La humectación es la capacidad del agua, o de forma más general, de los disolventes y soluciones, de extenderse hasta cierto punto sobre las superficies de los sistemas farmacéuticos. Los sistemas farmacéuticos incluyen fármacos, materias primas e intermedios como mezclas, formulaciones, todas las formas farmacéuticas, materiales de envasado y dispositivos. La forma más directa de evaluar las propiedades de humectación consiste en colocar una gota del líquido de prueba sobre la superficie del material de prueba (generalmente sólido) y observar ópticamente su extensión. Las propiedades de humectación de los sistemas farmacéuticos son importantes para la fabricación, el rendimiento y la estabilidad de las formas farmacéuticas.
El propósito de la norma “USP 1243 Propiedades humectantes de los sistemas farmacéuticos” publicada por la Farmacopea Americana (USP) es proporcionar información general sobre las propiedades humectantes de los sistemas farmacéuticos, describir técnicas experimentales utilizadas en la práctica farmacéutica, identificar dificultades con las mediciones y discutir los enfoques utilizados para manipular las propiedades humectantes.
Las propiedades humectantes de los sistemas farmacéuticos tienen muchas aplicaciones, incluidas, entre otras, las materias primas, la fabricación, el rendimiento y la estabilidad de la forma farmacéutica, los dispositivos y el envasado.
Cuando las propiedades humectantes de las materias primas son cruciales para la formulación y el proceso de fabricación, estas propiedades pueden medirse como parte de la caracterización de los materiales. Al explorar las formas sólidas de un fármaco, se puede observar que algunos polvos son hidrófobos y presentan propiedades humectantes deficientes. También puede observarse que la humectación deficiente del polvo se debe a una morfología cristalina con una superficie cristalina predominantemente hidrófoba. En este caso, es posible desarrollar un proceso de cristalización que produzca una morfología de partículas con una superficie hidrófila prominente para mejorar la humectación. Las propiedades humectantes del fármaco en una formulación también pueden ser importantes, especialmente en formas farmacéuticas sólidas (p. ej., comprimidos) y suspensiones. De igual manera, las propiedades humectantes de los excipientes utilizados en las formulaciones pueden ser relevantes para el procesamiento y el rendimiento de las formas farmacéuticas. La importancia de las propiedades humectantes de las materias primas se descubre durante el proceso de desarrollo. Se puede observar que las propiedades humectantes de los excipientes afectan la estabilidad, el procesamiento y el rendimiento de la formulación. Cuando las propiedades humectantes son cruciales, su evaluación puede formar parte de la especificación de los materiales.
Los problemas de humectación en los materiales y dispositivos de envasado (como las paredes de los recipientes, los tapones y los cuerpos de las jeringas) pueden provocar una dosis heterogénea. Por ejemplo, en una suspensión de medicamento micronizado en un inhalador dosificador, una humectación inadecuada de las partículas por el medio puede provocar la deposición de partículas en el dispositivo o en los componentes del envase primario, lo que resulta en una administración de dosis inaceptable. Las fugas y los fluidos de extracción también pueden verse afectados por las propiedades de humectación del dispositivo o de los materiales de envasado.
El parámetro clave que se puede medir experimentalmente para cuantificar la humectación es el ángulo de contacto, que se muestra en la figura. El ángulo de contacto es el ángulo entre las líneas tangentes a las interfaces líquido-aire y sólido-líquido en la frontera trifásica sólido-líquido-aire. En términos generales, un ángulo de contacto de 90 grados o menos se considera humectante, mientras que un ángulo de contacto de 90 grados o menos se considera no humectante. El término "extensión" se utiliza para el caso extremo de humectación cuando este ángulo es de 0 grados.
Según la ecuación de Young, la tensión superficial de los líquidos es un factor clave que afecta la humectación. En la superficie de un líquido, las moléculas están sujetas a fuerzas intermoleculares desequilibradas, con una atracción más fuerte hacia el interior que en el aire. En consecuencia, la densidad molecular en la superficie es menor que en la masa, lo que resulta en una mayor distancia de separación promedio, lo que deja a las moléculas en tensión, con el área superficial contrayéndose al mínimo valor posible, como una membrana estirada. En una unión donde la superficie de un líquido contacta con otro material, como la pared de un recipiente, la superficie ejerce una fuerza sobre el material a lo largo de la línea o curva de contacto. La tensión superficial es una propiedad intensiva, lo que significa que es una fuerza por unidad de longitud, y la fuerza total es el perímetro o la longitud total de contacto. Debido a la fuerza de tensión de contracción en la superficie, se requiere trabajo externo para aumentar el área superficial de un líquido.
La tensión superficial de los líquidos se puede medir directamente mediante diversas técnicas. El método más común es el de placa de Wilhelmy, pero también se puede utilizar una varilla o un anillo. El equipo necesario para este método se puede construir con componentes básicos de laboratorio. Los volúmenes de muestra pueden variar desde unos pocos mililitros (p. ej., al utilizar una varilla delgada) hasta decenas o centenas (o incluso más) de mililitros. Esta técnica es especialmente adecuada para medir la disminución de la tensión superficial al añadir un surfactante a la superficie y la tensión interfacial entre dos líquidos inmiscibles (p. ej., la interfase aceite/solución acuosa).
Independientemente de la técnica utilizada, la tensión superficial de los líquidos depende de la temperatura, y esta temperatura debe preferiblemente controlarse o al menos registrarse. Por ejemplo, a una temperatura cercana a la temperatura ambiente, la tensión superficial del agua disminuye en 0,152 mN/m con un aumento de 1 grado Celsius. Se ha demostrado que la humedad relativa tiene un efecto sobre la tensión superficial del agua. Un factor crítico en la medición experimental de la tensión superficial es la limpieza del equipo y todos los materiales utilizados en la preparación de la muestra (por ejemplo, pipetas, jeringas, material de vidrio). Incluso la contaminación menor de una muestra acuosa, especialmente con una sustancia química aceitosa, puede alterar significativamente la tensión superficial debido a la adsorción de la sustancia química y su alta concentración superficial. Es una práctica común limpiar el material de vidrio mediante lavado ácido seguido de un enjuague a fondo con agua de alta pureza.
Hay dos métodos básicos para medir el ángulo de contacto:
Independientemente del método utilizado para medir el ángulo de contacto, la consistencia en el proceso de preparación de la muestra es un factor crítico. Como se desprende de la descripción de los métodos experimentales, la estructura porosa y la porosidad general afectan el ángulo de contacto y requieren control para una preparación consistente de la muestra. Siempre que se midan los ángulos de contacto en muestras que han sido comprimidas en cierta medida, es necesario controlar el procedimiento de compresión. La rugosidad superficial es otro factor que afecta al ángulo de contacto. La rugosidad superficial se puede definir como la relación entre el área real de una superficie sólida y su área aparente o proyectada.
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