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CARACTERIZACIÓN GRANULOMÉTRICA DE SÓLIDOS
Trascendencia galénica de los estudios granulométricos.
Tamaño y forma de partícula condicionan propiedades de interés en tecnología farmacéutica.
Superficie de partícula por la ecuación de Noyes y Whitney (relación cant. principio activo - tiempo)
Tamaño de partícula condiciona la superficie y esto influye en la velocidad de disolución, etc.
Tamaño influye en la eficacia terapéutica de ciertas vías de admo.
La forma de la partícula condiciona las propiedades reológicas del material.
Es relevante el estudio de la distribución granulométrica de la muestra.
Da idea de la capacidad del mezclado o segregación de los componentes de la muestra o disparidad de tamaños y densidades.
Estudio del tamaño y forma de las partículas.
Es difícil describir el tamaño de un objeto tridimensional con un único número
Aún más complicado tratar con partículas de forma irregular y muestras con tamaños y formas distintas.
Para la tecnología farmacéutica es útil disponer de un solo número que indique las dimensiones medias del material.
Uso de esfera con única forma geométrica con un tamaño medido con un solo número (uso como referencia).
Peso de partícula:
Se trabaja con el diámetro de la esfera (el mismo peso que la partícula de interés).
El diámetro de la esfera es un parámetro orientativo del tamaño medio de la partícula.
ESFERA EQUIVALENTE
: esfera que posee una propiedad determinada igual que la partícula a estudiar.
DIÁMETRO EQUIVALENTE
Métodos de análisis granulométrico.
Se basan medir alguna característica de la partícula y el cálculo del diámetro equivalente (valor que indica el tamaño de partícula).
No todos los diámetros determinan por igual todas las propiedades
Algunas técnicas utilizan coeficientes correctores (coeficientes de forma o volumen) que relacionan diámetros equivalentes con otros.
Fases de un análisis granulométrico.
Búsqueda de información inicial: se establecen especificaciones de trabajo y se recaba información de la naturaleza del material.
Selección de la técnica y equipo: se condiciona por el intervalo de tamaños de partícula de la muestra. Otros factores: presupuesto, duración del análisis, etc.
Procedimiento de muestreo: diferentes procedimientos que asegura las condiciones de la muestra y uso de sistemas oscilatorios.
Preparación de la muestra: en función de la técnica elegida.
Realización del análisis: se realizan réplicas necesarias en función de la variabilidad de la técnica y equipo = resultado fiable.
Tratamiento de datos: cálculo del diámetro medio de la partícula, distribución granulométrica o superficie específica. Algunas técnicas sirven para estudiar el grado de esfericidad, etc.
Análisis de datos en granulometría
Cálculo de diámetros estadísticos en función del número de partículas.
El valor representativo de la muestra se obtienen de los múltiples diámetros estadísticos
Ecuaciones
PERROT
y
SKINEY
Cálculos de diámetros a partir del número de partículas contadas (N) y el diámetro (d).
Se puede calcular
Se
directamente.
Uso directo en técnicas de microscopía.
Cálculo de Se a partir de distribución de tamaños y números de partículas.
Cálculo de la
Se
a partir de distribuciones en función de los pesos.
Para las técnicas de tamización o sedimentación.
Se trabaja con fracciones en función de pesos.
Asumiendo que todas las partículas son esféricas:
Superficie de cada fracción:
Como no se conoce la cantidad pe partículas de cada fracción (N) se puede usar el peso de cada fracción (PF):
Determinación de la superficie de cada fracción (se conoce el peso, diámetro y densidad):
A partir de una distribución de fracciones de diferente tamaño y el pedo, se puede calcular directamente
Se
:
Estudios de distribución granulométrica.
Estudio con histogramas
Distribución de frecuencias.
Distribución monomodal.
Distribución bimodal.
Análisis de forma.
Asumiendo que la forma ideal sería una esfera (fluidez excelente), determinadas técnicas permiten realizar un análisis de la forma de partículas y grado de esfericidad.
Parámetros importantes en la comparación de partículas:
Técnicas de análisis granulométrico.
La Se determina la clasificación general de los métodos de análisis granulométrico.
Métodos directos;
Proporcionan directamente el valor de
Se
Métodos oficiales de absorción o permeabilidad de gases.
Métodos sobre permeabilidad de gases
Determinación de
Se
por adsorción de gases (método costoso).
Fundamento: propiedad de los sólidos pulverulentos que adsorben moléculas de un gas en su superficie por fuerzas de Van der Waals.
Isotermas de BET
Volumen de monocapa:
Para obtener
Se
:
Técnica indicada en casos en los que el valor de Se se utiliza como control de calidad del principio activo u otro producto. La forma de las partículas o su porosidad no produce distorsión sobre el resultado final.
Incluidos en la farmacopea Europea
Determinación de la
Se
por permeabilidad de gases.
Determinar Se de polvos secos con una finura inferior a la menor de las luces de malla descritas en los tamices analíticos.
Permeabilímetro:
Se mide la velocidad con la que el aire es capaz de atravesar un lecho de las partículas y se relaciona con
Se.
Métodos indirectos:
no proporcionan directamente en valor de
Se
TAMIZACIÓN:
De las técnicas más antiguas y más sencillas. Sencilla y con capacidad de analizar partículas de gran tamaño
Relativamente económico
Limitaciones
Imposible su uso en emulsiones o aerosoles.
Resolución mínima de 400 Mesh equivalentes a 38 mcm. Partículas más pequeñas proporcionan reproducibilidades deficientes.
Posibilidad de error ante partículas cohesivas que dan lugar a aglomerados retenidos (solución: uso de tamizado húmedo).
Necesidad de estandarización de tiempos y condiciones de tamización.
Existen diversas series de tamices analíticos descritas por diferentes farmacopeas.
Tratamiento de datos
Métodos geométricos por microscopía
Permite ver directamente partícula de la muestra
Estudio de diferentes formas y análisis directo de disparidad de tamaños.
Desventajas: análisis de una cantidad muy pequeña de partículas, problema en la elección de a dimensión para medir partículas irregulares.
Análisis largos y tediosos, esto sea solucionado por equipos modernos de microscopía:
Métodos de medida más usados:
DIFRACTOMETRÍA (LALLS)
Base de la técnica recogida por la teoría de Mie; la luz refractada por una partícula individual es función del patrón de difracción producido por partículas esféricas en función del tamaño.
Método de elección cuando se trabaja con partículas de tamaño pequeño, intervalo de medida: 0.1 - 2.0 mcm
Intensidad de luz difractada es función de:
Ángulo de difracción, longitud de onda, tamaño de partícula y propiedades ópticas del sistema (índice de refracción relativo de la partícula con el medio de la suspensión).
Desventajas: costo elevado y no análisis de partículas de gran tamaño.
Variante de la técnica: espectroscopía de correlación fotónica se pueden medir partículas entre 1nm y 1mcm
MÉTODOS ELÉCTRICOS (contador Coulter)
Fundamento del equipo: muestra suspendida de partículas en un medio electrólito que permita la conducción de la corriente eléctrica, gracias a dos electrodos que se sumergen en dicho medio.
Relación de la resistencia al paso de corriente con el área del orificio:
Desventajas:
Uso limitado en tecnología farmacéutica.
Necesario dispersar la muestra en una solución electrolítica (muchos compuestos son insolubles), se necesita realizar una calibración con patrones de referencia (tamaño y eleva el coste), las partículas más grandes pueden obstruir el orificio y bloquean las medidas posteriores, las partículas porosas dan lugar a errores significativos.
DORA ISABEL GONZÁLEZ SANTOS. Capítulo 21: CARACTERIZACIÓN GRANULOMÉTRICA DE SÓLIDOS.
Lozano. M, Córdoba. D & Córdoba. M. (2012). Manual de tecnología farmacéutica. Elsevier España. 205-218.
