με ανοκτούς και κλειστούς πόρους.

13 1.4 Πόροι και πυκνότητα τεμαχιδίων.
Οι ανοικτοί πόροι και η κατανομή του μεγέθους τους προσδιορίζεται είτε με την μέθοδο ΒΕΤ είτε με ποροσίμετρα υδραργύρου που αναπτύσσουν υψηλές πιέσεις (Σχήμα 4). Σχήμα 4. Διάγραμμα υδραργυρικού ποροσίμετρου.

14 1.4 Πόροι και πυκνότητα τεμαχιδίων.
Στα ποροσίμετρα δείγμα κόνεος τοποθετείται σε κατάλληλη λήκυθο η οποία γεμίζει με υδράργυρο υπό κενό. Η λήκυθος βρίσκεται σε θάλαμο στον οποίο αναπτύσσεται πίεση σταδιακά και καταγράφεται η αντίστοιχη μείωση του όγκου. Έτσι βρίσκουμε τον όγκο των πόρων που γεμίζουν σε κάθε στάδιο πίεσης και υπολογίζουμε τελικά την κατανομή του μεγέθους των πόρων Η ιδιότητα που αναφέρεται στο υλικό των τεμχιδίων και συσχετίζει τον όγκο και το βάρος είναι η πυκνότητά του. Η δυσκολία στον ορισμό της πυκνότητας προκύπτει αν κάποιος πρέπει να ορίσει τον όγκο των τεμαχιδίων που περιέχουν μικροσκοπικές ρωγμές, κλειστούς ενδοτεμαχιδιακούς πόρους και τριχοειδή κενούς χώρους. Ανάλογα με το τρόπο μέτρησης του όγκου διακρίνουμε δύο εκφράσεις της πυκνότητας: 1) την αληθινή πυκνότητα του υλικού όταν αποκλείονται από τη μέτρηση οι ανοικτοί και οι κλειστοί ενδοτεμαχιακοί πόροι μεγέθους μεγαλύτερου από τα μόρια ή τα άτομα του κρυσταλλικού πλέγματος και 2) την πυκνότητα των τεμαχιδίων που προσδιορίζεται με εκτόπιση υδραργύρου σε κανονική ατμοσφαιρική πίεση. Ο υδράργυρος στην πίεση αυτή δεν εισχωρεί σε πόρους μικρότερους των 10 μm. Συνεπώς στη μέτρηση αυτή αποκλείονται οι ανοικτοί πόροι με μέγεθος μεγαλύτερο των 10 μm

15 1.4 Πόροι και πυκνότητα τεμαχιδίων.
Η αληθινή πυκνότητα των υλικών συχνά προσδιορίζεται με τη μέθοδο της εκτόπισης υγρού στο οποίο είναι αδιάλυτο το υλικό. Συγκεκριμένα δείγμα ζυγισμένο με ακρίβεια τοποθετείται σε προζυγισμένη λήκυθο (Β1) όγκου Vλ. Η λήκυθος με το υλικό ξαναζυγίζεται (Β2) και γεμίζεται με υγρό (κεκορεσμένο βενζόλιο ή υδατικό διάλυμα). Ζυγίζεται η πλήρης λήκυθος μετά την αποκατάσταση της θερμικής ισορροπίας (Β3) και η αληθινή πυκνότητα υπολογίζεται από την σχέση: όπου ρυ είναι η πυκνότητα του υγρού. Επειδή η μέτρηση επηρεάζεται από την πιθανή μεταβολή της πυκνότητας του υγρού αλλά και από την ικανότητά του να εισχωρεί στους πόρους, προτιμάται ο προσδιορισμός να γίνεται με εκτόπιση αέρα ή ηλίου. Οι τιμές πυκνότητα που λαμβάνονται είναι μεγαλύτερες από τις αντίστοιχες των υγρών. Αυτό γιατί π.χ. το ήλιο έχει μεγαλύτερη διεισδυτική ικανότητα στους μικρότερους πόρους και ρωγμές. Μία συσκευή που διατίθεται στο εμπόριο για αυτό το σκοπό είναι το πυκνόμετρο συγκρίσεως αέρος.

16 1.5 Παράγωγες Ιδιότητες Όταν τα κονιοποιημένα υλικά τα δούμε σαν ενιαιό σώμα τότε κατά τους χειρισμούς τους εμφανίζουν ιδιόμορφη συμπεριφοά. Συγκεκριμένα όταν τα τεμαχίδια έχουν κατάλληλο μέγεθος και είναι όσο το δυνατόν σφαιρικά τότε ρέουν υπό την επίδραση της βαρύτητας όπως και τα υγρά. Τεμαχίδια με μέγεθος < 50 μm παρουσιάζουν συνεκτικότητα και γενικά όταν δονηθούν και συμπιεστούν συσσωματώνονται δίνοντας συμπαγή ανθεκτικά στερεά σώματα. Τέλος αν τα τεμαχίδια είναι πολύ μικρού μεγέθους, αιωρούνται δίνοντας νέφος, συμπεριφέρονται δηλαδή σαν αέρια. Η ιδιόμορφη αυτή συμπεριφορά μπορεί να αποδοθεί σε ένα σύνολο ιδιοτήτων ή παραμέτρων που μπορεί να εξαρτώνται από παράγοντες όπως η χημική σύσταση, οι συνθήκες περιβάλλοντος κ.ο.κ. Οι ιδιότητες ή παράμετροι αυτοί είναι γνωστές παράγωγες ιδιότητες και αναφέρονται στον πίνακα που ακολουθεί.

17 1.5 Παράγωγες Ιδιότητες Πίνακας ΙΙΙ. Παράγωγες ιδιότητες ή φυσικο- τεχνικά χαρακτηριστικά κόνεων.

18 Βιβλιογραφία Τεχνολογία Στερεών Φαρμακευτικών Μορφών, Κεφ. 1, Μαλαματάρης Σ.