chp9 Flashcards
(51 cards)
Define Αφροί
= είναι κολλοειδή συστήματα που αποτελούνται από 2-3 διακριτές φάσεις —> μια συνεχή φάση (συνήθως υδρόφιλη) που περιέχει έναν παράγοντα αφρισμού, και μια αέρια φάση σε διασπορά, κατανεμημένη στη συνεχή φάση
= διασπορά ενός αερίου σε ένα υγρό ή σε ένα στερεό
= ως ‘σκεύασμα που περιλαμβάνει μια μεγάλη ποσότητα αερίου διεσπαρμένη σε μια υγρή φάση’
Explain how φαρμακευτικοί αφροί gain their structure when applied
Οι φαρμακευτικοί αφροί αποτελούν μια ‘φάση μετάβασης’ μεταξύ της συσκευής παραγωγής του αφρού και του δέρματος του ασθενούς.
—> Για παράδειγμα, ένα σκεύασμα που θα οδηγήσει στην παραγωγή αφρού μπορεί να έχει τη μορφή γαλακτώματος στο εσωτερικό του περιέκτη και να μετατραπεί σε αφρό μόλις απελευθερωθεί από τον περιέκτη.
—> Μετά τη χορήγηση στο δέρμα υπό μορφή αφρού, μπορεί να επιστρέψει στην κατάσταση του γαλακτώματος στην επιφάνεια του δέρματος.
Describe the amount of air vs droplets in αφροι
- Το κλάσμα όγκου του αερίου στον αφρό —> 0.5-0.9
- το μέγεθος των φυσαλίδων —-> 0.1- 3 mm
Name the 2 types of αφρών
- Υγροί αφροί
- Στερεοί αφροί
Describe how στερεοί ή ξηροί αφροί are made
Προκύπτουν όταν η υγρή φάση μετατραπεί σε πήκτωμα ή σε στερεή φάση μετά τον σχηματισμό του αφρού
Describe the general pharmacokinetics of αφροι
- Οι αφροί είναι θερμοδυναμικά και μηχανικά ασταθή συστήματα
- Χαρακτηρίζονται από μια μεγάλη επιφάνεια, που έχει την τάση να μειωθεί
—> Είναι ελαστικά συστήματα καθώς η αέρια φάση έχει παγιδευτεί στις φυσαλίδες του αφρού, οι οποίες μπορούν να συμπιεστούν
Describe the φυσαλίδες του αφρού
- μπορεί να είναι λιγότερο ή περισσότερο ομοιογενείς
- μπορεί να ποικίλουν ως προς το μέγεθός τους
- το σχήμα τους —> μπορεί να είναι από σχεδόν σφαιρικό μέχρι μη κανονικό πολυεδρικό, ανάλογα με το πώς δημιουργείται ο αφρός και τι έκδοχα χρησιμοποιούνται
Describe how the φυσαλιδες change with different όγκους αέριας
- Σε μέτριους όγκους αέριας φάσης
—> οι φυσαλίδες που βρίσκονται διεσπαρμένες στην υγρή φάση είναι ομοιόμορφες
—> έχουν σχήμα σφαιρικό - Σε υψηλότερους όγκους αέριας φάσης (συνήθως > 0.7)
—> οι φυσαλίδες αέρα τοποθετούνται κοντά η μια στην άλλη και παραμορφώνονται
—> the result of this παραμόρφωσης είναι ο σχηματισμός πολυεδρικών φυσαλίδων με μερικώς επίπεδες έδρες
Describe the structure of the πολυεδρικών φυσαλίδων με μερικώς επίπεδες έδρες formed when there’s high gas volume
- Η λεπτή στοιβάδα της συνεχούς υγρής φάσης (υμένιο) που διαχωρίζει τις έδρες 2 γειτονικών πολυεδρικών φυσαλίδων ονομάζεται τοίχωμα (lamella)
- τα παχύτερα σημεία στα οποία 3 τοιχώματα συναντιούνται ονομάζονται όρια αερίου/υγρού/αερίου (plateau borders)
—> Το πάχος των τοιχωμάτων κυμαίνεται μεταξύ 10 nm και 1 μm
Describe the stability of the υγρό στα τοιχώματα
- Το υγρό στα τοιχώματα σταθεροποιείται από τα μόρια του παράγοντα αφρισμού, ο οποίος βρίσκεται τοποθετημένος και στις δυο επιφάνειες του τοιχώματος
—> Αυτή η σταθεροποίηση είναι εξαιρετικά κρίσιμη, διαφορετικά το υγρό θα αποστραγγιστεί αμέσως από τα κάθετα τοιχώματα - Παρόλη τη σταθεροποίηση, το υγρό έχει την τάση να μετακινηθεί από τα τοιχώματα στην περιοχή του ορίου αερίου/υγρού/αερίου, καθώς η πίεση στην περιοχή αυτή είναι χαμηλότερη από ό,τι στα τοιχώματα
—> προκαλεί τη μείωση του πάχους των τοιχωμάτων
—>Τα λεπτά τοιχώματα είναι ασταθή και σπάνε, καθώς η επιφάνειά τους είναι πολύ μεγάλη για τον όγκο τους
Describe the viscosity of the αφρών (importance / effect / flow)
- Το ιξώδες επιφανείας επηρεάζει τη σταθερότητα των αφρών
- Κάθε υμένιο είναι διαστρωματωμένο και έχει δομή που μοιάζει με σάντουιτς
—> Η εσωτερική στοιβάδα του υμενίου έχει το ίδιο ιξώδες με αυτό του διαλύματος
—> αλλά οι δύο εξωτερικές στοιβάδες έχουν μεγαλύτερο ιξώδες —> μοναδικές ρεολογικές ιδιότητες - Η ροή των αφρών είναι πολύ διαφορετική από αυτή των Νευτώνειων υγρών ή των συμβατικών διφασικών υγρών.
—> Για την εμφάνιση ροής απαιτείται η εξάσκηση σημαντικής τάσης
—> προκύπτουν εξαιτίας της μικροσκοπικής δομής των αφρών
List the παράμετροι που καθορίζουν τη δομή και τη συμπεριφορά των αφρών
- Το κλάσμα όγκου του αερίου, που ονομάζεται όγκος φάσης
- Η διάμετρος των φυσαλίδων
- Η φύση και η συγκέντρωση του παράγοντα αφρισμού
- Το ιξώδες της υγρής φάσης
- Η θερμοκρασία
- Το pH του συστήματος
—> Οι συνθήκες σχηματισμού του αφρού επίσης επηρεάζουν την εμφάνιση του αφρού και επομένως τη σταθερότητα των φυσαλίδων.
Why do we need to add παράγοντα αφρισμού + give examples
Τα καθαρά υγρά (π.χ. νερό) δεν αφρίζουν
—> παρουσία ενός παράγοντα αφρισμού είναι σημαντική για το σχηματισμό του αφρού και τη σταθεροποίησή του.
Οι παράγοντες αφρισμού μπορεί να είναι:
- Επιφανειοδραστικές ουσίες
- Πολυμερή
- Πρωτεΐνες
- Στερεά σωματίδια
—> Δρουν είτε μειώνοντας την επιφανειακή τάση του υγρού
—> είτε αυξάνοντας τη σταθερότητα του τοιχώματος των φυσαλίδων
Describe Επιφανειοδραστικά (mechanism / types) + name examples
= αμφίφιλες ουσίες → όταν προστίθενται στο νερό, το υδρόφοβο μέρος των μορίων τοποθετείται με τέτοιο τρόπο, ώστε να ελαχιστοποιηθεί η επιφάνεια επαφής με το νερό
—> Αυτό οδηγεί στον προσανατολισμό των ουσιών στη διεπιφάνεια αερίου - νερού και στο σχηματισμό μικυλλίων στην υγρή φάση
- Ανιονικά (SLS)
- Κατιονικά (χλωριούχο δωδεκυλοτριμεθυλαμμώνιο)
- Αμφοτερικά (σάπωνες, λιπίδια, βεταϊνες)
- Μη ιονικά (Αλκυλοπολυοξυαιθυλένεια, Spans, Tweens)
List different types of Πολυμερή that can be used
- Συνθετικά πολυμερή —> Ομοπολυμερή (πολυβινυλαλκοόλη, τροποποιημένοι πολυσακχαρίτες) ή συμπολυμερή.
