el estado sÓlido

5/11/2018 EL ESTADO S LIDO - slidepdf.com

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[PROPIEDADES DEL ESTADO SÓLIDO] FISICOQUÍMICA FARMACÉUTICA

EL ESTADO SÓLIDO

Hay dos estados generales en losque los sólidos puedenencontrarse debido a su distintaorganización.

Sólidos Cristalinos: Los cristalescontienen arreglos muy ordenadosde moléculas y átomos sostenidos juntos por uniones no covalentes.

Sólidos Amorfos: Son estructurasque carecen de una distribucióntridimensional regular de átomos omoléculas.

FORMAS CRISTALINAS

Los cristales de una sustancia pueden variar en tamaño, en el desarrollo de sus caras y el número ytipo de caras presentes; es decir, tienen diferentes hábitos cristalinos. Los hábitos cristalinosdescriben toda la forma del cristal en términos generales y pueden ser de forma acicular (aguja)prisma, piramidal, tabular, columna o laminar.

El hábito cristalino es más de importancia tecnológica como por ejemplo, los cristales cuyoshábitos son en forma de platos son más fáciles de inyectar que los de forma de aguja, también enla compresión de una tableta se ve afectado las propiedades de flujo.

POLIMORFISMO

Polimorfismo, del griego poli (varios) y morfos (forma), indica la diversidad de un fenómeno, hechou objeto.

El polimorfismo cristalino es la capacidad que tiene un compuesto para formar estructurascristalinas diferentes, todas ellas con la misma composición de elementos químicos.

En este estado los arreglos moleculares pueden tener dos o más formas en el cristal; inclusopueden estar empaquetados de distintas maneras en la red cristalina o pueden presentarsediferencias en su orientación o en la conformación de las moléculas en la red. También puedenpresentar distintos hábitos cristalinos.

Polimorfismo Farmacéutico: Capacidad de los principios activos para adoptar diferentesconfiguraciones espaciales.

Polimorfismo (FDA): Se define polimorfismo de un sólido cristalino como las diferentes estructurascristalinas que puede presentar una misma molécula.




Algunas ventajas y desventajas de los polimorfismosson:

a) Si la forma del sólido es más estable esmenos soluble, pero no quiere decir que nosea activo

b) Si la forma es menos estable es mássoluble, pero no quiere decir que sea laforma más activa.

Dependiendo de las características y la temperaturase pueden observar las distintas formas, el cambiode temperatura influye en el cambio de la formaestructural de los cristales.

Se definen como compuestos alotrópicos a las diferentes formas de un mismo elemento en el cuállos enlaces químicos entre los átomos son diferentes y por lo tanto dan lugar a unidades

moleculares también diferentes, en un mismo estado físico.

Las formas estales en un cierto rango de temperatura, se simbolizan con las letras griegas (α, β) onúmeros romanos (I, II, III), y los estados metaestables, se simbolizan por letras griegas prima (α’,

β’), éstas también pueden existir con una transformación gradual en estados estables que puedentomar hora o incluso años.

CLASES DE POLIMORFOS

a) Monotrópicos: se define como la transición solido-sólido desde un estado metaestable aotro estable, exotérmicamente. Dicho en otras palabras, la estabilidad relativa entre las

dos fases sólidas permanece invariable a medida que cambia la temperatura. El procesode transformación es irreversible.b) Enantiotrópicos: Se definen como las transformaciones Sólido-Sólido reversibles, en que

existe una temperatura de transición a la cual se invierte la estabilidad de las dos fases.c) Solvatos: El polimorfo tiende a contener moléculas de disolvente (polimorfo solvatado).

Dependen de la interacción que tengan con el disolvente. Can algunos de los solvatos, eldisolvente juega papel importante en la integridad del cristal, por ejemplo los polimorfosque tienen puentes de hidrógeno dentro de la estructura cristalina pueden colapsar alretirar las moléculas de disolvente, estos son los solvatos polimórficos. Por otro ladoexisten aquellos en donde las moléculas de disolvente no forman parte de la estructuradel cristal y por lo tanto retirar el solvente es más sencillo y menos perjudicial para elcristal, éstos son los Solvatos pseudopolimórficos.

d) Hidratos: Su principio es el mismo que el de los solvatos solo que éstos contienenespecíficamente moléculas de agua en la estructura.

FÁRMACOS QUE PRESENTAN POLIMORFISMO

a) Esteroides (67%)b) Sulfamidas (40%)c) Barbitúricos (63%)




Caso Paracetamol

Estructura monoclínica del paracetamolconsta de un eje binario, un planoperpendicular y un centro de inversión. Sudenotación es 2/m

IMPLICACIONES FISICOQUIMICAS

En el polimorfismo, la formación de la red cristalina puede darse por dos mecanismos.Polimorfismo de empacamiento y polimorfismo conformacional. El polimorfismo deempacamiento representa la formación de diferentes redes cristalinas de moléculasconformacionalmente rígidas que pueden ser rearregladas establemente en diferentes estructuras

tridimensionales a través de diferentes mecanismos intermoleculares. Cuando una molécula noconformacionalmente rígida puede ser plegada en estructuras cristalinas alternativas, elpolimorfismo es categorizado como polimorfismo conformacional.

La estabilidad de los polimorfismos se relaciona termodinámicamente con su energía libre. Elpolimorfismo más estable tiene la menor energía libre a cierta temperatura.




A un punto de transición, a temperatura y presión establecidas, es posible realizar lainterconversión entre dos polimorfismos solo en el caso de que ambas estructuras estánrelacionadas. Si el arreglo completo es requerido por átomos o moléculas durante latransformación, no habrá puntos de contacto en el que existan interconversiones reversibles.

En muchos casos intervienen la ruptura de enlaces y el rearreglo de átomos o moléculas, yconsecuentemente, los polimorfismos tienen una relación monotrópica.

ALTERNATIVAS DE LAS FORMAS SÓLIDAS

Oportunidades

a) Mejorar propiedades mecánicas: principalmente el flujo y compresión de los cristales.b) Mejorar disolución: El fármaco debe estar en solución antes de ser absorbidoc) Intelectuales: Se refiere al momento de patentar la fórmulad) Amorfos, co-cristales: los amorfos son mucho más solubles que los co-cristales

Desafíos

a) Anomalías en el desarrollo de productosb) Expectativas regulativas: Inspección, toxicidad, bioequivalencia.

PROPIEDADES QUE SE MODIFICAN POR EL POLIMORFISMO

Algunos de los modificadores son la temperatura, presión de compresión, presencia dedisolvente, velocidad de enfriamiento y el estrés provocado por el mezclado.




REGLAS DE LOS POLIMORFOS:

1) Polimorfo más estable es el menos soluble2) Polimorfo más estables es el de mayor densidad de empacamiento (las interacciones son

más fuertes y costará más trabajo deformarlo y poder comprimirlo)

TÉCNICAS DE IDENTIFICADIÓN DE POLIMORFISMOS

a) Microscopía: Se observa la forma de los cristalesb) Espectroscopía IR: vibraciones y ángulos de vibraciónc) Rayos X: Se aplican métodos de

difracción.

Difracción de Rayos X de polvos (XRPD)

a) Método de Laue: Se irradia uncristal mediante un haz de rayos Xde longitud de onda continua. Deacuerdo a las ecuaciones de Lauelas longitudes y los ángulos deonda se derivan considerando quelos haces de rayos X se reflejan enla superficie del cristal como sifuera una rejilla de difracción. Unapelícula recibe los haces




difractados y el patrón de difracción se forma por una serie de manchas que indica lasimetría del cristal

b) Método de pulverización: El material cristalino se muele hasta obtener un polvo quepresenta entonces todas las orientaciones posibles ante un haz colimado de rayos X queconsta principalmente de radiación Kα. Desarrollada por Peter Joseph William Debye y PaulScherrer. El haz difractado forma conos que proceden de cada plano de dispersión, yantiguamente esto se registraba sobre una tira de película de rayos X enroscada en uncírculo cuyo centro era la muestra de polvo.

c) Análisis térmico diferencial (DTA): Se mide la diferencia de temperatura entre la muestra yun material de referencia (térmica, física y químicamente inerte) en función del tiempo ode la temperatura cuando dicha muestra se somete a un programa de temperaturas enuna atmósfera controlada.

d) Calorimetría diferencial de barrido (DSC): Se divide en dos técnicas, la primera es por flujode calor, en el cual la variación en el flujo de calor entre la muestra y referencia semantengan a la misma temperatura cuando dicha muestra se somete a un programa detemperatura en una atmósfera controlada. La otra técnica es la de potencia compensada,

en la cual se mide la potencia que hay que aportar o retirar del sistema para que lamuestra y referencia se mantengan a la misma temperatura en una atmósferadeterminada. La DSC es una técnica cuantitativa que permite obtener información de latemperatura a la cual tiene lugar el cambio energético en estudio y del calor involucradoen el proceso. Se determina capacidad calorífica

e) Dilatometría: Se basa en medir las transformaciones de fase de los materiales sólidos.Sucede por medio de incrementos de temperatura controlados y se cuantifica si elmaterial manifiesta variaciones en su longitud y a qué temperatura se presentan lasdilataciones o contracciones, según el cambio de las pendientes en las curvas que seobtienen. Los dilatómetros cuentan con tubo de cuarzo en donde se coloca un sensor delongitud, probeta y termopar, que son previamente calibrados.

f) Análisis gravimétrico térmico: Pérdida de peso del cristal.

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