FARMACOTECNIA
SOLIDOS (I)
IntroducciOn
La conminución , molienda o micronizacion puede definirse como el proceso de reducción del tamaño de partícula. Dentro se ésta se resaltan dos procesos elementales: la trituración que es el proceso de conminución de materiales de gran tamaño hasta piezas más pequeñas como es el caso de la hulla y en la industria siderúrgica. El otro caso es la molienda o pulverización que es el proceso de conminución de un material hasta partículas muy finas o polvo .
Para utilizar materias primas sintéticas o derivadas de fuentes animales o vegetales o sintéticas para la producción de formas farmacéuticas es necesario que estas tengan un tamaño de partícula definido. Como consecuencia se tiene un aumento del tamaño de superficie en el material (para que fácilmente se pueda incorporar en la forma de dosificación respectiva), tener un tamaño de partícula definido (lo que mejora su textura y untuosidad) y ayudar a liberar los compuestos desde sus fuentes.
TamaÑo de partícula:
En general en los procesos farmacéuticos se necesitan partículas cuyo tamaño sea menor de 1000 µM. La USP categoriza cualquier tipo de polvo según su tamaño en:
-Muy grueso: Cuando se obtienen partículas mayores a 1000 µM.
-Grueso: Cuando se obtienen partículas entre 355 – 1000 µM.
-Moderadamente fino: Cuando se obtienen partículas entre 180 – 355 µM.
-Fino: Cuando se obtienen partículas 125 -180µM.
-Muy fino: Cuando se obtienen partículas entre 90 -125 µM1.
Dureza de los materiales:
Dureza es la capacidad de un cuerpo de no dejarse penetrar o rayar por otro.
En la naturaleza cualquier tipo de material sólido se puede clasificar según su dureza en la escala de Moh’s entre 1 y 10. El material más duro es el diamante (10) y el menos duro el Calcio (1).
Según lo anterior la dureza de un material suave se cataloga en la escala entre 1 y 3, uno de dureza Intermedia entre 4 y 7, y los materiales duros entre 8 y 10 2,3.
Estructura de los sólidos
Acorde a su estructura interna, los sólidos se clasifican en cristalinos (que tienen una estructura geométrica definida) y amorfos.
Un cristal esta formado de átomos, iones o moléculas en un arreglo geométrico regular. La estructura externa (hábito) de los cristales varía inclusive para un mismo principio activo, pero la estructura interna siempre es constante. En forma general los cristales se clasifican en 6 sistemas cristalinos mayores que al mismo tiempo se subdividen en 36 clases4 .
1. S. cúbico: posee 3 ejes de igual longitud que se interceptan en ángulos rectos. Estos son isotrópicos.
2. S. Tetragonal: Contiene 3 ejes que se interceptan en ángulos rectos; de los cuales, 2 son de igual longitud pero el tercero es más largo o más corto.
3. S. Hexagonal: Posee 3 ejes en el mismo plano que se interceptan a 60 ° y un cuarto eje más largo o más corto que es perpendicular al plano de los anteriores.
4. S. Rómbico: Posee 3 ejes de longitud desigual que se interceptan en ángulos rectos.
5. S. Monoclínico: Posee tres ejes de longitud desigual; de los cuales 2 de ellos se interceptan a ángulos rectos y un tercero es perpendicular a uno y no al otro.
6. S. Triclínico: Posee 3 ejes de longitud desigual, y ninguno de éstos se interceptan en ángulos rectos5 .
Formas microscópicas de las partículas:
Los términos de la USP 26 para definir la forma o hábito son:
1 Acicular: Partículas con forma semejante a agujas con altura y anchura similar.
2. Columnar: Partículas delgadas y alargadas con anchura y longitud mucho más grande que una partícula acicular.
3. Hojuela: Partículas delgadas, aplanadas de similar longitud y anchura.
4. Placa: Partículas planas de similar longitud y anchura pero con una mayor altura.
5. Lata (cuchilla): Partículas planas, alargadas en forma de cuchillas.
6. Cúbica: Partículas de similar altura, longitud y espesura. Aquí se incluyen también las formas esferoidales.
Los grados de asociación de los cristales son los siguientes:
1. Lamelar: Se ven como placas apiladas.
2. Agregados: Son masas de partículas adheridas entre sí.
3. Aglomerado: Formado por partículas fusionadas o cimentadas.
4. Conglomerados: Mezcla de dos o más tipos de partículas.
5. Esferuelas: Partículas agrupadas en forma de racimos.
6. Incrustación: Formada por partículas cubiertas con partículas más pequeñas que están incrustadas en el anterior.
Los cristales también pueden describirse en términos de su condición:
-Bordes (angular, redondeado, liso y fracturado)
-óptica (coloreado, transparente, translucido y opaco)
-Defectos (oclusiones e inclusiones).