- Φυσικά πολυμερή (πρωτεΐνες)
- Σφαιρικά —> αλβουμίνη ορού βοώς (BSA), β-λακτοσφαιρίνη
- Ινώδη —> β-καζεΐνη, κ-καζεΐνη
- Στερεά σωματίδια
—> Ορυκτά (οξείδιο του πυριτίου)
—> Πολυμερικά (latex)
explain what Επιφανειακή πίεση is
= διαφορά μεταξύ της αρχικής επιφανειακής τάσης του συστήματος και της επιφανειακής τάσης που προκύπτει μετά την προσθήκη του παράγοντα αφρισμού
—> αποτελεί μέτρο της δραστικότητας του παράγοντα αφρισμού
—> υψηλές τιμές επιφανειακής πίεσης και χαμηλές τιμές επιφανειακής τάσης δεν αρκούν για τη σταθεροποίηση του αφρού
Explain the link between the παράγοντας αφρισμού and επιφανειακή πίεση
Όταν ένας παράγοντας αφρισμού απορροφηθεί στη διεπιφάνεια αερίου – υγρού, η επιφανειακή τάση του νερού μειώνεται και η επιφανειακή πίεση αυξάνεται
Other than having added παράγοντα αφρισμού, what else is needed
- Για το σχηματισμό και τη σταθεροποίηση του αφρού, η συγκέντρωση του παράγοντα αφρισμού στη στοιβάδα απορρόφησης είναι επίσης σημαντική (συγκέντρωση επιφανείας του παράγοντα αφρισμού)
- γρήγορη απορρόφηση είναι κρίσιμος για το σχηματισμό του αφρού
Explain what the fast absorption of the παράγοντα αφρισμού depends on
- τη συγκέντρωση του παράγοντα αφρισμού
- το ιξώδες της υγρής φάσης
- το βαθμό της ανατάραξης
—> Κατά τη διάρκεια του σχηματισμού του αφρού, η συγκέντρωση του παράγοντα αφρισμού στο υγρό μειώνεται καθώς αυξάνεται η σχηματιζόμενη επιφάνεια
—> Όσο μεγαλύτερο είναι το κλάσμα όγκου του αερίου και όσο μικρότερες είναι οι φυσαλίδες, τόσο μεγαλύτερη θα είναι και η σχηματιζόμενη επιφάνεια
Explain the importance of concentration του παράγοντα αφρισμού
- Η μείωση της συγκέντρωσης του παράγοντα αφρισμού στο υγρό προκαλεί τη μείωση της βαθμίδωσης συγκέντρωσης και επομένως και του ρυθμού διάχυσης
—> Επομένως, για τη διασφάλιση της γρήγορης διάχυσης του παράγοντα αφρισμού στην επιφάνεια, θα πρέπει να χρησιμοποιηθούν υψηλές συγκεντρώσεις αυτού και υγρή φάση χαμηλού ιξώδους - Για κάποιους παράγοντες αφρισμού, η μέγιστη ικανότητα αφρισμού παρατηρείται όταν χρησιμοποιούνται συγκεντρώσεις κοντά στην κρίσιμη μικυλλιακή συγκέντρωση (CMC)
Is combining αφριστικών παραγόντων recommended
Συνδυασμός δύο αφριστικών παραγόντων μπορεί να οδηγήσει σε πιο γρήγορο σχηματισμό αφρού με αυξημένη σταθερότητα
what affects the stability of the foam
Εάν το υμένιο μεταξύ 2 φυσαλίδων διαταραχθεί, τότε οι φυσαλίδες θα συγχωνευτούν
—> σταθερότητα των αφρών σχετίζεται με την κολλοειδή σταθερότητα των τοιχωμάτων
