El diseño de un comprimido, a menudo involucra una serie de compromisos de parte del formulador, ya que son muchos los factores que deben ser considerados para obtener un buen producto, entre los cuales podemos encontrar que tengan resistencia a la friabilidad o abrasión mecánica, desintegración y disolución rápida) por lo que también es de suma importancia definir los objetivos con los que debe cumplir, así mismo, hacer una selección correcta de los materiales de excipientes para cada ingrediente activo o combinación de ingredientes a utilizar durante la formulación, y así lograr con nuestro perfil objetivo del producto establecido previamente.
Como primer paso para la elaboración de las tabletas, se realiza una preformulación para asegurar la calidad y seguridad del principio activo que va a ser utilizado en los comprimidos, y una vez que se realizaron las pruebas pertinentes dar paso a la formulación, donde se hace uso de las operaciones unitarias como molienda, granulación, mezclado y secado. Sin embargo, un factor importante para dar inicio al proceso es la forma y el tamaño de la partícula, ya que debido a los cambios que ocurren en ellas se puede determinar que operaciones son las adecuadas para su elaboración. Por ejemplo, estos cambios pueden ser realizados a partir de molinos los cuales son empleados en la etapa de molienda para obtener los polvos y posteriormente dar paso al proceso de separación. Al haber un aumento de tamaño, las partículas se pueden combinar entre sí o con líquidos ligantes para obtener el material particulado de mayor tamaño. Por lo tanto, el aumento del tamaño de partícula va a ser parte fundamental y puede ser definido como el proceso mediante el cual las partículas de pequeño tamaño adquieren un mayor volumen o masa. Estas técnicas de aumento de tamaño son usadas generalmente en las industrias farmacéuticas, con el fin de proveer un material de cantidad bien definida (en este caso comprimidos farmacéuticos), mejorar la apariencia de un producto), las propiedades de flujo, controlar la solubilidad, dispersión, porosidad y evitar la segregación de mezclas de materiales particulados, etc.
En la reología de polvos, también es importante considerar sus propiedades de flujo y así dar paso a la cohesión, que es la resistencia que va a tener para fluir, logrando una alta reproducibilidad y de esta forma nos sirve como un control de calidad para conocer si es o no buena opción, dicha cohesión puede ser calculada mediante la siguiente fórmula.
Una vez que se realizaron las operaciones unitarias pertinentes, los comprimidos atraviesan un proceso de compactación, el cual es utilizado para mejorar las propiedades del producto. Un ejemplo de ello es la compresión directa el cual ha sido utilizado para identificar la compresión de un compuesto cristalino individual en un compacto sin la adición de ninguna otra sustancia. Sin embargo, pocos poseen las propiedades de flujo, cohesión y lubricación bajo presión para hacer posibles tales compactos. En este caso, si se forma un compacto, la desintegración usualmente debe tener lugar por medio de disolución que puede tomar una considerable longitud de tiempo, retardando la liberación del fármaco.
El índice de compresibilidad puede ser calculado mediante la siguiente fórmula
Densidad aparente, compactada y los índices para medir compresibilidad
Si bien se ha revisado hasta ahora algunos aspectos que permiten determinar cómo se comportará un polvo al aplicarle una presión, propiedades que se han revisado como plasticidad y elasticidad, se debe tener en claro la función y el uso de esta capacidad de compactarse, pero ¿Cómo lo medimos? Pues usando la densidad del polvo, la cual podemos visualizar como aparente y compactada.
Primero que todo ¿Qué es la densidad?
Según Li & Ren, 2016 la densidad es definida como la masa por unidad de volumen de un material, es decir, especifica qué volumen o espacio ocupa cierto material. Se usa la letra rho para señalarla y se calcula:
Esta densidad depende de los componentes y de la estructura interna del material a evaluar.
¿Y en donde entra la densidad aparente?
Resulta que es un valor similar al anterior, en el caso de los polvos, la densidad aparente se define como la masa por unidad de volumen de un lecho de polvo suelto, es decir sin aplicar compresión ni nada. Este valor contempla los espacios entre las partículas y sus volúmenes envolventes, por lo que entre más porosidad tenga un material, su densidad aparente será menor. Como se mencionó anteriormente, este valor se puede calcular usando la ecuación anterior de una forma modificada:
Entonces ¿qué es la densidad compactada?
Esta es una relación entre la masa del polvo y el volumen ocupado por el polvo después de haber sido sometido a una cantidad de golpes durante un cierto periodo de tiempo. Esta es una medida del empaquetamiento aleatorio de las partículas. El valor de densidad compactada es más alto para partículas uniformes, como esferas, mientras que para partículas irregulares, es bajo. Se ha demostrado que la distribución del tamaño de partícula afecta la densidad compactada.
La densidad compactada de un polvo afecta las operaciones en la fabricación de formas farmacéuticas sólidas, por ejemplo, el almacenamiento, el flujo del polvo y la compactación, ya que si no se compacta bien un comprimido, puede deshacerse
Si bien ya se ha revisado el concepto general, la interrogante aquí es ¿Cómo se obtienen estos valores?De acuerdo con el MGA 1031 de la FEUM 11va edición, se puede realizar la determinación de estos parámetros casi simultáneamente, existen tres métodos.
Para la densidad aparente:
El método 1 consiste en usar una probeta graduada, se añaden 100g de la muestra sin compactar y se toma el volumen, después se calcula la densidad aparente usando la fórmula anteriormente descrita.
En el método 2 se usa un volumenómetro, que se muestra en la Figura 1, en este se añade la muestra de polvo equivalente a 25cm3del polvo cuando se usa un recolector cúbico o 35cm3 si se usa en colector cilíndrico. Posteriormente se pesa el material y se calcula la densidad según la fórmula descrita. El proceso se puede realizar por triplicado.
Figura 1. Volumenómetro
Para el método 3 se usan unos recipientes con ciertas medidas de diámetro y grosor específicas, el recipiente tiene una capacidad de 100mL, se llena el dejando fluir el polvo libremente sin comprimirlo, se limpia el exceso de polvo del recipiente con cuidado y posteriormente se obtiene la masa del polvo contenida en el recipiente. Se calcula la densidad aparente dividiendo la masa del polvo entre 100 (para dar g/mL)
Para densidad compactada:
El método 1 es similar al método 1 de la densidad aparente, a la misma probeta se eleva una altura de 10+/- 5cm y se asienta contra la superficie de la mesa, este proceso se realiza unas 250 veces. Posteriormente se calcula usando la fórmula ya descrita.
En el método 2 se usa un aparato de asentamiento que golpea la probeta con el polvo de la muestra por un determinado periodo de tiempo, se realizarán mediciones de la densidad una vez que el aparato de 250, 500 y 1250 golpes a la probeta.
Por último para el método 3 se usan los mismos recipientes descritos en el método 3 de la densidad aparente, se les realizan los golpes aproximadamente 50 a 60 veces por minuto, realizando 200 golpes, se repite también el procedimiento realizando 400 golpes. Se realiza el procedimiento por triplicado. Y se calcula la densidad usando la fórmula descrita.
Aún así ¿De qué sirve conocer estos parámetros?
Como se mencionó anteriormente, las interacciones entre las partículas del polvo afectan las propiedades que determinan su densidad y su flujo, por eso la densidad aparente y compactada proporcionan un acercamiento al grado de interacciones de un polvo determinado.
Se usan principalmente dos índices para describir la compresibilidad de los polvos, el índice de compresibilidad o índice de Carr, y el índice de Hausner. En polvos que fluyen libremente estas interacciones son menos marcadas y la densidad aparente y compactada tienen valores cercanos, sin embargo, en polvos que tienen mala fluidez, estas diferencias son muy marcadas, por eso se usan estos índices.
Finalmente se obtienen los valores que describirán las propiedades de flujo del polvo, a continuación se presenta una tabla de la FEUM:
Flujo
Los polvos tienen la capacidad para fluir( propiedad de los cuerpos cuyas moléculas tienen entre sí poca coherencia), la cual va a depender de la resistencia que opone el polvo al movimiento diferencial entre las partículas (fricción interparticular),
Existen algunos índices que nos permiten evaluar esta propiedad, como la velocidad de flujo y el ángulo de reposo (FEUM, 2014).
Ambas pruebas para determinar estos índices, se realizan en conjunto, utilizando un embudo de vidrio o acero inoxidable, colocado a una altura determinada. Se van a ver afectados por el diámetro del orificio y el largo del vástago del embudo, por lo tanto se debe validar el método.
Figura 2. Aparato para ángulo de reposo y velocidad de flujo
Velocidad de flujo
La velocidad de flujo es el desplazamiento de una cantidad de muestra que pasa por un embudo, por unidad de tiempo.
Es una manifestación de sus propiedades reológicas.
Para medir este parámetro se toma el tiempo con un cronómetro, desde que se destapa la parte inferior del embudo hasta que salen las últimas partículas de polvo. Se debe repetir 3 veces la prueba.
Se utiliza la siguiente fórmula:
Vf= p/t
Vf: Velocidad de flujo
p: peso en gramos
t: tiempo
Ángulo de reposo
Es el ángulo de la pendiente, formada por la fricción de partículas y resistencia al movimiento, entre la superficie de un cono de polvo y el plano horizontal.
El ángulo de reposo está en función de 3 características principales, las cuales son la forma, distribución del tamaño de partícula y la rugosidad de la superficie de las partículas del polvo o granulado (Jato, J. L. V. 2001).
La prueba para medir el ángulo de reposo se realiza en conjunto con la de velocidad de flujo.
Se mide la altura del lecho de polvos sobre la superficie (h) y el diámetro de la base del cono del lecho de polvos (D). Se utiliza la siguiente fórmula.
AR= tan-1(2h)/D
2182030219 Enrique
Francisco Bautista Garduño
2182044393 Luz Adanary
Rivas Barrera
2183030606
Oscar Feliciano Reyes
Referencias
Amidon, G. E., Meyer, P. J., & Mudie, D. M. (2017). Particle, Powder, and Compact Characterization. Developing Solid Oral Dosage Forms, 271–293. doi:10.1016/b978-0-12-802447-8.00010-8
Jato, J. L. V. (2001). Tecnología Farmacéutica Volumen II. Proyecto Editorial Síntesis Farmacia. España.
Li, Y., & Ren, S. (2016). Building Decorative Materials (Reprint ed.). Woodhead Publishing.
Secretaría de Salud, Comisión permanente de la Farmacopea de los Estados Unidos Mexicanos. Farmacopea de los Estados Unidos Mexicanos (FEUM) 11 ed. México; 2014.
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