-Características de superficie se clasifican en: Agrietadas, lisas, porosas, rugosas y despicadas 6.
La forma que adquiere un cristal depende de diversos factores como temperatura, presión y composición del solvente de cristalización7. Los análisis que indican el tipo de cristal son la difracción de rayos x, y los de calorimetría diferencial de barrido
(DSC)8,9.
La importancia de del hábito cristalino radica en que ésta puede influir durante los procesos de compresión y liberación del fármaco10 .
Polimorfismo
Es la capacidad de una sustancia para cristalizar en una o más formas cristalinas. El color, dureza, solubilidad, punto de fusión dependen de la forma polimórfica, y según ésta se variará la respuesta biológica. La eficacia del fármaco depende de la solubilidad en la sangre o en el tracto gastrointestinal. La solubilidad y la velocidad de disolución pueden variar entre varias formas cristalinas11 .
El cambio de forma se produce por estructuras de resonancia, rotación de partes de la molécula en ciertos enlaces, pequeñas distorsiones en los ángulos y cambios entre las distancias de los enlaces Estas distorsiones de la forma molecular cambian el comportamiento óptico debido a variaciones en las posiciones relativas de moléculas adyacentes en dos formas cristalinas diferentes12.
Los polimorfos poseen formas cristalinas diferentes, pero su estado líquido y de vapor son idénticos. Un polimorfo metaestable tiene una mayor presión de vapor, alta energía libre, mayor solubilidad y un bajo punto de fusión que los polimorfos estables. Algunas veces los polimorfos son clínicamente más efectivos que otras formas cristalinas debido a las diferencias entre solubilidad, coeficiente de partición y velocidad de disolución que afectan la absorción y respuesta terapéutica13 .
El uso de un polimorfo metaestable es factible si la velocidad de transformación de la forma metaestable es lenta. Aunque la forma metaestable es deseable clínicamente, la forma estable da mayor estabilidad química. Para algunos sólidos la forma cristalina depende principalmente de la velocidad de enfriamiento13.
Comportamiento de los materiales en la conminución
1. Material elástico: Al aplicarle una presión este se desforma sin fracturarse. una vez retirada la fuerza de aplicación, el material recobra su forma original. Si la presión aplicada es mucho mayor a las fuerzas de atracción intermoleculares y si se disminuye la temperatura este sólido, éste se fracturará irreversiblemente ya que así se disminuye la flexibilidad de los enlaces de la cadena adquiriendo un comportamiento frágil.
2. Material Plástico: Al aplicar la presión se produce un deslizamiento de un plano de las moléculas sobre otro causando dislocación y reacomodación de los enlaces ocasionando al mismo tiempo grietas que finalmente conducen a la fractura de las partículas. Para impedir la fatiga del equipo se debe aumentar la velocidad de conminución con el fin de causar dislocaciones seguidas una tras de otra y finalmente la fractura de la partícula
3. Material Frágil: Al aplicar una presión al material éste sufrirá una fractura inmediata ya que en éstos materiales existe poca fuerza de atracción entre los enlaces intermoleculares. Es usual que una partícula pequeña con muchas imperfecciones sea más resistente a la fractura que una gran partícula. Aquí el rompimiento es un proceso que es independiente de la temperatura. La mayoría de los productos farmacéuticos poseen un comportamiento entre plástico y elástico. Si se aumenta la fuerza de impacto algunos materiales que se comportan como frágiles y como plásticos si se disminuye la fuerza del impacto.
Cristales ideales: Puede estar formado por átomos, iones, o moléculas, que forman caras perfectas ya que no poseen huecos, grietas, imperfecciones o incrustaciones. En ellos existe un equilibrio entre las fuerzas atractivas intermoleculares y las de repulsión. Al aplicarles una fuerza superior al de atracción intermolecular se produce un desequilibrio y deslizamiento de un plano de moléculas sobre otras llegando a la fractura.
Cristales reales: Estos poseen imperfecciones debido a la pérdida de moléculas o iones. Estos cristales fracturan más fácilmente que los ideales ya que hay que aplicarles una fuerza menor mecánica que los anteriores. Su fluidez aplicando una energía mecánica o térmica. La fuerza que se necesita aplicar a un cristal real para su cominución es menor que la de un cristal ideal porque en el primero se rompen los enlaces cercanos los defectos (grietas, poros, incrustaciones amorfas, canales etc.) facilitando su fractura, mientras que en el segundo, hay que aplicar una mayor fuerza por tener mayor simetría y cero imperfecciones14 .
