Proces rozpuszczania jest zjawiskiem fizykochemicznym, który prowadzi do zmieszania ciała stałego, gazu lub cieczy w rozpuszczalniku (znajdującym się w stanie ciekłym lub gazowym). W efekcie czego powstaje jednorodna, nierozdzielna metodami mechanicznymi mieszanina substancji – roztwór. Zjawisko rozpuszczania ściśle powiązane jest z parametrem rozpuszczalności, który charakteryzuje zdolność substancji chemicznych o różnym stanie skupienia do rozpuszczania się w ciekłej lub gazowej fazie dyspergującej. Parametr określa się jako ilość substancji podanej w gramach, która rozpuści się w 100 gramach określonego rozpuszczalnika w danej temperaturze. Dla ułatwienia przejęło się określać substancje jako „nierozpuszczalne”, „słabo rozpuszczalne” i „dobrze rozpuszczalne”. Farmakopea Polska podaje jeszcze dokładniejszą klasyfikację (Tab. 1.).

 Tabela 1. Podział rozpuszczalności według Farmakopei Polskiej.

Od czego zależy rozpuszczalność substancji?

Rozpuszczalność substancji zależy od:

• rodzaju substancji rozpuszczanej,
• rodzaju rozpuszczalnika,
• temperatury,
• ciśnienia,
• wpływu wspólnego jonu (zobacz iloczyn rozpuszczalności),
• kompleksowania (np. wpływ pH na rozpuszczalność substancji amfoterycznych),
• siły jonowej (zobacz współczynnik aktywności),
• innych czynników (np. wielkość kryształów).

Intensywność mieszania może wpływać na szybkość rozpuszczania, lecz pozostaje bez wpływu na rozpuszczalność.

Zjawisko rozpuszczalności substancji czynnej w roztworach jest bardzo ważne z punktu widzenia dostępności farmaceutycznej preparatów leczniczych. Dostępność farmaceutyczna definiowana jest jako ilość substancji czynnej, która uwalnia się z preparatu farmaceutycznego i ulega rozpuszczaniu w otaczającym go płynie ustrojowym. Do czynników, które wpływają na szybkość uwalniania leku, należą: postać farmaceutyczna, dodatek substancji pomocniczych oraz metoda sporządzenia leku. Na dostępność farmaceutyczną substancji czynnej mają również wpływ czynniki fizykochemiczne, m.in. rozpuszczalność, stopień rozdrobnienia substancji czynnej, współczynnik podziału między olej a wodę, powierzchnia kontaktu substancji leczniczej z otaczającym płynem.

 Osobny artykuł: Niezgodności recepturowe – substancja nie rozpuszcza się w przepisanym rozpuszczalniku

Problemy z rozpuszczalnością substancji

Dla związków, które słabo rozpuszczają się w wodzie, stosuje się wiele metod, mających na celu poprawienie tego parametru. Możemy do nich zaliczyć m.in. dodawanie roztworów buforujących celem zmiany pH, modyfikację struktury chemicznej substancji czynnej (np. wprowadzenie dodatkowych grup hydroksylowych -OH), korzystanie z mieszających się z wodą współrozpuszczalników (substancji, w których dany związek chemiczny rozpuszcza się lepiej niż w wodzie).

W recepturze aptecznej problemy z rozpuszczalnością substancji czynnej mogą prowadzić do powstania niezgodności fizycznych, czyli niezamierzonego efektu w działaniu, własnościach lub wyglądzie leku. Problem ten może wynikać z niewłaściwego sporządzenia recepty bądź niewłaściwego składu leku.

Trudność sporządzenia leku może wynikać z przepisania niewłaściwego rozpuszczalnika – substancja lecznicza w ogóle nie rozpuszcza się w dobranym rozpuszczalniku, np. kwas salicylowy i kamfora, które nie rozpuszczają się w wodzie. Inny problem recepturowy może być związany z przekroczeniem rozpuszczalności dla danej substancji czynnej. Aby wyeliminować niezgodność, należy dokonać całkowitej zmiany rozpuszczalnika lub zwiększyć jego ilość, zastosować niewielki dodatek współrozpuszczalnika bądź emulgatora.

Sprawdź także: Niezgodności recepturowe – przekroczona rozpuszczalność substancji leczniczej

Osobny artykuł: Czy kwas salicylowy można rozpuścić w oleju rzepakowym?

Na czym polega różnica pomiędzy roztwarzaniem a rozpuszczaniem?

