Tesis para optar por el Título Profesional de QUÍMICO

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS

CARRERA DE QUÍMICA

Elaboración de partículas sólidas lipídicas usando cera de abeja, aceite de palma y sus derivados

para la liberación controlada de fármacos

AUTORA: Ana Maricela Calderón Varela

[email protected]

Tesis para optar por el Título Profesional de

QUÍMICO

TUTOR: Dr. Pablo Bonilla Valladares

[email protected]

Quito, noviembre de 2015

ii

Calderón Varela Ana Maricela (2015). Elaboración de

partículas sólidas lipídicas usando cera de abeja, aceite de

palma y sus derivados para la liberación controlada de

fármacos. Trabajo de investigación para optar por el título

de Químico. Carrera de Química. Quito: UCE. 140 p.

iii

A Milly, con amor.

iv

AGRADECIMIENTO

Al culminar este trabajo quiero expresar mi inmensa gratitud a todos quienes formaron

parte de mi camino educativo, mi primer pilar, mis padres por su inmenso amor, entrega

y sacrificio a quienes debo mucho más que su amor, a mi hermano Diego y mi gorda

Maiteb, a mi tía Tere, mi primer empujón en este arduo camino universitario. A mi

querido esposo y a esa pequeña, mi pequeña, que con su sonrisa quita mi cansancio. A

mis suegros, cuñados y cuñadas, gracias por su amor y apoyo constante. A toda mi

familia que por sus palabras y por su cariño me han alentado a siempre cumplir mis

sueños.

Gracias a mis profesores que han sido luz en mi trayectoria como estudiante, gracias a

la Facultad de Ciencias Químicas, al Instituto de Investigación y Postgrado por darme

la oportunidad de realizar esta tesis, a la Universidad Central del Ecuador por abrirme

las puertas al conocimiento, a mis compañeros y compañeras por la aventura

compartida.

Este trabajo no hubiera tenido comienzo si no fuera por Kerly, a quien le debo gratitud

por ser quien me alentó a participar de este proyecto. Gracias al Dr. Pablo Bonilla por

darme la oportunidad de inmiscuirme en una nueva rama de la ciencia, gracias Dr.

Bonilla por ser mi tutor y guía desde el inicio de este trabajo. Gracias también a la Dra.

Consuelo Andrade y al Dr. Raúl Bahamonde por su apoyo y aporte en la revisión de este

trabajo. Gracias a Diego Lucero por ser fuente infinita de consulta, gracias por las ideas

que enriquecieron este trabajo de gran manera. Gracias Anita Lucía, te luciste con estas

fotos del AFM. Gracias a mis compañeros tesistas, pues de los errores, caídas y

levantadas, nos complementamos, gracias por las risas, gracias por el apoyo y por estar

ahí. ¡Éxitos muchachos que el nanocamino nos espera!

v

CESIÓN DE DERECHOS



CARRERA DE QUÍMICA

Yo, Ana Maricela Calderón Varela, declaro conocer y aceptar la disposición del Artículo

215, numerales 3 y 8 del Estatuto de la Universidad Central del Ecuador que señala:

“El patrimonio de la Universidad Central está constituido por:

Las publicaciones, memorias, obras de arte, tesis, investigaciones científicas y

tecnológicas y lo que a futuro produjeren.

Los beneficios provenientes de inversiones, investigación, prestación y venta de

servicios, portadas, marcas y otros conceptos”.

Autorizo a la Universidad Central del Ecuador la difusión de mi tesis para fines

académicos, respetando mis derechos de autor de conformidad con la Ley de Propiedad

Intelectual.

____________________________

vi

CONSTANCIA DE APROBACIÓN DE TUTOR



CARRERA DE QUÍMICA

Por la presente, dejo constancia que he leído la Tesis presentado por la Sra. ANA

MARICELA CALDERÓN VARELA para optar por el título profesional de QUÍMICO

cuyo tema tentativo es ELABORACIÓN DE PARTÍCULAS SÓLIDAS LIPÍDICAS

USANDO CERA DE ABEJA, ACEITE DE PALMA Y SUS DERIVADOS PARA LA

LIBERACIÓN CONTROLADA DE FÁRMACOS, la misma que reúne los

requerimientos, y los méritos suficientes para ser sometido a evaluación por el Tribunal

Calificador.

En la ciudad de Quito, a los 24 días del mes de noviembre de 2015.

Dr. Pablo Bonilla

C.I. 17078888240

viii

LUGAR DONDE SE REALIZÓ LA INVESTIGACIÓN

El presente trabajo de investigación se realizó en el Laboratorio de Sistemas Coloidales

y Nanoestructuras, ubicado en el Instituto de Investigación y Posgrado de la Facultad de

Ciencias Químicas de la Universidad Central del Ecuador.

ix

ABREVIATURAS

AFM -----Atomic Force Microscope

CMC ----- Concentración Micelar Crítica

DLS -------Dynamic Light Scatering

DSC------- Diferential Scanig Calorimetry

g----------- Gramos

HPLC------ High Performace Liquid Chromatograohy

IPD-------- Índice de Polidispersión

mg--------- Miligramos

mL --------- Mililitros

nm --------- Nanómetros

mV--------- Milivoltios

PBS------- Solución de Búffer Fosfato

rpm ------- Revoluciones por minuto

SLNs -----Nano partículas Sólidas Lipídicas

UV-Vis---- Ultravioleta Visible

x

CONTENIDO

AGRADECIMIENTO ..................................................................................................... iv

CESIÓN DE DERECHOS ................................................................................................ v

CONSTANCIA DE APROBACIÓN DE TUTOR ......................................................... vi

LUGAR DONDE SE REALIZÓ LA INVESTIGACIÓN ............................................ viii

ABREVIATURAS .......................................................................................................... ix

CONTENIDO .................................................................................................................... x

LISTA DE TABLAS ..................................................................................................... xvi

LISTA DE ILUSTRACIONES ................................................................................... xviii

LISTA DE ECUACIONES ............................................................................................. xx

LISTA DE ANEXOS .................................................................................................... xxi

RESUMEN .................................................................................................................. xxiii

ABSTRACT ................................................................................................................ xxiv

CAPÍTULO I ..................................................................................................................... 1

INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. 1

1. Planteamiento del Problema .............................................................................................. 1

2. Formulación del Problema o Hipótesis de trabajo ............................................................ 1

3. Objetivos de la Investigación ............................................................................................ 2

1. Objetivo General ........................................................................................................... 2

2. Objetivos Específicos .................................................................................................... 2

4. Importancia y justificación de la Investigación ................................................................. 2

CAPÍTULO II .................................................................................................................... 4

MARCO TEÓRICO .......................................................................................................... 4

2.1. Antecedentes ...................................................................................................................... 4

2.2. Fundamento Teórico .......................................................................................................... 5

2.2.1. Sistemas Coloidales ..................................................................................................... 5

Superficie Específica ............................................................................................................. 5

Estabilidad de Sistemas Coloidales ............................................................................... 5

Clasificación de los Sistemas Coloidales por el estado físico ....................................... 6

Clasificación de los Sistemas Coloidales por la afinidad entre el medio de dispersión y

la fase dispersa ...................................................................................................................... 6

Propiedades Específicas de los Sistemas Coloidales .................................................... 6

Viscosidad ............................................................................................................................. 7

Dispersión de la luz: Efecto Tyndall ..................................................................................... 7

xi

Difusión y Sedimentación ..................................................................................................... 8

Sedimentación por gravedad ................................................................................................. 9

2.2.1.2. Emulsiones ............................................................................................................. 10

2.2.1.3. Nano-emulsiones .................................................................................................... 11

Propiedades y características de Nano-emulsiones ..................................................... 11

Estabilidad de nano-emulsiones .................................................................................. 11

Inestabilidad de nano-emulsiones ............................................................................... 12

Métodos de Preparación de nano-emulsiones ..................................................................... 12

Métodos de alta energía ............................................................................................... 12

Métodos de baja energía .............................................................................................. 12

2.2.2. Nano-emulsión farmacéutica ..................................................................................... 13

2.2.2.1. Componentes de una emulsión farmacéutica ......................................................... 14

Lípidos ................................................................................................................................. 14

Aceite de Palma ........................................................................................................... 14

Aceite de Palmiste ....................................................................................................... 15

Cera de Abeja .............................................................................................................. 15

Surfactantes ......................................................................................................................... 16

Propiedades de Surfactantes ........................................................................................ 17

Tipos de Surfactantes .................................................................................................. 17

Surfactantes aniónicos: ........................................................................................................ 17

Surfactantes no iónicos: ...................................................................................................... 17

Surfactantes catiónicos: ....................................................................................................... 17

Otros surfactantes ................................................................................................................ 17

Balance Hidrofilico Lipofílico .................................................................................... 18

Concentración micelar Crítica ..................................................................................... 19

Fármacos ............................................................................................................................. 20

Ibuprofeno ................................................................................................................... 20

Clindamicina Fosfato .................................................................................................. 20

2.2.3. Liberación de fármacos ............................................................................................. 21

2.2.3.1. Prueba de Disolución de la USP............................................................................. 21

2.2.3.2. Condiciones Sink .................................................................................................... 21

2.2.3.3. Cinética de liberación de principios activos .......................................................... 22

Cinética Orden cero ..................................................................................................... 22

Cinética Primer y Segundo Orden ............................................................................... 22

Modelo matemático de Higuchi .................................................................................. 23

xii

2.2.4. Partículas Sólidas Lipídicas ...................................................................................... 24

2.2.4.1 Estructura de SLN ................................................................................................... 24

2.2.4.2. Ventajas y desventajas de SLN .............................................................................. 24

2.2.5. Caracterización de Nanoestructuras y Nano-emulsiones .......................................... 25

2.2.5.1. DLS: Medida de tamaño de partícula ..................................................................... 25

2.2.5.2. Potencial z .............................................................................................................. 25

2.2.5.3. Polidispersión ......................................................................................................... 27

2.2.5.4. Microscopía de Fuerza Atómica ............................................................................. 27

2.2.5.5. Diagrama de fase ternario ...................................................................................... 28

2.3. Fundamento Legal ............................................................................................................ 29

2.3.1. LEY ORGÁNICA DE SALUD (Ley No. 2006-67) ................................................. 29

INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA EN SALUD, GENÉTICA Y SISTEMA DE

INFORMACIÓN EN SALUD ............................................................................................ 29

2.3.2. NTE INEN-ISO/TR 12885 ........................................................................................ 29

NANOTECNOLOGÍA, PRÁCTICAS DE SEGURIDAD Y SALUD EN LUGARES DE

TRABAJO RELACIONADAS CON LAS NANOTECNOLOGÍAS ................................ 29

CARACTERIZACIÓN DEL PELIGRO............................................................................. 29

EVALUACIÓN DE LA EXPOSICIÓN A NANOMATERIALES .................................... 29

METODOLOGÍAS DE CONTROL ................................................................................... 29

CAPÍTULO III ................................................................................................................ 30

METODOLOGÍA............................................................................................................ 30

3.1. Tipo de investigación ....................................................................................................... 30

3.2. Población y muestra ......................................................................................................... 30

3.3. Características del Sitio Experimental ............................................................................. 30

3.4. Diseño Experimental ........................................................................................................ 30

MÉTODO HEURÍSTICO PARA LAS FORMULACIONES ............................................ 30

COMPARACIÓN DE PERFILES DE DISOLUCIÓN ...................................................... 31

Factor de diferencia (f1): ..................................................................................................... 31

Factor de similitud (f2): ....................................................................................................... 31

3.4.1. Definición de Variables e Hipótesis de Trabajo ........................................................ 32

3.4.1.1. Variables para la formulación de las nano-emulsiones .......................................... 32

Variable independiente: ............................................................................................... 32

Porcentaje de Fase Acuosa .................................................................................................. 32

Porcentaje de Fase Oleosa ................................................................................................... 32

Variable dependiente: .................................................................................................. 32

Hipótesis de trabajo ..................................................................................................... 32

xiii

3.4.1.2. Variables para la liberación de Principio Activo .................................................... 32

Variable independiente: ............................................................................................... 32

Variable dependiente: .................................................................................................. 32

Hipótesis de Trabajo.................................................................................................... 32

3.4.2. Arreglo de Datos para el Perfil de Liberación de Principio Activo........................... 32

Como porcentaje de Liberación de Principio Activo .................................................. 32

3.5. Diseño Metodológico ....................................................................................................... 33

3.5.1. Elaboración de nano-emulsiones ............................................................................... 33

3.5.2. Caracterización de nano-emulsiones ......................................................................... 33

3.5.3. Estabilidad de las nano-emulsiones ........................................................................... 33

3.5.4. Liberación del fármaco .............................................................................................. 33

3.6. Materiales y Métodos ....................................................................................................... 34

3.6.1. Materiales .................................................................................................................. 34

3.6.2. Equipos ...................................................................................................................... 34

3.6.3. Reactivos ................................................................................................................... 35

3.6.4. Métodos instrumentales y analíticos ......................................................................... 36

3.6.4.1. Métodos para la elaboración de nano-emulsiones .................................................. 36

3.6.4.2. Métodos para la caracterización de nano-emulsiones ............................................ 36

Dynamic Light Scattering (DLS) ................................................................................ 36

Microscopia de Fuerza Atómica (AFM) ..................................................................... 37

3.6.4.3. Métodos para la determinación de estabilidad de nano-emulsiones....................... 37

Estabilidad en el tiempo de las nano-emulsiones formadas. ....................................... 37

Estabilidad térmica de las nano-emulsiones formadas. ............................................... 37

3.6.4.4. Métodos para la determinación de la cinética de liberación del principio activo ... 38

Obtención de muestras ................................................................................................ 38

Determinación de la concentración del principio activo ..................................................... 38

Determinación de ibuprofeno por HPLC .................................................................... 38

Determinación de Clindamicina Fosfato por HPLC ................................................... 39

Espectroscopia UV-Vis ............................................................................................... 40

3.6.5. Procedimiento............................................................................................................ 41

3.6.5.1. Preparación de nano-emulsión con Aceite de Palma y de Palmiste ....................... 41

3.6.5.2 Preparación de Partículas Sólidas Lipídicas con Cera de Abeja ............................. 41

CAPÍTULO IV ................................................................................................................ 42

RESULTADOS Y DISCUSIÓN ..................................................................................... 42

Análisis y discusión de resultados ........................................................................................... 42

xiv

4.1. Formulación de Nano-emulsiones y Nanopartículas Sólidas Lipídicas ....................... 42

4.1.1. Nano-emulsiones: Formulaciones de Tipo W/O Resultados de Pre-Ensayos ........... 42

4.1.1.1. Formulaciones Tipo W/O con Aceite de Palma Resultados Finales ...................... 44

Tratamiento de las diferentes emulsiones con Aceite de Palma a las diferentes velocidades

agitación .............................................................................................................................. 44

Tamaños de Partícula, Índices de Polidispersión y gráficos para la Emulsión P3.1-95/5

44

Tamaños de Partícula, Índices de Polidispersión y gráficos para la Emulsión P3.1-90/10 . 46

Aspecto de las Emulsiones al realizar la emulsión y después del tratamiento de agitación 49

Diagrama de Fases para las formulaciones con Aceite de Palma ....................................... 50

4.1.1.2. Formulaciones Tipo W/O con Aceite de Palmiste ................................................. 52

Tratamiento de las diferentes emulsiones con Aceite de Palmiste a las diferentes

velocidades agitación .......................................................................................................... 52

Tamaños de Partícula, Índices de Polidispersión y gráficos para la Emulsión P2.0.5-

90/10 .................................................................................................................................... 52

Tamaños de Partícula, Índices de Polidispersión y gráficos para la Emulsión P2.0.5-

95/5 54

Aspecto de las Emulsiones al realizar la emulsión y después del tratamiento de agitación 58

Diagrama de Fases para las formulaciones con Aceite de Palmiste .................................... 59

4.1.1.3. Comparación de las Formulaciones con Aceite de Palma y de Palmiste ............... 60

4.1.2. Nanopartículas Sólidas Lipídicas: Formulaciones tipo O/W Resultados de Pre-

ensayos ................................................................................................................................ 61

4.1.2.1. Formulaciones con Cera de Abeja sin Ibuprofeno ................................................. 62

Formulaciones de Cera de Abeja sin Principio Activo ....................................................... 62

4.1.2.2. Resultados Finales de las Formulaciones de Cera de Abeja con Ibuprofeno ......... 63

Formulaciones con 0.5% de Ibuprofeno ...................................................................... 63

Formulaciones de Cera de Abeja con 0.25% Ibuprofeno ............................................ 66

4.1.2.3. Comparación de las Formulaciones con un contenido de 0.5% y 0.25% de

ibuprofeno ........................................................................................................................... 68

Diagrama de Fases para las formulaciones con Cera de Abeja ................................... 69

4.2. Análisis de Estabilidad y Caracterización de las emulsiones escogidas para el perfil de

Liberación de Principio Activo ........................................................................................... 70

4.2.1. Emulsión P3.1-90/10 con Aceite de Palma ............................................................... 70

4.2.1.1. Caracterización de la emulsión P3.1-90/10 en Microscopía AFM ......................... 71

4.2.1.2. Pruebas de estabilidad de la emulsión P3.1-90/10 ................................................. 72

4.2.2. Emulsión P2.0.2-95/5 con Aceite de Palmiste .......................................................... 73

4.2.2.1. Caracterización de la emulsión P2.0.5-95/5 en Microscopía AFM ........................ 74

4.2.2.2. Pruebas de estabilidad de la emulsión P2.0.5-95/5 ................................................ 75

xv

4.2.3. Emulsión CT6.1 de Cera de Abeja ............................................................................ 76

4.2.3.1. Caracterización de la emulsión CT6.1 en Microscopía AFM ................................ 77

4.2.3.2. Pruebas de estabilidad de la formulación CT6.1 .................................................... 78

4.2.3.3. Análisis Calorimétrico de los componentes de la emulsión CT6.1 ........................ 78

4.3. Ensayos de Liberación de Fármacos ................................................................................ 81

4.3.1 Ensayos de Liberación de Clindamicina Fosfato por HPLC .......................................... 81

4.3.1.1. Ensayos de Liberación de Clindamicina Fosfato en una Fórmula Comercial ............ 81

4.3.1.2. Ensayos de Liberación de Clindamicina Fosfato con la Fórmula P3.1-90/10 ........... 84

Comparación de Perfiles de disolución ................................................................................... 87

Cálculo del factor de diferencia (f1) entre la formulación P3.1-90/10 y la fórmula comercial

................................................................................................................................................. 87

Cálculo del factor de similitud (f2) de la formulación P3.1-90/10 con una fórmula comercial

................................................................................................................................................. 88

4.3.1.3. Ensayos de Liberación de Clindamicina Fosfato con la Fórmula P2.0.5-95/5........... 89

Comparación de Perfiles de disolución ................................................................................... 92

Cálculo del factor de diferencia (f1) de la formulación P2.05-95/5 con una fórmula comercial

................................................................................................................................................. 92

Cálculo del factor de similitud (f2) de la formulación P2.0.5-95/5 con una fórmula comercial

................................................................................................................................................. 93

4.3.1.4. Ensayos de Liberación de Clindamicina Fosfato en una disolución acuosa .............. 94

Comparación entre los Perfiles de Liberación de Clindamicina Fosfato ............................ 97

4.3.2. Ensayos de Liberación de Ibuprofeno por HPLC ......................................................... 98

4.3.2.1. Ensayos de Liberación de Ibuprofeno la Fórmula CT6.1........................................... 98

4.3.2.2. Ensayos de Disolución de sólidos ............................................................................ 101

4.3.2.3. Ensayos de Liberación de Ibuprofeno en Fórmula Comercial ................................. 104

Cálculo del factor de diferencia (f1) de la formulación CT6.1 con una fórmula comercial . 107

Cálculo del factor de similitud (f2) de la formulación CT6.1 con una fórmula comercial ... 107

Comparación de los Perfiles de Liberación de Ibuprofeno .................................................. 108

CAPÍTULO V ............................................................................................................... 109

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................ 109

5.1. Conclusiones .................................................................................................................. 109

5.2. Recomendaciones ........................................................................................................... 110

BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................... 111

ANEXOS ....................................................................................................................... 116

xvi

LISTA DE TABLAS

Tabla 1 Tipo de Coloides (Fuente: Pearson,2009) ........................................................................ 6

Tabla 2. Especificaciones de la grasas de Palma Africana (Fuente: INEN, 2012)...................... 14

Tabla 3. Límite máxima para contaminantes Grasa de Palma (Fuente: INEN 2012) ................. 14

Tabla 4. Especificaciones de la grasa de palmiste (Fuente: INEN 2012) ................................... 15

Tabla 5. Límites máximos para contaminantes Aceite de palmiste (Fuente: INEN 2012) ......... 15

Tabla 6. Requisitos físico-químicas de la cera de abeja (Fuente: INEN, 2007) .......................... 16

Tabla 7. Contaminantes orgánicos e inorgánicos de la cera de abeja (Fuente: INEN 2007) ...... 16

Tabla 8. HBL de algunos surfactantes (Fuente: Salager, 1998) .................................................. 18

Tabla 9. Porcentaje de liberación del principio activo ................................................................ 32

Tabla 10. Masa liberada del principio activo .............................................................................. 33

Tabla 11. Velocidades Turrax en rpm (Fuente: manual Ultra Turrax) ........................................ 36

Tabla 12. Concentraciones de estándares de Ibuprofeno para medición en HPLC .................... 38

Tabla 13. Concentraciones de Estándares de Clindamicina Fosfato para determinación por

HPLC........................................................................................................................................... 39

Tabla 14. Contenido Porcentual de la Pre emulsión con Aceite de Palma (P3) .......................... 44

Tabla 15. Tamaños de Partícula de la emulsión P3.1-95/5 a los diferentes tratamientos de

velocidad ..................................................................................................................................... 44

Tabla 16. Índices de Polidispersión de la emulsión P3.1-95/5 a los diferentes tratamientos de

velocidad ..................................................................................................................................... 45

Tabla 17. Tamaño de Partícula de la emulsión P3.1-90/10 a los diferentes tratamientos de

velocidad ..................................................................................................................................... 46


velocidad ..................................................................................................................................... 46

Tabla 19. Características de las emulsiones con Aceite de Palma .............................................. 47

Tabla 20. Composición de Fases para el Sistema: Aceite de Palma/Agua/Tensoactivos ........... 51

Tabla 21. Contenido Porcentual de la Pre emulsión P2 .............................................................. 52

Tabla 22. Tamaños de Partícula de la emulsión P2.0.5-90/10 a los diferentes tratamientos de

velocidad ..................................................................................................................................... 52

Tabla 25. Índices de Polidispersión de la emulsión P2.0.5-90/10 a los diferentes tratamientos de

velocidad ..................................................................................................................................... 53


velocidad ..................................................................................................................................... 54


velocidad ..................................................................................................................................... 54

Tabla 26. Resumen de las emulsiones realizadas con Aceite de Palmiste .................................. 56

Tabla 27. Composición de Fases para el Sistema: Aceite de Palmiste/Agua/Tensoactivos ........ 59

Tabla 28. Resumen de las Formulaciones con Cera de Abeja a una proporción de Ibuprofeno al

0.5% ............................................................................................................................................ 63

Tabla 29. Resumen de las Formulaciones con Cera de Abeja a una proporción de Ibuprofeno al

0.25% .......................................................................................................................................... 66

Tabla 30. Composición de Fases para el Sistema: Cera de Abeja/Agua/Tween80 ..................... 69

Tabla 31. Composición de la formulación P3.1-90/10 ................................................................ 70

Tabla 32. Potencial Z de la Formulación P3.1-90/10 .................................................................. 70

Tabla 33. Pruebas de Estabilidad Térmica y en el tiempo para la emulsión P3.1-90/10 ........... 72

Tabla 34. Composición de la Formulación P2.0.5-95/5 .............................................................. 73

Tabla 35. Potencial Z de la formulación P2.05-95/5 ................................................................... 73

Tabla 36. Pruebas de Estabilidad Térmica y en el tiempo para la emulsión P3.0.5-95/5 .......... 75

Tabla 37. Composición de la Formulación CT6.1 ...................................................................... 76

xvii

Tabla 38. Potencial Zeta de la Formulación CT6.1 ..................................................................... 76

Tabla 39. Pruebas de Estabilidad Térmica y en el tiempo de la formulación CT6.1 .................. 78

Tabla 40. Valores promedio de tres Perfiles de Liberación de Clindamicina en una Fórmula

Comercial .................................................................................................................................... 81

Tabla 41. Valores promedio de tres Perfiles de Liberación de Clindamicina con la Formulación

P3.1-90/10 ................................................................................................................................... 84

Tabla 42. Datos para la comparación de los Perfiles de Liberación de Clindamicina Fosfato

Fórmula Comercial vs. P3.1-90/10 ............................................................................................. 87


Fórmula Comercial vs. P3.1-90/10 ............................................................................................. 88

Tabla 44. Valores promedio de tres Perfiles de Liberación de Clindamicina con la Formulación

P2.0.5-95/5 .................................................................................................................................. 89


Fórmula Comercial vs. P2.0.5-95/5 ............................................................................................ 92


Fórmula Comercial vs. P2.0.5-95/5 ............................................................................................ 93

Tabla 47. Valores promedio de tres Perfiles de Liberación de Clindamicina en una solución

Acuosa ......................................................................................................................................... 94

Tabla 48. Valores promedio del perfil de Liberación de Ibuprofeno en CT6.1 .......................... 98

Tabla 49. Valores Promedio del ensayo de Disolución de Sólidos ........................................... 101

Tabla 50. Valores promedio del perfil de Liberación de Ibuprofeno en Formulación Comercial

................................................................................................................................................... 104


Fórmula Comercial vs. CT6.1 ................................................................................................... 107


Fórmula Comercial vs. CT6.1 ................................................................................................... 107


velocidad ................................................................................................................................... 116


velocidad ................................................................................................................................... 116


velocidad ................................................................................................................................... 117


velocidad ................................................................................................................................... 117


velocidad ................................................................................................................................... 118


velocidad ................................................................................................................................... 119


velocidad ................................................................................................................................... 120


velocidad ................................................................................................................................... 120


velocidad ................................................................................................................................... 121


velocidad ................................................................................................................................... 121


velocidad ................................................................................................................................... 122

Tabla 64. Índice de polidispersión de la emulsión P2.2-95/5 a los diferentes tratamientos de

velocidad ................................................................................................................................... 123

Tabla 65. Curva de Calibración de Ibuprofeno por UV-Vis ..................................................... 126

xviii

Tabla 66. Curva de Calibración de Clindamicina Fosfato por UV-Vis .................................... 126

Tabla 67. Curva de Calibración de Ibuprofeno por HPLC ........................................................ 127

Tabla 68. Curva de Calibración de Clindamicina Fosfato por HPLC ....................................... 128

LISTA DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1 Efecto Tyndall en una dispersión coloidal ............................................................... 8

Ilustración 2 Sedimentación por gravedad (Fuente: http://iopscience.iop.org/0953-8984/labtalk-

article/50148) ................................................................................................................................ 9

Ilustración 3 Tipo de emulsiones (Fuente: Verysyl,3013) .......................................................... 10

Ilustración 4 Esquema de una nano-emulsión farmacéutica tipo O/W (Fuente:

blogs.nottingham.ac.uk) .............................................................................................................. 13

Ilustración 5 La variación de la tensión superficial vs. la concentración de surfactante permite

determinar la CMC ...................................................................................................................... 19

Ilustración 6 Fórmula molecular de Ibuprofeno (Fuente: USP29) .............................................. 20

Ilustración 7 Fórmula Molecular Clindamicina Fosfato (Fuente: USP29) ................................. 21

Ilustración 8 Gráfico de Cinética de Orden 0 .............................................................................. 22

Ilustración 9 Gráfico de Cinética de Orden 1 .............................................................................. 22

Ilustración 10 Estructura de SLN (Fuente: http://pubs.sciepub.com/ajps/2/5A/1/).................... 24

Ilustración 11 Esquema básico del funcionamiento del DLS (Fuente: HORIBA, 2015) ............ 25

Ilustración 12 Capa difusa de un coloide (Fuente: Zeta-Metler Inc, 1998) ................................. 26

Ilustración 13 Microscopio de Fuerza Atómica (AFM) Laboratorio de Nanoestructuras UCE. 27

Ilustración 14 Esquema de un diagrama de fase ternario para el sistema Kolliphor/Agua/Aceite

de Soya (Fuente: Vega, 2015) ........................................................................................ 28

Ilustración 15 IKA T10 basic ULTRA-TURRAX ...................................................................... 36

Ilustración 16 Celda para potencial Zeta, DLS Laboratorio de Nanoestructuras ........................ 37

Ilustración 17 A: Bolsa de Celulosa Cellu SepTipo WCOT. B: Disolutor Copley Scientific .... 38

Ilustración 18 A: Bomba Peristáltica Thermo Scientific. B. Celda de Cuarzo de bajo volumen

para flujo continuo ...................................................................................................................... 40

Ilustración 19 Disolutor Copley Scientific acoplado a UV-Vis Varian ...................................... 40

Ilustración 20 Diagrama de flujo: Elaboración de Nano-emulsiones .......................................... 41

Ilustración 21 Diagrama de flujo: Elaboración de Partículas Sólidas Lipídicas ......................... 41

Ilustración 22 A: Formulaciones sólidas con Aceite de Palmiste. B: Formulaciones sólidas con

Aceite de Palma ........................................................................................................................... 42

Ilustración 23 Emulsiones W/O con Span60 y Clindamicina Fosfato ........................................ 43

Ilustración 24 Fase oleosa con mezcla de tensoactivos (A: con Aceite de Palmiste. B: con

Aceite de Palma) ......................................................................................................................... 43

Ilustración 25 Distribución del Tamaño de Partícula de la emulsión P3.1-95/5 a los diferentes

tratamientos de velocidad ............................................................................................................ 45



Ilustración 27 Formulaciones con Aceite de Palma-Comparación entre las formulaciones al

momento de su preparación y luego del tratamiento de agitación .............................................. 50

Ilustración 28 Diagrama de Fases Ternario para el Sistema: Aceite de Palma/Agua/Tensoactivos

..................................................................................................................................................... 51

Ilustración 29 Distribución del Tamaño de Partícula de la emulsión P2.0.5-90/10 a los diferentes


xix



Ilustración 31 Formulaciones con Aceite de Palmiste-Comparación entre las formulaciones al

momento de su preparación y luego del tratamiento de agitación .............................................. 59

Ilustración 32 Diagrama de Fases Ternario para el Sistema: Aceite de

Palmiste/Agua/Tensoactivos ....................................................................................................... 59

Ilustración 33 A: Cera de Abeja Cruda. B: Purificación de Cera de Abeja. C: Cera de Abeja

Purificada .................................................................................................................................... 61

Ilustración 34 A. Emulsiones de Cera de Abeja solubilizada en Aceite de Soya. B: Emulsiones

de Cera de Abeja solubilizadas en (R)-(+)-Limoneno ................................................................ 61

Ilustración 35 Formulaciones con Cera de Abeja sin Principio Activo ...................................... 62

Ilustración 36 Formulaciones de Cera de Abeja con una Proporción de 0.5% de Ibuprofeno. (Al

momento de su elaboración) ....................................................................................................... 65

Ilustración 37 Formulaciones de Cera de Abeja con una Proporción de 0.5% de Ibuprofeno.

(Una semana después de su elaboración) .................................................................................... 65


(Al momento de su elaboración) ................................................................................................. 67


(Una semana después de su elaboración) .................................................................................... 68

Ilustración 40 Diagrama de Fases Ternario para el Sistema: Cera de Abeja/Agua/Tween80 ..... 69

Ilustración 41 Microscopia AFM: Emulsión P3.1-90/10 en modo no contacto (Realizado por

Ana Lucía Marcillo-UCE) ........................................................................................................... 71

Ilustración 42 Microscopía AFM: Emulsión P3.1-90/10 en modo no contacto (Realizado por


Ilustración 43 Microscopia AFM: emulsión P2.0.5-95/5 en modo no contacto (Realizado por


Ilustración 44 Microscopia AFM: emulsión P2.0.5-95/5 en modo no contacto (Realizado por


Ilustración 45 Microscopia AFM: emulsión CT6.1 en modo no contacto (Realizado por Ana

Lucía Marcillo-UCE) .................................................................................................................. 77

Ilustración 46 Microscopia AFM: emulsión CT6.1 en modo no ocntacto (Realizado por Ana

Lucía Marcillo-UCE) .................................................................................................................. 77

Ilustración 47 DSC. Cera de Abeja ............................................................................................. 78

Ilustración 48 DSC. Ibuprofeno .................................................................................................. 79

Ilustración 49 DSC. Formulación CT6.1 .................................................................................... 79

Ilustración 50 Linealización para Cinética de Orden Cero ......................................................... 82

Ilustración 51 Linealización para Cinética de Primer Orden ...................................................... 82

Ilustración 52 Linealización para Cinética de Segundo Orden ................................................... 83

Ilustración 53 Linealización para Cinética de Higuchi ............................................................... 83



Ilustración 56 Linealización Cinética de Segundo Orden ........................................................... 86

Ilustración 57 Linealización Cinética de Higuchi ....................................................................... 86









xx

Ilustración 66 Comparación de Perfiles de Liberación ............................................................... 97



Ilustración 69 Linealización Cinética de Segundo Orden ......................................................... 100

Ilustración 70 Linealización Cinética de Higuchi ..................................................................... 100

Ilustración 71 Ensayo de Disolución de Sólidos ....................................................................... 101

Ilustración 72 Linealización Cinética de Orden Cero ............................................................... 102

Ilustración 73 Linealización Cinética de Primer Orden ............................................................ 102



Ilustración 76 Linealización Cinética Orden Cero .................................................................... 105

Ilustración 77 Linealización Cinética de Primer Orden ............................................................ 105



Ilustración 80 Comparación de los Perfiles de Liberación de Ibuprofeno ................................ 108


tratamientos de velocidad .......................................................................................................... 117



Ilustración 91 de la emulsión P3.2-95/5 a los diferentes tratamientos de velocidad ................. 119







Ilustración 95 Curva de Calibración de Ibuprofeno por UV-Vis .............................................. 126

Ilustración 96 Curva de Calibración de Clindamicina Fosfato por UV-Vis ............................. 127

Ilustración 97 Curva de Calibración de Ibuprofeno por HPLC ................................................. 127

Ilustración 98 Curva de Calibración de Clindamicina Fosfato por HPLC ................................ 128

Ilustración 99 Cromatograma de Estándar de Clindamicina Fosfato ........................................ 129

Ilustración 100 Cromatograma de Estándar de Ibuprofeno ....................................................... 129

Ilustración 101 Elaboración de Nano-emulsiones por agitación en Ultra Turrax ® ................. 130

LISTA DE ECUACIONES

Ecuación 1 Área específica de una partícula ................................................................................. 5

Ecuación 2 Área específica de una partícula en términos de masa ............................................... 5

Ecuación 3 Variación de viscosidad .............................................................................................. 7

Ecuación 4 Intensidad del haz de luz dispersada .......................................................................... 8

Ecuación 5 Desplazamiento medio de las partículas ..................................................................... 9

Ecuación 6 Coeficiente de difusión para una partícula de radio r ................................................. 9

Ecuación 7 Energía de formación de una nano-emulsión ........................................................... 10

Ecuación 8 BHL de la mezcla de surfactantes ............................................................................ 18

Ecuación 9 Porcentaje de fármaco disuelto ................................................................................. 21

Ecuación 10 Cinética de Orden Cero .......................................................................................... 22

xxi

Ecuación 11 Cinética de Primer Orden ....................................................................................... 23

Ecuación 12 Cinética de Segundo Orden .................................................................................... 23

Ecuación 13 de Higuchi .............................................................................................................. 23

Ecuación 14 Higuchi expresada como % de liberación Q .......................................................... 23

Ecuación 15 Polidispersión ......................................................................................................... 27

Ecuación 16 Factor de diferencia f1 ............................................................................................ 31

Ecuación 17 Factor de Similitud f2 ............................................................................................. 31

LISTA DE ANEXOS

ANEXO 1: Tamaños de Partícula, Índices de Polidispersión y gráficos para la Emulsión

P3.0.5-95/5 ........................................................................................................................ 116

ANEXO2: Tamaños de Partícula, Índices de Polidispersión y gráficos para la Emulsión

P3.0.5-90/10 ...................................................................................................................... 117

ANEXO 3: Tamaños de Partícula, Índices de Polidispersión y gráficos para la Emulsión

P3.2-90/10 ......................................................................................................................... 118

ANEXO 4. Tamaños de Partícula, Índices de Polidispersión y gráficos para la Emulsión

P2.1-95/5 ........................................................................................................................... 120


P2.1-90/10 ......................................................................................................................... 121


P2.2-95/5 ........................................................................................................................... 122

ANEXO 7: Prueba t para los tamaños de partícula de las formulaciones con Aceite de

Palma y de Palmiste .......................................................................................................... 124

ANEXO 8: Prueba t para los tamaños de partícula de las formulaciones de nanopartículas a

un contenido de 0.5% y 0.25% de Ibuprofeno .................................................................. 125

ANEXO 9. Curva De Calibración de Ibuprofeno por UV-Vis ......................................... 126

ANEXO 10. Curva de Calibración de Clindamicina Fosfato por UV-Vis ........................ 126

ANEXO 11. Curva de Calibración de Ibuprofeno por HPLC ........................................... 127

ANEXO 12. Curva de Calibración de Clindamicina Fosfato por HPLC .......................... 128

ANEXO 13. Cromatograma de Estándar de Clindamicina Fosfato .................................. 129

ANEXO 14. Cromatograma de Estándar de Ibuprofeno ................................................... 129

ANEXO 15. Elaboración de Nano-emulsiones por agitación en Ultra Turrax ® ............. 130

ANEXO 16. Gráficos de la Distribución de Tamaños de las formulaciones con Cera de

Abeja ................................................................................................................................. 130

xxii

ANEXO17. Barrido espectral en Espectroscopia UV-Vis de Span60 .............................. 134

ANEXO 18. Barrido espectral en Espectroscopia UV-Vis de Tween80 .......................... 135

ANEXO 19. Barrido espectral en Espectroscopia UV-Vis de Cera .................................. 135

ANEXO 20. Barrido espectral en Espectroscopia UV-Vis de Aceite de Palmiste ........... 136

ANEXO 21. Barrido espectral en Espectroscopia UV-Vis de Pre-emulsión 2 (Aceite de

Palmiste) ............................................................................................................................ 136

ANEXO 22. Barrido espectral en Espectroscopia UV-Vis de Pre-emulsión 3 (Aceite de

Palma) ............................................................................................................................... 136

ANEXO 23. Ensayos de Liberación de Clindamicina Fosfato por UV-Vis .................... 137

Ensayo de Liberación de Clindamicina Fosfato por UV-Vis de la fórmula P3.1-90/10 ... 137

Ensayo de Liberación de Clindamicina Fosfato por UV-Vis de la fórmula P2.0.5-95/5 .. 137

Ensayo de Liberación de Clindamicina Fosfato por UV-Vis de la fórmula Comercial .... 138

Ensayo de Liberación de Clindamicina Fosfato por UV-Vis en una disolución acuosa de

Clindamicina Fosfato ........................................................................................................ 138

ANEXO 24. Ensayos de Liberación de Ibuprofeno por UV-Vis ...................................... 139

Ensayo de Liberación de Ibuprofeno por UV-Vis en CT6.1 ............................................. 139

Ensayo de Liberación de Ibuprofeno por UV-Vis en Cera (ensayo de disolución de sólidos)

........................................................................................................................................... 139

Ensayo de Liberación de Ibuprofeno por UV-Vis en Formulación Comercial ................. 140

Ensayo de liberación de Emulsión de Cera de Abeja con una concentración de Tween80 al

7% ..................................................................................................................................... 140

xxiii

RESUMEN

La presente investigación puede dividirse en dos partes: La primera parte corresponde a

la formulación de nano-emulsiones de tipo W/O con Aceite de Palma y Aceite de

Palmiste, preparadas mediante agitaciones de alta cizalla con UltraTurrax, se cargaron

con clindamicina fosfato, un fármaco hidrosoluble con un pH en solución de entre 3.2-

4.3, para compensar el efecto de la baja de pH en las emulsiones ocasionada por la

clindamicina fosfato y para aumentar la estabilidad del sistema se hizo una mezcla de

tensoactivos Span60-Tween80, las formulaciones resultantes tuvieron un tamaño de gota

de 1µ y se logró que llegaran hasta un tamaño entre 300nm-100nm mediante un

tratamiento de agitaciones sucesivas con Ultra Turrax. Posteriormente se hizo un estudio

comparativo de disolución entre la mejor nano-emulsión obtenida con aceite de palma la

P3.1-90/10 y la mejor con aceite de palmiste la P2.0.5-95/5, es decir las de menor tamaño,

y entre una fórmula comercial, en cuanto a la formulación P3.1-90/10 el porcentaje

máximo liberado de clindamicina fosfato en un tiempo de 25 horas es de 80.9%, la

formulación P2.0.5-95/5 libera un máximo de 83.9% en un tiempo de 24 horas

comparadas frente a la fórmula comercial que en un tiempo de 25 horas libera el 70.1%,

la cuantificación del principio activo se realizó por la técnica de HPLC. Usando el factor

de similitud f1 y el de diferencia f2 para los perfiles de disolución, se determinó que la

nano-emulsión difiere su comportamiento en cuanto a disolución de la fórmula comercial.

La segunda parte constituye la formulación de nanopartículas lipídicas con cera de abeja,

el método que usó para la preparación fue el de emulsificación mediante agitación de alta

cizalla con Ultra Turrax, estas nanopartículas fueron cargadas con ibuprofeno, un fármaco

liposuluble. Se determinó que con un alto contenido de tensoactivo del 7% se obtienen

nanopartículas de menor tamaño (14nm-20nm). De igual manera se hizo un estudio

comparativo de disolución entre las nanopartículas cargadas con ibuprofeno de la

formulación CT6.1, es decir la formulación con la que se obtuvo nanopartículas de menor

tamaño, y entre una fórmula comercial, con la fórmula CT6.1 en un tiempo de 24 horas

el porcentaje máximo liberado de ibuprofeno es de 15.34% frente al comercial que en un

tiempo de 24 horas libera un 88.8% de ibuprofeno, la cuantificación del principio activo

se realizó por la técnica de HPLC. Usando el factor de similitud f1 y el de diferencia f2

para los perfiles de disolución, se determinó que las nanopartículas difieren, en su

comportamiento en cuanto a disolución, de la fórmula comercial.

Las mejores formulaciones fueron caracterizadas mediante microscopía de fuerza

atómica en modo no contacto y los tamaños de las nanoestructuras se midieron en DLS.

PALABRAS CLAVE: NANO-EMULSIONES, NANOPARTÍCULAS,

CLINDAMICINA FOSFATO, IBUPROFENO, PERFIL DE DISOLUCIÓN, HPLC,

MICROSCOPIA DE FUERZA ATÓMICA, DLS.

xxiv

ABSTRACT

This research can be divided into two parts: The first part is the development of nano-

emulsions W/O with palm oil and palm kernel oil, prepared by agitation of high shear

with UltraTurrax, loaded with clindamycin phosphate, a water soluble drug with a pH in

solution between 3.2-4.3, to offset the effect of low pH in the emulsions caused by

clindamycin phosphate and to increase the stability of the system was made a mixture of

surfactants Span60-Tween80, the resulting formulations had a droplet size of 1μ and it

was possible that they reached a size between 300nm-100nm by successive treatment

with Ultra Turrax agitation. Subsequently, it was made a comparative dissolution study

between the better nano-emulsion obtained with the palm oil P3.1-90/10 and with the

palm kernel oil P2.0.5-95/5, that it’s the smaller droplet size, and between commercial

formula, in terms of formulation P3.1-90/10 the maximum rate of clindamycin phosphate

released in a time of 25 hours is 80.9%, the formulation P2.0.5-95/5 releases a maximum

of 83.9 % over a time of 24 hours compared against the commercial formulation 70.1%

on a release time of 25 hours, the quantification of the active principle was made by HPLC

technique. Using the similarity factor f1 and the difference factor f2 for dissolution

profiles, it was determined that the nano-emulsion behavior differs for dissolution of the

commercial formulation.

The second part is the formulation of lipid nanoparticles with beeswax, the emulsification

method was used to prepare it, using high shear agitation with Ultra Turrax, and these

nanoparticles were loaded with ibuprofen, a liposuluble drug. It was determined that with

a high surfactant content of 7% the smaller nanoparticles (14nm-20nm) are obtained.

Similarly a comparative dissolution study between the nanoparticles loaded with

ibuprofen of CT6.1 formulation, the formulation with which smaller nanoparticles was

obtained, and from a commercial formula, with CT6.1 in a time of 24 hours the maximum

percentage of ibuprofen released is 15.34%, against the commercial released in 24 hours

88.8% ibuprofen, the active ingredient quantification was performed by HPLC technique.

Using the similarity factor f1 and f2 difference factor to the dissolution profiles, it was

determined that nanoparticles differ in their behavior in terms of dissolution, of the

commercial formulation.

The best formulations were characterized by atomic force microscopy in non-contact and

sizes of nanostructures were measured in DLS mode.

KEYWORDS: NANO-EMULSIONS, NANOPARTICLES, CLINDAMYCIN PHOSPHATE,

IBUPROFEN DISSOLUTION PROFILE, HPLC, ATOMIC FORCE MICROSCOPY, DLS.

1

CAPÍTULO I

INTRODUCCIÓN

1.1. Planteamiento del Problema

En el mercado se presentan varias formas farmacéuticas para un mismo principio activo,

la cuestión es identificar si estas presentaciones cumplen de manera adecuada la

liberación del fármaco en el organismo. Una forma farmacéutica puede ser de tipo sólida,

semisólida, gaseosa o líquida, todas ellas incluyen un vehículo farmacéutico que está

compuesto normalmente de sustancias inertes que pueden ser acuosas u oleosas, además

de sustancias emulsificantes y/o solubilizantes (coadyuvantes farmacéuticos) (Remington

A. , 2003). Debido al gran tamaño de partícula de estas formas farmacéuticas y de sus

vehículos, la superficie de contacto entre el principio activo y el receptor del fármaco se

ve disminuido por lo que la acción farmacológica puede ser retardada haciendo que se

aumente la cantidad de principio activo para que se produzca la acción farmacológica en

un tiempo más corto. (Villafuerte , 2009)

El hecho de buscar nuevas formas farmacéuticas se centra en conseguir que tengan

mayores ventajas frente a las convencionales, que se degraden rápidamente y sean

fácilmente eliminadas del organismo, así como también que sus efectos secundarios se

vean disminuidos.

Es por esto que se plantea una nueva alternativa para la administración de fármacos: la

elaboración de partículas sólidas lipídicas y de nano-emulsiones, usando productos

orgánicos naturales, cera de abeja, aceite de palma y sus derivados (aceite de palmiste)

mediante métodos de alta energía, procesos que incluyen una nueva metodología de

elaboración de nanoestructuras (nano-emulsiones y nanopartículas). Estas

nanoestructuras servirán de vehículo de fármacos, lo que permitirá demostrar si se

modifica la liberación de ibuprofeno y clindamicina fosfato, principios activos que se

usarán en la presente investigación, debido a sus características de solubilidad, ya que el

ibuprofeno es liposoluble, mientras que la clindamicina fosfato es hidrosoluble, lo que

permite formular emulsiones tipo W/O en donde la clindamicina fosfato se encuentra en

la fase interna de la solución, y nanopartículas lipídicas donde el ibuprofeno está

contenido en el interior de estas.

1.2.Formulación del Problema o Hipótesis de trabajo

Con la elaboración de partículas sólidas lipídicas usando cera de abeja conteniendo

ibuprofeno y con la elaboración de nano-emulsiones tipo W/O con aceite de palma y

aceite de palmiste conteniendo clindamicina fosfato, mediante procedimientos de alta

energía (agitación a altas revoluciones) se logra modificar la liberación de estos fármacos.

2

1.3. Objetivos de la Investigación

1.3.1. Objetivo General

Elaborar partículas sólidas lipídicas usando cera de abeja, aceite de palma y sus derivados

para la liberación controlada de Clindamicina fosfato e ibuprofeno.

1.3.2. Objetivos Específicos

Determinar las condiciones adecuadas como concentración, temperatura,

velocidad y tiempo de agitación para la obtención de nano-emulsiones estables y

nanopartículas sólidas lipídicas.

Elaborar nano-emulsiones de tipo W/O con aceite de palma y derivados utilizando

mezcla de tensoactivos en proporciones adecuados para ser utilizado como

vehículo para la liberación de Clindamicina.

Elaborar partículas sólidas lipídicas usando cera de para ser utilizada como

vehículo para la liberación de ibuprofeno.

Medir el tamaño de partículas y el potencial zeta de las partículas obtenidas en el

equipo DLS.

Realizar la liberación de los fármacos a las condiciones que se especifican en la

farmacopea.

Determinar la concentración del fármaco liberado a distintos tiempos por

mediciones en HPLC y Espectroscopia UV/Visible.

Comparar el perfil de liberación de clindamicina de una formulación comercial

con el perfil de liberación de clindamicina en la nano-emulsión realizada con

aceite de palma y sus derivados (aceite de palmiste).

Comparar el perfil de liberación de ibuprofeno de una formulación comercial con

el perfil de liberación de ibuprofeno en las partículas sólidas lipídicas de cera de

abeja.

1.4. Importancia y justificación de la Investigación

Los sistemas coloidales han atraído la atención y el interés debido a sus propiedades, es

así que el campo de la ciencia se ha ido direccionando a la búsqueda de posibles

aplicaciones para estos sistemas, en el campo de la medicina el interés se ha centrado en

medios para la administración de fármacos, preparación de vacunas, preparados

antivirales, tratamientos anti hongos; mientras que, en el campo de la cosmética se han

usado los sistemas coloidales para incorporar compuestos bioactivos a las formulaciones

tales como la vitamina A y E, que de manera rápida ingresan a través de la piel para

cumplir su función debido a las propiedades que presentan estos sistemas. (Forgiana,

Marquez, & Saleger, 2006).

3

Tanto las nano-emulsiones como las nanopartículas lipídicas se pueden incluir dentro de

los sistemas coloidales, al considerarles como dispersiones ultra finas, así como también

tomando en cuenta las características y propiedades que presentan como son el tamaño

(20 a 200nm), Efecto Tyndall, movimiento Browniano, sedimentación por gravedad y

viscosidad.

Se conoce que el área de superficie de una partícula aumenta de manera considerable al

disminuir el tamaño (González, 2014) y si a estas partículas las cargamos con fármacos

se obtiene un sistema terapéutico en el que tanto su biodisponibilidad como su velocidad

de disolución después de la administración oral se vea potenciada (Manickam, 2013).

Es así que se consigue un nuevo enfoque a los sistemas coloidales: elaboración de nano-

emulsiones y nanopartículas para la administración de fármacos. En este estudio se

emplean dos fármacos, uno hidrófilo (Clindamicina Fosfato), incluido en nano-

emulsiones tipo W/O y uno lipófilo (Ibuprofeno) para cargarlo a un medio con partículas

sólidas lipídicas.

La ventaja de este estudio es que se obtiene una alternativa farmacéutica más segura y

menos tóxica ya que se usarían dosis menores de principio activo, que se mantendrían por

más tiempo en el organismo (Rincón & Martínez, 2009), se lograría además que el

método de administración se convierta en uno mínimamente invasivo para el organismo,

en sí, se volvería un método más eficaz pues llegaría directamente al sitio de acción, ya

que estas estructuras lipídicas, por el hecho de tener un tamaño nanométrico, son capaces

de atravesar poros y membranas celulares (Solans, Izquierdo, Nolla, Azemar, & García,

2005).

Otra ventaja que se impone en este trabajo es el uso de productos naturales como son la

cera de abeja, aceite de palma y palmiste, aceites y lípidos de fácil acceso y relativamente

de bajo costo, a los que se les dará un nuevo enfoque en el campo farmacéutico como

vehículos para la administración de fármacos, pues tradicionalmente han sido usados en

la industria alimenticia. La cera de abeja ha sido usada en la industria cosmética así como

en la alimentaria, sus usos han ido desde encapsulante en suplementos dietéticos, gomas

de mascar, como vehículo de aditivos alimenticios hasta sus aplicaciones como agente

emulsionante (Kuznesof & Whitehouse, 2005), en cambio el aceite de palma y sus

derivados (aceite de palmiste) han sido la materia prima en la producción de margarinas,

de helados de crema donde se han remplazado la crema de leche, en la producción de

fórmulas lácteas infantiles y otros usos como en la producción de jabones y biodiesel.

(Basiron, 2012).

4

CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO

2.1. Antecedentes

Recabando en un poco de historia, se conoce que desde los años cincuenta ya se

desarrollaban nano-emulsiones para potenciar la nutrición parental en pacientes que

presentaban desnutrición (Pimenta, 2013), desde entonces, se fueron implementando un

gran número de sistemas para el suministro de sustancias activas, dentro de los que se

encuentran las nanopartículas lipídicas sólidas (SLN), desarrolladas a principios de 1990.

(Garzón & García, 2009)

Estos antecedentes han servido para que más grupos de investigación se interesen y

participen en el desarrollo de nuevos sistemas terapéuticos, se ha determinado que el

95% de los sistemas para la administración de fármacos que existen en el marcado, tienen

una farmacocinética pobre, es decir que a través de su paso por el organismo su acción

no es muy eficiente por la baja capacidad del organismo para absorber el principio activo,

y sus propiedades biofarmaceúticas están menos desarrolladas. En la actualidad, no hay

un sistema medicinal que entregue drogas y que distribuya terapéuticamente moléculas

activas de fármaco hasta el sitio de acción específico o de inflamación sin presentar

efectos secundarios. (Grupta, Arora, Menakshi, Sehgal, & Sehgal, 2012).

Al hacer una comparación de estos sistemas terapéuticos convencionales con los

nanosistemas lipídicos en los que se incorporan principios activos, se ha podido

evidenciar que los vehículos lipídicos son capaces de mejorar tanto su biodisponibilidad

como sus propiedades farmacocinéticas. Se han llevado a cabo estudios in vivo con

nanopartículas lipídicas administradas por vía oral conteniendo tobramicina, clozapina,

rifampicina, isoniazida y pirazinamida que dan sustento al estudio. (Quiñonez & Sánchez,

2014). En otros estudios más recientes, se ha utilizado nano-emulsiones en la

administración intravenosa de anfotericina a ratones, ratas, perros y monos a dosis de 1,0

mg / kg. (Grupta, Arora, Menakshi, Sehgal, & Sehgal, 2012)

En la Universidad Central del Ecuador se desarrolla el proyecto de investigación “Estudio

y diseño de nanosistemas para liberación controlada de fármacos” dirigido por el Dr.

Pablo Bonilla, que con la ayuda de profesionales investigadores y de estudiantes tesistas,

se están determinado los procesos óptimos de elaboración para obtener nanosistemas con

características adecuadas, que han servido como vehículos para la liberación de fármacos.

Es así que se han desarrollado nano-emulsiones, mediante métodos de alta energía

utilizando un equipo Silverson mezclador/emulsificador, con diferentes aceites vegetales

sólidos y líquidos, que se han usado para la liberación de un fármaco lipofilico como es

el ibuprofeno, dando muy buenos resultados. (Cevallos, 2015)

5

2.2. Fundamento Teórico

2.2.1. Sistemas Coloidales

Los sistemas coloidales son sistemas de, al menos, dos fases, una de ellas finamente

dividida en pequeñas partículas (fase dispersa, fase discontinua) a las que rodea

completamente la otra sustancia (fase dispersante, medio de dispersión, fase continua).

(Arellanos, López, Ramírez, & Mares, 2012). Lo que distingue las dispersiones coloidales

de las soluciones y de las dispersiones groseras es el tamaño de partícula de la fase

dispersa (Remington G. , 2003). Los sistemas en estado coloidal poseen un tamaño que

está en el límite inferior en un rango entre 1 y 10nm hasta 1µen el límite superior.

Superficie Específica

La disminución del tamaño de las partículas aumenta la relación superficie/volumen, que

se expresa como Asp, es decir, la superficie A (cm2) por unidad de volumen (cm3) o por

unidad de masa (g). Para una esfera, A= 4πr2 y V= 4/3πr3. Si se expresa la densidad d del

material en g/cm3, la superficie específica es:

𝐴𝑠𝑝 =𝐴

𝑉=4𝜋𝑟2

43𝜋𝑟

3=3

𝑟 𝑐𝑚−1

Ecuación 1 Área específica de una partícula

𝐴𝑠𝑝 =𝐴

𝑀=4𝜋𝑟2

𝑉𝑑=3

𝑟𝑑𝑐𝑚2/𝑔

Ecuación 2 Área específica de una partícula en términos de masa

Estabilidad de Sistemas Coloidales

Las dispersiones coloidales suelen ser estables, y en general las partículas coloidales no

sedimentan (Valenzuela, 1995). Las partículas de muchos coloides contienen grupos de

átomos los cuales se disocian en iones, estos grupos ionizantes hacen que la partícula esté

eléctricamente cargada. Las partículas pueden también cargarse por adsorción de iones

de la solución; esta carga eléctrica es uno de los factores de estabilidad, ya que las

partículas cargadas positivamente se repelen entre sí, al igual que, por ejemplo, en un sol

negativamente cargado, su estabilidad se debe a la repulsión electrostática.

Otro importante factor de estabilidad es la solvatación (la adsorción de un líquido sobre

la superficie de las partículas), debido a esta, las partículas están más o menos

completamente rodeadas por una capa de moléculas del líquido y se supone que esta capa

puede prevenir la aglomeración de partículas. La solvatación depende de la afinidad del

solvente por los átomos y grupos de átomos que forman la superficie de las partículas.

6

Clasificación de los Sistemas Coloidales por el estado físico

Una clasificación útil de los sistemas coloidales se basa en el estado de la materia de la

fase dispersa y el medio de dispersión, es decir si son sólidos, líquidos o gaseosos.

Tabla 1 Tipo de Coloides (Fuente: Pearson,2009)

Fase del Coloide

Sustancia Dispersa

Sustancia Dispersora

Tipo de Coloide

Ejemplo

Gas Gas Gas __ Es una disolución

Gas Gas Líquido Aerosol Niebla

Gas Gas Sólido Aerosol Humo

Líquido Líquido Gas Espuma Crema batida

Líquido Líquido Líquido Emulsión Leche

Líquido Líquido Sólido Sol Pintura

Sólido Sólido Gas Espuma sólida

Malvavisco

Sólido Sólido Líquido Emulsión sólida

Mantequilla

Sólido Sólido Sólido Sol sólido Vidrio rubí

Clasificación de los Sistemas Coloidales por la afinidad entre el medio de

dispersión y la fase dispersa

Dispersiones Liófilas: cuando hay una atracción considerable entre la fase dispersa y el

vehículo líquido, ósea que hay una gran solvatación se dice que el sistema es afín al

solvente. Se forman espontáneamente cuando el vehículo líquido entra en contacto con la

fase sólida. Son termodinámicamente estables y reversibles, o sea que se reconstituyen

fácilmente aun después de que el medio de dispersión se ha extraído de la fase sólida

Dispersiones Liófobas: cuando hay poca atracción entre la fase dispersa y el medio de

dispersión, se dice que la dispersión es liófoba (rechaza el solvente). Están constituidas

por partículas que no están hidratadas, de manera que las moléculas de agua interactúan

o se atraen entre sí con preferencia a solvatar las partículas. Estas dispersiones son

intrínsecamente inestables e irreversibles. Su gran energía libre superficial no disminuye

por solvatación. El proceso de dispersión no tiene lugar de forma espontánea, y una vez

que el medio de dispersión se ha separado de la fase dispersa, la dispersión no se puede

reconstruir fácilmente. (Remington G. , 2003).

Propiedades Específicas de los Sistemas Coloidales

Los sistemas coloidales presentan características que no son propias de la composición

de las fases, sino más bien del tamaño de las mismas.

7

Viscosidad

La propiedad de un fluido que describe la fricción interna o la resistencia a fluir es la

viscosidad del material. Esta propiedad es cuantificada con el uso del coeficiente de

viscosidad (η) que presenta dimensiones de masa longitud-1 tiempo-1, Kg m-1 s-1 en

unidades SI. En la práctica la unidad de viscosidad con mayor uso es el Poise (P) que

pertenece al sistema CGS (Hiemenz & Rajagopalan, 1997).

La mayoría de las dispersiones liofobas tienen viscosidades no mucho mayores que la del

vehículo líquido, incluso para fracciones de volumen compartivamente alto de fase

dispersa. Las viscosidades aparentes de las dispersiones liofilas, en especial las soluciones

de polímeros, son varios órdenes de magnitud mayores que la viscosidad del solvente o

vehículo, aun en concentraciones bajas de sólidos. (Remington G. , 2003)

Para la mayoría de líquidos la viscosidad disminuye al aumentar su temperatura debido a

que con el calentamiento el líquido tiende a dilatarse disminuyendo las posibilidades de

fricción intermoleculares. La variación de viscosidad con respecto a la temperatura está

dada por una expresión de la forma:

𝜂 = 𝐴 𝑒𝐸𝑅𝑇

Ecuación 3 Variación de viscosidad

Donde:

𝜂 es la viscosidad (𝐾𝑔/𝑚𝑠) A una constante propia de cada líquido (𝐾𝑔/𝑚𝑠) R la constante del gas ideal (𝐽/𝐾 𝑚𝑜𝑙) E una constante llamada Energía de Activación de Flujo (𝐽/𝑚𝑜𝑙) que indica la energía

mínima necesaria para poner en movimiento al líquido problema venciendo su

viscosidad

T temperatura absoluta (𝐾)

Dispersión de la luz: Efecto Tyndall

Cuando el índice de refracción es uniforme en todo el medio la luz lo atravesará sin ser

desviado. Dondequiera que haya desviaciones discretas del índice de refracción, causadas

por la presencia de partículas o por fluctuaciones de densidad en pequeña escala, parte de

la luz será dispersada en todas las direcciones (Remington G. , 2003). El efecto Tyndall

tiene su origen en la difracción de luz por las partículas coloidales. Como consecuencia

del efecto de difracción si una dispersión coloidal es atravesada por un haz luminoso en

dirección perpendicular a la de observación, la dispersión aparece turbia en el caso de que

la habitación esté iluminada, pero si la habitación está oscura en la dispersión coloidal se

observan muchísimos puntitos de límites indefinidos y de color azulado (Valenzuela,

1995).

8

Ilustración 1 Efecto Tyndall en una dispersión coloidal

En caso de que las partículas que constituyen la fase dispersa sean pequeñas y no absorban

energía, el efecto Tyndall tiene las siguientes características:

La cantidad de la luz dispersa alcanza el máximo en dirección paralela al haz de

luz incidente y es mínima en dirección normal a ésta.

Cuando la dirección del haz de luz incidente es normal a la superficie de las

partículas, se polariza totalmente.

El grado de polarización decrece gradualmente a cero a medida que el ángulo de

incidencia varía de 90° a 0°.

La intensidad del haz de luz dispersa aumenta apreciablemente a medida que

decrecen la longitud de onda del rayo incidente y el tamaño de las partículas

coloidales dispersoras de la luz, de acuerdo a la ecuación:

𝐼𝜃 =1

2𝐼0(

𝜋𝛼

휀0𝑟𝜆2)2 (1 + 𝑐𝑜𝑠2𝜃)

Ecuación 4 Intensidad del haz de luz dispersada

Donde:

𝐼𝜃 es la intensidad del haz de luz dispersa a un ángulo θ con respecto a la dirección del

haz de luz incidente (𝑊/𝑚2).

𝐼0 la intensidad del haz de luz incidente (𝑊/𝑚2).

𝛼 polarizabilidad de la partícula coloidal (𝐶2𝑚/𝑁) 휀0 constante dieléctrica de la fase dispersante (𝐶2/𝑚2𝑁) r radio de la partícula coloidal supuesta de forma esférica (𝑚) 𝜆 longitud de onda del haz de luz incidente

(Romo, 1981) (Castellan, 1983)

Difusión y Sedimentación

Las moléculas de un gas o un líquido están sujetas a un movimiento térmico perpetuo

arbitrario que hacen que choquen entre sí y con las paredes del recipiente que las contiene

miles de millones de veces por segundo. Cada colisión cambia la dirección y velocidad

de las moléculas en cuestión. Las moléculas disueltas y las partículas coloidales

suspendidas son golpeadas continuamente y al azar por las moléculas del medio de

9

suspensión. Este bombardeo aleatorio imparte a los solutos y partículas un movimiento

incesante y errático, denominado movimiento browniano. Las moléculas de soluto y las

partículas coloidales suspendidas efectúan movimiento browniano de rotación y

traslación. Para el último Eisntein obtuvo la siguiente ecuación:

�̅� = √2𝐷𝑡

Ecuación 5 Desplazamiento medio de las partículas

Donde:

�̅� es el desplazamiento medio en la dirección x

t es el tiempo

D es el coeficiente de difusión

Einstein también demostró que para las partículas esféricas de radio r el coeficiente de

difusión es:

𝐷 =𝑅𝑇

6𝜋𝜂𝑟𝑁

Ecuación 6 Coeficiente de difusión para una partícula de radio r

Donde:

R es la constante de los gases

T es la temperatura absoluta

N el número de Avogadro 𝜂 la viscosidad del medio de suspensión

El coeficiente de difusión es una medida de la movilidad de una molécula disuelta o una

partícula suspendida en un medio líquido. (Remington G. , 2003)

Sedimentación por gravedad

La acción de la gravedad sobre las partículas coloidales en un medio tiende a atraer a las

partículas hacia el fondo del medio oponiéndose al movimiento browniano que tiende a

distribuirlas homogéneamente en el líquido. Llega un momento en que estas fuerzas se

compensan estableciéndose un estado de equilibrio. En este estado la concentración de

las partículas en el fondo del recipiente es máxima y va disminuyendo a medida que

aumenta la altura.

Ilustración 2 Sedimentación por gravedad (Fuente: http://iopscience.iop.org/0953-8984/labtalk-article/50148)

10

2.2.1.2. Emulsiones

Una emulsión es una dispersión termodinámicamente inestable de dos o más líquidos

inmiscibles o parcialmente miscibles. Los diámetros de las gotas líquidas que se

encuentran dispersas se encuentran en el rango de 0.1 y 20 μm. Aunque se traten de

dispersiones termodinámicamente inestables, las emulsiones pueden convertirse en

cinéticamente estables gracias a la presencia de agentes tensoactivos que presentan la

capacidad de absorción en las superficies de las gotas. En la mayoría de las emulsiones

una de las fases es acuosa y la otra un aceite polar. Las emulsiones con el aceite como

fase dispersa se conocen como emulsiones de aceite en agua (oil-in-water, o/w) y las

emulsiones con agua como fase dispersa se conocen como emulsiones de agua en aceite

(water-in-oil, w/o).

Ilustración 3 Tipo de emulsiones (Fuente: Verysyl,3013)

El tipo de emulsión que se tiende a formar depende del balance entre las propiedades

hidrófilas e hidrófobas del agente emulsificante. Generalmente se suele cumplir la regla

de Bancroft1: la fase continua es aquella la cual solubiliza al agente emulsificante.

(Aramberri, Binks, Clint, & Fletcher, 2006)

Son termodinámicamente inestables debido a que la energía libre de Gibbs es positiva:

ΔGform = γ ΔA – TΔS

Ecuación 7 Energía de formación de una nano-emulsión

Donde:

γ es la tensión interfacial

ΔA área interfacial creada

ΔS es la entropía

T es la temperatura

El término dominante es la contribución de superficie γ ΔA. El término de entropía, TΔS,

es insignificante a menos que el tamaño de gota sea extremadamente pequeño. Sin

embargo, un pequeño tamaño de gota incrementa el área interfacial y en consecuencia el

primer término también, debido a que el área superficial específica por unidad de volumen

de fase dispersa es inversamente proporcional al tamaño de gota. (Forgiana, Marquez, &

Saleger, 2006)

11

2.2.1.3. Nano-emulsiones

Las nano-emulsiones son dispersiones de dos líquidos inmiscibles, es decir, aceite y agua,

donde las gotas de la fase dispersa son del orden de tamaño nanométrico y se estabilizan

por películas superficiales activas de compuestos surfactantes y co-surfactantes. (Sehgal,

2012)

Propiedades y características de Nano-emulsiones

Debido a su tamaño característico (20-200nm), las nano-emulsiones son transparentes o

translúcidas a la vista y poseen estabilidad contra la sedimentación o cremado. (Solans,

Izquierdo, Nolla, Azemar, & García, 2005). Son termodinámicamente estables

(Karthikeyan, Jeeva, Jerobin, Mukherjee, & Chandrasekaran, 2012).

Las nanoemulsiones no son sistemas particularmente viscosos cuando poseen poca

proporción de fase interna. Sin embargo, es bien conocido que la viscosidad de las

emulsiones aumenta a medida que el tamaño de gota diminuye, así, y contrariamente a

las macroemulsiones, las nanoemulsiones podrían ser viscosas a un porcentaje de fase

interna entre 40-50% especialmente si son poco polidispersas, en cuyo caso son

frecuentemente denominadas emulsiones-gel.

Debido a su pequeño tamaño de gota, las nanoemulsiones tienen mayor área interfacial y

por lo tanto se requiere una mayor cantidad de surfactante para estabilizarlas,

particularmente si se toma en cuenta el recubrimiento interfacial. Si una macroemulsión

puede ser estabilizada con alrededor de 0,5 a 1,0 % de surfactante en peso, las

nanoemulsiones requerirán una cantidad de surfactante por lo menos cinco veces más,

aunque esta cantidad es inferior al típico 20% de surfactante que se necesita para co-

solubilizar aceite y agua en una microemulsión. (Forgiana, Marquez, & Saleger, 2006)

Estabilidad de nano-emulsiones

Debido a que la mayoría de los estudios describen la alta estabilidad cinética de las nano-

emulsiones, a continuación se consideran los factores que influyen en este hecho.

Estudios efectuados sobre la estabilidad de las nano-emulsiones describen su estabilidad

respecto a la coalescencia. Se considera que las moléculas de surfactante que estabilizan

las gotas de las nano-emulsiones son adsorbidas en la interface agua/componente oleoso

en forma de monocapas, aunque se ha descrito que otras estructuras como bicapas y

multicapas de surfactante podrían tener importancia en la estabilización de nano-

emulsiones. Otros estudios reportan que las gotas de las nano-emulsiones se comportan

como esferas rígidas, bajo estas condiciones las gotas no se deforman lo suficiente para

formar una película plana entre gotas floculadas evitándose la coalescencia. (Solans,

Izquierdo, Nolla, Azemar, & García, 2005)

Teniendo en cuenta que la agitación térmica en gotas menores a 0.5 μm de diámetro

(movimiento Browniano) es mayor que la velocidad de sedimentación producida por la

12

fuerza de gravedad puede decirse que las nano-emulsiones son estables respecto al

mecanismo de sedimentación. (Forgiana, Marquez, & Saleger, 2006)

Debido al pequeño tamaño de las gotas, la presión de Laplace dentro de las mismas es

muy grande. Por lo tanto, las gotas son difíciles de cizallar y de elongar (alargar o

deformar) y en consecuencia difíciles de romper a menos que en la interfase la tensión

sea muy baja.

Respecto a la floculación, no está claro si las gotas pueden adherirse por deformación y

formar una película plana.

Debido al pequeño tamaño de las gotas, la presión de Laplace dentro de las mismas es

muy grande. Por lo tanto, las gotas son difíciles de cizallar y de elongar (alargar o

deformar) y en consecuencia difíciles de romper a menos que en la interfase la tensión

sea muy baja. (Hernández , 2004)

Inestabilidad de nano-emulsiones

El principal mecanismo de desestabilización de las nano-emulsiones es la maduración de

Ostwald, el cual consiste en el crecimiento de las gotas más grandes a expensas de las

más pequeñas. Este mecanismo es altamente dependiente de las condiciones iniciales de

las nano-emulsiones, es decir del grado de polidispersión de las gotas y de las

interacciones entre éstas. La presión de Laplace trae como consecuencia una fuerza de

conducción osmótica desde las gotas más pequeñas a las más grandes, que es típico de

las nano-emulsiones con tamaño de gota por debajo de 100 nm. (Forgiana, Marquez, &

Saleger, 2006)

Métodos de Preparación de nano-emulsiones

Métodos de alta energía

Se utiliza homogenización de alta presión, ultrasonidos entre otros, que rompen las gotas

de la emulsión. La adición de tensioactivo permite disminuir la energía necesaria para la

formación de la nano-emulsión. No obstante, el tensioactivo también puede producir

coalescencia de las gotas recién formadas debido a la colisión entre ellas. El tamaño de

partícula obtenido dependerá del instrumento empleado, así como del tiempo y

temperatura utilizado durante la preparación y de los propios componentes de la formula.

Este método de preparación permite tener un mayor control sobre el tamaño de gota y una

mayor variedad de ingredientes disponibles. (Fernández Arteaga, 2006)

Métodos de baja energía

Los métodos de baja energía son aquellos en los cuales la energía requerida para producir

la emulsión proviene de las transiciones o cambios de fases que se producen durante la

formación de las mismas (Bullón, y otros, 2007). La emulsificación se lleva a cabo

13

cambiando los parámetros que afectan al balance hidro-lipófilico del sistema, como la

temperatura y composición, por este motivo la selección de los excipientes a utilizar es

un paso crítico. Así se pueden distinguir dos procedimientos: a temperatura constante

(variando la composición) o bien a composición constante (variando la temperatura). Este

último método también es conocido como método de la temperatura de inversión de fases,

siendo el método de baja energía más utilizado. (Solans, Izquierdo, Nolla, Azemar, &

García, 2005)

2.2.2. Nano-emulsión farmacéutica

Por definición una emulsión farmacéutica son sistemas isotrópicos y cinéticamente

estables en los cuales la gota de aceite o agua contiene al fármaco solubilizado y

estabilizado por una fina capa da emulsificante. (Maithani & Jain, 2011)

Ilustración 4 Esquema de una nano-emulsión farmacéutica tipo O/W (Fuente: blogs.nottingham.ac.uk)

Uno de los enfoques de la nanociencia que reciben cada vez más una atención

considerable dentro de las ciencias farmacéuticas es la formulación de nano-emulsiones,

principalmente del tipo aceite-en-agua (O / W) ya que pueden ser una forma alternativa

de dosificación para drogas pobremente solubles en agua, en el que estos ingredientes

farmacéuticos activos se pueden disolver en la fase interna de la emulsión. La formulación

de nano-emulsiones se estudió extensamente por su potencial aplicación como

nanovehículos multifuncionales que permiten el tratamiento de una variedad de dolores

y enfermedades. Sin embargo, la preparación de tales emulsiones finas con pequeño

tamaño de gotitas puede ser un reto, ya que las propiedades de la emulsión tales como la

estabilidad, color, apariencia, textura, y la reología se ven muy afectados por el tamaño

de emulsión de gotas. Se ha reportado mucho acerca de las ventajas de incluir un

ingrediente activo lipófilo en forma de nano-emulsión como sistema de administración

de fármacos potencial.

El consenso común es que son mejores e incluso superiores a las macroemulsiones debido

a sus características versátiles y sus ventajas exclusivas. Sus características principales

son el aumento de la solubilidad del fármaco, velocidad rápida de disolución y la

biodisponibilidad que se presenta después de la administración oral debido a su área

interfacial mucho más grande en relación al volumen. (Manickam, 2013)

14

2.2.2.1. Componentes de una emulsión farmacéutica

Lípidos

Los lípidos sólidos se han utilizado durante muchos años en forma de gránulos para

retardar la liberación de los fármacos después de la administración oral en productos

como, por ejemplo, Mucosolvan retard cápsulas®. En la actualidad se utilizan en sistemas

nanoparticulares (Jores, Mehnert, Bunjes, Drechsler, & Mäder, 2003). A continuación se

describen los lípidos a usarse en la presente investigación.

Aceite de Palma

El aceite de palma se extrae del mesocarpio del fruto de la semilla de la palma africana

(Elaeis guineensis jacq.) a través de procedimientos mecánicos. Está constituido por una

mezcla de ésteres de glicerol (triglicéridos) y es fuente natural de carotenos y vitamina E.

(Rincón & Martínez, 2009)

A temperatura ambiente, las fases presentes en el aceite de palma son la sólida y líquida,

debido a su alto punto de fusión (34–40 °C). (INEN, 2012) Respecto a la temperatura de

ebullición de los aceites, el aceite de palma presenta un valor de 371 °C, superior a otros

aceites como el de soya (257 °C), maíz (246 °C) y oliva (191 °C), lo que le confiere la

ventaja de resistir mayores temperaturas de tratamiento y uso antes de evaporarse, Por su

baja polaridad (debido a la gran cantidad de hidrocarburos de larga cadena y pocos grupos

polares), el aceite de palma no es soluble en sustancias polares como el agua y el glicerol;

más sin embargo, en bajas proporciones (<0,3% en peso) es soluble en metanol. Por el

contrario, el aceite de palma es soluble en sustancias de baja polaridad como es el caso

de ésteres metílicos y por ende en solventes de carbono. (Rincón & Martínez, 2009)

Tabla 2. Especificaciones de la grasas de Palma Africana (Fuente: INEN, 2012)

REQUISITO UNIDAD Mín. Máx.

Densidad Relativa, 25/25°C - 0,910 0,918

Índice de Iodo cg/g 44 60

Acidez Libre (como ácido

oleico)

% - 0,2

Pérdida por calentamiento % - 0,05

Índice de refracción 40°C - 1,453 1,4595

Índice de Peróxido meqO2/kg - 10,00

Tabla 3. Límite máxima para contaminantes Grasa de Palma (Fuente: INEN 2012)

PARÁMETRO LÍMITE MÁXIMO

Hierro 1,5 mg/kg

Cobre 0,1 mg/kg

Arsénico 0,1 mg/kg

Plomo 0,1 mg/kg

15

Aceite de Palmiste

Es la grasa extraída del endocarpo (semilla) del fruto de la palma africana (Elaeis

guineensis). (INEN, 2012). La grasa de palmiste debe ser extraída de semillas sanas,

limpias y en buen estado de conservación y debe tener el olor y el sabor característico de

esta grasa, podrá presentarse, a temperatura ambiente, en estado sólido, semisólido o

líquido. De acuerdo con su estado de procesamiento, la grasa de palmiste se clasifica de

la manera siguiente:

Grasa cruda de palmiste. Es aquella que no ha sido sometida a un proceso de

refinación.

Grasa comestible de palmiste. Es aquella que, luego de ser sometida a un

adecuado proceso de refinación, es apta para consumo humano.

Tabla 4. Especificaciones de la grasa de palmiste (Fuente: INEN 2012)

REQUISITO UNIDAD Mín. Máx.

Densidad Relativa, 25/25°C - 0,910 0,925

Índice de Iodo cg/g 14 24

Acidez Libre (como ácido

oleico)

% - 0,2

Pérdida por calentamiento % - 0,05

Índice de refracción 40°C - 1,4500 1,4695

Índice de Peróxido meqO2/kg - 10,00

Tabla 5. Límites máximos para contaminantes Aceite de palmiste (Fuente: INEN 2012)

PARÁMETRO LÍMITE MÁXIMO

Hierro 1,5 mg/kg

Cobre 0,1 mg/kg

Arsénico 0,1 mg/kg

Plomo 0,1 mg/kg

Cera de Abeja

Se define a la cera de abeja como materia sólida a temperatura ambiente, segregada por

las glándulas cereras de las abejas en estado líquido, en contacto con el aire forma escamas

que el insecto recoge en sus patas y lleva a la boca para masticarla antes de usarla en la

construcción del panal. (Instituto Nacional de Normalización, 2007)

La cera de abejas debe cumplir con los requisitos físico-químicos que se indican en tabla

5:

16

Tabla 6. Requisitos físico-químicas de la cera de abeja (Fuente: INEN, 2007)

Requisitos Margen de aceptación

Punto de Fusión 61-65°C

Solubilidad Insoluble en: agua

Soluble en: cloroformo, éter

benceno

Peso específico 0.950-0.970

Acidez Libre 18-22

Índice de Saponificación 85-107

La cera de abejas debe estar exenta de contaminaciones orgánicas e inorgánicas debidas

a adulteración, cuya presencia se detecta por análisis cualitativo.

Tabla 7. Contaminantes orgánicos e inorgánicos de la cera de abeja (Fuente: INEN 2007)

Parafina Grasa Estearina Almidón Resinas Minerales Colorantes

Mezcla

de

alcanos

superiores

Esteres de

glicéridos

de

origen

animal

Acido

esteárico

de

origen

vegetal

Hidrato de

carbono

conformado

por amilosa

y pectina

Producto

natural de

la

colmena

que

contamina

la

cera

Residuos

insoluble,

suciedad

Aditivos

agregados

para darle

color a la

cera

Color

blanco

inodora e

insípida.

Funde

entre

74°C a

80ºC

hierve

sobre los

360ºC.

Color

blanco, casi

inodora,

sabor algo

dulce y

consistencia

blanda.

Funde entre

36°C a

45ºC.

Color

blanco

cristalino,

inodora e

insípida.

Funde

entre

60°C a

65ºC.

N.A. N.A. N.A. N.A.

