Instituto Politécnico NacionalEscuela Nacional de Ciencias Biológicas Departamento de Biofísica Fisicoquímica Farmacéutica Cremas Reología y Curvas Reológicas Profesor: Alejandro Carretto Equipo: Acosta Ramos Juan José Borges Fuentes Mayra Linette López García José de Jesús Pérez Báez María Fernanda Vargas Domínguez Fabiola Dinorah Grupo: 4FM1 Equipo: 6 Entrega: 23 de noviembre del 2010 Reología DEFINICIÓN La Reología es la ciencia del flujo que estudia la deformación de un cuerpo sometido a esfuerzos externos. HISTORIA DE LA REOLOGÍA En 1678 Robert Hooke fue el primero que habló de la reología en su libro “Verdadera teoría de la Elasticidad”; dicha teoría se resumía en: “Si se dobla la tensión, se dobla deformación”. Nueve años después, Isaac Newton publicó en “Philosophiae Naturalis Principia Mathematica” una hipótesis asociada al estado simple de cizalladura (o corte): “La resistencia derivada de la falta de deslizamiento de las partes de un líquido es proporcional a la velocidad con que se separan unas de otras dentro de él”. Esta necesidad de deslizamiento es lo que ahora se denomina “Viscosidad”, sinónimo de fricción interna. Dicha viscosidad es una medida de la resistencia a fluir. La fuerza por unidad de área que se requiere para el movimiento de un fluido se define como F/A y se denota como “σ” (tensión o esfuerzo de cizalla). Según Newton la tensión de cizalla o esfuerzo cortante es proporcional al gradiente de velocidad denominado como D. Si se duplica la fuerza, se duplica el gradiente de velocidad: Donde: τ = Esfuerzo cortante (mPa*s) µ = viscosidad (mPa) D = Velocidad de deformación (s-1) Esta fórmula se denomina Ley de Newton, que es aplicable para unos fluidos Newtonianos. La glicerina y el agua son ejemplos muy comunes que obedecen la Ley de Newton. Para la glicerina, por ejemplo, la viscosidad vale 1000 mPa·s, en cambio para el agua la viscosidad vale 1 mPa·s, es decir, es mil veces menos viscosa que la glicerina. En esta época apareció la Ley de Hooke que fue de aplicación para el estudio de la reología de sustancias sólidas: Donde: σ= Esfuerzo cortante (Pa) G= Módulo de rigidez (Pa) γ= Deformación (%) La fórmula nos dice que si se aplica una carga σ sobre un cuerpo sólido, éste va a sufrir una cierta deformación (γ). El valor de dicha deformación se mantendrá hasta que cese el esfuerzo aplicado. Hace 300 años los estudios relacionados con la Reología se reducían a aplicar la Ley de Newton para líquidos y la Ley de Hooke para sólidos. En 1835 W. Weber llevó a cabo una serie de experimentos con gusanos de seda y vio que no eran perfectamente elásticos. Lo que observó fue que una carga longitudinal producía una extensión inmediata, seguida de un posterior alargamiento conforme transcurría el tiempo. Al eliminar la carga se producía una contracción inmediata, seguida de una contracción gradual de la longitud hasta llegar a la inicial. Estas características se asocian a la respuesta de un líquido. En 1867 J.C Maxwell, propuso un modelo para describir los fluidos que poseen propiedades elásticas, es decir, elementos asociados a la respuesta de un sólido; tanto la conducta que observó Weber en sólidos como Maxwell en líquidos se denominó posteriormente “Viscoelasticidad”. En 1945 M. Reiner definió el número de Deborah, De como: Donde: τ= Esfuerzo cortante (mPa) T = Tiempo de deformación Si De era muy alto se consideraba al material como un sólido elástico, y si De era muy bajo se le consideraba como un líquido viscoso. PROPIEDADES REOLÓGICAS • • Viscosidad: Medida de la resistencia a la deformación de un fluido. Elasticidad:Propiedad de cambiar de forma cuando actúa una fuerza de deformación sobre un objeto, y el objeto regresa a su forma original cuando cesa la deformación. Existen 3 tipos de viscosidad: • Viscosidad dinámica: Si se representa la curva de fluidez (esfuerzo cortante frente a velocidad de deformación) se define también como la pendiente en cada punto de dicha curva. • • Viscosidad aparente: Se define como el cociente entre el esfuerzo cortante y la velocidad de deformación. Viscosidad cinemática: Relaciona la viscosidad dinámica con la densidad del fluido utilizado. Donde: ν : Viscosidad cinemática. µ : Viscosidad dinámica. ρ: Densidad del fluido. VARIABLES QUE INFLUYEN EN LA VISCOSIDAD La viscosidad puede estar muy afectada por variables como el gradiente de velocidad de deformación, la temperatura y la presión entre otros, siendo éstas las más importantes. • Temperatura: La viscosidad disminuye con la temperatura. Esto es debido al hecho de que, conforme aumenta la temperatura, las fuerzas viscosas son superadas por la energía cinética, dando lugar a una disminución de la viscosidad. Velocidad de deformación Presión: La viscosidad en líquidos aumenta exponencialmente con la presión. Los cambios de viscosidad con la presión son bastante pequeños para presiones distintas de la atmosférica; para la mayoría de los casos prácticos, el efecto de la presión se ignora. • • CLASIFICACIÓN DE LOS FLUIDOS. Un fluido se define como una sustancia que se deforma continuamente bajo la aplicación de esfuerzos cortantes. Las características reológicas de un fluido son uno de los criterios esenciales en el desarrollo de productos en el ámbito industrial. Las propiedades reológicas se definen a partir de la relación existente entre fuerza o sistema de fuerzas externas y su respuesta, ya sea como deformación o flujo. Todo fluido se va deformar en mayor o menor medida al someterse a un sistema de fuerzas externas; dicho sistema de fuerzas se representa matemáticamente mediante el esfuerzo cortante “τy”, mientras que la respuesta dinámica del fluido se cuantifica mediante la velocidad de deformación “D”. Como ejemplo se puede poner un elemento de fluido entre dos placas paralelas infinitas, donde la placa superior se mueve a una velocidad constante bajo la influencia de una fuerza aplicada Fx; la placa inferior permanece estática (Figura 1). El movimiento de la placa superior da lugar a un gradiente de velocidad en el fluido. Esta geometría puede ser usada para definir un parámetro reológico fundamental, el esfuerzo cortante o de cizalladura. Dicho esfuerzo se define como la fuerza por unidad de área necesaria para alcanzar una deformación dada. Figura 2. Movimiento del fluido FLUJO • • Flujo Laminar: El fluido se mueve en capas uniformes denominadas láminas a baja velocidad. Se aplica en las inyecciones de suero. Flujo Turbulento: Las láminas fluyen desorganizadas tanto en dirección y a alta velocidad. Se utiliza para la fabricación de presentaciones farmacéuticas. Figura 3. Tipos de flujo: a)Flujo laminar b)Flujo turbulento La clasificación de los fluidos, se presenta en el siguiente esquema: Newtonianos Pseudoplásticos Sin esfuerzo umbral Independientes del tiempo Con esfuerzo umbral Dilatantes Plásticos No Newtonianos Tixotrópicas Dependientes del tiempo Reopécticos Viscoelásticos Newtonianos Un fluido newtoniano se caracteriza por cumplir la Ley de Newton, es decir, que existe una relación lineal entre el esfuerzo cortante y la velocidad de deformación. Si por ejemplo se triplica el esfuerzo cortante, la velocidad de deformación se va a triplicar también. Esto es debido a que la viscosidad (µ) es constante para este tipo de fluidos. Hay que tener en cuenta también que la viscosidad de un fluido newtoniano no depende del tiempo de aplicación del esfuerzo, aunque sí puede depender tanto de la temperatura como de la presión a la que se encuentre. Figura 4. Curva de fluidez (τ vs D) y de viscosidad (µ vs D) para un fluido Newtoniano Como se puede observar en la curva de fluidez, el valor de la viscosidad µ es la tangente del ángulo que forman el esfuerzo de corte y la velocidad de deformación, la cual es constante para cualquier valor aplicado. Además se observa en la curva de viscosidad que la viscosidad es constante para cualquier velocidad de deformación aplicada. A este tipo de fluidos se le puede dar dos explicaciones: o Flujo de varillas rígidas suspendidas en un líquido: Como se puede observar en la figura 5, existen una serie de varillas desorientadas dentro del líquido newtoniano; cada varilla, caracterizada por su movimiento browniano, tiene un vector de velocidad que tiende a adoptar una situación horizontal Dicho movimiento browniano es una observación indirecta de la agitación de las moléculas de un líquido, al visualizarse el desplazamiento de partículas en suspensión en el seno del mismo. La resultante de los choques al azar es una fuerza de magnitud y dirección variable que da la orientación de las varillas, responsable de la viscosidad, cuanto mayor sea la orientación de las varillas, menor será la viscosidad del fluido. Figura 5. Representación de las varillas desorientadas dentro de un fluido, habiendo aplicado una fuerza sobre la placa superior. o Flujo de moléculas filamentarias: Se supone que, dentro de un fluido newtoniano situado entre dos placas paralelas, una de las cuales se mueve, aparecen una serie de macromoléculas en forma de filamentos porosos que contienen grupos de átomos con una gran movilidad. Al principio estos grupos de átomos forman filamentos bastante enredados. Con el tiempo, al moverse la placa superior, la velocidad de deformación aumenta y la resultante de las fuerzas tiende a desenredar estos filamentos en la dirección del flujo, dependiendo de su elasticidad y de su velocidad de deformación, y además dicha fuerza libera parte del líquido que existe alrededor de la molécula. Como resultado de todo lo que ocurre en el seno del fluido se produce una disminución de la fricción interna dando lugar a su vez a una disminución de la viscosidad. Figura 6. Los filamentos se van desenredando conforme aumenta la velocidad debido al movimiento de la placa superior. Algunos ejemplos de este tipo de fluidos son: Suero Agua Jarabes Aceite de oliva Leche Jugos Figura 7. Ejemplos de fluidos newtonianos No Newtonianos Los fluidos no newtonianos son aquellos en los que la relación entre esfuerzo cortante y la velocidad de deformación no es lineal. Estos fluidos a su vez se diferencian en: 1.- Independientes del tiempo de aplicación Estos fluidos se pueden clasificar dependiendo de si tienen o no esfuerzo umbral, es decir, si necesitan un mínimo valor de esfuerzo cortante para que el fluido se ponga en movimiento. 1.1 Sin esfuerzo umbral 1.1.1 Pseudoplásticos: Este tipo de fluidos se caracterizan por una disminución de su viscosidad, y de su esfuerzo cortante, con la velocidad de deformación. Su comportamiento se puede observar en las siguientes curvas: Figura 8. Curva de fluidez (τ vs D) y de viscosidad (µ vs D) para un fluido No Newtoniano independiente del tiempo de aplicación sin requerimiento de un esfuerzo umbral llamado pseudoplástico. Ejemplos de este fluidos pseudoplásticos son la cátsup. Figura 9. Ejemplo típico de un fluido pseudoplástico 1.1.2 Dilatantes: Son suspensiones en las que se produce un aumento de la viscosidad con la velocidad de deformación, es decir, un aumento del esfuerzo cortante con dicha velocidad; las gráficas para este tipo de fluidos se muestran a continuación: Figura 10. Curva de fluidez (τ vs D) y de viscosidad (µ vs D) para un fluido No Newtoniano independiente del tiempo de aplicación sin requerimiento de un esfuerzo umbral llamado dilatante. El fenómeno de dilatación se produce debido al fase dispersa del fluido. En dicho fluido tiene lugar un empaquetamiento de las partículas, dejando a la fase continua casi sin espacio. Si a continuación se aplica un esfuerzo, el empaquetamiento se altera y los huecos entre las partículas dispersas aumentan. Además, conforme aumenta la velocidad de deformación aplicada, mayor turbulencia aparece y más difícil es el movimiento de la fase continua por los huecos, dando lugar a un mayor esfuerzo cortante (la viscosidad aumenta). Ejemplo de estos fluidos son la arena mojada y la harina de maíz Figura 11. Ejemplos de fluidos dilatantes. 1.2 Con esfuerzo umbral 1.2.1 Plásticos: Este tipo de fluido se comporta como un sólido hasta que sobrepasa un esfuerzo cortante mínimo (esfuerzo umbral) y a partir de dicho valor se comporta como un líquido. Las curvas de fluidez y viscosidad se representan en la figura 12: Figura 12. Curva de fluidez (τ vs D) y de viscosidad (µ vs D) para un fluido No Newtoniano independiente del tiempo de aplicación con requerimiento de un esfuerzo umbral llamado plástico. La razón por la que se comportan así los fluidos plásticos es la gran interacción existente entre las partículas suspendidas en su interior, formando una capa llamada de solvatación. Están formados por dos fases, con una fase dispersa formada por sólidos y burbujas distribuidos en una fase continua. En estos fluidos, las fuerzas de Van der Waals y los puentes de hidrógeno, producen una atracción mutua entre partículas. En este tipo de fluidos se forman coloides cuyas fuerzas repulsivas tienden a formar estructuras de tipo gel Si las partículas son muy pequeñas poseen entonces una gran superficie específica, rodeados de una capa de adsorción formada por moléculas de fase continua. Gracias a esta capa, las partículas inmovilizan gran cantidad de fase continua hasta que no se aplique sobre ellas un esfuerzo cortante determinado. Ejemplos de fluidos plásticos se tiene a la mayonesa, pasta de dientes, las emulsiones, las espumas, entre otros Figura 13. Ejemplos de fluidos plásticos 2.- Dependientes del tiempo de aplicación Este tipo de fluidos se clasifican en: 2.1 Tixotrópicos: En los que su viscosidad disminuye al aumentar el tiempo de aplicación del esfuerzo cortante, recuperando su estado inicial después de un reposo prolongado. Se caracterizan por un cambio de su estructura interna al aplicar un esfuerzo. Esto produce la rotura de las largas cadenas que forman sus moléculas. Dichos fluidos, una vez aplicado un estado de cizallamiento (esfuerzo cortante), sólo pueden recuperar su viscosidad inicial tras un tiempo de reposo. La viscosidad va disminuyendo al aplicar una fuerza y acto seguido vuelve a aumentar al cesar dicha fuerza debido a la reconstrucción de sus estructuras y al retraso que se produce para adaptarse al cambio; las curvas características de este tipo de fluidos se muestran en la figura 14 Figura 14. Curva de fluidez (τ vs D) y de viscosidad (µ vs D) para un fluido No Newtoniano dependiente del tiempo de aplicación, llamados tixotrópicos Las razones de este comportamiento son diversas; si se considera al fluido como un sistema disperso, se debe tener en cuenta que las partículas que hay en él poseen diferentes potenciales eléctricos y tienden a formar tres estructuras variadas dependiendo de cómo sea la fase dispersa. Si la fase dispersa está formada por una serie de capas se denomina “Castillo de cartas”, si en cambio se compone de una serie de varillas se denomina “Armadura”, y si la fase dispersa está compuesta por formas esféricas se denomina “Estructura de perlas encadenadas”. Las fuerzas que actúan en estas estructuras son de tipo electrostático y se originan por el intercambio de iones dentro del fluido, el cual provoca atracciones y repulsiones entre ellos que dan lugar a cambios estructurales. Figura 15. Tipos de estructuras que pueden formar las partículas de los fluidos tixotrópicos. Estos cambios estructurales hacen disminuya la viscosidad con el aumento de la velocidad de deformación y que ésta esté muy influenciada por el tiempo. La estructura puede volver a recuperar su forma inicial dejándola un tiempo en reposo. Ejemplos típicos se fluidos tixotrópicos son: las pinturas, el yogur, las tintas de impresión, la salsa de tomate, algunos aceites del petróleo, el nylon, etc. Figura 16. Pinturas, yogurt y tintas de impresión como ejemplos de fluidos tixotrópicos. 2.2 Reopécticos: Se caracterizan por tener un comportamiento contrario a los tixotrópicos, es decir, que su viscosidad aumenta con el tiempo y con la velocidad de deformación aplicada; Esto es debido a que si se aplica una fuerza se produce una formación de enlaces intermoleculares conllevando un aumento de la viscosidad, mientras que si cesa ésta se produce una destrucción de los enlaces, dando lugar a una disminución de la viscosidad. Las curvas de fluidez y de viscosidad de los fluidos reopécticos se representan en la figura 17. Figura 17. Curva de fluidez (τ vs D) y de viscosidad (µ vs D) para un fluido No Newtoniano dependiente del tiempo de aplicación, llamados reopécticos. Existen pocos fluidos de este tipo. Algunos ejemplos son: el yeso y la arcilla. Figura 18. El yeso y la arcilla como ejemplos de fluidos reopécticos. Viscoelásticos Los fluidos viscoelásticos se caracterizan por presentar a la vez tanto propiedades viscosas como elásticas. Esta mezcla de propiedades puede ser debida a la existencia en el líquido de moléculas muy largas y flexibles o también a la presencia de partículas líquidas o sólidos dispersos. Algunos ejemplos de fluidos con este tipo de propiedades son la gelatina, la nata y los helados. Figura 19. Ejemplos de fluidos viscoelásticos. APLICACIONES DE LA REOLOGÍA 1. Fisiología 1.1. Circulación de la sangre y la linfa a través de los capilares y los grandes vasos. 1.2. Curvatura de los huesos 1.3. Estiramiento de los cartílagos 1.4. Contracción de los músculos 2. Medicina 2.1. Fluidez de las soluciones que se inyectan 2.2. Extensibilidad del intestino 2.3. Suturas 2.4. Flexibilidad de un catéter 3. Farmacéutico 3.1. Flujo de emulsiones 3.2. Preparación de ungüentos 3.3. Propiedades mecánicas de los envases de plástico o vidrio 4. Consumidor 4.1. Cuando exprime pasta dentrífica de un tubo colpsable 4.2. Distribuye una loción sobre su piel 4.3. Unta con mantequilla una rodaja de pan Formas Farmacéuticas Semisólidas: Cremas LA PIEL La piel es el órgano más extenso del cuerpo humano, cubre a todos los demás órganos y representa el 16% del peso corporal. El cuidado de todas las estructuras que integran la piel para que se mantengan en completo estado de salud es un requisito indispensable para que ésta pueda desarrollar sus funciones con normalidad. Las funciones a las que se hace referencia son la regulación de la temperatura corporal, es decir, mantener constante la temperatura del organismo mediante los mecanismos de circulación y sudoración. La superficie cutánea sube o baja su temperatura como respuesta a los estímulos externos e internos a los que está sometida. Esto lo hace mediante la vasodilatación y vasoconstricción de los vasos sanguíneos que están dentro de la piel y por la acción del la glándulas sudoríparas. La piel también proporciona sensibilidad acerca del entorno, sintetiza la vitamina D, es determinante fundamental de los mecanismos inmunológicos del organismo, protege al medio interno de elementos químicos, físicos y biológicos externos. La integridad física de la piel y la funcionalidad correcta de todas las estructuras que la integran garantiza la efectividad de este órgano en cuanto a la protección que debe ofrecer se refiere. Tal como se ha mencionado, todas las estructuras de la piel son importantes, sin embargo, es la capa más superficial de la piel aquella en que se centra la mayor parte de la acción protectora. El estrato córneo constituye la parte más externa de la epidermis y está considerado como la capa protectora natural de la piel frente a factores exógenos. Las principales características del estrato córneo son su elevada resistencia ante los factores físicos y químicos del entorno, así como su alta elasticidad y plasticidad, característica que le permite plegarse y moverse sobre el tejido cutáneo. La capa córnea está formada por corneocitos, agua y lípidos, ambos en una proporción muy baja, y proteínas epidérmicas, estos elementos funcionan como barrera ante la pérdida de agua por vía transcutánea, así como al ingreso del agua y de los componentes hidrosolubles que ésta podría contener, hacia el interior de la epidermis. El contenido hídrico adecuado y la distribución del agua presente son dos características básicas para garantizar el buen desempeño de la función barrera de la piel. SEQUEDAD La sequedad de la piel es una condición que se debe a múltiples causas que conducen a la pérdida del agua de constitución de las diferentes estructuras de la piel y cuyas manifestaciones varían en grado e intensidad según se presenten en procesos patológicos o sean el resultado de agresores externos como la radiación solar, las variaciones de la humedad ambiental, la altura sobre el nivel del mar y las bajas temperaturas como las que se observan en la sierra. Las preparaciones destinadas a combatir la sequedad de la piel son las cremas y lociones emolientes en cuya formulación es importante conocer las propiedades fisicoquímicas de la materia prima y el mecanismo de acción de cada una para asociar los ingredientes adecuados que produzcan el efecto deseado. De manera general, los emolientes son sustancias que se utilizan exclusivamente para proteger la piel y combatir la sequedad. Frazier y Blank han establecido que una piel seca se caracteriza por presentar algunos signos y síntomas generales como por ejemplo una superficie fisurada o rajada, falta de flexibilidad o un superficie seca y escamosa. Sin embargo, este investigador aclara que la piel puede presentarse seca y escamosa pero mantener la flexibilidad normal o inversamente, presentar una superficie suave pero carecer de flexibilidad dando una sensación desagradable de sequedad. Desde el punto de vista bioquímico, la sequedad es la medida del contenido de agua de la piel y la acción emoliente es un fenómeno relacionado a la conservación del agua de constitución. Bajo condiciones normales el contenido de agua y la presión de vapor de la epidermis son mayores que las del aire que la rodea con la consecuente evaporación del agua de la superficie, lo que hace que la piel se torne seca por una excesiva pérdida de agua del estrato córneo cuando éste está expuesto a baja humedad, insuficiente hidratación de las capas inferiores de la epidermis y al movimiento del aire. Para corregir la sequedad de la piel se debe restituir la humedad del estrato córneo a niveles normales (10% como mínimo) para que sus efectos sean apreciables. El hecho fundamental de que el agua es el mejor emoliente y plastificante del estrato córneo, ha sido estudiado por Gaul y Underwood, quienes demostraron que la piel áspera y seca retorna a su condición normal cuando el punto de rocío está por encima del nivel crítico y la gran incidencia de piel seca estaría directamente relacionada a la caída del punto de rocío. El punto de rocío es la temperatura del aire a la cual la humedad empieza a condensarse y hacerse visible en forma de pequeñas gotas. El estado de hidratación del estrato córneo también depende de la velocidad a la cual el agua se evapora de la superficie de la piel. La pérdida difusional es una función pasiva y constante y está relacionada a la temperatura de la piel, a la presión de vapor del medio ambiente y al movimiento del aire. Quizás el factor más crítico que determina el estado de hidratación del estrato córneo es su propiedad de retener agua cuya cantidad es una función directa de la humedad relativa del ambiente que la rodea. La química y los mecanismos de acción de las sustancias que regulan la habilidad del estrato córneo para retener agua ya ha sido explicada. Se postula que los componentes hidrosolubles están constituidos por amino ácidos como el ácido pirrolidín carboxílico (ácido piroglutámico), por exosaminas, péptidos, úrea, lactato, pentosas, iones inorgánicos y posiblemente por mucopolisacáridos que serían los responsables de su propiedad de combinarse con el agua del estrato córneo. Esta mezcla natural de elementos químicos, es la que Jacobi ha llamado el factor humectante natural (NMP). Autores como Spier y Shwartz comparan las propiedades hidroscópicas de esos componentes con la glicerina y los describen como iguales, sin embargo otros autores como Laden discrepan y opinan que el ácido pirrolidin carboxílico es más higroscópico, lo que fue comprobado por estudios comparativos de ambos compuestos. El promedio de la pérdida de agua ha sido determinado por métodos eléctricos y se ha establecido cifras promedio entre 0.2 a 0.3 mg. por cm2 por hora para la mayor parte de áreas del cuerpo. La pérdida de agua también es constante para determinada área bajo condiciones estándar de humedad y temperatura, sin embargo se han observado variaciones significativas para ciertas regiones del cuerpo. Así por ejemplo, comparando la constante de difusión de la espalda con la de la frente, ésta es cuatro veces mayor, la del dorso de la mano nueve veces y la de la palma de las manos, cien veces mayor. Todos estos factores deben ser tomados en consideración para el diseño y formulación de los preparados destinados a las diferentes zonas de la piel ya sea que se trate de formas farmacéuticas o cosméticos. CREMAS Preparación líquida o semisólida que contiene el o los principios activos y aditivos necesarios para obtener una emulsión generalmente aceite en agua con un contenido de agua superior al 20% (feum) • • Son formas farmacéuticas constituidas por dos fases, una lipofílica y otra acuosa. Tienen consistencia blanda y flujo newtoniano o pseudoplástico por su alto contenido acuoso. Una diferencia entre la crema y la pomada es que la pomada fluye con dificultad y las cremas fluyen fácilmente, además las pomadas son siempre monofásicas. Clasificación: •Hidrófobas (Emulsiones W/O). La fase continua o externa es la fase lipofílica debido a la presencia en su composición de tensoactivos tipo W/O. •Hidrófilas (Emulsiones O/W). La fase externa es de naturaleza acuosa debido a la presencia en su composición de tensoactivos tipo O/W, tales como jabones sódicos o de alcoholes grasos sulfatados y polisorbatos, a veces combinados en proporciones convenientes con tensoactivos tipo W/O. EMULSIÓN ACEITE EN AGUA (O/W) En casos de piel normal o presencia de ligera resequedad se recomienda el uso de una emulsión de O/W ya que las gotitas oleosas de la preparación se sitúan dentro de la fase acuosa, se absorben rápidamente en la piel sin dejar un rastro oleoso, la parte acuosa se evapora generando un efecto refrescante, la fase oleosa engrasa la piel y son solo levemente oclusivas. EMULSIÓN AGUA EN ACEITE (W/O) En casos de piel seca o dermatosis crónica se recomienda el uso de emulsiones de este tipo. La fase interna consiste en gotitas de agua rodeadas por la fase oleosa, no se absorben con tanta rapidez en la piel, tienen un efecto oclusivo que reduce la pérdida transepidérmica de agua en la piel. Son adecuadas para liberar principios activos en la piel y no pueden ser lavadas con agua sola. Características: 1. Buena tolerancia (no irritación, o sensibilización) 2. Inercia frente al principio activo (compatibilidad física y química), así como frente al material de acondicionamiento 3. Estabilidad frente a factores ambientales para garantizar su conservación 4. Consistencia conveniente para que su extensión sobre la piel sea fácil y puedan dispensarse en tubos. 5. Caracteres organolépticos agradables 6. Capacidad para incorporar sustancias solubles en agua y en aceite 7. Capacidad para actuar en piel grasa o seca 8. Facilidad para transferir rápidamente a la piel las sustancias activas. 9. No deshidratar, ni desengrasar la piel. Excipientes: Sistemas W/O 1.- Excipientes hidrófobos: grasas oclusivas (vaselina, parafina, ceras, siliconas) 2.- Bases de absorción (anhidras) 3.- Emulsiones W/O: Cremas refrescantes Medicamentos tópicos de alta penetración Excipientes: Sistemas O/W 4.- Excipientes hidrofílicos: vehículos sin grasa, materiales que en presencia de agua adquieren consistencia semisólida) 5.- Bases emulgentes O/W (anhidras) 6.- Emulsiones O/W: cremas evanescentes Clasificación según el grado de penetración del excipiente • • • Epidérmicas: Poco o ningún nivel de penetración, afectaciones epidérmicas. Se desea acción emoliente o protectora. Dérmicas: Poder de penetración mayor hasta capas profundas de la piel. Subdérmicas: Poseen el poder de atravesar totalmente la piel y llegar a otros tejidos incluso a circulación. EMULSIONES Una definición sencilla de una emulsión es “Una dispersión de un líquido (fase dispersa) en forma de pequeñísimas partículas en el seno de otro líquido (fase continua) con el que no es miscible”. Las emulsiones se clasifican en directas, inversas ó múltiples. Las emulsiones directas son aquellas en las que la fase dispersa es una substancia lipofílica (grasa o aceite) y la fase continua es hidrofílica (normalmente agua). Estas emulsiones suelen denominarse L/H o O/W. Ejemplos son además de las emulsiones bituminosas, la leche, la mayonesa, algunos tipos de pinturas, y muchos productos alimentarios y fitosanitarios. Las emulsiones inversas por el contrario son las que la fase dispersa es una substancia hidrofílica y la fase continua es lipofílica. Estas emulsiones suelen denominarse con la abreviatura H/L o W/O. (Como ejemplos pueden citarse las margarinas, fluidos hidráulicos y la mayoría de las cremas cosméticas) Finalmente las emulsiones múltiples son las que como fase dispersa contiene una emulsión inversa y la fase continua es un líquido acuoso. Estas emulsiones se conocen como H/L/H o W/O/W. (Este tipo de emulsiones es utilizado básicamente en farmacia, al permitir obtener una liberación retardada de los medicamentos). CREMAS DE USO COSMETOLÓGICO • CREMAS DE TODO USO La denominación “todo uso”, aunque popular, no es completamente correcta, puesto que para servir para todos los usos tal preparación debe de cumplir con los siguientes requisitos: 1.- Como crema base de uso general ha de proporcionar una base satisfactoria para el maquillaje sin ser excesivamente grasa. 2.- Como crema limpiadora se ha de licuar rápidamente y ser de naturaleza grasa, y deslizamiento fácil. No debe absorberse rápidamente por la piel. 3.- Como crema de manos debe ser emoliente, sin dejar película grasienta o pegajosa en la piel. 4.- Como crema protectora y como crema emoliente debe dejar una película grasa, no oclusiva en la piel. También a las cremas de todo uso se les denomina a veces “cremas de deportes. El término surgió en Europa, donde las cremas basadas en ésteres de lanolina y extractos, incluyendo una crema vendida como crema de todo uso, fueron populares como cremas de esquiadores y otras actividades al aire libre en que los elementos podrían dañar la piel. Está claro que ninguna preparación sencilla puede satisfacer todos los requerimientos contradictorios antes mencionados, y, cualquier preparación que lo intente, debe ser un complemento para que realice satisfactoriamente cada una de las funciones que de ella se espera sin sobresalir en ninguna, o verdaderamente realizar funciones específicas , como las cremas funcionalmente especializadas. Sin embargo, parece existir un mercado para la crema de todo uso, y algunas de las posibles salidas comerciales para tal producto son: a) El consumidor no sofisticado que carece de espacio y dinero que, por tanto, compra una crema que se muestra tan eficaz como sea posible; b) El consumidor ligeramente más sofisticado que compre una crema especializada para una función en particular y confíe en una crema de todo uso para todas las demás funciones; c) El consumidor que encuentra en la crema de todo uso como idealmente idónea a su tipo de piel, para una función en particular y la usa como una crema especializada; d) El consumidor que diversifica sus cremas para la piel, y recurre a una crema de todo uso en sus viajes o vacaciones; e) Para uso general de toda la familia y protección frente a los agentes ambientales. • CREMAS LIMPIADORAS. Éstas efectúan la limpieza de la superficie de la piel de modo eficaz y agradable, gracias a una asociación de agua y a la acción disolvente de los aceites. Más aun si se formulan de forma adecuada puede realizar esto sin desengrasar la piel (es decir, dejando posteriormente una capa muy fina de emoliente formado por aceite limpio, que proporciona una sensación sana y flexible a la superficie de la piel) y esto se combina con un método mucho más cómodo de usar que agua y jabón. AL usar una crema limpiadora, esta se extiende sobre la piel a modo que pueda desprender y suspender el polvo y la suciedad en la emulsión. Por lo tanto, como consecuencia la emulsión debe tener un porcentaje de medio a elevado de fase oleosa, extenderse con facilidad, no absorberse por frotamiento ni debe ser irritante para la piel. Hay un grupo de emulsiones relacionada con las cremas limpiadoras conocidas colectivamente como cold-cream, que poseen una peculiar interés histórico, puesto que se encuentran entre las primeras emulsiones cosméticas descritas, estas emulsiones antiguas se componían inicialmente de ceras naturales y de aceites vegetales (cera de abeja y aceite de oliva) estos sistemas eran muy inestables y al inclusionar el bórax que les proporciono una mayor estabilidad, puesto que, por reacción con los ácidos grasos libres de las ceras, se pudieron formar jabones sodios, y de este modo producirse un emulsionante. Hoy las emulsiones de cera de abeja-bórax son aun populares y disponibles comercialmente, aunque el desarrollo de emulsionantes secundarios o alternativos permiten al formulador producción una mayor variedad de emulsiones en torno al tema de cera de abeja-bórax. Ahora bien al mezclar una solución de bórax con cera de abeja fundida, se forman las sales sódicas de los ácidos de la cera en la interfase aceite-agua. A concentraciones inferiores de cera se producen cremas más fluidas que se puede espesar, si es necesario con la incorporación de otras ceras. • Cremas Hidratantes DE todas las propiedades benéficas que se atribuyen a las cremas cosméticas, quizá la más importante sea la hidratante. Este término procede del descubrimiento de que el agua es la única sustancia capaz de dar elasticidad a la capa de células más externas y muertas de la epidermis para dotarla del atributo más deseado, una piel suave y tersa. La piel se deshidrata y pierde su elasticidad cuando se elimina más rápidamente agua del estrato corneo, que la que este recibe procedente de las capas más internas de la epidermis. Black demostró que no solo el aceite ayuda a restaurar la flexibilidad de la piel sino también el agua. Ahora bien, existen dos tipos de piel seca. 1.- Se debe a una prolongada exposición al viento y a una humedad baja del ambiente, que modifica el gradiente de hidratación normal de extracto corneo* 2.- Piel seca dada por cambios físicos o químicos en la piel por procesos biológicos (envejecimiento, desengrasamiento y cambios hormonales). Los cambios por envejecimiento se atribuyen principalmente a un factor externo, como lo es la luz ultravioleta. EL enfoque para restaurar el agua a una piel seca sigue tres direcciones: oclusión, humectación y restauración de sustancias deficitarias, estos métodos son frecuentemente asociados a la vez. La oclusión se refiere a reducir la velocidad de perdida trasepidermica de agua atraves de piel envejecida o dañada así como proteger a la piel sana de los efectos fuertemente desecantes del ambiente. Tiene como efecto eventual de esta extra hidratación es aumentar el coeficiente de difusión del agua en la epidermis que en el transcurso del tiempo se produce un aumento real en la velocidad de pérdida de agua a valores superiores al de las situaciones anteriores del tratamiento, pero se logra la hidratación del estrato corneo. Dado el efecto que se quiere producir con la oclusión se pueden utilizas sustancias que no sean permeables con el agua, entre ellas aceites minerales, lanolina y siliconas. Estas sustancias pueden ser mezcladas con sustancias sencillas como la albumina y polisacáridos, con el fin de aumentar su concentración y formar una película con una composición semejante a las secreciones naturales cutáneas. Más recientemente se dispone de sustancias barrera con propiedades de sustantividad para la piel que parecen ser capaces de influir en la velocidad de pérdida de agua trasepidermica sin poner una barrera de grasa u oclusiva sobre la superficie. El segundo enfoque problema de la hidratación es el uso de humectantes para atraer el agua de la atmosfera, y así suplementar el contenido de agua de la piel. Aunque popular en su utilización, tal concepto es inferior y algo dudoso desde el punto de vista fisiológico, debido a que es fácil demostrar que el agua aplicada externamente no aumenta la flexibilidad del estrato corneo de hecho puede tener precisamente el efecto opuesto. Sustancias como el etilen glicol, propilen glicol y sorbitol son usados como humectantes para atraer el agua. El tercer enfoque y quizás el más valioso es el determinar el mecanismo exacto del proceso natural de hidratación, con la finalidad de evaluar lo que hay de erróneo en el caso de la piel seca, y reemplazar cualquier sustancia que según la investigación se demuestre es que deficitaria en la piel lesionada. Varios investigadores han demostrado que existe un factor natural de hidratación en la piel, que se puede eliminar por medio de agua, otros disolventes polares y detergentes, este factor está compuesto por un complejo mucosacarido. Partiendo del hecho que tiene partes polares y no polares, y que puede parecerse a alguna sustancia natural encontrada en la piel, y asociada con el factor natural hidrante, existen varios enfoques que exponemos a continuación. LADE Y SPITZER identificaron a un compuesto llamado 2-pirrolidona-5 carboxiato sódico, como hidratante existente natural, esta sustancia ha demostrado ser útil en la hidratación de la piel seca y descamada. ROVESTI Y ROCCHEGANI sintetizaron unas sustancia: la furil glicina y furil hidantoina, que asocian las funciones amino y carboxílica de un núcleo lipofilico, después de varios ensayos adirmaron que era favorable su uso para la piel y en cosméticos. Con todo lo anterior es evidente que la simple adición de agua a la piel no es suficiente para plastificarla; la piel está ligada a complejos proteico-lipidicos y únicamente esta forma es efectiva para mantener la piel suave. REFERENCIAS http://depa.pquim.unam.mx/amyd/archivero/Cremas_1438.pdf http://sisbib.unmsm.edu.pe/bvrevistas/folia/vol9_n1-2/cremas.htm http://www.latamjpharm.org/trabajos/23/1/LAJOP_23_1_1_9_6JBW4E025S.pdf http://cosmetologia.macroestetica.com/?p=313