Procesem zbliżonym do rozpuszczania jest roztwarzanie. Jest to zjawisko chemiczne polegające na przechodzeniu substancji stałej do roztworu, połączone z reakcją tej substancji z rozpuszczalnikiem lub innym składnikiem roztworu.

Proces rozpuszczania fizycznego nie jest uważany za reakcję chemiczną, gdyż w wyniku interakcji między substancją rozpuszczaną a rozpuszczalnikiem nie powstają nowe trwałe wiązania chemiczne. Należy jednak zaznaczyć, że rozpuszczaniu mogą towarzyszyć procesy rozpadania i tworzenia się nietrwałych wiązań wodorowych, generowanie jonów i struktur nadcząsteczkowych. Istotnym elementem różniącym rozpuszczanie chemiczne od rozpuszczania fizycznego jest fakt, że odparowując rozpuszczalnik, nie uzyska się produktu wyjściowego, a jedynie produkt reakcji. Przykładem roztwarzania w recepturze jest reakcja glicerolu z tetraboranem sodu, w wyniku którego powstaje kwas glicero-borowy.

Recepta z boraksem i gliceryną

Rp.

 Natrii biborici               4,0

Anaesthesini                 1,0

Gliceroli                       ad 30,0

D.S. Do pędzlowania jamy ustnej.

Boraks stosowany jest jako słaby środek antyseptyczny. Kwas borowy i jego sole należą do trucizn komórkowych. Działają odwadniająco na cytoplazmę komórkową, co prowadzi do zaburzeń gospodarki elektrolitowej i równowagi kwasowo-zasadowej. Boraks wiąże się nieodwracalnie z białkami strukturalnymi oraz czynnościowymi komórek drobnoustroju, co wywołuje działanie bakteriostatyczne i przeciwgrzybicze. Boraks stosowany miejscowo w jamie ustnej może się wchłaniać przez błonę śluzową wskutek dyfuzji biernej. W przypadku układu złożonego z boraksu i glicerolu dyfuzja jest utrudniona. Obecność gliceryny powoduje wysokie ciśnienie osmotyczne w miejscu aplikacji oraz przenikanie wody z otaczających komórek, które ulegają obkurczeniu. Zapewnia to tylko miejscowe działanie antyseptyczne boraksu, chroniąc przed wchłanianiem ogólnoustrojowym.

Analizowana recepta, oprócz boraksu i gliceryny, zawiera jeszcze benzokainę, która jest nietrwała w środowisku zasadowym i ulega hydrolizie. Kluczowy dla trwałości benzokainy jest zatem odczyn pH układu złożonego z glicerolu i tetraboranu sodu.

Roztwarzanie i kwas glicero-borowy

Do przeprowadzenia doświadczenia ze względu na wysoką jakość użyto surowców Galfarm, które dają powtarzalne rezultaty i pozwalają uniknąć nieoczekiwanych niezgodności.

Dokonano pomiaru 2% wodnego roztworu boraksu przy użyciu pehametru i papierków uniwersalnych oraz układu złożonego z tetraboranu sodu i glicerolu (4:96) z użyciem papierków uniwersalnych.

pH 2% roztworu boraksu w glicerolu wynosi około 6

pH 4% wodnego roztworu boraksu jest silnie zasadowe

Uzyskane wyniki potwierdzają zajście procesu roztwarzania i powstania kwasu glicero-borowego. Przeprowadzone doświadczenie pokazuje również, że układ powstały przez wymieszanie na ciepło boraksu i gliceroli zapewnia stabilne środowisko dla benzokainy.

Do parownicy odważono 23 gramy gliceryny Galfarm i dodano 4 gramy boraksu. Następnie układ umieszczono na łaźni wodnej i mieszano do całkowitego rozpuszczenia. Kolejny krok to mikronizacja benzokainy, którą następnie wprowadzono do układu. Wszystkie składniki dokładnie wymieszano. Gotowy lek przelano do butelki, a parownicę przepłukano pozostałym glicerolem.  Butelka została zaopatrzona w pomarańczową sygnaturę ze składem preparatu i sposobem stosowania oraz informacją o konieczności wstrząśnięcia przed użyciem.

Literatura:

• Jachowicz R., Receptura apteczna, 2015, PZWL, Warszawa.
• Krówczyński L., Ćwiczenia z receptury, 2000, Wydawnictwo Uniwersytetu Jagiellońskiego, Kraków.
• Sznitowska M., Farmacja stosowana. Technologia postaci leku, 2017, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa.