Emulsje

Emulsje

Układ, który składa się z dwóch faz ciekłych rozproszonych równomiernie i niemieszających się ze sobą to emulsja. Stanowi ona płynną postać leku, w której można zaobserwować fazę wodną i olejową. Pierwszą z nich tworzy woda lub wodne roztwory substancji leczniczych lub pomocniczych, zaś drugą oleje lub inne ciecze lipofilowe i substancje lecznicze oraz pomocnicze, które są w nich rozpuszczone. Każda z nich może być zarówno fazą rozproszoną, jak i rozpraszającą. Należy jednak pamiętać, że średnica cząstek fazy rozproszonej powinna mieścić się między 0,1 um – 10 um.

Dzięki obecności dwóch faz emulsje można podzielić na trzy typy. Pierwszym z nich jest emulsja olej w wodzie (O/W), w której w fazie wodnej rozproszona jest faza olejowa. Całkiem odwrotnie jest jeśli chodzi o emulsję woda w oleju (W/O). Tutaj faza wodna jest rozproszona w fazie olejowej. Można jeszcze mówić o emulsjach wielokrotnych O/W/O lub W/O/W. W tym przypadku wymienione wcześniej emulsje stanowią fazę rozproszoną, zaś fazą rozpraszającą tworzą faza olejowa lub wodna.

Warunkiem istnienia emulsji jest przede wszystkim stabilność układu i rozproszenie fazy zewnętrznej, co jest zapewnione dzięki obecności emulgatora. A czymże on jest? To tzw. tenzyd, czyli substancja powierzchniowo czynna. Dzięki temu, że gromadzi się na granicy faz, zmniejsza napięcie powierzchniowe tam istniejące, ułatwiając w ten sposób rozproszenie jednej fazy w drugiej. To  właśnie tenże emulgator, a właściwie jego rozpuszczalność warunkuje typ emulsji. Miejsce, w którym lepiej się rozpuszcza to faza zewnętrzna.

Tenzydy mają powinowactwo zarówno do środowiska lipofilowego, jak i hydrofilowego ze względu na obecność grup polarnych i niepolarnych w swojej budowie. Stosunek ilościowy tych grup określa zakres działania tenzydów. Dla czytelniejszego podziału emulgatorów wprowadzono wartość HLB, czyli liczbowe ujęcie równowagi między częścią hydrofilową i lipofilową emulgatora oraz stosunek równoczesnej jego rozpuszczalności w fazie olejowej i wodnej. Przyjmując skalę od 1 do 20, wyróżnić można dwa przedziały: 3-8 ( tworzenie emulsji W/O) oraz 8-16 ( tworzenie emulsji O/W).

Natomiast biorąc pod uwagę przebieg dysocjacji w roztworach wodnych, tenzydy dzielą się na cztery grupy. Pierwszą z nich są tenzydy anionowo czynne, w których to anion stanowi część aktywną powierzchniowo. Przykładami są mydła, saponiny, siarczany. Zaś, gdy  część aktywną stanowi kation to mowa będzie o emulgatorach kationowo czynnych, których to przedstawicielem jest chlorek benzalkoniowy. Może się również zdarzyć i tak, że w zależności od pH częścią czynną jest anion lub kation i wtedy należy wspomnieć o tenzydach amfoterycznych, których dobrym przykładem są lecytyny. Jednak nie wszystkie emulgatory dysocjują, czego przykładem może być cholesterol. I tutaj pojawia  się czwarta grupa, czyli tzw. emulgatory niejonowe, do których należą alkohole alifatyczne, etery, estry.

Do sporządzania emulsji wykorzystywane są  także takie emulgatory, które w żaden sposób nie zmniejszają napięcia powierzchniowego na granicy faz. Są to tzw. emulgatory rzekome, które pęczniejąc w wodzie, dają roztwory o dużej lepkości. Przykładami mogą być substancje pochodzenia roślinnego (guma arabska, agar), mineralnego (bentonit) oraz półsyntetycznego (karboksymetyloceluloza).