Surfactantes

Surfactante es la abreviación de agente activo de superficie (Holmberg, Jonson,

Kronberg, & Lindman, 2002). Un surfactante es una sustancia química que posee una

estructura molecular constituida por una parte hidrofílica (polar) y una lipofílica (apolar),

lo que le confiere doble afinidad. Tiene actividad interfacial y se adsorbe a la interfase

agua/aceite en forma orientada, disminuyendo la tensión interfacial entre estos dos

líquidos. La parte apolar de los surfactantes está constituida, generalmente, por cadenas

carbonadas lineales (usualmente en el rango C8-C18), en ocasiones asociados a anillos

17

aromáticos. La parte polar en la estructura de estos compuestos la conforman grupos con

carga eléctrica neta, tales como los radicales carboxilato (-COO-) y amonio primario (-

NH3+) o cadenas de condensación de polióxido de etileno [-O-(CH2CH2CH2O)n-H] entre

otros. (Hernández , 2004)

Propiedades de Surfactantes

Las propiedades y usos de los surfactantes están relacionadas con:

Capacidad de adsorberse en las interfases.

Tendencia a asociarse para formar estructuras organizadas.

En soluciones diluidas, las moléculas de surfactante se encuentran en el seno del medio

acuosa en forma de monómeros, pero a partir de cierta concentración llamada

concentración micelar crítica (CMC), la fase acuosa se satura y la adición de nuevas

moléculas de surfactante ocasiona la formación de agregados de tipo coloidal llamados

micelas. Estos agregados pueden agrupar varias decenas y hasta centenas de moléculas,

y su dimensión y estructura depende de la naturaleza del surfactante y del ambiente

fisicoquímico. Por encima de la concentración micelar crítica, no se siguen adsorbiendo

moléculas adicionales en la interfase y por lo tanto la tensión interfacial permanece

prácticamente constante. (Hernández , 2004)

Tipos de Surfactantes

Surfactantes aniónicos: se disocian en un anión anfífilo y un catión, el cual es en general

un metal alcalino o un amonio cuaternario. A este grupo pertenecen los detergentes

sintéticos como los alquil benceno sulfonatos, los jabones (sales de ácidos grasos), los

agentes espumantes como el lauril sulfato, los humectantes del tipo sulfosuccinato y los

dispersantes del tipo lignosulfonatos, entre otros. (Aramberri, Binks, Clint, & Fletcher,

2006)

Surfactantes no iónicos: no se ionizan en solución acuosa, debido a que poseen grupos

hidrófilos del tipo alcohol, fenol, éter o amida. El grupo hidrófobo es generalmente un

radical alquilo o alquil benceno y a veces una estructura natural como un ácido graso.

(Salager J.-L. , 2002)

Surfactantes catiónicos: se disocian en solución acuosa en un catión orgánico anfífilo y

un anión generalmente del tipo halogenuro. La gran mayoría de estos surfactantes son

compuestos nitrogenados, del tipo sal de amina grasa o amonio cuaternario. (Aramberri,

Binks, Clint, & Fletcher, 2006)

Otros surfactantes: existe gran variedad de surfactantes adicionales a los ya

mencionados, como los anfóteros, poliméricos, siliconados y fluorados, entre otros.

(Salager J.-L. , 2002)

18

Balance Hidrofilico Lipofílico

En 1949, Griffin notó que existía una relación entre la naturaleza de un surfactante y sus

propiedades como agente tensoactivo y emulsionante. Introdujo el concepto de HLB

(Balance Hidrofílico-Lipofílico). El concepto HLB se basa en un método experimental

que consiste en atribuir un cierto número HLB a los agentes emulsionantes a partir de

datos relativos a la estabilidad de una emulsión. Este número HLB representa

implícitamente varios parámetros y da cuenta del balance hidrofílico-lipofílico del

sistema. Griffin utilizó este procedimiento para emulsionar un aceite dado en el agua.

Escogió dos surfactantes de referencia, el ácido oleico y el oleato de potasio, para los

cuales los números HLB fijados arbitrariamente fueron 1 y 20. Todos los otros números

HLB se derivaron de estos dos estándares primarios. En seguida se supone que los dos

surfactantes utilizados como referencia primaria, como cualquier otro surfactante, pueden

mezclarse siguiendo una regla lineal basada en las fracciones en peso:

HLBM = x1 HLB1 + x2 HLB2 Ecuación 8 BHL de la mezcla de surfactantes

Donde HLB1 y HLB2 son los números HLB de los surfactantes 1 y 2, x1 y x2 sus

fracciones en peso en la mezcla y HLBM, el HLB de la mezcla de surfactantes. (Salager

J. , 1998)

Tabla 8. HBL de algunos surfactantes (Fuente: Salager, 1998)

Nombre Surfactante HLB

Span 85 Trioleato de sorbitol (NI) 1.8

Span 85 Triestearato de sorbitol (NI) 2.1

Span 80 Monooleato de sorbitol (NI) 4.3

Span 60 Monoestearato de sorbitol (NI) 4.7

Span 40 Monopalmitato de sorbitol (NI) 6.7

Span 20 Monolaurato de sorbitol (NI) 8.6

Tween 81 Igual al Span 80 con poli-EO (NI) 10.8




Tween 80 Igual al Span 80 con poli-EO (NI) 15



Triton X-15 Octil-fenol-1,5 EO (NI) 3.6



Triton X-

114

Octil-fenol-7,5 EO (NI) 12.4

Sipex SB Dodecil sulfato de sodio (AI) 40

Sipon L-22 Dodecil sulfato de amonio (AI) 31

Sipon LT6 Dodecil sulfato de trietanolamina (AI) 34

Neodol 25-7 Alcohol primario (C12-15) poli-EO

(NI)

12

19

Concentración micelar Crítica

La concentración micelar crítica (cmc) constituye un proceso específico de asociación

molecular en disolución. Ocurre simultáneamente en el momento de la saturación de la

superficie cuando la presión superficial es máxima. (Novelo & Gracia, 2005)

La Ilustración 5 indica la variación de la tensión superficial en función de la

concentración del surfactante y posee todas las características del caso general. A partir

del valor que corresponde al agua pura (72 mN/m ó dina/cm), se observa una disminución

de la tensión superficial con el aumento de concentración de surfactante; en esta primera

zona (I), la gran mayoría de las moléculas de surfactante se adsorben en la superficie

agua-aire, y la concentración superficial crece rápidamente. A partir de un cierto valor, la

superficie está ocupada por una capa monomolecular de surfactante, y la tensión

interfacial decrece linealmente con el logaritmo de la concentración; según la isoterma de

Gibbs, esto indica que la concentración superficial permanece constante. En esta segunda

zona (II) la superficie es por lo tanto saturada y las moléculas de surfactante que se añaden

deben solubilizarse en la fase acuosa, lo que es poco favorable desde el punto de vista

energético, por la presencia del grupo no-polar.

Ilustración 5 La variación de la tensión superficial vs. la concentración de surfactante permite determinar la CMC

A partir de una cierta concentración, la fase acuosa se "satura" en moléculas individuales,

y se observa el cambio a la tercera zona (III) de la Ilustración5, en la cual la tensión

superficial permanece constante. En esta región, cualquier molécula suplementaria de

surfactante se encuentra encima de su límite de "saturación" en fase acuosa, y su

"solubilización" ocurre en agregados de tipo coloidal llamados micelas. La concentración

micelar crítica (abreviada CMC) corresponde a la transición entre las zonas II y III de la

Fig. 1; no es en realidad un valor exacto, sino un cierto rango de concentración, que puede

ser relativamente amplio si el surfactante es una mezcla de especies químicas

notablemente diferentes entre sí. La concentración micelar crítica, que se refiere a la zona

de aparición de las primeras micelas (Salager J. , 1993).

20

Fármacos

Es el componente clave de una nano-emulsión farmacéutica ya que es el que cumplirá la

acción terapéutica y el que será encapsulado dentro de la nanoestructura que se formará,

a continuación se describen dos fármacos, ibuprofeno un fármaco liposoluble y

Clindamicina fosfato, un fármaco hidrosoluble.

Ibuprofeno

Es una droga antiinflamatoria no esteroide (AINE). Funciona reduciendo las hormonas

que causan inflamación y dolor. (Cerner Multum, Inc, 2011). Se absorbe de forma

bastante completa por vía oral. Los alimentos reducen la velocidad de absorción, pero no

la cantidad absorbida. Su combinación con L-arginina acelera su velocidad de absorción.

Se une intensamente a la albúmina (alrededor del 99%) en concentraciones plasmáticas

habituales.

Ilustración 6 Fórmula molecular de Ibuprofeno (Fuente: USP29)

Se presenta en forma de un polvo cristalino blanco, con olor y sabor característicos y cuyo

punto de fusión está comprendido entre 75°C a 77°C. Posee un peso molecular de 206

g/mol, su pKa es de 5.2 y es muy poco soluble en agua pero sí en etanol y otros solventes

orgánicos. (Cevallos, 2015)

Clindamicina Fosfato

Aproximadamente 1,2 g de fosfato de clindamicina equivalen a 1g de clindamicina. Se

trata de un antibiótico del grupo de los lincosánidos, de espectro antibacteriano medio,

con acción bacteriostática, más marcada frente a bacterias grampositivas, así como

gramnegativas anaerobicas y micoplasmas. Debido a su potencial tóxico, se administra

normalmente como alternativa cuando otros antibióticos no son efectivos. (Guidama,

2014)

Una solución acuosa al 1 % presenta un pH de 3,5 – 4,5; las soluciones inyectables deben

ajustarse a pH 5,5 – 7,0. Las soluciones son más estables en el intervalo de pH 3,5 – 6,5.

Es un polvo cristalino, higroscópico, blanco a blanquecino. Es inodoro o prácticamente

inodoro y tiene un sabor amargo. Fácilmente soluble en agua; poco soluble en alcohol

deshidratado; muy poco soluble en acetona; prácticamente insoluble en cloroformo, en

benceno y en éter (Machado, 2014).

21

Ilustración 7 Fórmula Molecular Clindamicina Fosfato (Fuente: USP29)

2.2.3. Liberación de fármacos

En cuanto a la liberación de fármacos, las innovaciones nanotecnológicas van en el

sentido de orientar de manera directa y adecuada los principios activos que constituyen

el medicamento hacia el organismo afectado. El sistema de liberación de fármacos,

formado por un principio activo y un sistema transportador, ha sido posible porque la

nanotecnología desarrolló sistemas a escala nanométrica, permitiéndoles que atraviesen

poros y membranas celulares. (Códova Lozano, 2012)

2.2.3.1. Prueba de Disolución de la USP

Corresponde a un ensayo oficial. Originalmente se introdujo para formas farmacéuticas

sólidas (comprimidos, cápsulas). Con el tiempo se han incorporado en la monografía de

otros productos (gránulos, supositorios, ungüentos, parches transdérmicos, etc). La USP

define como “Q” al % de fármaco disuelto a un tiempo “t” determinado para

medicamentos de liberación convencional y en más de un tiempo para preparados de

liberación controlada (USP32 online, 2015). Los resultados se expresan en función de la

potencia declarada del producto (100%). (Bermejo, 2004)

𝑄 =𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑓á𝑟𝑚𝑎𝑐𝑜 𝑑𝑖𝑠𝑢𝑒𝑙𝑡𝑜

𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑐𝑙𝑎𝑟𝑎𝑑𝑎 𝑥 100 = % 𝑑𝑖𝑠𝑢𝑒𝑙𝑡𝑜

Ecuación 9 Porcentaje de fármaco disuelto

2.2.3.2. Condiciones Sink

En la disolución de fármacos, es esencial que a medida que se disuelve un fármaco, la

presencia de este disuelto en solución, no debe afectar en cualquier modo a la capacidad

de que más fármaco sea disuelto, es decir, la concentración de fármaco en solución no

debe estar cerca del punto de saturación. Si el nivel de concentración se eleva demasiado,

la velocidad de disolución del fármaco adicional se desacelera y los datos dejan de ser

reproducibles. (LabHut, 2015). Las condiciones Sink se presentan cuando el volumen

del medio de disolución es 5 a 10 veces mayor que el volumen requerido para preparar

22

una solución saturada. O en otras palabras que la concentración del fármaco en el fluido

de disolución no exceda del 10% al 20% de su solubilidad (Gibaldi & Feldman).

2.2.3.3. Cinética de liberación de principios activos

La cinética de liberación de principios activos es un comportamiento en el cual se mide

la cantidad de principio activo que se va liberando desde una matriz (vehículo

farmacéutico) a través del tiempo. Utilizando este método se puede determinar la manera

en que un soluto va difundiendo de un medio a otro, que puede presentar una cinética de

orden cero, de primer orden o de segundo orden como los más comunes, existiendo

también otros subórdenes de liberación, además de otros modelos matemáticos que

pueden describir el proceso como es el caso del modelo de Higuchi. (Cevallos, 2015)

Cinética Orden cero

La velocidad es constante en todo el proceso. La velocidad del proceso es independiente

de la concentración (C0). Esta cinética se utiliza cuando queremos controlar la liberación

del fármaco:

Ilustración 8 Gráfico de Cinética de Orden 0

𝑑𝑐

𝑑𝑡= −𝑘0

𝐶 = 𝐶0 − 𝑘𝑡

Ecuación 10 Cinética de Orden Cero

Cinética Primer y Segundo Orden

Se evidencian en procesos pasivos. La velocidad depende de la concentración. La

velocidad del proceso es proporcional a la concentración (C0) en ese instante. La vida

media no depende de la C0. Siguen esta cinética los procesos pasivos:

–Liberación pasiva.

–Absorción pasiva.

Ilustración 9 Gráfico de Cinética de Orden 1

23

𝑑𝐶

𝑑𝑡= −𝑘𝐶

ln 𝐶 = ln𝐶0 − 𝑘𝑡

Ecuación 11 Cinética de Primer Orden

1

𝐶=1

𝐶0+ 𝑘𝑡

Ecuación 12 Cinética de Segundo Orden

Donde:

C es la concentración del principio activo en un tiempo t

Co es la concentración inicial de principio activo

t es el tiempo

k es la constante de velocidad que depende de las condiciones experimentales

Modelo matemático de Higuchi

Además de los tres modelos mencionados anteriormente, es común que para matrices más

complejas y en presencia de membranas semipermeables se presente un comportamiento

cinético que corresponda al modelo matemático de Higuchi el mismo que toma en cuenta

parámetros como el coeficiente de difusión proveniente de la primera ley de Fick, el área

superficial del sistema de liberación controlada, la concentración del principio activo en

la matriz y la solubilidad del mismo (Paul, 2011). Estos parámetros son agrupados dentro

de una constante k en la ecuación de Higuchi, que es la siguiente:

𝑀𝑡𝑀∞

= 𝑘√𝑡2

Ecuación 13 de Higuchi

Donde:

𝑀𝑡 es la cantidad absoluta de fármaco liberado en un tiempo 𝑡, 𝑀∞ la cantidad de fármaco liberado en tiempo infinito, el cual correspondería a la cantidad

total incorporada dentro del sistema.

𝑘 es una constante que tiene en cuenta las variables del diseño del sistema (𝑠1/2)

𝑡 el tiempo transcurrido desde el inicio de la liberación de principio activo (𝑠). Además, la relación 𝑀𝑡/𝑀∞ puede también ser expresada como porcentaje de liberación de

fármaco, Q, por lo tanto la ecuación de Higuchi quedaría de la siguiente manera:

𝑄 = 𝑘√𝑡2

Ecuación 14 Higuchi expresada cómo % de liberación Q

Si la información experimental permite determinar que la liberación sigue una cinética

descrita por la ecuación de Higuchi significa que dicho proceso depende del vehículo y el

fármaco se libera por simple difusión desde el vehículo hacia el medio receptor. (Andreetta,

24

2003). Los ensayos de determinación de la cinética de liberación de fármaco deben realizarse

por lo menos por triplicado, tanto para la muestra comercial como para las muestras de nano-

emulsiones. Previamente se debe determinar la cantidad adecuada de muestra a colocar en las

membranas de diálisis para poder cumplir con las condiciones SINK. (Cevallos, 2015)

2.2.4. Partículas Sólidas Lipídicas

Las SLNs se han generado simplemente intercambiando el lípido líquido de las

emulsiones, por un lípido sólido, lo que significa que son sólidas a la temperatura

ambiente y también a la temperatura corporal (Mehnert & Mäder, 2001). Son de forma

esférica, con un diámetro entre 50 nm y 500 nm y al estar dispersas en un medio acuoso,

forman un sistema coloidal (con una proporción de agua del 70-95%) que ha permitido el

suministro de medicamentos de manera controlada y localizada. En su fabricación se

conjuntan las ventajas de las partículas sólidas, con las de las emulsiones y las de los

liposomas. (Kheradmandnia, Vasheghani-Farahani, Nosrati, & Atyabi, 2010)

2.2.4.1 Estructura de SLN

Las nanopartículas lipídicas poseen un núcleo sólido lipídico que puede solubilizar

fármacos lipofílicos. El núcleo se estabiliza con tensoactivos y cotensoactivos que se

adhieren a la superficie del lípido, creando una barrera física. Para su utilización con fines

farmacéuticos todos los ingredientes utilizados en su preparación deben ser generalmente

reconocidos como materiales seguros (GRAS-Generally Recognized as Safe). (Garzón &

García, 2009)

Ilustración 10 Estructura de SLN (Fuente: http://pubs.sciepub.com/ajps/2/5A/1/)

2.2.4.2. Ventajas y desventajas de SLN

Las ventajas de la utilización de las nanopartículas lipídicas como transportadores

incluyen: la utilización de lípidos fisiológicos en su formulación, evitar el uso de

solventes orgánicos en su preparación y la posibilidad de ser utilizadas en un espectro

amplio para la administración sobre la piel, por vía oral y por vía intravenosa, mediante

los medicamentos tradicionales como son las pomadas, tabletas, cápsulas, suspensiones

o soluciones inyectables. Las nanopartículas lipídicas protegen las moléculas de fármacos

susceptibles de degradarse bajo la influencia de agentes externos como la luz y el agua,

presentan una mejor biodisponibilidad y podrían ser diseñadas para dar perfiles de

liberación prolongada de sustancias activas poco solubles en agua, al incorporarlas en la

matriz lipídica sólida (Garzón & García, 2009). Entre sus desventajas estarían el posible

25

crecimiento de las partículas durante su almacenamiento, la tendencia hacia una

gelificación impredecible, la existencia de cambios inesperados en sus transiciones

polimórficas y su inherente baja capacidad de incorporación de fármacos limitada por la

estructura cristalina del lípido sólido (Jores, Mehnert, Bunjes, Drechsler, & Mäder, 2003).

2.2.5. Caracterización de Nanoestructuras y Nano-emulsiones

Para caracterizar las nano-emulsiones y las nanopartículas solídas lipídicas obtenidas se

utilizan las siguientes Técnicas analíticas:

2.2.5.1. DLS: Medida de tamaño de partícula

Dispersión de luz dinámica se refiere a la medición e interpretación de la dispersión de

luz de los datos en una escala de tiempo de microsegundos (Goldburg, 1999). DLS se

puede utilizar para determinar el tamaño de una partícula o molécula, distribución de

tamaño o el potencial Z. (Bodycomb, 2012)

Ilustración 11 Esquema básico del funcionamiento del DLS (Fuente: HORIBA, 2015)

2.2.5.2. Potencial z

Es una medida de la estabilidad de una partícula e indica el potencial que se requiere para

penetrar la capa de iones circundante en la partícula para desestabilizarla. Por lo tanto, el

potencial zeta es la potencia electrostática que existe entre la separación de las capas que

rodean a la partícula. (Sandoval L. , Montellano, Piña , & Sánchez, 2001)

Se usa el modelo de la doble capa para visualizar la atmósfera iónica en la proximidad

del coloide cargado y para explicar cómo actúan las fuerzas eléctricas de repulsión. Es

posible entender este modelo como una secuencia de etapas que ocurren alrededor de un

coloide negativo, si los iones que neutralizan sus cargas son repentinamente separados. (Sandoval L. , Montellano, Piña, & Sánchez, 2001)

26

Ilustración 12 Capa difusa de un coloide (Fuente: Zeta-Metler Inc, 1998)

La vista izquierda muestra el cambio en la densidad de carga alrededor del coloide. La

derecha muestra la distribución de iones positivos y negativos alrededor del coloide

cargado. La atracción del coloide negativo hace que algunos iones positivos formen una

rígida capa adyacente alrededor de la superficie del coloide; esta capa de contraiones es

conocida como la capa de Stern. Otros iones positivos adicionales son todavía atraídos

por el coloide negativo, pero estos son ahora rechazados por la capa de Stern, así como

otros iones positivos que intentan cercarse al coloide. Este equilibrio dinámico resulta en

la formación de una capa difusa de contraiones, éstos tienen una alta concentración cerca

de la superficie, la cual disminuye gradualmente con la distancia, hasta que se logra un

equilibrio con la concentración de los contraiones en el seno de la disolución.

Los contraiones de la capa de Stern y de la capa difusa son los que juntos llamaremos la

doble capa. El espesor de esta doble capa depende del tipo y concentración de los iones

de la solución.

El coloide negativo y su atmósfera cargada positivamente producen un potencial eléctrico

relativo a la solución. Este tiene su valor máximo en la superficie y disminuye

gradualmente con la distancia, aproximándose a cero fuera de la capa difusa. La caída del

potencial y la distancia desde el coloide es un indicador de la fuerza repulsiva entre los

coloides en función de la distancia a las cuales estas fuerzas entran en juego. Un punto de

particular interés es el potencial donde se unen la capa difusa y la de Stern. Este potencial

es conocido como el potencial zeta, el cual es importante porque puede ser medido de una

manera muy simple, mientras que la carga de la superficie y su potencial no pueden

medirse.

El potencial zeta puede ser una manera efectiva de controlar el comportamiento del

coloide puesto que indica cambios en el potencial de la superficie y en las fuerzas de

repulsión entre los coloides. La relación entre el potencial zeta y el potencial de superficie

depende del nivel de iones en la solución. Así, en el agua, la doble capa hace que el

potencial zeta sea una buena aproximación del potencial de superficie. (Zeta-Metler Inc.,

1998)

27

2.2.5.3. Polidispersión

El índice de polidispersión (IPD) es un dato que se obtiene simultáneamente en el DLS

al realizar la medida del tamaño de partícula. Indica la uniformidad de una distribución

de tamaños, es decir cuántos tamaños diferentes están presentes en el medio. La

polidispersión de la distribución de tamaño se define normalmente como se muestra en la

ecuación 8. Las distribuciones se conoce generalmente como "monodispersas" si la

polidispersión es <0,2. (Mason, Wilking, Chang, & Graves, 2006)

Í𝑛𝑑𝑖𝑐𝑒 𝑑𝑒 𝑃𝑜𝑙𝑖𝑑𝑖𝑠𝑝𝑒𝑟𝑠𝑖ó𝑛 = (𝛿𝑎

𝑎)2

Ecuación 15 Polidispersión

Donde:

δa es el cuadrado de la desviación estándar

a es la media de los diámetros

2.2.5.4. Microscopía de Fuerza Atómica

La microscopia de fuerza atómica (AFM) es una técnica que utiliza la fuerza que actúa

entre una superficie y la punta de una sonda, que da por resultado una resolución espacial

de hasta 0.01 nm para la formación de imágenes. AFM permite formar imágenes en

condiciones de hidratación, sin tratamiento previo de las muestras, sin embargo, las

interacciones con la muestra pueden causar distorsiones de las imágenes. Por otro lado,

en el modo no contacto con la muestra solo alcanza una resolución máxima de alrededor

de 2 nm. La principal ventaja de AFM es una preparación simple de la muestra. AFM

permite la observación de las SLNs en un estado hidratado que es muy cercano al de las

SLNs en suspensión. (Villafuerte, García, Garzón, Hernández, & Vázquez, 2008)

Ilustración 13 Microscopio de Fuerza Atómica (AFM) Laboratorio de Nanoestructuras UCE

28

2.2.5.5. Diagrama de fase ternario

Para determinar con exactitud la composición de la nano-emulsión se realizan diagramas

de fases. Los diagramas pseudo-ternarios son mezclas de fase hidrófila, oleosa y mezcla

de tensioactivo/co-tensioactivo a un ratio fijo y a una temperatura y presión atmosférica

determinada. Cada vértice del triángulo representa el 100% de uno de los compuestos,

mientras que la arista opuesta representa el 0% del mismo

Para determinar la región de formación de nano-emulsión en primer lugar se seleccionan

las mezclas que hayan resultado ser monofásicas y transparentes. A estas se les determina

el tamaño de gota y la polidispersión, se dibujan entonces en el triángulo aquella que

hayan tenido un tamaño y polidispersión adecuada, generalmente ente 20 y 200 nm y

menor a 0.2, respectivamente. Estos puntos se unen y esa área comprende la composición

que delimita la región de formación de nano-emulsión. De todos los triángulos probados,

se suele seleccionar aquel que tenga un área de nano-emulsión mayor. (Fernández, 2012)

Ilustración 14 Esquema de un diagrama de fase ternario para el sistema Kolliphor/Agua/Aceite de Soya (Fuente: Vega, 2015)

29

2.3. Fundamento Legal

2.3.1. LEY ORGÁNICA DE SALUD (Ley No. 2006-67)

INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA EN SALUD, GENÉTICA Y SISTEMA DE

INFORMACIÓN EN SALUD

Capítulo I DE LA INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA EN SALUD. Art. 207.- La

investigación científica en salud así como el uso y desarrollo de la biotecnología, se

realizará orientada a las prioridades y necesidades nacionales, consujeción a principios

bioéticos, con enfoques pluricultural, de derechos y de género, incorporando las

medicinas tradicionales y alternativas. (Libro Quinto, 2006)

2.3.2. NTE INEN-ISO/TR 12885

NANOTECNOLOGÍA, PRÁCTICAS DE SEGURIDAD Y SALUD EN LUGARES

DE TRABAJO RELACIONADAS CON LAS NANOTECNOLOGÍAS

Las nanotecnologías están generando nuevas aplicaciones comerciales. Los

nanomateriales están siendo utilizados actualmente en aplicaciones electrónicas,

magnéticas, optoelectrónicas, biomédicas, farmacéuticas, cosméticas, energéticas,

catalíticas y de materiales. (INEN ISO/TR, 2014). Se tomará en cuenta los apartados de

la NTE INEN-ISO/TR 12885 que se citan a continuación:

CARACTERIZACIÓN DEL PELIGRO

Efectos para la salud. A menudo las superficies de las nanopartículas se modifican a

propósito con recubrimientos o grupos funcionales para evitar su aglomeración y lograr

que tengan las propiedades deseadas, por ejemplo, actividad farmacológica. Estas

modificaciones, así como la contaminación de la superficie de las partículas con

impurezas, pueden suponer cambios en la respuesta biológica. Se está investigando la

influencia de las propiedades e las partículas en las interacciones con organismos vivos y

los efectos adversos potenciales.

EVALUACIÓN DE LA EXPOSICIÓN A NANOMATERIALES

Rutas de exposición. Existen tres rutas principales mediante las cuales los trabajadores

pueden estar expuestos a los nanomateriales a) inhalación, b) ingestión y c) contacto con

la piel.

METODOLOGÍAS DE CONTROL

Prevención de la exposición. Desarrollar procedimientos que describan los tipos de

equipos de protección individual que deben utilizarse (por ejemplo, ropa y equipos de

protección respiratoria), y cuándo deben utilizarse.

30

CAPÍTULO III

METODOLOGÍA

3.1. Tipo de investigación

Esta investigación es de tipo experimental debido a que se lleva a cabo la manipulación

de ciertas variables como concentración (de la fase acuosa, fase oleosa y de tensoactivos),

temperatura, velocidad y tiempo de agitación, y se determina como esto afecta al tamaño,

estabilidad del vehículo y al porcentaje de liberación del fármaco.

3.2. Población y muestra

La población puede dividirse en dos partes la primera constituye las formulaciones de

nano-emulsiones de donde se escoge la mejor formulación (estable en el tiempo y de

tamaño adecuado) para ser cargada con Clindamicina fosfato, lo que constituye la

muestra; la segunda parte está constituida por las formulaciones de nanopartículas, de

donde se escoge la mejor formulación (estable en el tiempo y de tamaño adecuado) para

ser cargada con Ibuprofeno, lo que constituye la muestra.

3.3. Características del Sitio Experimental

Laboratorio de Nanoestructuras

Instituto de Investigación y Postgrado, Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad

Central del Ecuador.

Ubicación

Provincia: Pichincha

Catón: Quito

Parroquia: Iñaquito

Lugar: Laboratorio de Nanoestructuras

Dirección: Ciudadela Universitaria, Avenida América y Avenida Universitaria, Segudo

Piso Instituto de Investigación y Postgrado de la Facultad de Ciencias Químicas de la

Universidad Central del Ecuador.

3.4. Diseño Experimental

MÉTODO HEURÍSTICO PARA LAS FORMULACIONES

En el presente trabajo de investigación se utilizó el método heurístico de “ensayo y error”

para la obtención de nano-emulsiones y nanopartículas.

31

El método heurístico consiste en una serie de métodos exploratorios para el planteamiento

y la resolución de los problemas, en los que se avanza en las soluciones por medio de la

evaluación de los procesos realizados. (Riba , 2002)

COMPARACIÓN DE PERFILES DE DISOLUCIÓN

Para determinar si existe diferencia entre el perfil de liberación de Clindamicina en la

nano-emulsión y una fórmula Comercial, y entre el Ibuprofeno en las nanopartículas y

una fórmula comercial, se compararan mediante:

Factor de diferencia (f1):

𝑓1 =∑ |𝑅𝑡 − 𝑇𝑡|𝑛𝑡=1

∑ 𝑅𝑡𝑛𝑡=1

𝑥100

Ecuación 16 Factor de diferencia f1

Donde:

Rt masa acumulada de la formulación de referencia

Tt masa acumulada de la formulación nueva

Factor de similitud (f2):

𝑓2 = 50 𝑥 𝑙𝑜𝑔

(

1

√1 +∑ (𝑅 − 𝑇)2𝑛𝑡=1

𝑛

𝑥100

)

Ecuación 17 Factor de Similitud f2

Donde:

R porcentaje acumulado de la formulación de referencia

T porcentaje acumulado de la formulación nueva

Los tiempos de toma de muestra deben ser los mismos para los perfiles que se comparan.

Ha de utilizarse un mínimo de 12 unidades posológicas por lote de formulación ensayado

y se deben emplear los valores medios de los perfiles para su comparación. Estos valores

medios solo se pueden utilizar si el coeficiente de variación (CV) en el primer período de

tiempo (hasta pasados 15 min) es inferior al 20% y no es superior al 10% en el resto de

los tiempos de muestreo.

Para calcular f1 se utilizan las cantidades acumuladas de fármaco disuelto (Rt para la

formulación de referencia y Tt para la formulación problema). Cuando f1 (toma valores

entre 0 y 15, se considera que no hay diferencias entre los perfiles de disolución.

El cálculo de f2 se realiza con el porcentaje de fármaco disuelto a cada tiempo (R, =

referencia, y Tt = problema). Una vez alcanzado el 85% de la dosis disuelta, solo debe

32

tomarse una muestra. Cuando f2 toma valores de entre 50 y 100 se considera que los

perfiles son similares. (Aguilar, Caamaño , Martín, & Montejo, 2014)

3.4.1. Definición de Variables e Hipótesis de Trabajo

3.4.1.1. Variables para la formulación de las nano-emulsiones

Variable independiente:

Porcentaje de Fase Acuosa

Porcentaje de Fase Oleosa

Variable dependiente: tamaño de gota formada.

Hipótesis de trabajo

La hipótesis de trabajo plantea conocer si hay o no diferencia entre los tamaños de

partícula de las diferentes formulaciones

Ho = T1=T2=Tn

Ha≠T1≠T2≠Tn

3.4.1.2. Variables para la liberación de Principio Activo

Variable independiente: tiempo de liberación del principio activo

Variable dependiente: porcentaje de liberación del principio activo.

Hipótesis de Trabajo

La hipótesis de trabajo plantea conocer si hay o no diferencia significativa entre los

tratamientos (vehículos de liberación).

Ho = T1=T2=Tn

Ha≠T1≠T2≠Tn

3.4.2. Arreglo de Datos para el Perfil de Liberación de Principio Activo

Como porcentaje de Liberación de Principio Activo

Tabla 9. Porcentaje de liberación del principio activo

Tiempo % de Liberación Promedio

% de

Liberación

Desviación

Estándar Repetición

1 Repetición

2 Repetición

3 t1

t2

t3

tn

33

Como masa de principio activo

Tabla 10. Masa liberada del principio activo

Tiempo Masa Promedio

de masa

Liberada

Desviación

Estándar Repetición

1 Repetición

2 Repetición

3 t1

t2

t3

tn

3.5. Diseño Metodológico

3.5.1. Elaboración de nano-emulsiones

Se realizaron nano-emulsiones, mediante ensayos de prueba-error, variando los

porcentajes de cada uno de los componentes, así como también las condiciones de

preparación (tiempo y velocidad de agitación).

3.5.2. Caracterización de nano-emulsiones

Se usó el equipo DLS SZ-100 para determinar el tamaño promedio de gota y la

polidispersión, y el AFM NX10 donde se obtuvieron imágenes de la morfología de las

nanopartículas.

3.5.3. Estabilidad de las nano-emulsiones

Se tomaron medidas de potencial Z en el equipo DLS SZ-100 como parámetro de

estabilidad. Se realizó un ensayo por triplicado de las nano-emulsiones que se escogieron

para la liberación de fármacos, y se las sometió a una temperatura de 40° por un mes, en

la estufa Memmert. Se reportaron los datos de tamaño de partícula, potencial Z y

polidispersión. Luego de un mes de elaboradas las nano-emulsiones se realizaron medidas

de tamaño de partícula, potencial Z y polidispersión donde se evidenciaron los cambios

producidos en la formulación.

3.5.4. Liberación del fármaco

Se hicieron ensayos de liberación del principio activo en el equipo Disolutor Colpley

Scientific, el principio activo se recolectó en una solución receptora (PBS pH 7.4) a una

34

temperatura de 37° C y con agitación constante (50 rpm), se introdujo la solución que

contiene al principio activo en un sistema de bolsas de diálisis tipo WCOT y se sujetó con

pinzas para evitar derrames o fugas, el ensayo se hizo por triplicado, y se tomaron

muestras a través del tiempo hasta completar 24 horas. Se determinó el porcentaje de

principio activo liberado a través del tiempo en el equipo de HPLC y UV-Vis.

3.6. Materiales y Métodos

3.6.1. Materiales

Vasos de precipitación de vidrio de 25ml, 50ml, 100ml y 250 ml.

Magnetos para agitación.

Espátula para pesada de pequeñas cantidades.

Tubos de Ensayo.

Tapas de tubo de ensayo

Balones aforados de 10ml, 25ml, 50ml y 1000ml.

Micropipetas de volúmenes variables.

Pipetas Pasteur de vidrio.

Pipetas Pasteur de plástico.

Papel aluminio.

Papel film plástico

Frascos de vidrio de diferentes tamaños.

Celda de Vidrio de dos caras transparentes para medición de tamaño de

partícula.

Bolsas de diálisis con pinzas.

Filtros Millipore Millex-GV 0.22μm.

Jeringas.

Viales de vidrio transparentes con tapa preperforada para HPLC.

3.6.2. Equipos

Balanza analítica

Marca: Metler Toledo

Precisión: ±0.0001g.

Vortex Mixer

Marca: Fischer Scientific

Velocidad: 300-3200 rpm

Placa de calefacción con agitador analógico y magnético de laboratorio con 5

posiciones.

Marca: IKA

Modelo: RT 5 Power

Cronómetro digital.

Estufa Memmert con regulación de temperatura (25°-300°C).

Equipo de Dispersión de Luz Dinámica (DLS).

35

Marca: Horiba.

Modelo: SZ-100 nanoparticle

Rango de Medición: 0.3nm a 8.0μm de diámetro.

Equipo de Cromatografía Líquida de Alta Resolución (HPLC).

Marca: Thermo Scientific

Modelo: Dionex Ultimate 3000

Características principales:

- Bomba cuaternaria.

- Horno para columnas.

- Muestreador automático.

- Detector Ultravioleta – Visible

Potenciómetro

Marca: Inolab

Precisión: ±0.001

Disolutor

Marca: Copley Scientific

Melting Point

Marca: Buchi

Modelo: M-560

Ultra Turrax

Marca: IKA

Modelo: T10basic

Velocidad: de 8000rpm hasta 30000rpm

Microscopio de Fuerza Atómica

Marca: Park Systems

Modelo: NX 10

Espectrofotómetro UV-Vis

Marca: Varian

Modelo: Cary 50 Bio

Bomba peristáltica

Marca: Thermo Scientific

3.6.3. Reactivos

Aceite de Palma refinado (Donado por La Fabril).

Palmiste refinado (Donado por La Fabril)

Cera de abeja natural

SPAM 60 – Sigma-Aldrich®.

TWEEN 80 – Sigma-Aldrich®.

Fosfato dibásico de potasio K2HPO4.

Fosfato monobásico de potasio KH2PO4.

Cloruro de Potasio KCl.

Cloruro de Sodio NaCl.

Agua purificada tipo I.

Acetonitrilo grado HPLC.

Metanol grado HPLC.

36

Clindamicina Sulfato (Donado por Laboratorios Gutiérrez)

Clindamicina comercial

Ibuprofeno

Ibuprofeno comercial

L-Limoneno – Sigma-Aldrich®.

3.6.4. Métodos instrumentales y analíticos

3.6.4.1. Métodos para la elaboración de nano-emulsiones

En el presente trabajo los métodos usados para la elaboración de nano-emulsiones son de

alta energía, se utilizó agitación en Ultra Túrrax y se determinó las condiciones de

agitación y tiempo requeridas.

Tabla 11. Velocidades Turrax en rpm (Fuente: manual Ultra Turrax)

Ilustración 15 IKA T10 basic ULTRA-TURRAX

3.6.4.2. Métodos para la caracterización de nano-emulsiones

Para la caracterización y determinación del tamaño de partícula de las nano-emulsiones

obtenidas se emplearon los equipos:

Dynamic Light Scattering (DLS)

Se usó el Equipo DLS Horiba con un rango de medición de 0.3nm a 8.0μm de diámetro,

a la muestra se le hicieron las diluciones necesarias y se colocaron en celdas de plástico

perfectamente limpias y libre de pelusas, lo que nos permitió determinar el tamaño de

partícula así como también la polidispersión y el potencial Z.

1 8000

2 9500

3 11500

4 19500

5 20500

6 30000

Tabla de velocidades

Turrax (rpm)

37

Ilustración 16 Celda para potencial Zeta, DLS Laboratorio de Nanoestructuras

Microscopia de Fuerza Atómica (AFM)

AFM se empleó para confirmar los resultados de la medición del tamaño de las

nanopartículas y nano-emulsiones con los obtenidos con el DLS, para determinar la forma

y la morfología superficial. Las muestras fueron montadas en láminas de vidrio (Cubre-

objetos) ultra limpias, secadas al ambiente, tapadas para evitar el ingreso de impurezas y

escaneadas en el modo de no contacto para imágenes topográficas.

3.6.4.3. Métodos para la determinación de estabilidad de nano-emulsiones

Estabilidad en el tiempo de las nano-emulsiones formadas.

Luego de un mes de elaborada la emulsión, se realizaron mediciones de medida de tamaño

de partícula y el potencial Z en el DLS.

Estabilidad térmica de las nano-emulsiones formadas.

Se tomó un volumen de 3ml de la emulsión y se colocó en 3 tubos de ensayo. Se taparon

los tubos herméticamente para evitar fugas del contenido y se colocaron en una estufa a

40°C durante un mes. Luego de un mes se observaron los cambios en las emulsiones.

38

3.6.4.4. Métodos para la determinación de la cinética de liberación del principio

activo

Obtención de muestras

Se hizo un ensayo de liberación del principio activo según la Farmacopea Europea, los

ensayos se realizaron por triplicado, se introdujo la nano-emulsión que contiene al

principio activo en bolsas de diálisis tipo WCOT previamente pesadas, se llevaron la

muestra a los vasos del Disolutor Copley Scientific con un baño térmico a temperatura

de 37°C y agitación constante de 50 rpm, y la solución receptora fue una búffer de fosfatos

(PBS) ajustada a pH 7.4. Se tomaron las muestras a los tiempos determinados hasta

completar 24 horas.

Ilustración 17 A: Bolsa de Celulosa Cellu SepTipo WCOT. B: Disolutor Copley Scientific

Determinación de la concentración del principio activo

Determinación de ibuprofeno por HPLC

Se prepararon estándares de las siguientes concentraciones mediante dilución:

Tabla 12. Concentraciones de estándares de Ibuprofeno para medición en HPLC

Estándar Concentración (mg/L)

1 1.25

2 2.5

3 5.00

4 10.00

5 25.00

6 50.00

39

Fase móvil: Metanol: Agua (80:20 v/v), pH ajustado a 2.8 con ácido o-fosfórico.

Flujo: 1.5 𝑚𝐿⁄𝑚𝑖𝑛 Cantidad de muestra: 5μL

Detector: UV-220 nm

Columna: XTERRA Polisiloxano C18 de 150mm de longitud, 0.4mm de diámetro

interno, 120Å de tamaño de poro de la fase estacionaria y 5μm de tamaño de

partícula con grupos protectores para soporte de pH bajos. Marca Millipore.

Inyectar cada uno de los estándares utilizando las condiciones anteriores.

Obtener el área de cada pico de los estándares y realizar una curva de calibración.

Inyectar las muestras obtenidas.

Con las áreas de los picos de las muestras calcular la concentración de ibuprofeno

en las mismas utilizando la curva de calibración. (USP29 online, s.f.)

Determinación de Clindamicina Fosfato por HPLC

Se prepararon los siguientes estándares por dilución

Tabla 13. Concentraciones de Estándares de Clindamicina Fosfato para determinación por HPLC

Estándar Concentración (mg/L)

1 15

2 30

3 90.00

4 180.00

5 361.00

Fase móvil: acetonitrilo/agua (22.5:77.5) a pH 2.5 acidificada con ácido o-

fosfórico

Detector: UV-210 nm

Columna: XTERRA Polisiloxano C18 de 150mm de longitud, 0.4mm de diámetro

interno, 120Å de tamaño de poro de la fase estacionaria y 5μm de tamaño de

partícula con grupos protectores para soporte de pH bajos. Marca Waters.

Temperatura: 30°

Flujo: 1.0ml/min

Inyección: 20µL

Tomar los datos de áreas de los picos obtenidos para las diferentes muestras y

relacionarlos con el área de pico del estándar para de esta manera tener las

concentraciones de fosfato de Clindamicina. (Pharmeuropa, 2013)

40

Espectroscopia UV-Vis

El Disolutor Copley Scientific cuenta con una bomba peristáltica que se adapta al equipo

de Espectroscopia de Uv-Vis, por lo que la toma de muestras se puede realizar

automáticamente, ajustando el equipo a la longitud de onda adecuada. Para Clindamicina

Fosfato a 210nm y para Iburpofeno a 220nm.

Ilustración 18 A: Bomba Peristáltica Thermo Scientific. B. Celda de Cuarzo de bajo volumen para flujo continuo

Ilustración 19 Disolutor Copley Scientific acoplado a UV-Vis Varian

41

3.6.5. Procedimiento

3.6.5.1. Preparación de nano-emulsión con Aceite de Palma y de Palmiste

Ilustración 20 Diagrama de flujo: Elaboración de Nano-emulsiones

3.6.5.2 Preparación de Partículas Sólidas Lipídicas con Cera de Abeja

Ilustración 21 Diagrama de flujo: Elaboración de Partículas Sólidas Lipídicas

42

CAPÍTULO IV

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Análisis y discusión de resultados

4.1. Formulación de Nano-emulsiones y Nanopartículas Sólidas Lipídicas

Las formulaciones que se describirán fueron realizadas mediante ensayos de prueba-error,

variando cada uno de los componentes de la nano-emulsión, así como también tiempo,

temperatura y velocidad de agitación. Las formulaciones se realizaron mediante agitación

de alta cizalla con el equipo Túrrax IKA T10 Basics.

4.1.1. Nano-emulsiones: Formulaciones de Tipo W/O Resultados de Pre-Ensayos

Para realizar este tipo de nano-emulsiones se preparó primeramente la fase oleosa, esta se

compone de una mezcla de tensoactivo y del aceite vegetal correspondiente, después se

prepara la fase acuosa que se constituye de agua ultra pura tipo I. Como se trabajó con

aceites vegetales sólidos, todo el proceso de emulsificasión se realizó en caliente

manteniendo lo más homogénea posible la temperatura. El proceso de incorporación se

dio así: se añadió la fase acuosa en pequeñas cantidades y con agitación constante en Ultra

Turrax a la fase oleosa hasta obtener la emulsión.

Para llegar a las formulaciones que se presentan a continuación se prepararon

primeramente emulsiones con una proporción agua/aceite (W/O) de 50/50, 70/30, 80/20,

90/10, 95/5. Las tres primeras proporciones presentaban la característica de ser

emulsiones sólidas por lo que se las descartó para el presente estudio (Ver Ilustración 17

A y B). Debido a esto se trabajó con las formulaciones W/O de proporción 90/10 y 95/5

pues por tener mayor proporción de agua son líquidas.

Ilustración 22 A: Formulaciones sólidas con Aceite de Palmiste. B: Formulaciones sólidas con Aceite de Palma

43

Al incluir el principio activo, Clindamicina Fosfato, en la fase acuosa de las emulsiones

preparadas, ocurría que la emulsión se destruía totalmente, quedando como resultado dos

fases separadas (Ver Ilustración 18). Una solución acuosa al 1 % de Clindamicina Fosfato

tiene un pH de entre 3,5 – 4,5, esto hace que la distribución de cargas que se localizan

alrededor de la gota se vea afectada totalmente, induciendo a un proceso de

desestabilización acelerado (Vega, 2015). Para minimizar este efecto se prepararon

emulsiones con una mezcla de tensoactivos (Span60:Tween80) pues su combinación

favorece la estabilidad de las nano-emulsiones haciendo que la superficie de la gota sea

cubierta de manera más eficiente. (Porras, y otros, 2004)

Ilustración 23 Emulsiones W/O con Span60 y Clindamicina Fosfato

Ilustración 24 Fase oleosa con mezcla de tensoactivos (A: con Aceite de Palmiste. B: con Aceite de Palma)

Como se verá a continuación, las emulsiones obtenidas presentan gran tamaño de

partícula y una polidispersión considerable, para poder reducir el tamaño de la gota de la

emulsión resultante se la sometió a un proceso de dispersiones sucesivas (Jumaa,

Kleinebudde, & Müller, 1998) hasta alcanzar un menor tamaño, en algunos casos no fue

posible llegar hasta un tamaño nanométrico, pero si se evidencia reducción.

44

4.1.1.1. Formulaciones Tipo W/O con Aceite de Palma Resultados Finales

Estas formulaciones se componen de una pre emulsión1 (Ver tabla 14), lo que constituye

la fase oleosa, de agua tipo I y clindamicina fosfato lo que constituye la fase acuosa.

Tabla 14. Contenido Porcentual de la Pre emulsión con Aceite de Palma (P3)

SUSTANCIA MASA (g) PORCENTAJE

%

Palma 18.3771 61.9

Span 60 10.206 34.4

Tween80 1.0759 3.6

TOTAL= 29.659 100

Tratamiento de las diferentes emulsiones con Aceite de Palma a las diferentes

velocidades agitación

Las emulsiones con Aceite de Palma, fueron sometidas luego de su preparación a

agitaciones sucesivas en Ultra Turrax, se agitaron durante seis veces por 20s a una

velocidad de 20500rpm, esperando un tiempo de 40s entre cada agitación, a este le

llamamos el primer set de agitación, se midió el tamaño de partícula y la polidispersión

resultantes luego del tratamiento. Y se realizó un segundo set de agitación, de la misma

forma descrita, y de igual manera se midió tamaño de partícula y polidispersión en el

equipo DLS de Horiba. En las tablas siguientes se muestra el resultado de los tamaños y

polidispersiones obtenidas luego de cada tratamiento.

Tamaños de Partícula, Índices de Polidispersión y gráficos para la Emulsión

P3.1-95/5

Tabla 15. Tamaños de Partícula de la emulsión P3.1-95/5 a los diferentes tratamientos de velocidad

P3.1-95/5

Velocidad

de

Agitación

(rpm)

Tiempo de

Agitación

(s)

Número de

Agitaciones Temperatura

(°C)

Repetición Tamaño de

Partícula (nm) Promedio

Tamaño

de

Partícula

(nm)

Desviación

Estándar

Tamaño

de

Partícula

(nm)

1 2 3

19500 300 1 50 7980 8234.1 7444.3 7886.1 403.2

20500 20 7 50 1153.2 1159.1 1153.6 1155.3 3.3

20500 20 13 50 997.4 999.5 998.2 998.4 1.1

1 Llamaremos pre emulsión a la mezcla de tensoactivos Span60 - Tween80 con el aceite correspondiente

45

En la tabla 16 se puede apreciar que si existe una reducción en los tamaños de partícula

de la formulación P3.1-95/5, pues de un tamaño inicial de formación de 7886.1nm se

redujo a 998.4nm. Así también podemos observar en la tabla 17 que de una polidispersión

inicial de 8.5 se logró que disminuya hasta 3.5.

Tabla 16. Índices de Polidispersión de la emulsión P3.1-95/5 a los diferentes tratamientos de velocidad

La Ilustración24 muestra el cambio de la distribución de tamaños de la formulación al

inicio de su preparación tiene una distribución de tamaños tipo Gaussiana, luego de los

dos set de agitación esta tendencia se va perdiendo incrementándose el porcentaje de las

partículas de mayor tamaño.

Ilustración 25 Distribución del Tamaño de Partícula de la emulsión P3.1-95/5 a los diferentes tratamientos de velocidad

P3.1-95/5

Velocidad

de

Agitación

(rpm)

Tiempo

de

Agitación

(s)

Número de


(°C)

Índice de

Polidispersión Promedio

Índice de

Polidispersión

Desviación

Estándar

Índice de

Polidispersión 1 2 3

19500 300 1 50 8.9 8.7 8.1 8.5 0.4

20500 20 7 50 4.1 4.7 4.9 4.6 0.4

20500 20 13 50 3.5 3.5 3.4 3.5 0.04

0

5

10

15

20

25

30

837 946 1069 1207 1364 1541 1741 1967 2223 2511

%

Tamaño de Partícula (nm)

P3.1-95/5 emulsión inicial

0

20

40

60

80

%


P3.1-95/5 primer set de agitación

0

10

20

30

40

%


P3.1-95/5 segundo set de agitación

46

Tamaños de Partícula, Índices de Polidispersión y gráficos para la Emulsión P3.1-

90/10

Tabla 17. Tamaño de Partícula de la emulsión P3.1-90/10 a los diferentes tratamientos de velocidad

P3.1-90-10

Velocidad

de

Agitación

(rpm)

Tiempo de

Agitación

(s)

Número de


(°C)

Repetición

Tamaño de

Partícula (nm)

Promedio

Tamaño

de

Partícula

(nm)

Desviación

Estándar

Tamaño de

Partícula

(nm) 1 2 3

19500 300 1 50 593.4 624.9 760.1 659.5 88.6

20500 20 7 50 346.4 352.4 340 346.3 6.2

20500 20 13 50 121.6 129.1 123.9 124.9 3.8


de la formulación P3.1-90/10, pues de un tamaño inicial de formación de 659.5nm se


inicial de 2.9 se logró que disminuya hasta 0.8.


P3.1-90/10 Velocidad

de

Agitación

(rpm)

Tiempo

de

Agitación

(s)

Número de

Agitaciones

Temperatura

(°C)

Índice de


Índice de

Polidispersión

Desviación

Estándar

Índice de


19500 300 1 50 2.9 3.1 2.9 2.9 0.09

20500 20 7 50 3.1 3.8 3.7 3.5 0.4

20500 30 13 50 0.8 0.8 0.8 0.8 0.003

Esta formulación P3.1-90/10 fue escogida para ser los ensayos de liberación por presentar

luego de los tratamientos de agitación el menor tamaño de partícula de entre las

formulaciones preparadas. Se midió el pH de la emulsión haciendo una dilución 1:100 en

agua destilada tipo I se dejó reposar por dos horas para luego medirlo (Singh, Kalia, Bala,

& Singh, 2014), el pH resultante fue de 5.3.

En la Ilustración 25 se muestra el cambio de la distribución de tamaños de la formulación,

al inicio de su preparación tiene una distribución de tamaños tipo Gaussiana, luego de los

dos set de agitación esta distribución se mantiene y se observa que los tamaños de

partícula se han desplazado hacia valores más bajos.

47

Ilustración 26 Distribución del Tamaño de Partícula de la emulsión P3.1-90/10 a los diferentes tratamientos de

velocidad

Al momento de realizar las formulaciones con Aceite de Palma, presentan como principal

característica física un color blanco lechoso, característico de emulsiones con tamaño

mayor a 1µm, como se evidenció al medir el tamaño de partícula en las formulaciones

iniciales, los resultados de las tablas anteriores demuestran que el tratamiento de

agitaciones sucesivas con Ultra Turrax permiten que el tamaño de gota se disminuya. Los

resultados de las otras formulaciones se muestran en los Anexos 1,2 y 3.

A continuación se resumen las principales características de las formulaciones obtenidas

con Aceite de Palma:

Tabla 19. Características de las emulsiones con Aceite de Palma

FORMULACIÓN COMPOSICIÓN TAMAÑO DE PARTÍCULA

(nm)

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LA

EMULSIÓN


P3.1-95/5

Agua 18.8403 93.8 Límite Inferior(nm)

4622.8 AL REALIZAR LA EMULSIÓN:

Clindamicina fosfato

0.1903 1.0 Limite Superior (nm)

7532.7 Emulsión Lechosa con

capa de espuma

Pre emulsión 3

1.0583 5.3

Moda (nm) 6667.1

Z-Average(nm)

998.4 DESPUÉS DEL TRATAMIENTO DE AGITACIÓN:

TOTAL 20.0889 100 Índice de polidispersión

3.5 Emulsión Lechosa

0

5

10

15

20

25

30

315 356 402 455 514 580 656 741 837

%



0

2

4

6

8

10

82 105 134 171 219 279 356 455 580 741

%


P3.1-90/10 emulsión modificada por agitación

48


(nm)


EMULSIÓN SUSTANCIA MASA (g) PORCENTAJE

P3.1-90/10






Pre emulsión 3

1.0864 10.8

Moda (nm) 193.5

Z-average (nm)



0.8

Se observan dos capas una superior pequeña cremosa, y una inferior de aspecto azulado

FORMULACIÓN COMPOSICIÓN TAMAÑO DE

PARTÍCULA (nm)



P3.0.5-95/5






Pre emulsión 3

0.5555 5.5

Moda (nm) 5901.0

Z-average (nm)





(nm)



P3.0.5-90/10





1967.1 Emulsión Lechosa poco

fluida

Pre emulsión 3

1.1315 11.1

Moda (nm) 1363.9

Z-average (nm)


49


7.2

Se observan grumos y capa de crema en la superficie

FORMULACIÓN

COMPOSICIÓN TAMAÑO DE PARTÍCULA

(nm)


EMULSIÓN SUSTANCIA MASA

(g) PORCENTAJE

P3.2-95/5





7532.7 Emulsión lechosa

Pre emulsión 3

1.002 5.0

Moda (nm) 171.3

Z-average (nm)



2.8

Se aprecian grumos en la superficie de la emulsión y se evidencia separación

Aspecto de las Emulsiones al realizar la emulsión y después del tratamiento de

agitación

Este es un resultado visual de las formulaciones antes y después del tratamiento de

agitación, como se puede ver en las formulaciones P3.1-95/5, P3.0.5-90/10 P3.2-95/5,

hay separación de fases así como creamda en la superficie.