—> Μόλις σχηματιστούν οι φυσαλίδες, αρχίζουν να συμβαίνουν αρκετές αλλαγές
Name 3 processes that occur that lead to foam instability and the loss of the bubbles
- Συγχώνευση φυσαλίδων (ωρίμανση κατά Ostwald)
- Η πίεση στο εσωτερικό των μικρότερων φυσαλίδων είναι υψηλότερη από αυτή στο διάλυμα ή στον αέρα ή στις μεγαλύτερες φυσαλίδες
- οδηγώντας σε διάχυση αέρα από τις μικρές φυσαλίδες στις μεγαλύτερες ή στην υγρή φάση
- Αποτέλεσμα —> Οι μικρότερες φυσαλίδες διαλύονται και οι μεγαλύτερες αυξάνονται σε μέγεθος λόγω της διάχυσης του αέρα μέσω της υγρής φάσης
- Αποστράγγιση
- Εξαιτίας της διαφοράς στην πυκνότητα μεταξύ των φάσεων, βαρυτικές και τριχοειδικές δυνάμεις
- προκαλούν τη ροή της συνεχόμενης υγρής φάσης γύρω από τις διεσπαρμένες φυσαλίδες
- Οι φυσαλίδες κινούνται προς την κορυφή
- ενώ οι βαρυτικές δυνάμεις προκαλούν την αποστράγγιση του υγρού από τα τοιχώματα του αφρού
—> Αυτό οδηγεί στον διαχωρισμό του αφρού σε μια στοιβάδα αερίου στην επιφάνεια και σε μια στοιβάδα υγρού στον πυθμένα - Η ροή του υγρού εξαρτάται από τον τύπο του επιφανειοδραστικού (παράγοντα αφρισμού) που χρησιμοποιείται στο σχηματισμό του αφρού και από το ιξώδες του υγρού.
- Θραύση φυσαλίδων
- Η αιτία για τη θραύση των τοιχωμάτων είναι η ανεπαρκής ελαστικότητα της επιφάνειας του υμενίου
- Με τον όρο ελαστικότητα ορίζεται η ικανότητα των τοιχωμάτων να σταθεροποιούνται όταν η αποστράγγιση του υγρού προκαλεί την ανομοιογενή κατανομή του παράγοντα αφρισμού
List different factors and things we can do to lower the frequency of μηχανισμούς αποσταθεροποίησης
- Αφροί με μεγαλύτερο κλάσμα όγκου αερίου είναι πιο σταθεροί (καθυστερεί η αποστράγγιση του υγρού).
- Υψηλότερες συγκεντρώσεις του παράγοντα αφρισμού
—> υψηλότερη ελαστικότητα των επιφανειακών υμενίων
—> μεγαλύτερη σταθερότητα. - Υψηλό ιξώδες υγρής φάσης μπορεί να καθυστερήσει το διαχωρισμό των φάσεων (αποστράγγιση υγρού)
- Υλικά όπως το αραβικό κόμμι, η μεθυλοκυτταρίνη και άλλα υδρόφιλα πολυμερή υψηλού μοριακού βάρους μπορούν να αυξήσουν τη σταθερότητα των αφρών —> λόγω αύξησης του ιξώδους.
- Η θερμοκρασία επίσης επηρεάζει το ρυθμό αποστράγγισης μέσω τροποποίησης του ιξώδους.
- όταν μια ουσία προστεθεί στον αφρό η οποία προκαλεί τη φόρτιση των επιφανειακών υμενίων, αυτό οδηγεί στην άπωση των φυσαλίδων —> σταθεροποίηση αφρού.
- χρήσης μακρομορίων
—> Ηλεκτροστατική ή στερεοχημική σταθεροποίηση
—> προσανατολίζονται στην επιφάνεια και μπορούν να παρέχουν σταθεροποίηση παρεμποδίζοντας τη συνένωση των φυσαλίδων