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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN DE LUBRICANTE Y EL TIEMPO DE MEZCLADO SOBRE LAS PROPIEDADES DE COMPRESIÓN DE EXCIPIENTES COPROCESADOS(STARLAC® Y CELLACTOSE®80) T E S I S QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE QUÍMICA FARMACÉUTICA BIÓLOGA PRESENTA Angélica Pumar Butanda MÉXICO, D.F. 2010 UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. JURADO ASIGNADO: Presidente: María del Socorro Alpizar Ramos Vocal: Efrén Hernández Baltazar Secretario: Enrique Amador González 1er. Suplente: Francisco García Olivares 2do. Suplente: Iván Alejandro Franco Morales SITIO DONDE SE DESARROLLO EL TEMA: Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Química Laboratorio de Tecnología Farmacéutica. Edificio “A” Asesor del tema Dr. Efrén Hernández Baltazar ___________________________________ Supervisor Técnico M. en C. Enrique Amador González ___________________________________ Sustentante Angélica Pumar Butanda ____________________________________ Dedico este trabajo a: A Dios, por darme la fortaleza para terminar mi carrera y porque siempre fue la luz en mi camino que me guío para salir adelante. A mis padres, por apoyarme con toda la paciencia del mundo cuando lo necesite, por luchar por mí para poder llegar a lograrme como persona, por darme sus mejores consejos, les agradezco el darme la vida y el darme las herramientas para ser quien soy, “los amo”. A ti Nicole, mi niña hermosa porque aprendí de ti la mejor lección de vida que cualquier persona me pudo enseñar. Gracias por motivarme a luchar, por demostrarme que mientras te aferres a la vida no hay nada que te impida salir adelante, gracias peque porque ahora sé que cuando tienes ganas de vivir no hay nada que pueda contra ti. Te amo A mi hermano Juan Carlos por el apoyo que me brindaste, sin tu apoyo me hubiera costado mucho trabajo poder concretar proyectos en la escuela, gracias por estar con nosotros en los momentos cuando más necesitamos de alguien que nos tendiera la mano, te quiero mucho. A ti Rafael, porque siempre estás conmigo, porqué fuiste unos de los motivos por los cuales me animé a salir adelante, gracias por aguantarme en cada una de las noches en las cuáles hacía tarea y no te permitía dormir por la luz o el ruido. Gracias por soportarme de malas en los momentos en que más estresada estaba por los proyectos de la escuela. Confió en que tú también te apoyaras de mí, porque sabes que lo puedes hacer, que puedes contar conmigo incondicionalmente. Te quiero mucho hermano. A mis hermanos Ana Luisa y Edgar, los quiero mucho y he aprendido de ustedes con base a sus experiencias a ser mejor persona. A ti Eduardo porque estuviste conmigo en ésta etapa tan importante de mi vida, motivándome de una u otra forma a concretar este proyecto, a concretar mi carrera. Eres un gran ser humano y agradezco cada una de las sonrisas que le dan otro sentido a mí vida, así como este tiempo a tu lado. Gracias por tu amor, por la paciencia que me has tenido, y gracias por tu apoyo. Gracias por estar ahí para mí Weby. Te amo A ti Tobe, porque eres mi mejor amigo, te agradezco haber estado en los momentos más importantes de mi vida, gracias por ser mi paño de lágrimas, por llorar conmigo en los momentos que más tristes de mi vida, por haber reído conmigo en los momentos que así lo ameritaba, te quiero mucho amigo y espero que esta amistad dure toda la vida. A mis amigos Moisés, Blanquillo, Enrique, Jeanet, Sandra, Vicente, Lizeth, Lili y Beto, porque son los mejores amigos que me pudo dejar mi querida UNAM, por su amistad, por apoyarme, por estar cuando los necesite, por los buenos y malos momentos. Tengo mucha suerte al tenerlos a todos. A ti Carlos porque estuviste conmigo durante toda mi carrera, porqué tú más que nadie sabe cuánto trabajo me costó terminarla. Te agradezco que me reconfortaras con tus palabras, con tu cariño. Te agradezco el haberme consolado en todos esos momentos en que creí que nunca lo iba a lograr. Agradezco el apoyo de toda tu familia, principalmente de Lidia, a quién sabes quiero mucho. Gracias por tu confianza, porque confiaste más en mí, que yo misma. Gracias por que fuiste el pilar que me mantuvo en pie a lo largo de mi carrera. A mis profesores Enrique Amador y Efrén Hernández por su apoyo, por su confianza y su paciencia, los considero mis amigos y los admiro mucho. Gracias por transmitirme cada uno de sus conocimientos como profesores y como seres humanos. A mi profesor Alejandro Camacho, eres una gran persona a la que admiro mucho, te estimo mucho y gracias por confiar en mí, por el apoyo que me diste, por los conocimientos que me diste, por aconsejarme cuando lo necesite. Al Cepario de la Facultad de Química por todos los conocimientos que pude adquirir, por los buenos momentos que pase ahí con mis compañeros y profesores. A ti mi querida Universidad por mi formación, por los momentos más felices de mi vida y porque me diste a los mejores amigos. Gracias porque gran parte de lo que soy te lo debo a ti mi querida UNAM y a mi amada Facultad de Química. ÍNDICE CAPÍTULO I. Objetivos 1.1 Objetivos generales…………………………………………………………. 1.2 Objetivos específicos……………………………………………………… 1 1 CAPÍTULO II. Hipótesis……………………………………………………… 2 CAPÍTULO III. Introducción…………………………………………………. 3 CAPÍTULO IV. Mezclado 4.1 Definición de mezclado …………………………………………………… 4.1.1 Tratamiento matemático de los procesos de mezclado……………… 4.2 Mecanismos de mezclado ………………………………………………… 4.3 Segregación de polvos…………………………………………………….. 4.4 Efecto del tamaño de partícula……………………………………………. 4.5 Efecto de la densidad de las partículas………………………………….. 4.6 Efecto de la forma de las partículas……………………………………… 4.7 Mezclado ordenado………………………………………………………… 4.8 Consideraciones de mezclado de polvos………………………………... 4.9 Equipos para el mezclado de polvos…………………………………….. 5 6 8 9 10 11 11 12 13 14 CAPÍTULO V. Tabletas 5.1 Generalidades………………………………………………………………. 5.2 Métodos de fabricación de tabletas………………………………………. 17 18 CAPÍTULO VI. Excipientes farmacéuticos para tabletas 6.1 Generalidades………………………………………………………………. 6.2 Antiadherentes……………………………………………………………… 6.3 Diluyentes…………………………………………………………………… 6.3.1Celulosa y derivados de celulosa……………………………………….. 6.3.2 Almidón y derivados de almidón………………………………………... 6.3.3 Azúcares………………………………………………………………… 6.3.3.1 Lactosa………………………………………………………………….. 6.3.3.2 - Lactosa monohidrato……………………………………………….. 6.3.3.3 β- Lactosa anhidra……………………………………………………... 6.3.3.4 Lactosa spray-dried……………………………………………………. 6.3.4 Excipientes coprocesados………………………………………………. 6.4 Deslizantes………………………………………………………………….. 6.5 Lubricantes………………………………………………………………….. 20 21 21 22 24 25 25 26 26 27 27 28 28 CAPITULO VII. Coprocesamiento 7.1 Desarrollo de excipientes coprocesados………………………………… 7.2 Coprocesamiento de excipientes…………………………………………. 7.3 Características del materialde coprocesamiento…………................... 7.4 Ventajas del coprocesamiento de excipientes………………………….. 31 33 34 34 CAPÍTULO VIII. Lubricantes 8.1 Definición del índice de sensibilidad al lubricante………………………. 8.2 Efecto del lubricante en la dureza de las tabletas………………………. 8.3 Formación de la película de lubricante durante el mezclado………….. 8.4 Efecto de las propiedades del lubricante en la formación de la película…………………………………………………………………………… 8.4.1 Naturaleza del lubricante………………………………………………... 8.4.2 Concentración y área de superficie del lubricante……………………. 8.4.3 Morfología del lubricante………………………………………………… 8.5 Efecto de las propiedades del material en la formación de la película…………………………………………………………………………… 35 36 36 38 38 38 39 40 CAPITULO IX. Características de los excipientes utilizados 9.1 Estearato de magnesio…………………………………………………… 9.2 Cellatose®80………………………………………………………………. 9.3 Starlac®…………………………………………………………………… 41 42 45 CAPITULO X. Desarrollo experimental 10.1 Materias primas…………………………………………………………… 10.2 Planteamiento experimental…………………………………………… 10.3 Establecimiento de las condiciones experimentales de trabajo……... 10.4 Metodología de trabajo…………………………………………………… 10.5 Procedimiento experimental…………………………………………… 10.5.1 Procedimiento de mezclado…………………………………………… 10.5.2 Procedimiento de compresión de mezclas físicas………………... 10.5.3 Control de las tabletas…………………………………………………. 10.6 Equipos empleados para el análisis…………………………………….. 46 46 46 47 48 48 49 50 52 CAPITULO XI. Resultados y análisis de Cellactose ® 80 11.1 Evaluación dureza………………………………………………………… 11.2 Variación de peso…………………………………………………………. 11.3 Dimensiones………………………………………………………………. 11.4 Friabilidad………………………………………………………………….. 11.5 Índice de sensibilidad al lubricante……………………………………… 11.6 Tiempo de desintegración……………………………………………….. 54 59 59 60 61 65 CAPITULO XII. Resultados y análisis de Starlac® 12.1 Evaluación dureza………………………………………………………… 12.2 Variación de peso………………………………………………………. 12.3 Dimensiones………………………………………………………………. 12.4 Friabilidad………………………………………………………………….. 12.5 Índice de sensibilidad al lubricante……………………………………… 12.6 Tiempo de desintegración……………………………………………….. 69 73 73 74 75 78 CAPITULO XIII. Conclusiones………………………………………………… 82 CAPITULO XIV. Anexos 14.1 Anexos de Cellactose®80………………………………………………… 14.2 Anexos de Starlac®……………………………………………………….. 84 91 CAPITULO XV. Referencias………………………………………………….. 99 CAPITULO I. OBJETIVOS Página 1 1.1 OBJETIVOS GENERALES Evaluar el efecto del tiempo de mezclado y de la concentración de Estearato de Magnesio sobre la dureza y tiempo de desintegración de las tabletas elaboradas con los excipientes coprocesados Starlac® y Cellactose® 80. 1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Determinar el índice de sensibilidad al lubricante de los excipientes coprocesados Cellactose®80 y Starlac®. Realizar un análisis estadístico de los datos de dureza y tiempo de desintegración para determinar el efecto que tiene la concentración de Estearato de magnesio y el tiempo de mezclado sobre estas propiedades específicas de las tabletas elaboradas con los excipientes coprocesados. Establecer la concentración de lubricante y el tiempo de mezclado adecuados para Starlac® y Cellactose®80, con base a los datos experimentales obtenidos. CAPITULO II. HIPÓTESIS Página 2 HIPÓTESIS - El aumento en la concentración de lubricante y el tiempo de mezclado, provocarán una disminución en la dureza y un aumento en el tiempo de desintegración de las tabletas obtenidas de las mezclas físicas de Starlac® y Cellactose®80. - Debido a que durante el mezclado con los excipientes el estearato de magnesio forma una capa de lubricante que en un tiempo prolongado de mezclado puede llegar a ser continua. Entonces se estima que la dureza de las tabletas disminuirá conforme aumente el tiempo de mezclado y la concentración de estearato de magnesio. Esta capa de lubricante interfiere con los enlaces excipiente-excipiente, impactando en la dureza de las tabletas. - Debido a la naturaleza hidrófoba del estearato de magnesio el aumento del tiempo de mezclado con este lubricante provocara que el tiempo de desintegración de las tabletas aumente. - El efecto detrimental del lubricante sobre la dureza de las tabletas podrá ser cuantificado a través del ISL. CAPITULO III. INTRODUCCIÓN Página 3 INTRODUCCIÓN 3, 9, 13, 1 La fabricación de formas farmacéuticas sólidas requiere de una serie de operaciones unitarias farmacéuticas, como el mezclado y molienda entre otras. En la elaboración de tabletas por compresión directa, el mezclado es una operación unitaria muy importante. Es importante la homogeneidad de la mezcla de un medicamento ya que la interacción entre el fármaco y los componentes restantes de la formulación así como su vía de administración determinan la cantidad de fármaco que llega a la circulación y la velocidad. Se considera que un fármaco es eficaz, si llega en la cantidad suficiente al lugar o lugares de acción y permanece ahí el tiempo suficiente para ejercer su efecto farmacológico. Se sabe que la interacción física y química entre fármacos y excipientes es esencial en la formulación inicial de un producto. En algunas ocasiones es necesario después o durante el proceso de escalamiento, determinar estas incompatibilidades físicas y químicas existentes entre el fármaco y el excipiente, porque pueden afectar en la fabricación y estabilidad del medicamento diseñado. En la elaboración de tabletas, uno de los excipientes más utilizados son los lubricantes, que se emplean como antiadherentes, para ayudar a disminuir la fricción entre el polvo y la matriz durante la compresión y eyección por medio de una película. La fricción alta durante el tableteado puede provocar problemas importantes, incluida una calidad inadecuada del comprimido (comprimidos descabezados o incluso fragmentados durante la eyección y arañazos verticales en los bordes del comprimido). CAPITULO III. INTRODUCCIÓN Página 4 Sin embargo, la presencia de lubricantes en la formulación de tabletas puede ocasionar cambios considerables en las propiedades de las mismas, como la disminución de la dureza principalmente de materiales cristalinos. El ablandamiento de las tabletas por lubricantes fue reportado por Strickland, que observó que el estearato de magnesio y otros lubricantes, adicionados a gránulos o polvos secos, parecen adherirse y formar un recubrimiento alrededor de los gránulos individuales de mayor tamaño. Bolhuis mostró que el estearato de magnesio al adsorberse forma una película alrededor de las partículas de mayor tamaño durante el proceso de mezclado. Esta película de lubricante que se formó, interfiere con las propiedades de enlace, actuando como una barrera física. A parte de que disminuyen las propiedades de enlace, la adición de lubricantes hidrofóbicos en una formulación, causa un incremento en los tiempos de desintegración y disminuye la velocidad de disolución. La magnitud del efecto de los lubricantes en la dureza de las tabletas depende de un gran número de factores, como por ejemplo, la naturaleza y propiedades del lubricante, la naturaleza y propiedades de los otros componentes de la tableta, y las condiciones de proceso. Los motivos por los cuales se trabajó en este tema de tesis se basan en evaluar, de acuerdo a los antecedentes, la forma en que afectan los procesos de mezclado y lubricación en las características de los excipientes coprocesados Cellactose®80 y Starlac® y cómo es que esto influye e impacta en el proceso de compresión directa así como en las características finalesde la tabletas elaboradas con estos excipientes. CAPÍTULO IV. MEZCLADO Página 5 4.1 DEFINICIÓN DE MEZCLADO14, 7, 12, 2 La mezcla de sólidos es esencial para muchas industrias, incluyendo la farmacéutica, cerámica, metalúrgica, química, alimentos, cosméticos, y plásticos. El propósito de la etapa de mezclado en el caso de elaboración de tabletas, es lograr que de una mezcla de polvos se obtengan tabletas que sean homogéneas en contenido. El mezclado por lo tanto, es aquella operación en la cual dos o más ingredientes separados o mezclados son tratados de tal forma que cada partícula de cualquier componente se encuentra adyacente a una partícula de cada uno de los otros componentes, tan cerca como sea posible. El mezclado de todos los sistemas de interés involucra un desplazamiento relativo de partículas (moléculas, cristales pequeños, glóbulos) hasta que se crea un estado de máximo desorden y es alcanzado un arreglo completamente aleatorizado. La eficiencia del proceso de mezclado depende de la velocidad de mezclado, la selección del mezclador, tiempo de mezclado. La selección del tipo de mezclador depende del tipo de material a mezclar (tamaño de partícula, forma, área superficial, densidad de las partículas de un polvo o granulado) y del tamaño del lote a producir. Una mezcla al azar es definida como aquella en donde la probabilidad de muestreo de un dado tipo de partícula es proporcional al número de cada partícula en la mezcla total. De esta manera, el propósito es producir una mezcla de la cual se toma una muestra, en donde las proporciones relativas de los componentes de esta muestra son de las mismas condiciones de la mezcla final. CAPÍTULO IV. MEZCLADO Página 6 4.1.1 TRATAMIENTO MATEMÁTICO DE LOS PROCESOS DE MEZCLADO Siempre existe cierta variación en la composición de las muestras extraídas de una mezcla aleatoria. Al realizar una formulación y llevar a cabo el mezclado, el objetivo consiste en minimizar esta variación a un grado aceptable seleccionando el tamaño de partícula y el procedimiento de mezclado (elección del mezclador, velocidad de mezclado, carga, etc.) adecuado. La variación en la composición de muestras tomadas de una mezcla aleatoria de dos materiales puede ser expresada por la ecuación: donde DE es la desviación estándar de las muestras, ρ es la proporción de un componente, y η es el número de partículas en la muestra. En una mezcla aleatoria, el contenido de las muestras obtenidas de la misma tendrá una distribución normal. Si una gran cantidad de muestras son tomadas de partes iguales de dos materiales, cada una conteniendo un número dado de partículas, los resultados pueden presentarse en la forma de una curva de frecuencia, en la que las muestras están normalmente distribuidas alrededor del contenido promedio de la mezcla, y el 99.7% de las muestras pueden encontrarse dentro de los límites ρ= 0.5 + 3σ. La desviación estándar de las muestras es inversamente proporcional a la raíz cuadrada del número de partículas en la muestra. Si el tamaño de partícula se reduce al grado que la misma cantidad de muestra contiene cuatro veces más partículas, por lo que la desviación estándar se reduce a la mitad. 𝐷𝐸 = 𝜌 (1 – 𝜌 ) 𝜂 CAPÍTULO IV. MEZCLADO Página 7 Por lo tanto es necesario controlar el proceso de mezclado por varias razones, entre las cuales se encuentran: Indicar el grado de mezclado Controlar el proceso de mezclado Valorar la eficiencia de un mezclador Determinar el tiempo de mezclado necesario para un proceso concreto. Al realizar la valoración de mezclado, es necesario tomar en cuenta el índice de mezclado, en el cual se compara la desviación estándar del contenido de las muestras tomadas de la mezcla a estudiar (S) con la desviación estándar de las muestras tomadas de la mezcla aleatoria (SR). La forma en que se calcula el índice de mezclado (M) es por medio de la siguiente ecuación: Al comenzar el mezclado, el valor de S es alto y el de M es bajo. Sin embargo, a medida que el mezclado progresa, S tiende a disminuir cuando la mezcla tiende a ser aleatoria. Cuando la mezcla es aleatoria, S = SR y M = 1. Para valorar de esta forma el proceso de mezclado existen 2 requisitos básicos. El primero es que el número de muestras sean representativas. En general se toma un mínimo de 10 muestras, que se toman de distintas profundidades del mezclador y de la parte media y de los lados. El segundo requisito es disponer de una técnica analítica adecuada. ℳ = 𝒮ℛ 𝒮 CAPÍTULO IV. MEZCLADO Página 8 4.2 MECANISMOS DE MEZCLADO3, 14 Existen tres tipos de mecanismos principales por los que se produce la mezcla de polvos, estos son: Convección: se produce cuando existe una transferencia de grupos de partículas relativamente grandes de una parte del lecho de polvo a otra, como sucede por ejemplo, cuando se mueve la hoja o pala de un mezclador a través de la mezcla. Este tipo de mezclado contribuye sobre todo al mezclado macroscópico de mezcla de polvos y tiende a producir un grado importante de mezcla con bastante rapidez. Sin embargo, la mezcla no se produce en el seno del grupo de partículas que se mueven juntas formando una unidad, por lo que para conseguir una mezcla aleatoria será necesario un tiempo de mezclado prolongado. De Corte: Se produce cuando una “capa” de material se mueve o fluye sobre otra “capa”. Esto puede deberse a la eliminación de una masa por que la mezcla por convección crea un plano de deslizamiento inestable, que condiciona que el lecho del polvo colapse. También puede ocurrir en mezcladores de elevado deslizamiento o caída, en los que la acción del mezclador crea gradientes de velocidad en el interior del lecho del polvo y, por lo tanto, el “deslizamiento” de una capa sobre otra. Para crear una mezcla verdaderamente aleatoria es necesario que cada partícula individual se mueva, lo que sucede en la mezcla por difusión. CAPÍTULO IV. MEZCLADO Página 9 Difusión: en este tipo de mezclado lo que ocurre es que se fuerza a un lecho de polvo a fluir, por consiguiente, este lecho se <dilata>, es decir, que el volumen que ocupa aumenta. Ello se debe a que el empaquetamiento de las partículas del polvo se hace más laxo y aumentan los espacios vacíos entre ellas. En estas circunstancias, existe la posibilidad de que las partículas caigan por gravedad a medida que se crean los vacíos, creando una mezcla de partículas individuales. Es muy probable que en una operación de mezclado ocurran estos tres tipos de mecanismos. El predominio de uno de ellos y la magnitud del mismo dependerán del tipo de mezclador, de las condiciones del proceso de mezclado (carga del mezclador, velocidad, etc.) y de las propiedades de flujo de los componentes de los polvos. 4.3 SEGREGACIÓN DE POLVOS3, 7 Bajo ciertas condiciones, y en un tiempo óptimo de mezclado ocurre, que la mezcla muestra una tendencia a separarse en sus componentes. Este proceso es conocido como segregación, que es el efecto opuesto a la mezcla. Es una parte muy importante en la preparación de productos farmacéuticos porque, si se produce, una mezcla puede cambiar y pasar de aleatoria a no aleatoria o incluso la mezcla aleatoria puede no ocurrir. La segregación aumenta la variación del contenido de las muestras extraídas de la mezcla y puede hacer que un lote carezca de uniformidad en la comprobación del contenido. CAPÍTULO IV. MEZCLADO Página 10 La segregación sucede porque las mezclas de polvo que se encuentran en la práctica no están formadas por partículas esféricas de un sólo tamaño, sino que contienen partículas de distintas formas, tamaños y densidades.Estas variaciones significan que las partículas tienden a comportarse de modo distinto cuando son forzadas a moverse y, en consecuencia, tienden a separarse. Las partículas con propiedades similares tienden a congregarse, creando regiones del lecho del polvo con concentraciones de algunos componentes mayores que en otras. Una situación donde hay una gran diferencia en tamaños entre componentes puede ser benéfico. Por ejemplo, partículas pequeñas de un componente pueden ser favorablemente atrapadas en las irregularidades de la superficie de un gran componente, este concepto es llamado “mezclado ordenado”, estas no son mezclas al azar y este puede ser aplicado en la manufactura de formas sólidas de dosificación conteniendo pequeñas cantidades de ingredientes activos sumamente potentes. 4.4 EFECTO DEL TAMAÑO DE PARTÍCULA3 Diagrama 1. Efecto del tamaño de partícula Tamaño de partícula Segregación por percolación Segregación por trayectoria Segregación por decantación Las partículas de menor tamaño tienden a caer por los espacios que separan a las partículas de mayor tamaño, desplazándose hacia el fondo de la masa La energía cinética de las partículas más grandes tiende a ser mayor, por lo que se desplazan a mayores distancias que las partículas menores, provocando la separación de las partículas de diferentes tamaños Las partículas más pequeñas de una mezcla tienden a salir disparadas hacia arriba por las corrientes de aire turbulento y sedimentan formando una capa sobre la parte superior de las partículas más gruesas CAPÍTULO IV. MEZCLADO Página 11 4.5 EFECTOS DE LA DENSIDAD DE LAS PARTÍCULAS3 Si los componentes tienen densidades distintas, el material más denso tenderá a desplazarse hacia abajo, La segregación por trayectoria también puede afectar a las partículas del mismo tamaño pero de densidades distintas, debido a la diferencia de masa. El efecto que tiene la densidad sobre la segregación por infiltración es potenciarla, de manera que las partículas más densas son también las más pequeñas. Otra posibilidad es que el tamaño y la densidad se contrarresten entre sí, cuando las partículas mayores son también las más densas. Esta propiedad llega afectar sobre todo, en los lechos fluidos, en los que las diferencias de densidad suelen ser más importantes. 4.6 EFECTOS DE LAS FORMAS DE LAS PARTICULAS3 Las partículas esféricas son las que poseen la mayor capacidad de flujo, por lo que se mezclan fácilmente, sin embargo, se segregan con mayor facilidad que las partículas no esféricas. Las partículas irregulares pueden entrelazarse, lo que reduce la tendencia a la segregación cuando se logra la mezcla. Las partículas no esféricas tienen un área de superficie mayor en relación con su peso, lo cual tiende a disminuir la segregación porque favorece los efectos de la cohesión (mayor contacto entre las áreas superficiales), pero también aumenta la probabilidad de decantación. En las mezclas que se segregan, a menudo existe un tiempo óptimo de mezcla, debido a que los factores que producen la segregación suelen necesitar más tiempo para ejercer su acción que el necesario para producir un grado de mezclado razonable. CAPÍTULO IV. MEZCLADO Página 12 Si la segregación supone un problema para la formulación, existen varios procedimientos que ayudan a mejorar la situación: Selección de fracciones de tamaño de partículas con la finalidad de conseguir fármacos y excipientes con un intervalo estrecho de tamaño de partículas. La molienda de los componentes, bien para reducir el intervalo de tamaño de las partículas o para garantizar que todas las partículas tienen un tamaño inferior a unos 30µm, que es un tamaño en que la segregación no suele plantear problemas graves. La selección de excipientes con una densidad similar a la del componente activo. La granulación de la mezcla de polvos (aumento de tamaño), de forma que exista un gran número de partículas distintas distribuidas de manera homogénea en cada unidad/gránulo de segregación. La producción de una mezcla ordenada. 4.7 MEZCLADO ORDENADO3 Los polvos suficientemente finos (micronizados) pueden adsorberse sobre los lugares activos de la superficie de una partícula <<acarreadora>> de mayor tamaño y mostrando una gran resistencia al separarse. Este fenómeno tiene el efecto de minimizar la segregación, al tiempo que mantiene unas buenas propiedades de flujo, se conoce como “mezclado ordenado”, ya que las partículas no son independientes unas de otras y en la mezcla existe cierto orden. La eliminación de la partícula portadora lleva consigo la eliminación automática de las partículas más pequeñas adsorbidas sobre ella. En una mezcla ordenada puede conseguirse un grado de mezclado superior al que proporciona una mezcla aleatoria. CAPÍTULO IV. MEZCLADO Página 13 4.8 CONSIDERACIONES DE MEZCLADO DE POLVOS3 Cuando se mezclan formulaciones en las que la proporción del ingrediente activo es baja, puede conseguirse una distribución más homogénea introduciendo la cantidad del material de manera secuencial en el mezclador. Hay que tener cuidado y comprobar que la cantidad de polvo en el mezclador es el adecuado, ya que en un llenado tanto excesivo o insuficiente pueden reducir de manera significativa la eficiencia del mezclado. De igual forma, un llenado insuficiente puede hacer que el lecho del polvo no se mueva de la forma adecuada en el mezclador o que lleguen a ser necesario un número mayor de operaciones de mezclado para ese lote de material. El mezclador utilizado debe producir los mecanismos de mezclado adecuados para la formulación. El diseño del mezclador debe permitir una limpieza fácil o con descarga completa del producto. De este modo se reduce el riesgo de contaminación cruzada entre lotes y se protege al operador frente a los efectos del producto. Cuando las partículas se rozan unas con otras al moverse en el mezclador pueden producirse cargas estáticas que tienden a provocar agrupamientos y reducción de la mezcla por difusión, haciendo que el material se adhiera a la máquina o a la superficie del contenedor. Para evitarlo, los mezcladores deben de estar equipados de forma que disipen la carga estática y el proceso debe llevarse a cabo con una humedad relativa superior a alrededor del 40%. CAPÍTULO IV. MEZCLADO Página 14 4.9 EQUIPOS PARA EL MEZCLADO DE POLVOS3, 14 Un buen mezclador se considera que es aquel que mezcle todo el lote del producto en forma suave, además de ser fácil de limpiar, descargar, tener poca fricción, buena hermeticidad, alta movilidad, fácil mantenimiento y bajo consumo de energía. Los equipos de mezclado se clasifican en: mezcladores de volteo (cilíndricos, cúbicos, de doble cono, en V o de pantalón), mezcladores de contenedor estacionario (de listones, tornillo vertical, paletas, barra Z, palas planetario, lecho fluidizado), y mezcladores de alta intensidad. Mezcladores de volteo. Se usan habitualmente para mezclar o combinar gránulos de polvo que fluyen libremente. Operan principalmente por un mecanismo difusivo. Existen muchos diseños distintos, por ejemplo los de doble cono, de corazas gemelas, de cono en Y y de tambor, algunos de los cuales se muestran en la figura 1. Fig. 1. Diferentes diseños de mezcladores de volteo. CAPÍTULO IV. MEZCLADO Página 15 Los contenedores de mezcla suelen montarse de forma que puedan rotar sobre un eje. Cuando funcionan a la velocidad adecuada se logra una acción rotatoria. Cuando se produce una gradiente de velocidad en el que la capa superficial se mueve a mayor velocidad y la velocidad disminuye a medida que aumenta la distancia desde la superficie,se genera una mezcla por deslizamiento. Cuando el lecho cae, se expande, lo que permite que las partículas se desplacen hacia abajo por la acción de la gravedad, con lo que se logra una mezcla por difusión. Una velocidad de rotación demasiado alta hará que la fuerza centrífuga mantenga el material en las paredes del mezclador y una velocidad demasiado baja no generará la expansión suficiente del lecho y la mezcla por deslizamiento será escasa. La adición de <<barras intensificadoras>>, deflectores o barras rotatorias produce mezclas por convección. Los mezcladores de volteo son buenos para los gránulos o polvos que fluyen libremente, pero no son adecuados para los polvos cohesivos o de flujo escaso, ya que las fuerzas de deslizamiento generadas suelen ser insuficientes para romper cualquier tipo de agregado. También hay que tener cuidado cuando existen partículas de tamaño significativamente diferente, ya que es probable que se produzca segregación. Este tipo de mezcladores puede utilizarse también para producir mezclas ordenadas, aunque el proceso suele ser lento a causa de la cohesión de las partículas adsorbidas. Mezcladores granuladores de alta velocidad. En la fabricación de productos farmacéuticos suele ser preferible usar una sola pieza de equipo para efectuar más de una función. Un ejemplo de ello es el uso de un mezclador granulador. Como su nombre indica, este aparato puede mezclar y granular un producto, eliminando así la necesidad de transferirlo a otra pieza del equipo, lo que reduce las probabilidades de que ocurra una segregación. CAPÍTULO IV. MEZCLADO Página 16 Mezcladores de lecho fluidificado. El uso más importante de los equipos de lecho fluidificado es el secado de los gránulos y el recubrimiento de materiales formados por múltiples partículas. Sin embargo, estos equipos pueden usarse también para mezclar polvos antes de proceder a su granulación en el mismo contenedor. Mezcladores agitadores. Estos mezcladores dependen del movimiento de una cuchilla o pala a través del producto, por lo que el mecanismo de mezcla más importante es la convección. Ejemplos de este tipo de mezcladores son el de listones (figura2), el planetario, y el Nauta (figura 3). Fig. 2 Mezclador Ribbon Mixer Fig. 3 Mezclador Nauta Fig. 4 Mezclador Planetario http://www.hcdavis.com/all pics/stainlesshd-10_bg.jpg http://spanish.alibaba.com/product-free-img/planetary-mixer-203545093.html CAPITULO V. TABLETAS Página 17 5.1 DEFINICIÓN13, 3, 8 Las formas de dosificación sólidas son definidas como sistemas de liberación de fármacos presentados en unidades sólidas de dosis. Las tabletas y cápsulas son los más populares y preferidos vehículos de liberación porque pueden ser dosificados de una forma más exacta, son de fácil manufactura y su empaque y acondicionamiento a larga escala, tienen buena estabilidad física y química, y pueden contribuir a una buena aceptación dada su fácil administración. Las tabletas incluyen uno o más fármacos (principios activos), además de otras sustancias que se usan en su formulación. Las tabletas son populares por varios motivos pero también tienen desventajas las cuales se mencionan en la tabla (1). Tabla 1. Tabletas: ventajas y desventajas. VENTAJAS DESVENTAJAS La vía oral es la más empleada por ser más cómoda y segura en la administración. No pueden administrarse a pacientes inconscientes, bebes o ancianos. El procedimiento de preparación permite una dosis exacta del fármaco. Difícil biodisponibilidad de fármacos poco hidrosolubles o poco absorbibles. Tienen buena estabilidad física y química con respecto a otras formas farmacéuticas. Efecto irritante de algunos fármacos provocando daños locales o de cualquier tipo a la mucosa gastrointestinal. Fácil manejo y preparación versátil. Mal sabor u olor desagradable. Producción a gran escala por lo cual tienen bajo costo de fabricación. Dosis elevadas de fármaco no pueden administrarse por medio de tabletas. CAPITULO V. TABLETAS Página 18 5.2 MÉTODO DE FABRICACIÓN DE TABLETAS2, 8 Las tabletas se fabrican por compresión, y contienen una serie de diferentes excipientes. Para obtener tabletas de calidad, se puede contar con un granulado o con mezclas físicas que cumplan con ciertas características. Considerando estas características se usara alguno de los tres métodos de fabricación de tabletas: Granulación vía húmeda. Granulación vía seca. Compresión directa. La granulación es el proceso más usado por las industrias farmacéuticas para la fabricación de tabletas; este método presenta el inconveniente de involucrar muchas etapas y materiales, pero permite la manipulación de sustancias que no son adecuadas para compresión directa. La granulación húmeda es el método convencional para transformar polvos en gránulos confiriendo propiedades de flujo y cohesividad a los materiales con el fin de comprimirlos. La granulación vía seca es el proceso que se emplea cuando los fármacos poseen suficientes características de compresibilidad, así como cuando son sensibles al proceso de secado y al empleo de solventes. Por último, el proceso de compresión directa es el proceso por el cual las tabletas son obtenidas directamente por la compresión de mezclas de polvos de los ingredientes activos y excipientes apropiados. CAPITULO V. TABLETAS Página 19 Diagrama 2. Métodos de fabricación de tabletas. Granulación vía húmeda Compresión directa Ingrediente activo Diluente Mezclado Humectación acción Aglutinante Agua Tamizado húmedo Secado Tamizado en seco Mezclado Compresión Lubricante Deslizante Desintegrante Ingrediente activo Materias primas Lubricante Mezclado Pre-compresión compresión Granulación vía seca Ingrediente activo Diluente Mezclado Compresión Compresión Lubricante Molienda Tamizado Compresión Desintegrante Deslizante Desintegrante Granulación CAPITULO VI. EXCIPIENTES FARMACÉUTICOS PARA TABLETAS Página 20 6.1 GENERALIDADES 9, 15 Al diseñar una forma farmacéutica como las tabletas, los excipientes son considerados variables críticas puesto que juegan un papel importante en la elaboración y calidad de la misma. Los excipientes farmacéuticos son sustancias diferentes del fármaco o pro- fármacos farmacológicamente activos, que se incluyen en el proceso de fabricación o están contenidos en una forma de dosificación farmacéutica terminada. Los objetivos que tienen los excipientes es el de mejorar la estabilidad (antioxidantes, absorbentes de UV), optimizar o modificar la liberación del fármaco (desintegrantes, polímeros hidrofílicos, polímeros biodegradables), mejorar la aceptación por parte de los pacientes (sabores), y ayudan en la identificación del medicamento (colorantes). De esta manera, la formulación de tabletas no es una combinación al azar de ingredientes, sino más bien, una formulación cuidadosamente diseñada para estar siempre por encima de un criterio que se haya especificado. Entre los excipientes utilizados en la elaboración de tabletas hay agentes desintegrantes, diluyentes, lubricantes, antiadherentes, saborizantes, colorantes, etc. CAPITULO VI. EXCIPIENTES FARMACÉUTICOS PARA TABLETAS Página 21 6.2 ANTIADHERENTES 3 La función del antiadherente es reducir la adhesión entre el polvo y las caras del punzón y prevenir que se adhieran las partículas a los punzones. Muchos polvos son propensos a adherirse a los punzones, un fenómeno (que en la industria farmacéutica se conoce como “sticking” o “picking”) y que se afecta por el contenido de humedad de polvo. La adherencia puede provocar la acumulación de una fina capade polvo sobre los punzones que, a su vez, hará que la superficie de la tableta sea irregular. 6.3 DILUYENTES 3, 8 Son sustancias en la formulación que aumentan el volumen aparente del polvo y, por lo tanto, el tamaño del comprimido. Este excipiente, que también se conoce como material de relleno. El diluyente ideal debe cumplir una serie de requisitos, como son: Ser químicamente inerte. No ser higroscópico. Ser biocompatible. Poseer unas buenas propiedades biofarmacéuticas (ser hidrofílico o hidrosoluble). Poseer buenas propiedades técnicas (compactabilidad y capacidad de dilución). Tener un sabor aceptable. Ser económico. Una gran variedad de excipientes se han sido utilizados en la compresión directa como diluyentes. CAPITULO VI. EXCIPIENTES FARMACÉUTICOS PARA TABLETAS Página 22 Los diluyentes de compresión directa son comúnmente sustancias que han sido modificadas físicamente para tener un grado necesario de fluidez y compresibilidad. Estos son clasificados de acuerdo a su fuente, en la forma más conveniente: Celulosa y derivados de celulosa Almidón y derivados de almidón Mezclas y productos coprocesados 6.3.1 CELULOSA Y DERIVADOS DE CELULOSA 1, 8 La celulosa microcristalina se ha convertido en un excipiente farmacéutico muy importante, las razones de su preferencia en la industria farmacéutica son su solubilidad, costo, propiedades de compactación, fácil manejo, y sus propiedades fisiológicas inertes. Esta consiste en agregados de microcristales separando la celulosa por medio de hidrólisis ácida. La celulosa microcristalina es un polvo cristalino de color, blanco, inodoro, insípido, compuesto de partículas porosas o aglomerados. Fig. 5 Estructura química de la celulosa CAPITULO VI. EXCIPIENTES FARMACÉUTICOS PARA TABLETAS Página 23 Cuando se comprimen, las partículas de celulosa microcristalina sufren deformación plástica, de esta manera las superficies provocan una unión de contacto por los puentes de hidrógeno. Como las tabletas hechas de celulosa microcristalina son extremadamente fuertes, tienen un elevado potencial de dilución el cual puede resistir el debilitamiento provocado por lubricantes. Este potencial de dilución se define como la capacidad que tiene una cantidad dada de excipiente para unir una cantidad específica del ingrediente activo en una tableta aceptable. De hecho, las tabletas de celulosa microcristalina exhiben un coeficiente tan bajo de fricción que puede no necesitar un lubricante. La fluidez de la celulosa microcristalina es baja, al igual que la densidad de masa y la adición de un deslizante puede llegar a ser necesario. La celulosa microcristalina está disponible en varias y diferentes fuentes. Puede tener un rango de propiedades de tableteado. La celulosa microcristalina es totalmente higroscópica, y sus propiedades de compactación son dependientes del contenido de humedad, ya que con agua en exceso se debilitan los enlaces por puentes de hidrógeno. La compactación de la celulosa microcristalina disminuye al reducir el contenido de humedad. El efecto del agua en la celulosa microcristalina es totalmente dependiente del estado termodinámico del excipiente. La celulosa microcristalina es uno de los aglutinantes más utilizados en compresión directa porque tiene muy buenas propiedades de enlace como aglutinante en seco, además de ser también utilizado como desintegrante y lubricante. La desintegración de las tabletas de celulosa microcristalina se atribuye a la penetración de agua en la matriz hidrofílica por medio de la acción capilar de los poros y la subsecuente ruptura de los puentes de hidrógeno. CAPITULO VI. EXCIPIENTES FARMACÉUTICOS PARA TABLETAS Página 24 Los polvos de celulosa han sido utilizados como diluyentes en tabletas elaboradas por granulación vía húmeda. Aunque forma tabletas fuertes, la fluidez es pobre y el potencial de dilución es bajo. Como celulosa microcristalina tiene algunas propiedades auto-lubricantes, pero la adición de un lubricante es generalmente necesaria, causando una marcada reducción en la fuerza de la tableta. 6.3.2 ALMIDÓN Y DERIVADOS DE ALMIDÓN 1, 8 El almidón comúnmente utilizado consiste en dos polisacáridos, amilosa y amilopectina (Figura 6), basados en un monómero de la glucosa. La amilosa es un polímero lineal y representa aproximadamente el 27% del peso, mientras que la amilopectina tiene una estructura ramificada y representa alrededor del 73% del peso. El componente de la amilosa es semejante a la celulosa, excepto por la configuración estequiométrica de enlace entre las unidades de monómeros. El almidón es insoluble en agua porque los dos polímeros son asociados intermolecularmente en estructuras de rejillas como la de los cristales. Amilosa Amilopectina Fig. 6 Polímeros que forman el almidón. CAPITULO VI. EXCIPIENTES FARMACÉUTICOS PARA TABLETAS Página 25 El almidón es un excipiente importante en la formulación de tabletas, es extensamente utilizado como desintegrante, como aglutinante en la forma de pasta, y diluyente sin embargo, en su estado natural no posee las características de flujo y enlace necesarias para ser utilizado como diluyente de una tableta. El mejor mecanismo de consolidación del almidón es por deformación con un componente de elasticidad elevada. Además, el almidón muestra una elevada sensibilidad al lubricante. El almidón pregelatinizado al ser utilizado como diluente en compresión directa muestra fuerzas físicas bajas. La principal aplicación del almidón pregelatinizado en la formulación de tabletas es como agente desintegrante. Conserva su capacidad desintegrante del almidón natural pero sin los efectos negativos sobre el flujo y la fuerza de la tableta. 6.3.3 AZÚCARES 8 6.3.3.1 Lactosa La lactosa (figura 7) es un disacárido natural, químicamente consiste de una unidad de dextrosa y una unidad de galactosa. Existe en dos formas isoméricas, lactosa y lactosa, y cualquiera de las dos puede ser cristalina o amorfa. La lactosa cristalina se encuentra en la forma anhidra y de monohidrato, pero la lactosa existe solamente en la forma anhidra. La temperatura de cristalización es el principal determinante de la forma que se obtiene. Fig. 7 Estructura química de la lactosa CAPITULO VI. EXCIPIENTES FARMACÉUTICOS PARA TABLETAS Página 26 6.3.3.2 -Lactosa monohidrato La lactosa es el diluyente más usado en la formulación de tabletas, y la forma comúnmente usada es la -lactosa monohidrato, se utiliza generalmente en el granulado más que en formulaciones de compresión directa. Ni sus propiedades de flujo ni sus propiedades de enlace son lo suficientemente buenas para formar tabletas sin un tratamiento preliminar. Las propiedades de enlace son mejoradas por la conversión en agregados de cristales del lactosa monohidrato por medio de granulación de lecho fluido. 6.3.3.3 -Lactosa anhidra La lactosa anhidra es principalmente lactosa anhidra diseñada para compresión directa, consiste de aglomerados de cristales finos por medio del secado por rodillos de una solución de lactosa monohidratada. Sus propiedades de flujo son buenas, y la fuerza de las tabletas es superior que con otros productos de lactosa. La β-lactosa anhidra tiene excelentes propiedades de compactación y una baja sensibilidad al lubricante. La lactosa anhidra es mucho más soluble que el isómero alfa, es higroscópica, y el aumento en los tiempos de desintegración de las tabletas hechas de lactosa anhidra se atribuye a la presencia de alrededor del 20% de la lactosa anhidra. CAPITULO VI. EXCIPIENTES FARMACÉUTICOS PARA TABLETAS Página 27 6.3.3.4 Lactosa spray-driedLa lactosa spray-dried es el primer diluyente introducido en el proceso de compresión directa. Tiene un mejor impacto en la tecnología de tableteado y es ampliamente utilizado. La lactosa spray-dried tiene excelentes propiedades de flujo debido a la forma esférica de sus agregados. Tiene un contenido de humedad de alrededor del 5%, una capacidad limitada de formar tabletas fuertes y un bajo potencial de dilución. La fragmentación es el mejor mecanismo de consolidación, y la fuerza de la tableta no es significativamente afectada por lubricantes. 6.3.4 EXCIPIENTES COPROCESADOS 1 La combinación de excipientes existentes es una opción interesante para mejorar su funcionalidad ya que todas las formulaciones contienen múltiples excipientes. La mezcla de excipientes es generalmente producida para hacer uso de las ventajas de cada componente sin sus desventajas. Por ejemplo, la lactosa spray- dried fluye fácilmente, sin embargo forma tabletas débiles, mientras que la fluidez de la celulosa microcristalina es pobre y forma tabletas extremadamente fuertes. La función que tiene la mezcla de excipientes es realzar un proceso especial por el cual se lleva a cabo la combinación de componentes. La mezcla de excipientes usada en compresión directa tiene un valor adicional comparado con la simplicidad de una mezcla física de excipientes. Las opciones dependen de todos los parámetros de la tableta y consideraciones para la funcionalidad de cada excipiente en la formulación así como sus interacciones. Los productos coprocesados pueden duplicar las ventajas de las materias primas, superando sus respectivas desventajas. Las características más importantes de los excipientes coprocesados son las de mezclado y aglutinamiento las cuales deben ser mejor que las de las mezclas físicas de las materias primas. CAPITULO VI. EXCIPIENTES FARMACÉUTICOS PARA TABLETAS Página 28 6.4 DESLIZANTES 3 La función que tiene el uso del deslizante es mejorar la capacidad del deslizamiento del polvo, lo cual es importante durante la producción de tabletas con velocidades altas y durante la compactación directa. El deslizante funciona de forma tal que sus partículas se adhieren a la superficie de las demás partículas de otros componentes y mejoran el deslizamiento al reducir la fricción entre las partículas. 6.5 LUBRICANTES 3, 8 La función del lubricante consiste en garantizar que la formación y eyección de la tableta pueden producirse con una fricción baja entre el sólido y la pared de la matriz. La fricción alta durante el tableteado puede provocar problemas que repercuten en la calidad del comprimido (comprimidos laminados o incluso fragmentados durante la eyección). Además de reducir la fricción por lubricantes se pueden provocar cambios considerables en las propiedades de la tableta. Se cree que la presencia de un lubricante en un polvo interfiere de forma negativa con la formación de enlaces entre las partículas durante la compactación, con lo que se reduce la resistencia de la tableta. Como muchos lubricantes son de naturaleza hidrofóbica, es frecuente que la disgregación y disolución se retarden cuando se añade el lubricante. Estos efectos negativos están fuertemente correlacionados con la cantidad de lubricante presente y normalmente se añade una cantidad mínima en la formulación, es decir, concentraciones del 1% o menor. CAPITULO VI. EXCIPIENTES FARMACÉUTICOS PARA TABLETAS Página 29 Tabla 2. Lubricantes más utilizados y su concentración en una formulación Tanto el efecto que tiene el lubricante sobre la fricción como sobre los cambios en las propiedades de la tableta están relacionados con la tendencia de los lubricantes a adherirse a la superficie de los fármacos y materiales de relleno durante la mezcla en seco. A menudo, los lubricantes son micropartículas y, como tales, son propensas a adherirse a las partículas de mayor tamaño. Con base a los estudios efectuados sobre el comportamiento del estearato de magnesio durante la mezcla han indicado que esta sustancia puede formar una película que puede cubrir una fracción de la superficie de las partículas del fármaco o del material de relleno. Esta película se puede describir como continua y no como fragmentada. Se han sugerido varios factores que afectan el desarrollo de esta película de lubricante durante la mezcla y, por tanto, que también afectan a la fricción y cambian las propiedades de la tableta, como son la forma y aspereza de la superficie de las partículas de sustrato, la superficie de las partículas de lubricante, el tiempo de mezclado y el tipo o tamaño del mezclador. LUBRICANTE CONCENTRACIÓN (%) Estearato de calcio 0.5-2.0 Aceites vegetales hidrogenados 1.0-6.0 Estearato de magnesio 0.25-5.0 Lauril sulfato de magnesio 1.0-2.0 Polietilenglicol 2.0-5.0 Acido esteárico 1.0-3.0 Estearil fumarato de sodio 0.5-2.0 CAPITULO VI. EXCIPIENTES FARMACÉUTICOS PARA TABLETAS Página 30 Con respecto al efecto que tiene la reducción de la resistencia de la tableta por el lubricante, además del grado de cobertura de la superficie de la película del lubricante que se obtiene durante la mezcla, también será importante el comportamiento de las partículas del sustrato durante la compresión. En consecuencia se debe de evaluar la sensibilidad al lubricante de fármacos y materiales de relleno. CAPITULO VII. COPROCESAMIENTO Página 31 7.1 DESARROLLO DE EXCIPIENTES COPROCESADOS 16 El desarrollo de excipientes coprocesados es un proceso complejo ya que un excipiente puede interferir en la funcionalidad de otro excipiente. La ingeniería de partículas es un campo que involucra la manipulación de parámetros de la partícula como la forma, el tamaño de partícula, la distribución del tamaño de partícula y cambios menores simultáneos. Todos estos parámetros se traducen en cambios a nivel granel los cuales son propiedades de flujo, compresibilidad, sensibilidad a la humedad y manejabilidad. Las propiedades de las sustancias sólidas son clasificadas en tres niveles de estado sólido: nivel molecular, nivel particular, y nivel granel. Nivel molecular: comprende el arreglo de moléculas individuales en estructuras cristalinas e incluye fenómenos como el polimorfismo, pseudopolimorfismo, y el estado amorfo. Nivel particular: comprende las propiedades de partículas individuales como es la forma, el tamaño, área de superficie, y porosidad. Nivel granel: compuesto por un conjunto de partículas y propiedades como son el flujo, compresibilidad, y potencial de dilución, que son factores críticos en el buen funcionamiento de estos excipientes. La interdependencia existente entre los niveles proporciona un marco científico para el desarrollo de nuevas clases de excipientes y nuevas combinaciones de excipientes existentes. El coprocesamiento está basado en un concepto novedoso en donde dos o más excipientes interactúan a nivel de subpartícula, con el objetivo de proporcionar una sinergia o mejora en la funcionalidad para enmascarar las características poco deseables de los excipientes individuales. CAPITULO VII. COPROCESAMIENTO Página 32 Los excipientes coprocesados son preparados por la incorporación de un excipiente en la estructura de partícula de otro excipiente usando procesos como el secado “co-drying” (secado en conjunto). 7.2 COPROCESAMIENTO DE EXCIPIENTES 16 El proceso actual de desarrollo de excipientes coprocesados implica los siguientes pasos: Identificación del grupo de excipientes que serán coprocesados, por medio del estudio de las características y requerimiento funcionales del material. Selección de la proporción de varios excipientes. Evaluación del tamaño de partícula requerido para el coprocesamiento.Este es importante cuando uno de los componentes es procesado en una fase dispersa. En el procesamiento posterior el tamaño de partícula final depende de su tamaño de partícula inicial. Selección adecuada del proceso de secado por aspersión o secado rápido. Optimización del proceso A continuación se presenta un esquema (Figura 8) donde se ilustra el método de coprocesamiento, el cual es interesante porque los excipientes son modificados físicamente sin alterar su estructura química. El coprocesamiento lleva a la formación de excipientes granulados los que tienen como característica principal la propiedad de aglutinación. CAPITULO VII. COPROCESAMIENTO Página 33 Fig. 8 Método de coprocesamiento CAPITULO VII. COPROCESAMIENTO Página 34 7.3 CARACTERÍSTICAS DEL MATERIAL DE COPROCESAMIENTO 16 El coprocesamiento de excipientes ofrece una herramienta interesante para alterar las propiedades físico-mecánicas de estos, como su comportamiento frente a la compresión y el flujo. Los materiales por su comportamiento frente a la aplicación de una fuerza, pueden ser clasificados como elásticos, plásticos y materiales frágiles o quebradizos. Todos los materiales farmacéuticos exhiben los tres tipos de comportamiento, con un tipo existente de respuesta predominante. El coprocesamiento se lleva a cabo al realizar una combinación de materiales que tengan las características de deformación plástica y fragmentación. La combinación de materiales plásticos y frágiles es necesaria para la realización óptima del tableteado. Por lo tanto, la combinación de estos dos tipos de materiales produce un efecto sinérgico en la compresibilidad. 7.4 VENTAJAS DEL COPROCESAMIENTO DE EXCIPIENTES 16 Diagrama 3. Coprocesamiento de excipientes Ventajas del coprocesamiento No hay cambios químicos Mejora de las características físico- mecánicas Mejora del potencial de dilución Reducción de la sensibilidad al lubricante Mejora de las propiedades organolépticas Menor variación de peso en las tabletas elaboradas Disminución de tiempo en el desarrollo de formulaciones farmacéuticas CAPITULO VIII. EFECTO DEL LUBRICANTE EN TABLETAS Página 35 8.1 DEFINICIÓN DEL ÍNDICE DE SENSIBILIDAD AL LUBRICANTE 1, 3 La sensibilidad al lubricante (LSR) es la reducción de la resistencia de la tableta debido a la adición de un lubricante con respecto a una tableta formada sin lubricante. Una propiedad importante de esta sensibilidad al lubricante parece ser el grado de fragmentación que sufren las partículas del sustrato durante la compresión, de manera que se asume que, durante la compresión, se forman superficies de las partículas que no están cubiertas con una película de lubricante al fragmentarse las partículas y que esas superficies limpias se unirán de forma diferente con respecto a las superficies que si están cubiertas por el lubricante. De donde Csu representa la dureza de las tabletas sin lubricante y Cs l representa la dureza de las tabletas con lubricante respectivamente. Un modelo de matriz coherente, sugiere que cuando en una tableta hay una superficie o una matriz continua de superficies recubiertas por el lubricante, a lo largo de la que se puede formar un plano de fractura, la resistencia de la tableta es considerablemente más baja que la de las tabletas formadas con polvo no lubricado. No obstante, si los procesos de mezcla y compresión no dan lugar a una matriz lubricante coherente de este tipo dentro de la tableta, la sensibilidad del lubricante parece ser menor. 𝐿𝑆𝑅 = 𝐶𝑆𝑈 − 𝐶𝑆𝐿 𝐶𝑆𝑈 CAPITULO VIII. EFECTO DEL LUBRICANTE EN TABLETAS Página 36 8.2 EFECTO DEL LUBRICANTE EN LA DUREZA DE LAS TABLETAS 1 Bolhuis [1975] muestra en el caso del estearato de magnesio forma una película de lubricante alrededor de las partículas durante el proceso de mezclado. Este lubricante interfiere con las propiedades de enlace debido a que se forma una barrera física. A parte de disminuir las propiedades de enlace, la adición de lubricantes hidrofóbicos incrementa el tiempo de desintegración y disminuye la velocidad de disolución. La magnitud del efecto de los lubricantes en la dureza de la tableta es dependiente de un gran número de factores, por ejemplo la naturaleza y las propiedades del lubricante, la naturaleza y propiedades de los otros componentes de las tabletas y las condiciones del proceso. 8.3 FORMACIÓN DE LA PELÍCULA DE LUBRICANTE DURANTE EL MEZCLADO1 Cuando un lubricante es agregado a una mezcla para tableteado y se somete a la acción del mezclado, estos se distribuyen como una fracción libre. Cuando el tiempo de mezclado es prolongado puede transferir más lubricante de la fracción libre a la película de la superficie. La dureza de la tableta disminuye, por el incremento en el tiempo de mezclado de los componentes de la mezcla con el lubricante, que lleva a la formación de esta película de lubricante que interfiere con los enlaces de las partículas. La disminución de la dureza de la tableta se atribuye a la formación de enlaces débiles después de la compresión, entre las moléculas de lubricante en vez de la formación de enlaces fuertes de excipiente-excipiente. CAPITULO VIII. EFECTO DEL LUBRICANTE EN TABLETAS Página 37 Figura 9. Formación de película de lubricante El efecto del estearato de magnesio sobre las propiedades de enlace depende principalmente de la película completa que se forma durante la etapa de enlace en el proceso de compactación. La formación de la película completa depende de las posibilidades y velocidad de formación de la película durante el mezclado y de las características de la película durante la compactación y consolidación. La posibilidad y velocidad de formación de la película es influenciada por: La naturaleza y propiedades del lubricante La naturaleza y propiedades de las partículas de los componentes Presencia de otros aditivos en el mezclado Tiempo e intensidad del mezclado Tipo, tamaño y contenido del mezclador CAPITULO VIII. EFECTO DEL LUBRICANTE EN TABLETAS Página 38 8.4 EFECTO DE LAS PROPIEDADES DEL LUBRICANTE EN LA FORMACIÓN DE LA PELÍCULA1 8.4.1 Naturaleza del lubricante El efecto de los lubricantes en las propiedades de enlace de las partículas depende de la naturaleza del lubricante empleado. La fuerza de las interacciones adhesivas explica la formación de una película monomolecular de estearato de magnesio sobre un excipiente. Este puede disminuir el número de interaccione cohesivas fuertes entre las partículas del excipiente provocando una disminución en la fuerza de la tableta. El efecto del tiempo de mezclado con lubricante, tanto en las propiedades de las tabletas como en las propiedades del lubricante fue estudiado por Hölzer [1979] empleando un gran número de lubricantes y diferentes materiales de prueba. Los resultados del experimento muestran que tiempos prolongados de mezclado generalmente incrementan la reducción en la dureza de la tableta, pero la magnitud del efecto depende del lubricante usado. 8.4.2 Concentración y área de superficie del lubricante Además de la naturaleza del lubricante, la concentración y el área de superficie del lubricante determinan el efecto en la dureza de la tableta. Usando bajas concentraciones de estearato de magnesio sin cambios en las condiciones de mezclado, la formación de la película puede ser lenta y por lo tanto, la disminución de la dureza puede ser mucho menor en un tiempo de mezclado establecido, en comparación a elevadas concentraciones de lubricante. CAPITULO VIII. EFECTO DEL LUBRICANTE EN TABLETAS Página 39El mezclado de excipientes con partículas grandes de estearato de magnesio puede hacer más lento el proceso de formación de la película comparado con un mezclado que emplea un lubricante con partículas más pequeñas o finas. Esta es quizá la razón por la cual en un tiempo de mezclado fijo, el efecto del estearato de magnesio granulado tiene un menor impacto en la dureza, con respecto al estearato de magnesio en polvo fino. Johanson [1984] se basó en esta razón, comparando el efecto en la dureza del estearato de magnesio en forma granular con el estearato de magnesio en polvo fino. En un tiempo de mezclado fijo, el estearato de magnesio granular muestra propiedades lubricantes similares a las del estearato de magnesio en polvo sin efectos negativos en las propiedades de las tabletas, con concentraciones de alrededor del 1%. Esto se basa en la observación de que la forma granular tiende a disminuir la cobertura del área de superficie final de las partículas de los componentes de la mezcla. Al incrementar el tamaño de partícula del estearato de magnesio granulado, la cantidad requerida de lubricante es mucho mayor para poder igualar el efecto lubricante del estearato en polvo. El área de superficie del lubricante es considerado el parámetro más crítico del material con respecto al efecto deletéreo en las propiedades de las tabletas. En estudios realizados con diferentes tipos de estearato de magnesio, el efecto que tiene sobre las propiedades de las tabletas puede ser explicado en gran parte por las diferencias en el área de superficie y la difusión de las partículas de lubricante durante un tiempo de mezclado predeterminado. 8.4.3 Morfología del lubricante El estearato de magnesio tiene grandes variaciones con respecto a sus propiedades físicas y químicas. Además a sus diferencias químicas, sus características estructurales y cristalinas son probablemente los criterios más importantes para lograr determinar el grado y extensión de superficie cubierta. CAPITULO VIII. EFECTO DEL LUBRICANTE EN TABLETAS Página 40 La espectroscopía de masas de ión secundario (SIMS) indica la diferencia entre el estearato de magnesio comercial y estearato de magnesio de alta pureza en lo que respecta a la formación de la película. El estearato de magnesio comercial forma una película sobre las partículas de los componentes de la mezcla, el producto puro forma una película pobre que se atribuye a su estructura cristalina. El estearato de magnesio en forma de agujas tiene una menor distribución en las partículas que el estearato de magnesio en forma de placas. 8.5 EFECTO DE LAS PROPIEDADES DEL MATERIAL EN LA FORMACIÓN DE LA PELÍCULA1 Un requisito para la formación de la película de lubricante es que sus partículas se distribuyan entre las partículas del material. De esta forma el tamaño de partícula y propiedades de flujo del material influyen en el índice de lubricación para la formación de la película. Por otra parte, las propiedades de flujo de las partículas del material pueden tener un gran efecto en el grado de lubricación para la formación de la película. Cuando son extremadamente pobres las propiedades de flujo del material, la distribución de las partículas y la formación de la película durante el mezclado puede ser un proceso muy lento. La sensibilidad al lubricante está relacionada con la densidad aparente del material. Primero, la baja densidad aparente es un indicativo de una fluidez pobre del material, lo cual puede llegar a retardar o incluso prevenir la formación de una película de lubricante durante el proceso de mezclado. Segundo, una densidad aparente mucho menor, puede dar por resultado un mayor rearreglo de partículas y consecuentemente una fricción mayor durante la consolidación. Esto puede impedir la formación de la capa de lubricante y formación de enlaces. Las características de consolidación y compactación del material tienen una influencia considerable en su susceptibilidad al lubricante. CAPITULO IX. CARACTERÍSTICAS DE LOS EXCIPIENTES UTILIZADOS Página 41 9.1 Estearato de Magnesio 4,5 El Estearato de magnesio es el lubricante más común y más efectivo. El material derivado de una fuente animal es una mezcla variable de estearato y palmitato y tiene la mejor morfología para lubricación si es fabricado por el proceso de precipitación. El estearato de magnesio proviene de una fuente vegetal y es más del 90% estearato, y un lubricante que proviene de fuentes animales no es tan eficaz. El estearato de magnesio es generalmente eficaz a concentraciones del 0.2% al 2%. Usualmente se mezcla con polvo o con una mezcla granulada, por un tiempo relativamente corto (no más de 5 min) debido a que afecta la compactación y la disolución in vivo. Nombres comunes: Estearato de magnesio (BP, JP, PhEur, USPNF) . Nombre químico: sal de acido octadecanoico de magnesio Fórmula empírica: C36H70MgO4 Fórmula química: [CH3 (CH2)16COO]2Mg Incompatibilidades: es incompatible con ácidos fuertes, bases y sales de hierro. Evitar mezclar con oxidantes fuertes. El estearato de magnesio no puede ser utilizado en productos que contiene aspirina, algunas vitaminas, y sales alcaloides. CAPITULO IX. CARACTERÍSTICAS DE LOS EXCIPIENTES UTILIZADOS Página 42 Tabla 3. Características del excipiente Estearato de Magnesio Descripción Polvo muy fino, ligeramente blanco, tiene un ligero olor a ácido esteárico. Densidad aparente 159 g/L Densidad compactada 286 g/L Densidad verdadera 1092 g/L Solubilidad Prácticamente insoluble en etanol, etanol (95%), éter y agua; ligeramente soluble en benceno caliente y en etanol caliente (95%) Área de superficie 1.6 – 14.8 m2/g El estearato de magnesio es hidrofóbico y quizá pueda retardar la disolución del fármaco en una forma de dosificación sólida; por lo tanto es utilizado en concentraciones muy bajas en las formulaciones. 