Al realizar la emulsión

Después del tratamiento de agitación

Emulsión P3.1-

95/5

50

Emulsión P3.1-

90/10

Emulsión P3.0.5-

95/5

Emulsión P3.0.5-

90/10

Emulsión P3.2-95/5

Ilustración 27 Formulaciones con Aceite de Palma-Comparación entre las formulaciones al momento de su preparación y luego del tratamiento de agitación

Diagrama de Fases para las formulaciones con Aceite de Palma

El siguiente diagrama de fases ternario tiene un área sombreada, esta es el área de trabajo

donde se obtuvieron las formulaciones. Es un área pequeña, lo que implica que aún hay

mucho por estudiar.

51

Tabla 20. Composición de Fases para el Sistema: Aceite de Palma/Agua/Tensoactivos

FORMULACIÓN Relación W/O

Relación Aceite/Tensoactivo

%Mezcla de Tensoactivos

%Aceite %Fase Acuosa

P3.1-95/5 95.0/5.0 61.9/38.1 2.0 3.3 94.7

P3.1-90/10 90.0/10.0 61.9/38.1 4.1 6.7 89.2

P3.0.5-95/5 95.0/5.0 61.9/38.1 2.1 3.4 94.5

P3.0.5-90/10 90.0/10.0 61.9/38.1 4.2 6.9 88.9

P3.2-95/5 95.0/5.0 61.9/38.1 1.9 3.1 94.9

Ilustración 28 Diagrama de Fases Ternario para el Sistema: Aceite de Palma/Agua/Tensoactivos

52

4.1.1.2. Formulaciones Tipo W/O con Aceite de Palmiste

Estas formulaciones se componen de una pre emulsión (Ver tabla 21), lo que constituye

la fase oleosa, de agua tipo I y clindamicina fosfato lo que constituye la fase acuosa.

Tabla 21. Contenido Porcentual de la Pre emulsión P2


Palmiste 60.1987 60.4

Span60 32.4726 32.6

Twen80 7.0342 7.05

TOTAL= 99.7055 100

Tratamiento de las diferentes emulsiones con Aceite de Palmiste a las diferentes

velocidades agitación

Las emulsiones con Aceite de Palmiste, fueron sometidas luego de su preparación a

agitaciones sucesivas en Ultra Turrax, se aplicaron dos sets de agitación y se midió el

tamaño de partícula y la polidispersión resultantes luego de cada tratamiento. En las tablas

siguientes se muestra el resumen de los tamaños y Polidispersión obtenidas luego de cada

tratamiento.

Tamaños de Partícula, Índices de Polidispersión y gráficos para la

Emulsión P2.0.5-90/10

Tabla 22. Tamaños de Partícula de la emulsión P2.0.5-90/10 a los diferentes tratamientos de velocidad

P2.0.5-90/10

Velocidad

de

Agitación

(rpm)

Tiempo

de

Agitación

(s)

Número de


(°C)


Partícula (nm)

Promedio

Tamaño

de

Partícula

(nm)

Desviación

Estándar

Tamaño de

Partícula

(nm) 1 2 3

19500 300 1 50 11399.9 11873.7 11499.1 11590.9 249.9

20500 20 7 50 7342 7820.6 7961.9 7708.2 324.9

20500 20 13 50 3578.1 3613.7 3606.1 3599.3 18.7


de la formulación P2.0.5-90/10, pues de un tamaño inicial de formación de 11590.9nm se

redujo a 3599.3nm. Así también podemos observar en la tabla 23 que de una

polidispersión inicial de 14.9 se logró que disminuya hasta 4.4.

53

Tabla 23. Índices de Polidispersión de la emulsión P2.0.5-90/10 a los diferentes tratamientos de velocidad

P2.0.5-90/10

Velocidad

de

Agitación

(rpm)

Tiempo

de

Agitación

(s)

Número de

Agitaciones

Temperatura

(°C)

Índice de


Índice de

Polidispersión

Desviación

Estándar

Índice de


19500 300 1 50 16.1 14.5 14.2 14.9 1.0

20500 20 7 50 8.2 8.2 7.9 8.1 0.1

20500 20 13 50 4.4 4.4 4.4 4.4 0.03

La Ilustración 28 muestra dos distribuciones de tamaño en la formulación inicial, ambas

son de tipo gaussianas, en el primer set de agitación se evidencia una sola distribución de

tamaños de partículas, en el segundo set de agitación se evidencia nuevamente dos

distribuciones de tamaño el primero sigue una distribución gaussiana, mientras que el

segundo concentra la mayoría de tamaños a altos valores.

Ilustración 29 Distribución del Tamaño de Partícula de la emulsión P2.0.5-90/10 a los diferentes tratamientos de velocidad

0

5

10

15

20

25

30

%


P2.0.5-90/10 emulsión inicial

0

5

10

15

20

25

%


P2.0.5-90/10 primera agitación

0

20

40

60

80

%


P2.0.5-90/10 segunda agitación

54

Tamaños de Partícula, Índices de Polidispersión y gráficos para la Emulsión

P2.0.5-95/5


P2.0.5-95/5

Velocidad

de

Agitación

(rpm)

Tiempo

de

Agitación

(s)

Número de


(°C)



Tamaño

de

Partícula

(nm)

Desviación

Estándar

Tamaño de

Partícula

(nm) 1 2 3

19500 300 1 50 12119.5 14333.4 12525.5 12992.8 1178.6

20500 20 7 50 4644.7 4411.8 4295.6 4450.7 177.8

20500 20 13 50 272.4 273.7 270.2 272.1 1.8


de la formulación P2.0.5-95/5, pues de un tamaño inicial de formación de 12992.8nm se


inicial de 21.1 se logró que disminuya hasta 0.5. Este es el caso más representativo de

reducción de tamaño por agitaciones sucesivas, pues es el que muestra mayor

disminución.


P2.0.5-95/5

Velocidad

de

Agitación

(rpm)

Tiempo

de

Agitación

(s)

Número de

Agitaciones

Temperatura

(°C)

Índice de


Índice de

Polidispersión

Desviación

Estándar

Índice de


19500 300 1 50 20.1 22.6 20.6 21.1 1.3

20500 20 7 50 5.2 4.9 4.9 5.0 0.1

20500 20 13 50 0.5 0.5 0.4 0.5 0.04

Esta formulación P2.0.5-95/5 fue escogida para ser los ensayos de liberación por

presentar luego de los tratamientos de agitación el menor tamaño de partícula de entre las

formulaciones preparadas. Se midió el pH de la emulsión haciendo una dilución 1:100 en

agua destilada tipo I se dejó reposar por dos horas para luego medirlo, el pH resultante

fue de 5.7.

55

La Ilustración28 muestra el cambio de la distribución de tamaños de la formulación al

inicio de su preparación tiene una distribución de tamaños tipo Gaussiana, luego de los

dos set de agitación esta tendencia se mantiene, demostrando la reducción de tamaño.


Al momento de realizar las formulaciones con Aceite de Palmiste, presentan como

principal característica física un color blanco lechoso, característico de emulsiones con

tamaño mayor a 1µm, como se evidenció al medir el tamaño de partícula en las

formulaciones iniciales, los resultados de las tablas anteriores demuestran que el

tratamiento de agitaciones sucesivas con Ultra Turrax permiten que el tamaño de gota se

disminuya. Los resultados de las otras formulaciones se muestran en los Anexos 4,5 y 6.

0

2

4

6

8

10

%


P2.0.5-95/5 emulsión original

0

5

10

15

20

25

%Tamaño de Partícula (nm)


0

5

10

15

20

%



56

A continuación se resumen las principales características de las formulaciones obtenidas

con Aceite de Palmiste:

Tabla 26. Resumen de las emulsiones realizadas con Aceite de Palmiste

FORMULACIÓN

COMPOSICIÓN TAMAÑO DE

PARTÍCULA (nm)


EMULSIÓN SUSTANCI

A MASA

(g) PORCENTAJE

%





1967.1 Emulsión Blanca lechosa

Pre emulsión 2

1.0293 5.1

Moda (nm) 1363.9

Z-average (nm)



6.64 Se observan grumos y separación de fases

FORMULACIÓN


PARTÍCULA (nm)


EMULSIÓN SUSTANCI

A MASA

(g) PORCENTAJE

%

P2.1-90/10





655.8 Emulsión Blanca-Lechosa

Pre emulsión 2

2.1325 10.6

Moda (nm) 402.4

Z-average (nm)



0.5 Se observan cúmulos y ligera separación de fases

FORMULACIÓN


PARTÍCULA (nm)


EMULSIÓN SUSTANCI

A MASA

(g) PORCENTAJE

%

P2.0.5-95/5 Agua 9.4552 94.5 Límite Inferior(nm)


57




Pre emulsión 2

0.5064 5.1

Moda (nm) 246.9

Z-average (nm)



0.5

Se observa ligeramente Azulada con una capa de espuma en la superficie

FORMULACIÓN


PARTÍCULA (nm)


EMULSIÓN SUSTANCI

A MASA

(g) PORCENTAJE

%

P2.0.5-90/10






Pre emulsión 2

1.0189 10.1

Moda (nm) 7532.6

Z-average (nm)



4.4

Se observa una

ligera capa de espuma en la superficie con presencia de agregados

FORMULACIÓN


PARTÍCULA (nm)


EMULSIÓN SUSTANCI

A MASA

(g) PORCENTAJE

%

P2.2-95/5






Pre emulsión 2

1.0002 5.0

Moda (nm) 7532.6

Z-average (nm)


TOTAL 20 100 Índice de polidispersión

7.5

Se observa una capa de espuma y cremado en la superficie

58

Aspecto de las Emulsiones al realizar la emulsión y después del tratamiento de

agitación

Se muestra a continuación un resultado visual de las formulaciones antes y después del

tratamiento de agitación, como se puede ver en las formulaciones P2.1-95/5, P2.0.5-90/10

P2.2-95/5, hay separación de fases así como creamda en la superficie.

Al realizar la emulsión Después del tratamiento de agitación

P2.1-95/5

P2.1-90/10

P2.0.5-95/5

P2.0.5-90/10

59

P2.2-95/5

Ilustración 31 Formulaciones con Aceite de Palmiste-Comparación entre las formulaciones al momento de su preparación y luego del tratamiento de agitación

Diagrama de Fases para las formulaciones con Aceite de Palmiste



mucho por estudiar.

Tabla 27. Composición de Fases para el Sistema: Aceite de Palmiste/Agua/Tensoactivos

FORMULACIÓN Relación W/O

Relación Aceite/Tensoactivo

%Mezcla de Tensoactivos

%Aceite %Fase Acuosa

P2.1-95/5 95.0/5.0 60.3/39.7 2.0 3.1 94.9

P2.1-90/10 90.0/10.0 60.3/39.7 4.2 6.4 89.4

P2.0.5-95/5 95.0/5.0 60.3/39.7 2.0 3.1 94.9

P2.0.5-90/10 90.0/10.0 60.3/39.7 4.0 6.1 89.9

P2.2-95/5 95.0/5.0 60.3/39.7 1.9 3.1 94.9

Ilustración 32 Diagrama de Fases Ternario para el Sistema: Aceite de Palmiste/Agua/Tensoactivos

60

4.1.1.3. Comparación de las Formulaciones con Aceite de Palma y de Palmiste

Se hizo una prueba t con un contraste de significancia del 95% (Ver ANEXO 7) donde se

comparó los tamaños de partícula, se determinó que existen diferencias significativas

entre las formulaciones elaboradas con Aceite de palma y Aceite de Palmiste.

Se hizo un tratamiento lo más homogéneo posible entre las formulaciones realizadas con

los dos aceites, en cuanto a forma y aspecto entre los dos grupos de formulaciones existe

afinidad, ya que se obtienen formulaciones blanco-lechosas y de tamaños entre 1µ. En

ambos casos no se obtuvieron los mismos resultados al brindar los tratamientos de

agitación, ya que con las formulaciones de Palma se logró obtener una formulación de

tamaño nanométrico la P3.1-90/10 y con el de Palmiste se obtuvieron dos formulaciones

de tamaño nanométrico la P2.0.5-95/5 y la P2.1-90/10, esto puede ser debido a la

diferencia de composición de ácidos grasos entre los dos aceites teniendo el aceite de

palma un mayor contenido de ácido oleico entre un 34.8-49.5% (C17H33COOH) frente al

de palmiste con un contenido 10 al 16.5% (Unipalma, 2015), lo que puede inferir de

manera directa en a la forma y tamaño de la gota.

Otro aspecto a recalcar es que las formulaciones si son afectadas directamente por el

efecto ácido del principio activo sobre todo a mayores concentraciones, como es el caso

de las formulaciones P2.2-95/5 y P3.2-95/5 que contienen un 2% de Clindamicina fosfato,

que, por contener un mayor porcentaje hace que el pH de las formulaciones disminuya de

6.8 a 3.7, afectando directamente a la estabilidad de la formulación (Ver Ilustración 26 y

30).

61

4.1.2. Nanopartículas Sólidas Lipídicas: Formulaciones tipo O/W Resultados de

Pre-ensayos

Para la obtención de nanopartículas lipídicas se empleó el procedimiento de

emulsificación.

Se adquirió Cera de Abeja de origen natural de los apicultores, esta posee un olor dulzón

característico, es de color pardo, antes de utilizar la cera se realizó una purificación simple

en agua destilada tipo I a 80°C por 3min (Ver Ilustración 32), para separar las impurezas

más pesadas de la cera, luego del tratamiento se dejó enfriar en el agua, se procedió a

retirar el disco de cera formado y se dejó secar. La cera conservó su olor y color

característico.

Ilustración 33 A: Cera de Abeja Cruda. B: Purificación de Cera de Abeja. C: Cera de Abeja Purificada

Antes de llegar a las formulaciones que se presentan a continuación se realizaron

emulsiones donde la cera estaba primeramente disuelta en Aceite de Soya y en (R)-(+)-

Limoneno de Sigma Aldrich ®, pero luego de 6 horas de realizada las formulaciones se

evidenció la separación de las fases en el caso de las emulsiones con soya y de un cremado

en las emulsiones con (R)-(+)-Limoneno. (Ver Ilustración 33)

Ilustración 34 A. Emulsiones de Cera de Abeja solubilizada en Aceite de Soya. B: Emulsiones de Cera de Abeja solubilizadas en (R)-(+)-Limoneno

Para llegar a las formulaciones que se presentan se prepararon primeramente emulsiones

con una proporción orgánico/agua (O/W) 1/99, donde se fueron variando las proporciones

de tensoactivo/agua 0.5/99.5, 1/99, 1.5/98.5, 3/97, 5/95 y 7/93.

62

4.1.2.1. Formulaciones con Cera de Abeja sin Ibuprofeno

Al realizar estas formulaciones se comenzó a probar primeramente emulsiones con todos

los componentes sin incluir al principio activo (ibuprofeno). Se observa que hay

separación de fases y algunas porciones oleosas que se solidifican y quedan en la

superficie. Se presentan en la siguiente tabla las formulaciones e imágenes de la vista al

microscopio Zeiss® con un lente de 100x usando aceite de inmersión, donde se observa

la presencia de cristales lipídicos de cera de abeja de gran tamaño que no se ha

incorporado a la formulación y pequeñas partículas lipídicas (Ver Ilustración 34).

Formulaciones de Cera de Abeja sin Principio Activo

Se puede observar en la Ilustración 34 que las formulaciones de cera de abeja sin

ibuprofeno tienen un aspecto lechoso, hay presencia de agregados y de cera que no se

emulsionó, además las partículas son visibles en el microscopio óptico, presentando una

ligera irregularidad, es decir no son del todo esféricas.

Ilustración 35 Formulaciones con Cera de Abeja sin Principio Activo

1.3% Tensoactivo

3% Tensoactivo

5% Tensoactivo

7% Tensoactivo

Cera de Abeja al 1%

Vista Al Microscopio Lente: 40x

63

4.1.2.2. Resultados Finales de las Formulaciones de Cera de Abeja con Ibuprofeno

Para la obtención de nanopartículas cargadas con ibuprofeno, se procedió a trabajar en

caliente (Kheradmandnia, Vasheghani-Farahani, Nosrati, & Atyabi, 2010) debido al

punto de fusión de la cera de abeja que está en un rango de 63.8°-65.10°C, en todo el

proceso de emulsificasión se mantuvo lo más homogénea posible la temperatura. Se

preparó primeramente la fase oleosa, esta se compone del principio activo en este caso

ibuprofeno que es liposoluble y de cera de abejas, después se prepara la fase acuosa que

se constituye del tensoactivo y de agua ultra pura tipo I.

El proceso de incorporación se dio así: se añadió la fase acuosa a la fase oleosa, se esperó

hasta que todo el sistema se homogenice y se agitó en Ultra Turrax® a una velocidad de

19500rpm durante un minuto hasta obtener la formación de nanopartículas lipídicas.

Se hicieron dos grupos de formulaciones de nanopartículas, una con un contenido de

ibuprofeno de 0.5% y otro con un contenido de ibuprofeno del 0.25%.

Formulaciones con 0.5% de Ibuprofeno

Tabla 28. Resumen de las Formulaciones con Cera de Abeja a una proporción de Ibuprofeno al 0.5%

FORMULACIÓN COMPOSICIÓN TAMAÑO DE PARTÍCULA (nm)



(g) PORCENTAJE

%

CT1 Agua 4.9235 97.9 Límite Inferior(nm)


Cera 0.0529 1.1 Límite Superior (nm)

7532.7 Se observa una capa oleosa

sobrenadante

Tween 80 0.0268 0.5 Moda (nm) 72.9

Ibuprofeno 0.025 0.5 Z-average (nm)

430.5 UNA SEMANA DESPUÉS:

TOTAL 5.0282 100 índice de polidispersión

4.9 Se aprecian cristales de ibuprofeno.





sobrenadante Tween 80 0.0505 1.0 Moda (nm) 151.6





64














sobrenadante Twen80 0.1511 3.0 Moda (nm) 246.9








279.0 Ligera tonalidad azulada. Emulsión

transparente Twen80 0.2503 5.0 Moda (nm) 39.6




0.3 Se aprecia turbiedad. Y presencia de cristales de ibuprofeno




64.5 Ligera tonalidad azulada. Emulsión

transparente Tween80 0.3508 7.0 Moda (nm) 16.8




0.2 Se aprecia turbiedad

65

Se puede apreciar la incorporación del principio activo tiene un efecto considerable en la

formación de nanopartículas lipídicas con cera de abeja, así como también el alto

contenido de tensoactivo, pues a proporciones de tensoactivo de 5% y 7% se obtienen

menores tamaños con una polidispersión más baja (Ver tabla 28).

A continuación se hace una comparación gráfica de las nanopartículas en el momento de

su elaboración y una semana después de su elaboración:

Ilustración 36 Formulaciones de Cera de Abeja con una Proporción de 0.5% de Ibuprofeno. (Al momento de su elaboración)

En las formulaciones con contenido menor de tensoactivo, la cera de abeja no posee la

suficiente carga iónica como para sostener al ibuprofeno, es por eso que se aprecian

cristales de ibuprofeno en el medio luego de un cierto tiempo.

Ilustración 37 Formulaciones de Cera de Abeja con una Proporción de 0.5% de Ibuprofeno. (Una semana después de su elaboración)

Como se observa en la Ilustración 36 luego de una semana de elaboradas, pasan de un

color casi transparente a opaco azulado esto implica que se está formando turbiedad,

debidas de mayor manera a la cristalización del ibuprofeno, que, al encontrarse en su

punto de saturación, cualquier mínima perturbación hace que empiece a cristalizar, otra

causa puede deberse al movimiento browniano propio de la nanopartículas lo que

ocasiona choques y por ende agregación (Forgiana, Marquez, & Saleger, 2006).

66

Formulaciones de Cera de Abeja con 0.25% Ibuprofeno

Tabla 29. Resumen de las Formulaciones con Cera de Abeja a una proporción de Ibuprofeno al 0.25%

FORMULACIÓN COMPOSICIÓN TAMAÑO DE PARTÍCULA (nm)



(g) PORCENTAJE

%

CT1.1 Agua 4.9403 98.2 Límite Inferior(nm)































sobrenadante Tween80 0.1578 3.2 Moda (nm) 21.5



67






50.5 Emulsión transparente

Tween80 0.2508 5.1 Moda (nm) 14.9




0.3 Se aprecia turbiedad





Tween80 0.3511 7.0 Moda (nm) 14.9




0.2 Se aprecian las mismas condiciones iniciales

Se puede apreciar la incorporación del principio activo tiene un efecto considerable en la

formación de nanopartículas lipídicas con cera de abeja, así como también el alto

contenido de tensoactivo, pues a proporciones de tensoactivo de 3%, 5% y 7% se obtienen

menores tamaños con una polidispersión más baja (Ver tabla 29).

A continuación se hace una comparación gráfica de las nanopartículas en el momento

de su elaboración y una semana después de su elaboración:

Ilustración 38 Formulaciones de Cera de Abeja con una Proporción de 0.25% de Ibuprofeno. (Al momento de su

elaboración)

68

Una semana después de su elaboración en las formulaciones CT1.1, CT2.1, CT3.1 se

aprecia una capa superficial de grasa sólida y cristales de ibuprofeno que no se han

incorporado, en la formulación CT4.1 se aprecia agregación de partículas así como

algunos cristales de ibuprofeno, la formulación CT5.1 tiene una ligera turbiedad y la

CT6.1 se mantiene de la misma manera (Ver Ilustraciones 37 y 38).

Ilustración 39 Formulaciones de Cera de Abeja con una Proporción de 0.25% de Ibuprofeno. (Una semana después de su elaboración)

El hecho de que las formulaciones con alto contenido de tensoactivo hayan resultado en

la formación de nanopartículas, como en la formulación CT6.1, se debe a que por su

pequeño tamaño de gota, estas tienen mayor área interfacial y por lo tanto se requiere una

mayor cantidad de surfactante para estabilizarse. (Forgiana, Marquez, & Saleger, 2006)

4.1.2.3. Comparación de las Formulaciones con un contenido de 0.5% y 0.25% de

ibuprofeno

Se hizo una prueba t con un contraste de significancia del 95% (Ver ANEXO 8) donde se

comparó los tamaños de partícula, se determinó que existen diferencias significativas

entre las formulaciones con un contenido de 0.5% y 0.25% de ibuprofeno.

69

Diagrama de Fases para las formulaciones con Cera de Abeja



mucho por estudiar.

Tabla 30. Composición de Fases para el Sistema: Cera de Abeja/Agua/Tween80

FORMULACIÓN Relación O/W

Relación Tensoactivo/Agua

% Tensoactivo

% Fase oleosa

% Agua

CT1.1 1.25/98.5 0.5/99.5 0.5 1.3 98.2

CT2.1 1.25/98.5 1.1/98.9 1.0 1.3 97.7

CT3.1 1.25/98.5 1.5/98.5 1.5 1.3 97.1

CT4.1 1.25/98.5 3.2/96.8 3.2 1.3 95.6

CT5.1 1.25/98.5 5.1/94.9 5.0 1.3 93.7

CT6.1 1.25/98.5 7.2/92.8 7.1 1.3 91.7

Ilustración 40 Diagrama de Fases Ternario para el Sistema: Cera de Abeja/Agua/Tween80

70

4.2. Análisis de Estabilidad y Caracterización de las emulsiones escogidas para el

perfil de Liberación de Principio Activo

De entre todo el grupo de emulsiones se escogieron tres emulsiones por sus mejores

características en cuanto a aspecto visual, a tamaño y polidispersión. La emulsión P3.1-

90/10 con Aceite de Palma, la emulsión P2.0.5-95/5 con Aceite de Palmiste y la CT6.1

con cera de abeja.

4.2.1. Emulsión P3.1-90/10 con Aceite de Palma

Tabla 31. Composición de la formulación P3.1-90/10

FORMULACIÓN COMPOSICIÓN

TAMAÑO DE PARTÍCULA (nm)


EMULSIÓN SUSTANCIA

MASA (g)

PORCENTAJE

P3.1-90/10






Pre emulsión 3

1.0864 10.8

Moda (nm) 193.5

Z-average (nm)



0.8

Se observan dos capas una superior pequeña cremosa, y una inferior de aspecto azulado

Tabla 32. Potencial Z de la Formulación P3.1-90/10

Potencial

Z (mV) Rep1 Rep2 Media

-20.2 -21.5 -20.9

En las tablas 31 y 32 se muestran las principales características físicas de la formulación

P3.1-90/10. Un parámetro adicional que se describe aquí es el potencial z, en el caso de

esta emulsión se encuentra en un promedio de -20.9 mV, un potencial z entre 20-40mV

indican estabilidad.

71

4.2.1.1. Caracterización de la emulsión P3.1-90/10 en Microscopía AFM

Para poder obtener una imagen topográfica de la nano-emulsión P3.1-90/10 se tomó una

alícuota y se la aforó a 100mL con agua destilada tipo I. se tomó una muestra, se filtró y

se llevó a secar en una placa de vidrio ultra limpia para posteriormente ser escaneada en

modo no contacto en AFM.

Para obtener el diámetro promedio se tomaron 50 diferentes partículas de cada imagen,

se midió su tamaño y se hizo un promedio.

P3.1-90/10 MICROSCOPÍA AFM

Promedio de Diametros en AFM:

184nm

Ilustración 41 Microscopia AFM: Emulsión P3.1-90/10 en modo no contacto (Realizado por Ana Lucía Marcillo-UCE)

En la Ilustración 40 se observa una imagen de topografía de la superficie de la nano-

emulsión y la forma de las nanoestructuras. Al extremo inferior izquierdo se muestra el

promedio de los diámetros medidos en AFM que es de 184nm comparado con el medido

en DLS de 124.9nm, lo que implicaría que al momento de secar la muestra existe

agregación, por ello el tamaño se ve afectado.

La Ilustración41 es una toma del programa en AFM que permite medir el tamaño de las

nanoestructuras.

72

Ilustración 42 Microscopía AFM: Emulsión P3.1-90/10 en modo no contacto (Realizado por Ana Lucía Marcillo-UCE)

4.2.1.2. Pruebas de estabilidad de la emulsión P3.1-90/10

Tabla 33. Pruebas de Estabilidad Térmica y en el tiempo para la emulsión P3.1-90/10

Estabilidad Térmica: 1 mes a 40°C en estufa

Observaciones: la formulación

se volvió totalmente

blanquecina.