Emulsje przygotowuje się w tzw. procesie emulgowania, który polega na  mechanicznym mieszaniu dwóch faz w obecności emulgatora. Najłatwiej to zrobić w moździerzu lub wstrząsając w zamkniętym naczyniu. Gdy natomiast chodzi o emulsje o dużym rozdrobnieniu wtedy trzeba już użyć mieszadeł, a później przeprowadzić homogenizacje w celu ujednolicenia wymiarów cząstek.

Najczęściej spotykanymi emulsjami do użytku wewnętrznego są te sporządzane z gumą arabską. Są to typowe emulsje O/W. Można sporządzać je przez rozcieranie lub poprzez rozpuszczenie emulgatora w wodzie , a następnie dodawanie fazy olejowej. Trzeba także zaznaczyć, że guma arabska jest wrażliwa na wzrost pleśni, więc emulsje z niej sporządzone należy konserwować.

Natomiast jeśli chodzi o emulsje do użytku zewnętrznego to tutaj można wymienić maści, kremy, niektóre krople do nosa i mazidła.Te ostatnie mogą występować w układach rozproszeń wielofazowych, a w ich skład wchodzą często mydła, oleje, węglowodory, woda, etanol, balsamy, roztwory wodorotlenków.

Emulsje jednak mają to do siebie, że ulegają zjawisku rozwarstwiania się. Są układami niestabilnymi, dlatego też ich trwałość jest warunkowana poprzez obecność środków powierzchniowo czynnych oraz obniżenie napięcia na granicy faz. Układ cały czas dąży do obniżania energii wewnętrznej, a co za tym idzie powierzchnia kontaktu między jedną fazą a drugą zmniejsza się. Dochodzi wtedy do zjawiska zwanego destabilizacją emulsji, czyli całkowitego rozdziału faz.

Mówiąc o niestabilności emulsji można wyróżnić dwa podstawowe typy: odwracalny i nieodwracalny. Do tych pierwszych zaliczyć można śmietankowanie, flokulację i sedymentację, zaś koalescencja jest już zjawiskiem nieodwracalnym.

Proces śmietankowania zachodzi bez oddziaływań w obrębie fazy rozproszonej. Polega na prostym, sedymentacyjnym oddzielaniu się faz.  Występuje przy dużych różnicach ciężarów faz, a cząsteczki fazy rozproszonej nie zmieniają swojego rozmiaru, gdy zbierają się na powierzchni układu

Innym procesem odwracalnym jest flokulacja, kiedy to cząsteczki fazy rozproszonej zbliżają się do siebie, jednak nie przemieszczają się w kierunku powierzchni czy dolnych obszarów układu. Natomiast jeśli chodzi o sedymentację to zgromadzone cząsteczki fazy rozproszonej gromadzą się na dnie naczynia. Bardziej niebezpieczna jest jednak flokulacja, która bardzo często przechodzi w koalescencję, a ta jest już zjawiskiem nieodwracalnym i nie pozwala na odtworzenie pierwotnej emulsji. Prowadzi do złamania się emulsji i pełnej sedymentacji obydwu faz.

Innym zjawiskiem występującym w emulsjach jest inwersja faz emulsji, która to powoduje nagłą zmianę typu emulsji. Może to mieć miejsce, gdy występują duże zmiany temperatury, zbyt wysokie stężenie fazy wewnętrznej lub niewłaściwy surfaktant.

Na szczęście są sposoby stabilizacji emulsji. Pierwszym z nich jest zwiększenie ilości cząsteczek na granicy faz, co powoduje wzmocnienie granicy faz. Kolejnym sposobem jest zastosowanie ładunku elektrycznego na powierzchnię fazy rozproszonej. Można również zastosować polimery albo strukturę lamelarną, która warunkuje dużą wytrzymałość mechaniczną z jednoczesną elastycznością.

mgr farm. Milena Podkońska

 


 

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *