Un homogeneizador de alto cizallamiento funciona como el catalizador mecánico crítico en la preparación de concentrados primarios de microemulsión de agua en aceite (a/h). Su función principal es aplicar una intensa fuerza de cizallamiento hidrodinámico para mezclar a fondo la fase oleosa, las sustancias medicamentosas y los tensioactivos, operando específicamente cerca de la Temperatura de Inversión de Fase (PIT).
El homogeneizador asegura la solubilización completa de la fase oleosa al expandir mecánicamente los dominios estructurales bicontinuos. Este proceso establece la uniformidad y estabilidad física necesarias para diluir posteriormente el concentrado en nanoemulsiones monodispersas.
El Mecanismo de Dispersión
Generación de Cizallamiento Hidrodinámico
La función principal del equipo es la generación de una intensa fuerza de cizallamiento hidrodinámico.
Esta acción mecánica es distinta de la simple agitación; descompone activamente los componentes de la mezcla.
Mezcla a la Temperatura de Inversión de Fase (PIT)
El proceso es más eficaz cuando se ejecuta cerca de la Temperatura de Inversión de Fase.
En este punto térmico específico, la tensión superficial entre las fases oleosa y acuosa es mínima.
El homogeneizador asegura que la fase oleosa, los tensioactivos y las sustancias medicamentosas se mezclen a fondo mientras se mantiene este delicado estado térmico.
Impacto Estructural en la Microemulsión
Expansión de Dominios Bicontinuos
La dispersión mecánica proporcionada por el homogeneizador hace más que mezclar; altera la microestructura.
Específicamente, expande los dominios estructurales bicontinuos dentro del fluido.
Esta expansión es el mecanismo físico que permite al sistema mantener la fase oleosa y las sustancias medicamentosas en una suspensión estable.
Logro de la Solubilización Completa
El objetivo final de este procesamiento de alto cizallamiento es la solubilización completa.
Al descomponer la fase oleosa y la mezcla de tensioactivos en gotitas extremadamente pequeñas, el sistema alcanza un rápido equilibrio en la interfaz aceite-agua.
Esto crea una "base" homogénea, asegurando que el concentrado esté listo para el paso final de dilución en una nanoemulsión.
Comprensión de las Compensaciones
Riesgos de Gestión Térmica
Si bien el alto cizallamiento es necesario para la solubilización, la energía mecánica crea una fricción significativa.
Esta fricción genera calor, lo que puede alejar inadvertidamente la mezcla de la Temperatura de Inversión de Fase (PIT) objetivo.
Se requiere un control preciso de la temperatura para evitar que la fuerza de cizallamiento desestabilice la estructura que intenta crear.
Estrés Mecánico en Compuestos Sensibles
Las intensas fuerzas físicas necesarias para expandir los dominios bicontinuos pueden ser agresivas.
Si la formulación contiene ingredientes farmacéuticos activos (API) sensibles al cizallamiento, el proceso de homogeneización podría provocar degradación.
Los ingenieros de procesos deben equilibrar la necesidad de dispersión con los límites físicos de la sustancia medicamentosa.
Tomar la Decisión Correcta para su Objetivo
Para maximizar la eficacia de su preparación de microemulsión, alinee sus parámetros de procesamiento con las necesidades específicas de su formulación:
- Si su enfoque principal es la solubilidad: Maximice la intensidad del cizallamiento cerca de la PIT para expandir completamente los dominios bicontinuos y asegurar que la fase oleosa se solubilice por completo.
- Si su enfoque principal es la estabilidad posterior: Asegure que el equilibrio en la interfaz aceite-agua se alcance lentamente controlando la velocidad de adición de la fase acuosa durante el cizallamiento.
El éxito de su nanoemulsión final depende completamente de la uniformidad lograda durante esta fase inicial de concentración de alto cizallamiento.
Tabla Resumen:
| Rol Clave | Mecanismo Mecánico | Resultado Práctico |
|---|---|---|
| Expansión Estructural | Fuerza de cizallamiento hidrodinámico alta | Expande dominios bicontinuos para la solubilización de la fase oleosa |
| Optimización de Fase | Procesamiento cerca de PIT (Temp. Inversión de Fase) | Minimiza la tensión superficial para una dispersión más fácil |
| Creación de Estabilidad | Mezcla mecánica intensa | Logra un equilibrio rápido en la interfaz aceite-agua |
| Calidad de Interfaz | Reducción del tamaño de las gotas | Asegura una base uniforme para la dilución posterior de nanoemulsión |
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Referencias
- Omar Sarheed, Markus Drechsler. Formation of stable nanoemulsions by ultrasound-assisted two-step emulsification process for topical drug delivery: Effect of oil phase composition and surfactant concentration and loratadine as ripening inhibitor. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2019.118952
Este artículo también se basa en información técnica de Enokon Base de Conocimientos .
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