Tamaño de Partícula (nm) 1363.9

Índice de Polidispersión 11.9

Potencial Z (mv)

-83.9

Estabilidad en el

tiempo: Formulación medida un mes luego

de su preparación

Observaciones: se formó una capa de espuma en la parte superior de la formulación


Índice de Polidispersión 3.3

Potencial Z (mv)

-44.2

Las pruebas de estabilidad en el tiempo a temperatura ambiente y a la temperatura de

40°C durante un mes en la estufa indican que existe un proceso de desestabilización pues

hay agregación de partículas, aumento de tamaño y variación del potencial z (Ver tabla

33).

73

4.2.2. Emulsión P2.0.2-95/5 con Aceite de Palmiste

Tabla 34. Composición de la Formulación P2.0.5-95/5




EMULSIÓN SUSTANCIA

MASA (g)

PORCENTAJE

P2.0.5-95/5





454.7 Emulsión blanco- lechosa

Pre emulsión 2

0.5064 5.1

Moda (nm) 246.9

Z-average (nm)



0.5

Se observa ligeramente Azulada con una capa de espuma en la superficie

Tabla 35. Potencial Z de la formulación P2.05-95/5

Potencial Z

(mV) Rep1 Rep2 Rep3 Media

-61.9 -62.4 -61.5 -61.93


P2.0.5-95/5. Un parámetro adicional que se describe aquí es el potencial z, en el caso de

esta emulsión se encuentra en un promedio de -61.3mV, lo que significa que las partículas

están rodeadas de una gran carga superficial, un alto potencial zeta le confiere estabilidad,

es decir, la solución o dispersión se resistirá a la agregación (Batalla, Cuadros, & San

Martín, 2014).

74

4.2.2.1. Caracterización de la emulsión P2.0.5-95/5 en Microscopía AFM

P2.0.5-95/5 MICROSCOPÍA AFM


116.5nm

Ilustración 43 Microscopia AFM: emulsión P2.0.5-95/5 en modo no contacto (Realizado por Ana Lucía Marcillo-UCE)



promedio de los diámetros medidos en AFM que es de 116nm comparado con el medido

en DLS de 272.1nm, como es una zona de dimensiones pequeñas la que se escanea faltaría

escanear una mayor área para tener una mejor comparación.

Ilustración 44 Microscopia AFM: emulsión P2.0.5-95/5 en modo no contacto (Realizado por Ana Lucía Marcillo-UCE)

75

4.2.2.2. Pruebas de estabilidad de la emulsión P2.0.5-95/5

Tabla 36. Pruebas de Estabilidad Térmica y en el tiempo para la emulsión P3.0.5-95/5

Estabilidad Térmica:

1mes a 40°C en estufa

Observaciones: la formulación

se volvió totalmente

blanquecina.


Índice de Polidispersión

10.262

Potencial Z (mv)

-26.6

Estabilidad en el


de su preparación

Observaciones: se formó una capa de espuma en la parte superior de la formulación



3.053

Potencial Z (mv)

-60.4




36).

76

4.2.3. Emulsión CT6.1 de Cera de Abeja

Tabla 37. Composición de la Formulación CT6.1





CT6.1





Tween80 0.3511 7.1 Moda (nm) 14.9




0.2

Se aprecian las mismas condiciones iniciales

Tabla 38. Potencial Zeta de la Formulación CT6.1

Potencial Z

(mV) Rep1 Rep2 Rep3 Media

-7 -6.8 -6.7 -6.83


P2.0.5-95/5. Un parámetro adicional que se describe aquí es el potencial z, en el caso de

esta emulsión se encuentra en un promedio de -6.83mV. Un potencial z de casi cero

indica una floculación débil (Zeta-Metler Inc., 1998).

77

4.2.3.1. Caracterización de la emulsión CT6.1 en Microscopía AFM

CT6.1 MICROSCOPÍA AFM


71.2 nm

Ilustración 45 Microscopia AFM: emulsión CT6.1 en modo no contacto (Realizado por Ana Lucía Marcillo-UCE)



promedio de los diámetros medidos en AFM que es de 71.2nm comparado con el medido

en DLS de 14.8nm, lo que implicaría que al momento de secar la muestra existe

agregación, por ello el resultado del tamaño se ve afectado.

Ilustración 46 Microscopia AFM: emulsión CT6.1 en modo no ocntacto (Realizado por Ana Lucía Marcillo-UCE)

78

4.2.3.2. Pruebas de estabilidad de la formulación CT6.1

Tabla 39. Pruebas de Estabilidad Térmica y en el tiempo de la formulación CT6.1




39).

4.2.3.3. Análisis Calorimétrico de los componentes de la emulsión CT6.1

Ilustración 47 DSC. Cera de Abeja

Estabilidad Térmica: 1 mes a 40°C en estufa

Observaciones: la formulación se separó en

dos fases


297.9


3.798

Potencial Z (mv) -20

Estabilidad en el


de su preparación

Observaciones: se evidencia un sedimento en la parte inferior


17.1


0.4

Potencial Z (mv)

-14.1

79

Ilustración 48 DSC. Ibuprofeno

Ilustración 49 DSC. Formulación CT6.1

80

El termograma de la cera de abeja(Ilustración 47) nos muestra una liberación de calor a

los 63-64°C con un flujo de calor de -0.3W/g. El termograma del ibuprofeno (Ilustración

48) nos indica que hubo una liberación de calor a los 77-78°C con un flujo de calor de -

6W/g.

En el termograma de la formulacion CT6.1 (Ilustración 49) se observan dos picos

prominentes, en los que se aprecia un corrimiento en el punto de fusion de 3°C más para

la cera de abeja y en 2°C más para el ibuprofeno, a los 67°C, pico correspondiente a la

cera de abeja, se aprecia un incremento considerable en la cantidad de calor liberado de

-0.3W/g hasta -1.75W/g, y a los 78°C, pico de referencia del ibuprofeno, donde se aprecia

una disminución del flujo de calor liberado de -6W/g a -2.8W/g. Esto implica que en la

mezcla de ibuprofeno y cera de abeja produce una interacción lo que ocasiona el

corrimiento de estos picos así como tambien los cambios de calor que se detectan.

81

4.3. Ensayos de Liberación de Fármacos

Se realizaron ensayos de disolución por triplicado, de cada una de las mejores

formulaciones: la emulsión P3.1-90/10 con Aceite de Palma, la emulsión P2.0.5-95/5 con

Aceite de Palmiste y la CT6.1 con cera de abeja. El procedimiento se realizó como se

describe en el apartado 3.6.4.4. A continuación se muestran los resultados obtenidos del

estudio. La medida de la cantidad de principio activo liberado se realizó por la técnica de

HPLC y Espectroscopía UV-Vis.

4.3.1 Ensayos de Liberación de Clindamicina Fosfato por HPLC

4.3.1.1. Ensayos de Liberación de Clindamicina Fosfato en una Fórmula Comercial

Se realizó este ensayo con una muestra comercial lo más parecida posible a las emulsiones

obtenidas. Se trabajó con un medicamento de uso vaginal en crema al 2% de

Clindamicina Base (2.4% de Clindamicina Fosfato).

Tabla 40. Valores promedio de tres Perfiles de Liberación de Clindamicina en una Fórmula Comercial

El porcentaje máximo liberado de Clindamicina en la fórmula Comercial es del 70% en

un tiempo de 25 horas.

Fórmula Comercial

Tiempo

(min) % Liberado

Promedio Raíz

Cuadrada

de

Tiempo

(S1/2)

𝐥𝐧 (%𝐋𝐢𝐛𝐞𝐫𝐚𝐝𝐨) 𝟏

%𝐋𝐢𝐛𝐞𝐫𝐚𝐝𝐨

5 1.5 17.3 -4.2 66.9

10 2.1 24.5 -3.9 47.8

15 2.4 30.0 -3.7 41.6

20 3.8 34.6 -3.3 25.9

25 5.2 38.7 -2.9 19.1

30 6.2 42.4 -2.8 16.2

35 7.2 45.8 -2.6 13.9

40 7.6 48.9 -2.6 13.1

45 8.4 51.9 -2.5 11.9

60 10.2 60.0 -2.3 9.8

75 11.9 67.1 -2.1 8.4

90 14.4 73.5 -1.9 6.9

120 16.3 84.9 -1.8 6.1

180 18.7 103.9 -1.7 5.3

240 23.1 120.0 -1.5 4.3

300 26.5 134.2 -1.3 3.8

1500 70.1 300.0 -0.5 1.4

82

Las gráficas que se muestran a continuación, sirven para conocer el modelo matemático

al que mejor se ajusta el perfil de disolución:

Ilustración 50 Linealización para Cinética de Orden Cero

Ilustración 51 Linealización para Cinética de Primer Orden

y = 0.0019x - 2.7559R² = 0.4757

-5

-4

-4

-3

-3

-2

-2

-1

-1

0

1

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

ln(%

de

Lib

era

do

)

Tiempo (min)

Cinética de Primer Orden en Fórmula Comercial

% Liberado Promedio Lineal (% Liberado Promedio)

y = 0.0445x + 6.5637R² = 0.9424

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

% L

ibe

rad

o

Tiempo (min)

Cinética de Orden Cero Fórmula Comercial

%lib promedio Lineal (%lib promedio)

83

Ilustración 52 Linealización para Cinética de Segundo Orden

Ilustración 53 Linealización para Cinética de Higuchi

En este caso la linealización cinética que mejor se ajusta para el perfil de disolución de la

fórmula comercial es la Higuchi, seleccionado en base al mejor r2.

y = 0.2429x - 4.3935R² = 0.9959

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 50 100 150 200 250 300 350

% d

e L

ibe

rad

o

S1/2

Cinética de Higuchi en Fórmula ComercialSeries1 Lineal (Series1)

y = -0.0186x + 20.851R² = 0.1328

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

1/%

de

Lib

era

ció

n

Tiempo (min)

Cinética de Segundo Orden en Fórmula Comercial


84

4.3.1.2. Ensayos de Liberación de Clindamicina Fosfato con la Fórmula P3.1-90/10

Tabla 41. Valores promedio de tres Perfiles de Liberación de Clindamicina con la Formulación P3.1-90/10

P3.1-90/10

Tiempo

(min) %

Liberado

Promedio

Raíz

Cuadrada

de

Tiempo

(S1/2)



5 4.1 17.3 -3.2 24.4

10 6.6 24.5 -2.7 15.1

15 10.8 30.0 -2.2 9.3

20 14.1 34.6 -1.9 7.1

25 15.4 38.7 -1.9 6.5

30 18.6 42.4 -1.7 5.4

40 22.7 48.9 -1.5 4.4

50 25.6 54.8 -1.4 3.9

60 27.9 60.0 -1.3 3.6

70 32.6 64.8 -1.1 3.1

80 30.2 69.3 -1.2 3.3

100 35.4 77.5 -1.0 2.8

110 42.2 81.2 -0.9 2.4

120 46.5 84.9 -0.8 2.2

150 47 94.9 -0.7 2.1

1260 70.3 274.9 -0.4 1.4

1320 72.3 281.4 -0.3 1.4

1380 76.2 287.7 -0.2 1.3

1440 80.9 293.9 -0.2 1.2

1500 81.3 300.0 -0.2 1.2

En la formulación P3.1-90/10 el porcentaje máximo de Clindamicina Fosfato liberado es

del 81.2% en un tiempo de 25 horas, se evidencia que existe una liberación prolongada

pues en las primeras horas del ensayo de liberación se ha liberado poco menos del 50%

del principio activo.

85





y = 0.001x - 1.5693R² = 0.4295

-3.5

-3.0

-2.5

-2.0

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

ln(%

de

Lib

era

do

)

Tiempo (min)

Cinética de Primer Orden P3.1-90/10


y = 0.041x + 21.049R² = 0.8164

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

% d

e L

ibe

raci

ón

Tiempo (min)

Cinética de Orden Cero P3.1-90/10


86

Ilustración 56 Linealización Cinética de Segundo Orden

Ilustración 57 Linealización Cinética de Higuchi

Para la formulación P3.1-90/10 el ajuste lineal que mejor se adaptada a este ensayo es la

Cinética de Higuchi, seleccionado en base al mejor r2.

y = -0.0042x + 6.4129R² = 0.1541

0

5

10

15

20

25

30

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

1/%

de

Lib

era

do

Tiempo (min)

Cinética de Segundo Orden P3.1-90/10


y = 0.2326x + 11.731R² = 0.9153

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 50 100 150 200 250 300 350

% d

e L

ibe

rad

o

S1/2

Cinética de Higuchi para P3.1-90/10Series1 Lineal (Series1)

87

Comparación de Perfiles de disolución

La comparación de perfiles de disolución se puede llevar a cabo empleando métodos

modelo dependiente o modelo independiente. Un método modelo independiente simple

es el cálculo del factor de similitud, f2, o por el factor de diferencia, f1, propuesto por

Moore y Flanner (Jung, de Anda, Rubio , & Mayet, 2012).

Cálculo del factor de diferencia (f1) entre la formulación P3.1-90/10 y la fórmula

comercial

Tabla 42. Datos para la comparación de los Perfiles de Liberación de Clindamicina Fosfato Fórmula Comercial vs. P3.1-90/10

t (min) Media

(masa mg)

Comercial

Media

(masa mg)

P3.1-90/10

Rt-Tt Valor

Absoluto

│Rt-Tt│

5 0.4113 0.4293 -0.0181 0.0181

10 0.5757 0.6923 -0.1166 0.1166

15 0.6607 1.1293 -0.4686 0.4686

20 1.0583 1.4674 -0.4091 0.4091

25 1.4405 1.6113 -0.1708 0.1708

30 1.6997 1.9433 -0.2437 0.2437

40 2.0942 2.3803 -0.2861 0.2861

60 2.8115 2.9291 -0.1176 0.1176

70 3.2821 3.4092 -0.1271 0.1271

120 4.4890 4.8642 -0.3752 0.3752

1500 19.2804 8.5079 10.7725 10.7725

1560 19.8950 8.1454 11.7496 11.7496

Suma Rt 57.6983 Suma │Rt-Tt│ 24.8549

𝑓1 =24.8549

57.6983𝑥100 = 43.07

Como f1 es 43.07 y es mayor que 15 se puede concluir que existe diferencia entre los

perfiles de disolución.

88

Cálculo del factor de similitud (f2) de la formulación P3.1-90/10 con una fórmula

comercial

Tabla 43. Datos para la comparación de los Perfiles de Liberación de Clindamicina Fosfato Fórmula Comercial vs. P3.1-90/10

t (min) %

Liberación

Promedio de

Fórmula

Comercial

% Liberación

Promedio de

P3.1-90/10

(R-T)2

5 1.5 4.1 6.8

10 2.1 6.6 20.4

15 2.4 10.8 70.3

20 3.8 14.0 103.3

25 5.2 15.4 103.2

30 6.2 18.6 153.3

40 7.6 22.7 228.5

60 10.2 27.9 315.1

70 11.9 32.6 425.4

120 16.3 46.5 910.3

1500 70.1 81.3 124.4

1560 72.2 85.9 188.9

Suma (R-T) 2 2650.07

n= 4

𝑓2 = 50 𝑥 𝑙𝑜𝑔

(

1

√1 +2650.074

𝑥100

)

= 29.45

Como f2 es 29.45 y no está entre los valores de 50 y 100 se puede concluir que los perfiles

de disolución no son similares.

89

4.3.1.3. Ensayos de Liberación de Clindamicina Fosfato con la Fórmula P2.0.5-95/5

Tabla 44. Valores promedio de tres Perfiles de Liberación de Clindamicina con la Formulación P2.0.5-95/5

P2.0.5-95/5

Tiempo

(min) %

Liberado

Promedio

Raíz

Cuadrada

de

Tiempo

(S1/2)



5 9.9 17.3 -2.3 10.1

10 10.2 24.5 -2.3 9.8

15 13.9 30.0 -1.9 7.2

20 18.2 34.6 -1.7 5.5

25 24.2 38.7 -1.4 4.1

30 24.4 42.4 -1.4 4.1

70 33.2 64.8 -1.1 3.0

80 39.9 69.3 -0.9 2.5

90 48.4 73.5 -0.7 2.1

100 52.9 77.5 -0.6 1.9

120 53.7 84.9 -0.6 1.8

147 58.1 93.9 -0.5 1.7

182 60.6 104.5 -0.5 1.6

210 68.9 112.2 -0.4 1.4

270 70.2 127.3 -0.4 1.4

300 70.8 134.2 -0.3 1.4

330 71.5 140.7 -0.3 1.3

1376 81.1 287.3 -0.2 1.2

1410 82.4 290.9 -0.2 1.2

1440 83.9 293.9 -0.2 1.2

En la formulación P2.0.5-95/5 el porcentaje máximo de Clindamicina Fosfato liberado

es del 83.9% en un tiempo de 24 horas.

90





y = 0.0399x + 34.666R² = 0.4972

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

% L

ibe

raci

ón

tiempo (min)

Cinética de Orden Cero P2.0.5-95/5


y = 0.0009x - 1.1264R² = 0.2811

-3

-2

-2

-1

-1

0

1

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

ln(%

de

Lib

era

do

)

Tiempo (min)

Cinética de Primer Orden P2.05-95/5


91



Para la formulación P2.0.5-95/5 el ajuste lineal que mejor se adaptada a este ensayo es la


y = -0.0028x + 3.9094R² = 0.1651

-2

0

2

4

6

8

10

12

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

1/%

de

Lib

era

ció

n

Tiempo (min)

Cinética de Segundo Orden P2.0.5-95/50


y = 0.2491x + 22.148R² = 0.7326

0

20

40

60

80

100

120

0 50 100 150 200 250 300 350

% d

e L

ibe

rad

o

S1/2

Cinética de Higuchi para P2.0.5-95/5Series1 Lineal (Series1)

92

Comparación de Perfiles de disolución

Cálculo del factor de diferencia (f1) de la formulación P2.05-95/5 con una fórmula

comercial

Tabla 45. Datos para la comparación de los Perfiles de Liberación de Clindamicina Fosfato Fórmula Comercial vs. P2.0.5-95/5

t (min) Media

(masa mg)

Comercial

Media

(masa mg)

P3.1-90/10

Valor

Absoluto

│R-T│

5 0.4113 0.2294 0.1819

10 0.5757 0.5098 0.0659

15 0.6607 0.7234 0.0627

20 1.0583 0.9474 0.1109

25 1.4405 1.2085 0.2319

30 1.6997 1.1981 0.5016

60 2.8115 1.6477 1.1639

70 3.2821 1.7120 1.5701

90 3.9539 2.0530 1.9009

120 4.4890 2.7694 1.7196

180 5.1472 2.8531 2.2941

240 6.3548 3.0422 3.3125

300 7.3009 3.8002 3.5007

1500 19.2804 3.8056 15.4748

1560 19.8950 4.2226 15.6724

1620 20.2323 4.1303 16.1019

1680 21.1258 4.3528 16.7730

Suma R 119.7189 Suma │R-

T│ 80.5135

𝑓1 =80.5135

119.7189𝑥100 = 67.25



93

Cálculo del factor de similitud (f2) de la formulación P2.0.5-95/5 con una fórmula

comercial

Tabla 46. Datos para la comparación de los Perfiles de Liberación de Clindamicina Fosfato Fórmula Comercial vs. P2.0.5-95/5

t (min)

%

Liberación

Promedio

de

Comercial

%

Liberación

Promedio de

P2.0.5-95/5

(R-T)2

5 1.5 3.1 2.7

10 2.1 9.9 60.8

15 2.4 13.9 132.5

20 3.8 18.2 205.4

25 5.2 24.2 360.3

30 6.2 23.3 292.4

60 10.2 32.5 494.5

70 11.9 33.2 451.6

90 14.4 48.3 1156.9

120 16.3 53.7 1398.3

180 18.7 55.45 1349.9

240 23.1 59.3 1310.6

300 26.5 70.1 1897.6

1500 70.1 77.6 55.8

1560 72.2 81.9 95.1

1680 76.8 84.21 54.7

Suma (R-T)2 8597.8

n= 4

𝑓2 = 50 𝑥 𝑙𝑜𝑔

(

1

√1 +8597.824

𝑥100

)

= 16.68



94

4.3.1.4. Ensayos de Liberación de Clindamicina Fosfato en una disolución acuosa

Se preparó una solución Acuosa de Clindamicina Fosfato, para ver el comportamiento

del principio activo en la fase interna de la formulación.

Tabla 47. Valores promedio de tres Perfiles de Liberación de Clindamicina en una solución Acuosa

Agua

Tiempo

(min) % Liberado

Promedio Raíz

Cuadrada

de

Tiempo

(S1/2)



10 1.7 24.5 -4.1 59.2

15 6.9 30.0 -2.7 14.3

25 12.2 38.7 -2.1 8.2

30 13.5 42.4 -1.9 7.4

40 19.7 48.9 -1.6 5.1

50 25.7 54.7 -1.4 3.9

60 29.1 60.0 -1.2 3.4

90 37.6 73.5 -0.9 2.7

120 42.4 84.9 -0.9 2.4

1472 56.9 297.2 -0.6 1.8

1500 58.6 300.0 -0.5 1.7

En la fase acuosa el porcentaje máximo liberado es de 58.9% en un tiempo de 24 horas,

al ser la Clindamicina Fosfato un compuesto foto y termo sensible, pudo ocurrir que se

degradó o en su defecto se convirtió en el compuesto base, en un tiempo determinado y

por ello no se pudo cuantificar la completa liberación del mismo.

95





y = 0.0267x + 19.42R² = 0.6439

0

10

20

30

40

50

60

70

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

% L

ibe

rad

o

tiempo (min)

Cinética de Orden Cero en Agua

% lib promedio Lineal (% lib promedio)

y = 0.001x - 1.943R² = 0.302

-5

-4

-4

-3

-3

-2

-2

-1

-1

0

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

ln(%

de

Lib

era

do

)

Tiempo (min)

Cinética de Primer Orden en Agua


96



Para el principio activo solubilizado en la fase interna el ajuste lineal que mejor se

adaptada a este ensayo es la Cinética de Higuchi, seleccionado en base al mejor r2.

y = 0.165x + 11.869R² = 0.7528

0

10

20

30

40

50

60

70

0 50 100 150 200 250 300 350

% d

e L

ibe

rad

o

S1/2

Cinética de Higuchi en AguaSeries1 Lineal (Series1)

y = -0.0078x + 12.431R² = 0.0744

0

10

20

30

40

50

60

70

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

1/%

de

Lib

era

ció

n

Tiempo (min)

Cinética de Segundo Orden en Agua


97

Comparación entre los Perfiles de Liberación de Clindamicina Fosfato

Ilustración 66 Comparación de Perfiles de Liberación

En esta comparación entre perfiles de disolución con las distintas formulaciones se puede

observar que la formulación P2.0.5-95/5 libera más rápido el contenido de fármaco que

las otras formulaciones con las que se realizó la comparación. El comportamiento de la

formulación P3.1-90/10 es similar al producto comercial (2%) pero esta formulación tiene

un menor contenido de Clindamicina Fosfato (1%). En todos los casos se observa que

existe una liberación retarda y sostenida en el tiempo. La linealización Cinética que mejor

se ajusta para todos los casos es la de Higuchi.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

% L

ibe

rad

o

Tiempo (min)

Comparación de Perfiles de liberación para Clindamicina Fosfato

P3.1-90/10 Producto Comercial Clindamicina en Agua P2.0.5-95/5

98

4.3.2. Ensayos de Liberación de Ibuprofeno por HPLC

4.3.2.1. Ensayos de Liberación de Ibuprofeno la Fórmula CT6.1

Tabla 48. Valores promedio del perfil de Liberación de Ibuprofeno en CT6.1

CT6.1

Tiempo

(min) %

Liberado

Promedio

Raíz

Cuadrada

de

Tiempo

(S1/2)



10 0.3 24.5 -5.8 340.1

20 0.7 34.6 -4.9 146.5

30 1.6 42.4 -4.1 62.8

45 2.4 51.9 -3.7 41.1

80 3.9 69.3 -3.2 25.1

1240 12.8 272.8 -2.1 7.8

1260 13.09 274.9 -2.0 7.6

1320 13.3 281.4 -2.0 7.5

1380 14.1 287.7 -1.9 7.1

1440 15.4 293.9 -1.8 6.5

Se observa que el porcentaje máximo liberado de Ibuprofeno en 24 horas es de 15.34%

para la Fórmula CT6.1.

El bajo porcentaje de liberación de Ibuprofeno puede deberse al hecho de que para la

obtención de nanopartículas partimos de una emulsión O/W en la que el ibuprofeno está

en el interior de la fase oleosa, y para difundir debe pasar a una fase acuosa a la que no es

muy afín ya que la solubilidad de ibuprofeno en agua es <a 1mg/ml de agua es decir

prácticamente insoluble, por lo que se queda retenido en la fase oleosa por motivos de

estabilidad.

Otra causa puede deberse a que en la nanopartícula que se forma, la parte del ibuprofeno

que está en la parte externa de la nanoestructura es la que por difusión sale al medio de

liberación y la porción de ibuprofeno que está en la parte interna se queda encapsulada.

Y como se vio en el análisis calorimétrico (Ver apartado 4.2.3.3) puede ser que las

interacciones que se formaron al mezclar ibuprofeno con cera de abeja para hacer la

formulación CT6.1 no permitan que todo el ibuprofeno se libere.

99





y = 0.0095x + 1.1735R² = 0.9807

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

% d

e L

ibe

raci

ón

Tiempo (min)

Cinética de Orden Cero CT6.1% Liberado Promedio Lineal (% Liberado Promedio)

y = 0.0019x - 4.459R² = 0.7873

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

ln(%

de

Lib

era

ció

n

Tiempo (min)

Cinética de Primer Orden CT6.1% Liberado Promedio Lineal (% Liberado Promedio)

100



La cinética que mejor se ajusta es la de orden cero lo que implica que la velocidad del

proceso es constante e independiente de la concentración.

y = -0.0916x + 127.76R² = 0.3486

-50

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

1/%

de

Lib

era

ció

n

Tiempo (min)

Cinética de Segundo Orden CT6.1% Liberado Promedio Lineal (% Liberado Promedio)

y = 1.8479x - 4.0275R² = 0.8857

-5

0

5

10

15

20

0 2 4 6 8 10 12

% d

e L

ibe

raci

ón

Tiempo (min)

Cinética de Higuchi CT6.1


101

4.3.2.2. Ensayos de Disolución de sólidos

Para realizar este ensayo se disolvió 0.25g de Ibuprofeno en 1g de Cera de Abeja, se

tomó una porción homogénea de la mezcla sólida formada y se llevó al Disolutor

Copley Scientific por 24 horas.

Ilustración 71 Ensayo de Disolución de Sólidos

Tabla 49. Valores Promedio del ensayo de Disolución de Sólidos

Ensayo de disolución de Sólidos Tiempo

(min) %

Liberado

Promedio

Raíz

Cuadrada

de

Tiempo

(S1/2)



10 0.00000 24.5 -- --

20 0.00000 34.6 -- --

30 -0.0016 42.4 -- -62896.8

40 -0.0005 48.9 -- -209036.9

60 0.001 60.0 -11.4 91151.9

124 0.0015 86.3 -11.1 68118.1

241 0.003 120.2 -10.4 33911.5

360 0.003 146.9 -10.3 29107.6

1380 0.0051 287.7 -9.9 19675.2

1410 0.006 290.9 -9.7 16765.9

1440 0.013 293.9 -8.9 7483.8

En el ensayo de disolución de sólidos se puede observar que no se libera más de 0.01%

de ibuprofeno, esto puede deberse a que solo el principio activo retenido en la superficie

de la cera se liberó, por lo tanto lo demás quedó encapsulado y retenido en el interior de

la masa de cera.

102



Ilustración 72 Linealización Cinética de Orden Cero

Ilustración 73 Linealización Cinética de Primer Orden

y = 6E-06x + 0.0001R² = 0.7444

-0.004

-0.002

0

0.002

0.004

0.006

0.008

0.01

0.012

0.014

0.016

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

% d

e L

ibe

raci

ón

Tiempo (min)

Cinética de Orden Cero


y = 0.0011x - 11.076R² = 0.7762

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

ln(%

de

Lib

era

ció

n

Tiempo (min)

Cinética de Primer Orden% Liberado Promedio Lineal (% Liberado Promedio)

103



El ajuste lineal que mejor se adaptada a este ensayo es la Cinética de Higuchi,

seleccionado en base al mejor r2.

y = -37.439x + 64853R² = 0.652

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

100000

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

1/%

de

Lib

era

ció

n

Tiempo (min)

Cinética de Segundo Orden% Liberado Promedio Lineal (% Liberado Promedio)

y = 0.0017x - 0.0021R² = 0.7823

-0.002

0.000

0.002

0.004

0.006

0.008

0.010

0.012

0.014

0.016

0 1 2 3 4 5 6 7 8

% d

e L

ibe

raci

ón

S1/2

Cinética de Higuchi% Liberado Promedio Lineal (% Liberado Promedio)

104

4.3.2.3. Ensayos de Liberación de Ibuprofeno en Fórmula Comercial

Se utilizó una suspensión comercial de concentración 200mg/5ml (4%), sin colorantes.

Tabla 50. Valores promedio del perfil de Liberación de Ibuprofeno en Formulación Comercial

En el caso de la fórmula comercial se observa que el máximo de Ibuprofeno liberado es

del 88.87% en un tiempo de 24 horas.

Formula Comercial Tiempo

(min) %

Liberado

Promedio

Raíz

Cuadrada

de

Tiempo

(S1/2)



10 1.6 24.5 -4.1 62.9

20 4.2 34.6 -3.2 23.7

30 6.2 42.4 -2.8 16.2

40 8.9 48.9 -2.4 11.1

50 15.7 54.8 -1.9 6.4

60 21.2 60.0 -1.5 4.7

90 28.5 73.5 -1.3 3.5

120 35.2 84.9 -1.0 2.8

150 44.4 94.9 -0.8 2.3

180 51.9 103.9 -0.7 1.9

240 59.4 120.0 -0.5 1.7

270 63.3 127.3 -0.4 1.6

1440 88.8 293.9 -0.1 1.1

105



Ilustración 76 Linealización Cinética Orden Cero

Ilustración 77 Linealización Cinética de Primer Orden

y = 0.0553x + 21.558R² = 0.6007

0

20

40

60

80

100

120

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

% d

e L

ibe

raci

ón

Tiempo (min)

Cinética de Orden Cero Fórmula Comercial% Liberado Promedio Lineal (% Liberado Promedio)

y = 0.0017x - 1.951R² = 0.2844

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

ln(%

de

Lib

era

ció

n

Tiempo (min)

Cinética de Primer Orden Fórmula Comercial


106



Para la formulación comercial el ajuste lineal que mejor se adaptada a este ensayo es la


y = -0.0131x + 13.481R² = 0.0846

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

1/%

de

Lib

era

ció

n

Tiempo (min)

Cinética de Segundo Orden Fórmula Comercial


y = 6.3607x - 17.026R² = 0.9379

-20

0

20

40

60

80

100

0 2 4 6 8 10 12 14 16

% d

e L

ibe

raci

ón

Tiempo (min)

Cinética de Higuchi% Liberado Promedio Lineal (% Liberado Promedio)

107

Cálculo del factor de diferencia (f1) de la formulación CT6.1 con una fórmula

comercial

Tabla 51. Datos para la comparación de los Perfiles de Liberación de Clindamicina Fosfato Fórmula Comercial vs. CT6.1

t (min) Media

(masa mg)

Comercial

Media (masa

mg) CT6.1 Valor

Absoluto

│R-T│

10 0.3363 0.0469 0.2894

20 0.7897 0.1092 0.6805

30 1.2952 0.2544 1.0408

40 1.8830 0.3880 1.4951

90 6.1056 0.6339 5.4717

1440 18.7303 2.4775 16.2527

Suma R 29.1400 Suma │R-T│ 25.2302

𝑓1 =25.2302

29.14𝑥100 = 86.48



Cálculo del factor de similitud (f2) de la formulación CT6.1 con una fórmula

comercial

Tabla 52. Datos para la comparación de los Perfiles de Liberación de Clindamicina Fosfato Fórmula Comercial vs. CT6.1

t (min) %

Liberación

Promedio

de

Comercial

% Liberación

Promedio de

CT6.1

(R-T)2

10 1.6 0.3 1.7

20 3.7 0.7 9.1

30 6.03 1.6 19.7

40 8.8 2.4 39.9

90 28.4 3.9 595.4

1440 87 15.4 5133.7

Suma (R-T) 2 5799.5

n= 2

108

𝑓2 = 50 𝑥 𝑙𝑜𝑔

(

1

√1 +5799.542

𝑥100

)

= 13.43



Comparación de los Perfiles de Liberación de Ibuprofeno

Ilustración 80 Comparación de los Perfiles de Liberación de Ibuprofeno

Se puede observar que con la formulación CT6.1 de nano partículas se tiene una

liberación sostenida y retardada con respecto a la fórmula comercial, pues a las 24 horas

se ha liberado 15.35% de ibuprofeno. La fórmula CT6.1 tiene una cinética de orden cero

mientras que la fórmula comercial sigue una cinética de Higuchi.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

% L

ibe

rad

o

Tiempo (min)

Comparación los Perfiles de Liberación de Ibuprofeno

Fórmula Comercial CT6.1 Disolución en Cera

109

CAPÍTULO V

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1. Conclusiones

Con Aceite de Palma se obtuvo una nano-emulsión con un contenido del 1% de

Clindamicina Fosfato, 89% de Agua, 6.7% de Aceite de Palma y 4.01% de mezcla

de tensoactivos (Span60:Tween80, 90.5:9.5) con un tamaño de partícula promedio

de 124.86nm, un índice de polidispersión de 0.88 y un potencial Z de -20mV.

Con Aceite de Palmiste se obtuvo una nano-emulsión con 0.5% de Clindamicina

Fosfato, 94.5% de Agua, 3% de Aceite de Palmiste y 2% de mezcla de

Tensoactivos (Span60:Tween80, 82.2:17.8) con un tamaño de partícula promedio

de 272.1 nm, un índice de polidispersión de 0.48 y un potencial z de -61.93mV.

Se obtuvieron nanopartículas sólidas con Cera de Abeja por agitación en

UltraTurrax ® a una velocidad de agitación de 19500 rpm, con un tiempo de

agitación de alrededor de 1min y a una temperatura de 90°C.Se trabajó con la

formulación CT6.1 con un contenido de Ibuprofeno de 0.25%, Cera de Abeja al

1%, Agua 91.75% y del 7% Tween80, con un tamaño de partícula promedio de

14.8nm, una polidispersión de 0.23 y un potencial z de -6.83mV.

En cuanto a los perfiles de liberación con Clindamicina fosfato, la Formulación

P2.0.5-95/5 libera más rápido el contenido de fármaco que las otras formulaciones

con las que se realizó la comparación siendo de 83.9% el porcentaje máximo

liberado en un tiempo de 24 horas. El método de cuantificación que se usó fue

HPLC.

El comportamiento de la formulación P3.1-90/10 es similar al producto comercial

(2%) pero con un menor contenido de Clindamicina Fosfato (1%), liberando un

contenido de principio activo de 80.9% en un tiempo de 24 horas. En todos los

casos se observa que existe una liberación retarda y sostenida en el tiempo. La

linealización Cinética que mejor se ajusta para todos los casos es la de Higuchi.

El método de cuantificación que se usó fue HPLC.

En cuanto a los perfiles de liberación de Ibuprofeno, la formulación CT6.1 tiene

una liberación sostenida y retardada con respecto a la fórmula comercial, pues a

las 24 horas se ha liberado 15.35% de ibuprofeno y la fórmula comercial el

88.87%. La fórmula CT6.1 tiene una cinética de orden cero mientras que la

fórmula comercial sigue una cinética de Higuchi. El método de cuantificación que

se usó fue HPLC.

Al realizar las comparaciones de los perfiles de disolución con los factores de

similitud (f2) y de diferencia (f1) indican que entre las formulaciones de nano-

emulsiones con Clindamicina Fosfato P3.1-90/10, P2.0.5-95/5 y entre el fármaco

comercial existe diferencia.

Al realizar las comparaciones de los perfiles de disolución con los factores de

similitud (f2) y de diferencia (f1) indican que entre las nanopartículas de la

formulación CT6.1 y la fórmula comercial de ibuprofeno existe diferencia.

110

5.2. Recomendaciones

Usar las emulsiones obtenidas para ampliar el estudio tanto de sus propiedades

farmacológicas, toxicológicas, de estabilidad, etc. Así como también hacer un

análisis reológico y de viscosidad para establecer una relación entre esta propiedad

y su comportamiento.

Un uso que se puede extender a este trabajo es hacer pruebas con las nano-

emulsiones como vehículos para otros fármacos compatibles, como vehículos

liberadores de nutrientes o como agentes de biomineralización en el organismo.

Realizar un estudio más extenso de la cinética de liberación de la formulación

CT6.1 aumentando el tiempo del ensayo para ver por cuánto tiempo se puede

prolongar la liberación sostenida.

Hacer un seguimiento grafico de las formulaciones con aceite de palma y palmiste

de los cambios de tamaño de partícula con los diferentes tratamientos de velocidad

empleando microscopía óptica.

Se recomienda realizar un ensayo de estabilidad de las nano-emulsiones y

nanopartículas frente a los cambios de pH usando como parámetro de estabilidad

el potencial Z. Para evidenciar si se generan cambios en la estructura de la gota al

alterarse su carga iónica.

Hacer pruebas de liberación del fármaco comercial haciendo diluciones para que

su concentración sea similar a la de la formulación CT6.1 y ver si existen o no

diferencias en cuanto al porcentaje del fármaco que se libera.

111

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116

ANEXOS

ANEXO 1: Tamaños de Partícula, Índices de Polidispersión y gráficos para la



P3.0.5-95/5

Velocidad

de

Agitación

(rpm)

Tiempo de

Agitación

(s)

Número de


(°C)



Tamaño

de

Partícula

(nm)

Desviación

Estándar

Tamaño

de

Partícula

(nm)

1 2 3

19500 300 1 50 6966.7 6601.2 6241.4 6603.1 362.7

20500 20 6 50 4639.8 4738.1 4757.8 4711.9 63.2

20500 30 6 50 805.2 807.0 808.8 807.0 1.8


P3.0.5-95/5

Velocidad

de

Agitación

(rpm)

Tiempo

de

Agitación

(s)

Temperatura

(°C)

Índice de


Desviación

Estándar 1 2 3

19500 300 50 7.8 7.2 6.9 7.3 0.22

20500 20 50 5.4 5.5 5.7 5.5 0.01

20500 20 50 3.3 3.8 3.8 3.6 0.10

0

5

10

15

20

25

%



0

5

10

15

20

25

%



117


ANEXO2: Tamaños de Partícula, Índices de Polidispersión y gráficos para la




P3.0.5-90/10

Velocidad

de

Agitación

(rpm)

Tiempo

de

Agitación

(s)

Temperatura

(°C)

Índice de


Desviación

Estándar 1 2 3

19500 300 50 15.6 15.73 16.1 15.8 0.3

20500 20 50 6.0 4.2 6.3 5.5 1.1

20500 20 50 7.4 6.9 7.2 7.2 0.2

P3.0.5-90/10

Velocidad

de

Agitación

(rpm)

Tiempo

de

Agitación

(s)

Número de


(°C)



Tamaño

de

Partícula

(nm)

Desviación

Estándar

Tamaño

de

Partícula

(nm)

1 2 3

19500 300 1 50 12081.6 11938.4 12280.5 12100.2 171.8

20500 20 6 50 5657.9 5963.4 5620.6 5747.3 188.1

20500 20 6 50 6443.6 6629 6251.9 6441.5 188.6

0

5

10

15

20

2837 3205 3621 4092 4623 5223 5901 6667 7533 8511

%



118


ANEXO 3: Tamaños de Partícula, Índices de Polidispersión y gráficos para la

Emulsión P3.2-90/10


P3.2-95/5

Velocidad

de

Agitación

(rpm)

Tiempo de

Agitación

(s)

Número de


(°C)



Tamaño

de

Partícula

(nm)

Desviación

Estándar

Tamaño

de

Partícula

(nm)

1 2 3

19500 300 1 50 5166.1 5150.4 5090.0 5135.5 40.2

20500 20 6 50 6217.3 6875.3 6385.4 6492.7 341.9

20500 20 6 50 512.0 500.2 522.9 511.7 11.3

0

10

20

30

%



0

10

20

30

40

50

60

%



0

10

20

30

Frec

uen

cia

%



119


P3.2-95/5 Velocidad

de

Agitación

(rpm)

Tiempo

de

Agitación

(s)

Temperatura

(°C)

Índice de


Desviación

Estándar 1 2 3

19500 300 50 5.7 4.3 5.7 5.2 0.8

20500 20 50 4.9 5.2 6. 5.6 0.8

20500 20 50 2.7 2.8 2.8 2.8 0.04

Ilustración 83 de la emulsión P3.2-95/5 a los diferentes tratamientos de velocidad

0

20

40

60

%



0102030405060

%


P3.2-95/5 primera agitación

0

20

40

60

%


P3.2-95/5 segunda agitación

120

ANEXO 4. Tamaños de Partícula, Índices de Polidispersión y gráficos para la

Emulsión P2.1-95/5


P2.1-95/5

Velocidad

de

Agitación

(rpm)

Tiempo

de

Agitación

(s)

Número de


(°C)



Tamaño

de

Partícula

(nm)

Desviación

Estándar

Tamaño de

Partícula

(nm) 1 2 3

19500 300 1 50 7941.4 8255.6 7873.2 8023.4 203.9

20500 20 6 50 5766.5 5640.0 5290.0 5565.5 246.8


P2.1-95/5

Velocidad

de

Agitación

(rpm)

Tiempo de

Agitación

(s)

Temperatura

(°C)

Índice de


Desviación

Estándar 1 2 3

19500 300 50 8.7 8.2 8.3 8.4 0.08

20500 20 50 6.7 6.8 6.4 6.6 0.2


05

1015202530

%



0

5

10

15

20

25

%



121


Emulsión P2.1-90/10



P2.1-90-10

Velocidad

de

Agitación

(rpm)

Tiempo de

Agitación

(s)

Temperatura

(°C)

Índice de


Desviación

Estándar 1 2 3

19500 300 50 5.6 5.9 5.8 5.7 0.02

20500 20 50 3.9 3.9 3.7 3.8 0.008

20500 20 50 4.2 4.3 4.4 4.3 0.006

20500 20 50 0.5 0.6 0.5 0.5 0.0001

P2.1-90-10

Velocidad

de

Agitación

(rpm)

Tiempo

de

Agitación

(s)

Número de


(°C)



Tamaño

de

Partícula

(nm)

Desviación

Estándar

Tamaño de

Partícula

(nm) 1 2 3

19500 300 1 50 4949.0 5090.6 5083.2 5040.9 79.7

20500 20 6 50 4559.0 4531.3 4382.7 4491.0 94.8

20500 20 6 50 902.8 902.7 921.4 908.9 10.8

20500 20 6 50 265.1 262.9 263.7 263.9 1.1

122



Emulsión P2.2-95/5


P2.2-95/5

Velocidad

de

Agitación

(rpm)

Tiempo

de

Agitación

(s)

Número de


(°C)


Partícula (nm)

Promedio

Tamaño

de

Partícula

(nm)

Desviación

Estándar

Tamaño de

Partícula

(nm) 1 2 3

19500 300 1 50 4627.1 4723.1 4413.3 4587.8 158.6

20500 20 6 50 6616.4 6089.2 7115.0 6606.9 512.9

20500 20 6 50 1807.0 1771.4 1749.7 1776.0 28.9

05

10152025

%



0

20

40

60

80

%



0

10

20

30

%



0

5

10

15

20

25

%


P2.1-90/10 tercera agitación

123

Tabla 64. Índice de polidispersión de la emulsión P2.2-95/5 a los diferentes tratamientos de velocidad

P2.2-95/5

Velocidad

de

Agitación

(rpm)

Tiempo de

Agitación

(s)

Temperatura

(°C)

Índice de


Desviación

Estándar 1 2 3

19500 300 50 5.4 5.6 5.1 5.4 0.2

20500 20 50 7.6 6.8 8.2 7.5 0.7

20500 20 50 8.5 6.9 6.9 7.5 0.9


05

10152025

%



02468

10

%



010203040506070

%



124

ANEXO 7: Prueba t para los tamaños de partícula de las formulaciones con Aceite

de Palma y de Palmiste

Ho = T1=T2=Tn

Ha≠T1≠T2≠Tn

Formulación

Aceite de Palma

Aceite de Palmiste

Diferencia

(d)

Tamaño de partícula (nm)


1-95/5 998.4 5565.5 -4567.1

1-90/10 124.9 263.9 -139.0

0.5-95/5 807 272.1 534.9

0.5-90/10 6441.5 3599.3 2842.2

2-95/5 511.7 1776.0 -1264.3

d media -518.7

Desviación estándar de d 2715.5

Valor de t0.05 4gl 2.78

𝑡 = �̅�√𝑛

𝑠𝑑= −518.7 √

5

2715.5= −22.3

Como t es mayor que t0.05 existe diferencia significativa entre los dos tratamientos. Por lo

tanto se acepta la hipótesis alterna.

125

ANEXO 8: Prueba t para los tamaños de partícula de las formulaciones de

nanopartículas a un contenido de 0.5% y 0.25% de Ibuprofeno

Ho = T1=T2=Tn

Ha≠T1≠T2≠Tn

Formulación

0.5% Ibuprofeno

0.25% Ibuprofeno

Diferencia (d)



CT1 430.5 2739.4 -2308.9

CT2 138.0 6302.2 -6164.2

CT3 5660.6 2992.9 2667.7

CT4 2721.3 21.1 2700.3

CT5 36.4 15.5 20.9

CT6 20.1 14.8 5.3

d media -513.2

Desviación estándar de d 3351.3

valor de t0.05 5gl 2.57

7

𝑡 = �̅�√𝑛

𝑠𝑑= −513.2√

6

3351.3= −21.7

Como t es mayor que t0.05 existe diferencia significativa entre los dos tratamientos. Por lo

tanto se acepta la hipótesis alterna.

126

ANEXO 9. Curva De Calibración de Ibuprofeno por UV-Vis

Tabla 65. Curva de Calibración de Ibuprofeno por UV-Vis

Concentración

(mg/L) Absorbancia

Patrón 1 15.00000 0.0231

Patrón 2 30.00000 0.0367

Patrón 3 70.00000 0.0802

Patrón 4 150.00000 0.1514

Patrón 5 304.00000 0.2805

Ilustración 87 Curva de Calibración de Ibuprofeno por UV-Vis

ANEXO 10. Curva de Calibración de Clindamicina Fosfato por UV-Vis

Tabla 66. Curva de Calibración de Clindamicina Fosfato por UV-Vis

Concentración

(mg/L) Absorbancia

Patrón 1 6.01600 -0.05290

Patrón 2 12.03000 -0.02150

Patrón 3 25.00000 0.05120

Patrón 4 50.00000 0.14800

Patrón 5 99.98500 0.30750

Patrón 6 200.00000 0.68030

Patrón 7 300.80000 0.94660

y = 0.0009x + 0.0144R² = 0.9978

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0 100 200 300 400

Ab

sorb

anci

a

Concentración (mg/L)

Curva de Calibración de Ibuprofeno Espectroscopia UV-Vis

Series1

Lineal (Series1)

127

Ilustración 88 Curva de Calibración de Clindamicina Fosfato por UV-Vis

ANEXO 11. Curva de Calibración de Ibuprofeno por HPLC

Tabla 67. Curva de Calibración de Ibuprofeno por HPLC

Concentración

(mg/L) Área

(mAU*min)

Patrón 1 1.25 0.088

Patrón 2 2.5 0.257

Patrón 3 5.04 0.495

Patrón 4 10.08 0.94

Patrón 5 25.02 2.33

Patrón 6 50.4 4.7

Ilustración 89 Curva de Calibración de Ibuprofeno por HPLC

y = 0.0034x - 0.0435R² = 0.9944

-0.20000

0.00000

0.20000

0.40000

0.60000

0.80000

1.00000

1.20000

0.00000 100.00000 200.00000 300.00000 400.00000

Ab

sorb

anci

a


Curva de Calibración Clindamicna Fosfato por UV-Vis

Series1

Lineal (Series1)

y = 0.093x + 0.0044R² = 0.9998

0

1

2

3

4

5

0 20 40 60

Áre

a (m

A*m

in)


Curva de Calibración de Ibuprofeno por HPLC

Series1

Lineal (Series1)

128

ANEXO 12. Curva de Calibración de Clindamicina Fosfato por HPLC

Tabla 68. Curva de Calibración de Clindamicina Fosfato por HPLC

Concentración

(mg/L) Área

(mAU*min)

Patrón 1 15 0.17

Patrón 2 30 0.35

Patrón 3 90 0.99

Patrón 4 180 1.9

Patrón 5 361 3.8

Ilustración 90 Curva de Calibración de Clindamicina Fosfato por HPLC

y = 0.0105x + 0.0364R² = 0.9998

0

1

2

3

4

5

0 100 200 300 400

Are

a (m

AU

*min

)


Curva de Calibración de Clindamicna Fosfato por HPLC

Series1

Lineal (Series1)

129

ANEXO 13. Cromatograma de Estándar de Clindamicina Fosfato

Ilustración 91 Cromatograma de Estándar de Clindamicina Fosfato

ANEXO 14. Cromatograma de Estándar de Ibuprofeno

Ilustración 92 Cromatograma de Estándar de Ibuprofeno

130

ANEXO 15. Elaboración de Nano-emulsiones por agitación en Ultra Turrax ®

Ilustración 93 Elaboración de Nano-emulsiones por agitación en Ultra Turrax ®

ANEXO 16. Gráficos de la Distribución de Tamaños de las formulaciones con Cera

de Abeja

01020304050

%

Diámetro (nm)

CT1

131

05

101520

%

Diámtro(nm)

CT2

0

5

10

15

20

25

30

580.41 655.76 740.89 837.07 945.74 1068.52 1207.24 1363.97 1541.04

%

Diámetro (nm)

CT3

0

10

20

30

40

171.25 193.48 218.6 246.98 279.04 315.27 356.2 402.44 454.69

%

Diámtro (nm)

CT4

132

0

2

4

6

8

10

%

Diámetro (nm)

CT5

0

2

4

6

8

10

%

Diámetro (nm)

CT6

05

10152025303540

%

Diámetro (nm)

CT1.1

133

0

10

20

30

40

50

60

70

64

.5

72

.87

82

.33

93

.02

10

5.1

11

8.7

4

13

4.1

6

15

1.5

7

17

1.2

5

19

3.4

8

21

8.6

24

6.9

8

27

9.0

4

31

5.2

7

35

6.2

40

2.4

4

45

4.6

9

51

3.7

1

58

0.4

1

65

5.7

6

74

0.8

9

83

7.0

7

94

5.7

4

10

68

.52

12

07

.24

13

63

.97

%

Diámetro (nm)

CT2.1

0

5

10

15

20

25

30

35

50

.53

57

.09

64

.5

72

.87

82

.33

93

.02

10

5.1

11

8.7

4

13

4.1

6

15

1.5

7

17

1.2

5

19

3.4

8

21

8.6

24

6.9

8

27

9.0

4

31

5.2

7

35

6.2

40

2.4

4

45

4.6

9

51

3.7

1

58

0.4

1

65

5.7

6

74

0.8

9

83

7.0

7

94

5.7

4

%

Diámetro (nm)

CT3.1

0

2

4

6

8

10

12

%

Diámetro (nm)

CT4.1

134

ANEXO17. Barrido espectral en Espectroscopia UV-Vis de Span60

0

2

4

6

8

10

12

%

Diámetro (nm)

CT5.1

0

2

4

6

8

10

12

%

Diámetro (nm)

CT6.1

135

ANEXO 18. Barrido espectral en Espectroscopia UV-Vis de Tween80

ANEXO 19. Barrido espectral en Espectroscopia UV-Vis de Cera

ANEXO 20. Barrido espectral en Espectroscopia UV-Vis de Aceite de Palma

136

ANEXO 20. Barrido espectral en Espectroscopia UV-Vis de Aceite de Palmiste

ANEXO 21. Barrido espectral en Espectroscopia UV-Vis de Pre-emulsión 2 (Aceite

de Palmiste)

ANEXO 22. Barrido espectral en Espectroscopia UV-Vis de Pre-emulsión 3 (Aceite

de Palma)

137

ANEXO 23. Ensayos de Liberación de Clindamicina Fosfato por UV-Vis

Se realizaron ensayos de Liberación de Clindamicina Fosfato por cuantificación en

Espectroscopia UV-Vis a una longitud de onda de 210nm por 24-25 horas.

Al realizar los cálculos de porcentaje de principio activo liberado se observó que había

un exceso en el porcentaje de la liberación, esto es debido a que los demás componentes

de la formulación se liberan en conjunto con el principio activo y también dan absorción

en el UV a esa longitud de onda.

Ensayo de Liberación de Clindamicina Fosfato por UV-Vis de la fórmula P3.1-

90/10

Ensayo de Liberación de Clindamicina Fosfato por UV-Vis de la fórmula P2.0.5-

95/5

138

Ensayo de Liberación de Clindamicina Fosfato por UV-Vis de la fórmula

Comercial

Ensayo de Liberación de Clindamicina Fosfato por UV-Vis en una disolución

acuosa de Clindamicina Fosfato

139

ANEXO 24. Ensayos de Liberación de Ibuprofeno por UV-Vis

Se realizaron ensayos de liberación de ibuprofeno por cuantificación en Espectroscopia

UV-Vis a una longitud de onda de 220nm por 24-25 horas.

Al realizar los cálculos de porcentaje de principio activo liberado se observó que había

un exceso en el porcentaje de la liberación, esto es debido a que los demás componentes

de la formulación se liberan en conjunto con el principio activo y también dan absorción

en el UV a esa longitud de onda.

Ensayo de Liberación de Ibuprofeno por UV-Vis en CT6.1

Ensayo de Liberación de Ibuprofeno por UV-Vis en Cera (ensayo de disolución de

sólidos)

140

Ensayo de Liberación de Ibuprofeno por UV-Vis en Formulación Comercial

Ensayo de liberación de Emulsión de Cera de Abeja con una concentración de

Tween80 al 7%

1440, 0.9632

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Ab

sorb

anci

a

Tiempo (min)

Liberación de Fórmula Comercial

Tesis para optar por el Título Profesional de QUÍMICO

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