9.2 Cellactose® 80 1,16 El Cellactose® 80 es un compuesto coprocesado secado por aspersión que consiste de un 75% de - lactosa monohidratada (Ph. Eur) y un 25% de celulosa en polvo (Ph. Eur). Las ventajas que tiene este material, es que las dos materias primas son combinadas en una sola forma para reducir las características negativas de los dos componentes. Este producto ha sido desarrollado especialmente para compresión directa, ya que combina las características de llenado y aglutinamiento de los dos componentes, con lo que se permite un tableteado más fácil y económico. CAPITULO IX. CARACTERÍSTICAS DE LOS EXCIPIENTES UTILIZADOS Página 43 La forma regular y distribución del tamaño de partícula llevan a un producto coprocesado con excelentes propiedades de flujo. Debido al proceso de aspersión los gránulos resultan esféricos lo cual le otorga muy buenas propiedades de fluidez incluso si se mezcla con activos que no fluyen bien, y la celulosa otorga excelente compresibilidad por ser un material plástico. La buena compactación se atribuye al efecto sinérgico de consolidación por fragmentación de la lactosa, junto con la deformación plástica de la celulosa. Este coprocesado es muy superior a una simple mezcla física de lactosa y celulosa, sus principales aplicaciones se destacan en: comprimidos para compresión directa con dosificaciones altas, tabletas con extractos vegetales, tabletas masticables, y comprimidos destinados al recubrimiento. Las buenas propiedades de desintegración del Cellactose se deben a la presencia de fibras de celulosa en las partículas macroporosas. Como la celulosa es cubierta con lactosa, la humedad de absorción es mucho menor que la de la celulosa microcristalina sola. CAPITULO IX. CARACTERÍSTICAS DE LOS EXCIPIENTES UTILIZADOS Página 44Tabla 4. Características del excipiente Cellactose® 80. Descripción Polvo blanco e inodoro, prácticamente soluble en agua Ángulo de reposo 32-35° Densidad aparente 380 g/L Densidad compactada 500 g/L Distribución del tamaño de partícula <32 µm <= 20% <160 µm 35-65% <200 µm >= 80% Propiedades Posee una buena uniformidad de contenido gracias a la baja tendencia a la disgregación de la sustancia activa. Superficie ideal del núcleo de gragea que permite revestimientos fáciles y económicos. Permite el tableteado de sustancias activas de difícil compresión debido a la excelente compresibilidad. Las tabletas tienen una dureza uniforme gracias a la relación constante lactosa/celulosa. Existe una alta uniformidad de peso en todas las velocidades de tableteado debido al buen flujo. Las tabletas poseen un alto grado de blancura. CAPITULO IX. CARACTERÍSTICAS DE LOS EXCIPIENTES UTILIZADOS Página 45 9.3 Starlac® 1,16 Starlac es un compuesto secado por aspersión compuesto por un 85% de - lactosa monohidratada (Ph. Eur. – USP/NF – JP) y un 15% de almidón de maíz (Ph. Eur. - USP/NF) Starlac es un excipiente que se ha desarrollado especialmente para la compresión directa. Combina un excelente flujo y compresibilidad con extraordinarias características de desintegración con lo cual se evita o se reduce el agregado adicional de desintegrantes. Posee buena fluidez y en sus principales aplicaciones se destacan los comprimidos con bajas dosis, formulaciones homeopáticas, elaboración de núcleos para recubrimientos, relleno de cápsulas. Tabla 5. Características del excipiente de Starlac ®. Descripción Polvo blanco e inodoro, prácticamente soluble en agua fría. Ángulo de reposo 30° Densidad aparente 570 g/L Densidad compactada 680 g/L Distribución del tamaño de partícula 32 µm 7% 63 µm 14% 100 µm 21% 160 µm 45% 250 µm 90% 315 µm 100% Propiedades Posee propiedades de desintegración optimizadas. Tiene excelente rendimiento de compresión / dureza gracias al proceso de secado por aspersión. El excelente flujo produce una alta uniformidad de peso de las tabletas. Tiene mayor estabilidad mecánica. Excelente estabilidad en el almacenamiento. CAPITULO X. DESARROLLO EXPERIMENTAL Página 46 10.1 MATERIAS PRIMAS Cellactose80 Meggle AG, Wasserburg, Germany Lote: L0523-A4901 Starlac Meggle AG, Wasserburg, Germany Lote: L0629-A4942 Estearato de Magnesio, E. Merck AC. DARMSTADT. Lote: V13596 10.2 PLANTEAMIENTO EXPERIMENTAL Evaluar el efecto del tiempo de mezclado y la concentración de lubricante (Estearato de Magnesio) en cada uno de los excipientes coprocesados (Starlac y Cellactose 80). 10.3 ESTABLECIMIENTO DE LAS CONDICIONES EXPERIMENTALES DE TRABAJO Para poder establecer las condiciones de tiempo de muestreo, velocidad de mezclado y presión de compresión, se elaboraron diversos lotes de tabletas con un peso aproximado a los 600mg. Los lotes de tabletas se fabricaron por el proceso de compresión directa, la cantidad de tabletas fabricadas fueron 10 tabletas para cada condición (fuerza- tiempo). A cada lote de tabletas se le determino la dureza, con la finalidad de poder determinar las condiciones de trabajo en lo que refiere a fuerza y tiempo de compresión, así como la masa de la tableta. CAPITULO X. DESARROLLO EXPERIMENTAL Página 47 10.4 METODOLOGÍA DE TRABAJO Lubricante (Estearato de magnesio al 0.5% o 1%) Excipiente coprocesado (Cellactose ® 80 o Starlac ® ) Compresión Mezclado Evaluación de tabletas Perfiles de compactación Análisis de resultados Muestreo: t0min, t1min, t2min, t3min, t5min, t10min, t15min, t30min Condiciones: V= 20r.p.m. Carga= 1 kg P= 32 kg/cm 2 T= 3 s Dureza Friabilidad Dimensiones t(s) desintegración CAPITULO X. DESARROLLO EXPERIMENTAL Página 48 10.5 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 10.5.1 Procedimiento de mezclado Las mezclas físicas de los excipientes coprocesados (Cellactose®80 y Starlac®) con el lubricante (Estearato de Magnesio) a diferentes concentraciones se llevo a cabo de la siguiente manera. Mezcla física con una concentración de lubricante del 0.5% Se pesaron 2 partes de excipiente coprocesado (Cellactose®80 o Starlac®), cada una de 497.5g y 5g del lubricante (Estearato de magnesio). Se cargó el mezclador en “v”, primero colocando una de las partes del excipiente coprocesado, adicionando posteriormente el lubricante y por último se adicionó la otra parte del excipiente coprocesado. El mezclado se llevó a cabo bajo las siguientes condiciones: tiempo de mezclado de 30 minutos; bajo una velocidad de 20 r.p.m. y una carga de 1000g. Se realizó un muestreo durante el tiempo de mezclado en los siguientes intervalos de tiempo: t0min, t1min, t2min, t3min, t5min, t10min, t15min y t30min. Nota: La muestra que se tomó en cada tiempo fue de 25g. Mezcla física con una concentración de lubricante del 1% Para llevar a cabo la mezcla física con una concentración de lubricante al 1%, se pesaron 2 partes de excipiente coprocesado (Cellactose®80 y Starlac®), cada una de 495g y 10g del lubricante (Estearato de magnesio). El proceso de mezclado fue el mismo que se le hizo a la mezcla física con una concentración de lubricante del 0.5%. CAPITULO X. DESARROLLO EXPERIMENTAL Página 49 10.5.2 Procedimiento de compresión de mezclas físicas Manejo de las muestras obtenidas en cada uno de los tiempos: Se identificaron cada una de las muestras. De cada muestra de las mezclas físicas, se tomaron 30 muestras con un peso de alrededor de 600-610mg. Se ensambló la matriz y el punzón inferior de la prensa Carver. Cada muestra pesada para tabletear, se colocó en la cavidad de la matriz. Se procedió a colocar el punzón superior en la cavidad de la matriz La matriz se colocó en la prensa y se ejerció una presión de 32kg/cm2 la cual se leía en el manómetro de la prensa. La presión se ejerció durante 3 segundos y posteriormente se liberó al abrir la llave del manómetro de la prensa. Por último se realizó la eyección de la tableta. Manejo de la muestra control para el tiempo cero: Se pesaron 30 muestras del excipiente coprocesado sin lubricante con un peso de alrededor de 600-610mg. Las muestras control tuvieron el mismo tratamiento que las muestras de las mezclas físicas, excepto por la parte de lubricación, ya que se lubricaron los punzones y la matriz con una mezcla de talco y estearato de magnesio, con la finalidad de que no se tuviera problemas con la eyección de las tabletas control. CAPITULO X. DESARROLLO EXPERIMENTAL Página 50 10.5.3 Control de las tabletas Variación de peso. El método de variación de peso consiste en tomar una muestra de 10 tabletas que son pesadas individualmente, y el resultado de este peso es registrado. Dimensiones. Las dimensiones del material son importantes, ya que también determinan el peso de la tableta. Las variaciones pequeñas en las dimensiones, no deben notarse a simple vista. Las variaciones altas pueden provocar una dificultad al empacar las tabletas en el blister o en los recipientes. El diámetro y la altura de la tableta se midieron con un vernier en las 30 tabletas obtenidas en cada tiempo de muestreo. Friabilidad. Esta prueba es utilizada para determinar bajo ciertas condiciones definidas, la friabilidad de las tabletas, es decir, el fenómeno por el cual la superficie de las tabletas muestran evidencia de laminación o fractura cuando son sometidas a choques mecánicos. Esta prueba es importante en el proceso de fabricación,
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