II. INTRODUCCIÓN - 3 -

Transcripción

1 II. INTRODUCCIÓN Los campos de aplicación de surfactantes son diversos. Por ejemplo, en farmacia, el surfactante Lauril Sulfato de Sodio (LSS ó DSS) se emplea como medio de disolución para drogas pobremente solubles en agua. Sin embargo ocasionalmente se ha observado que el LSS tiene un impacto negativo en la disolución de drogas formuladas en capsulas de gelatina. Después de un estudio se comprobó que el LSS disminuía significativamente la disolución de las cáscaras de gelatina a un ph de 5. Visualmente, las cáscaras de gelatina se transformaron en un precipitado menos soluble en esas condiciones. Se encontró en este precipitado un alto contenido de azufre en el control de la gelatina por análisis elemental, indicando que el LSS es parte del precipitado. Además, la disminución de la disolución de las cáscaras de gelatina se mostró ser dependiente de la concentración de LSS y de la fuerza iónica del medio. Se concluyó que el LSS interactúa con la gelatina para formar un precipitado menos soluble a un ph < 5 y que su uso en un medio de disolución ácido debería ser cuidadosamente evaluado para los productos formulados en capsulas de gelatina. (Fang Zhao, [et al], 2004). Del ejemplo anterior, se reconoce la importancia de determinar los parámetros inherentes a cada sistema de surfactantes, sea ya un surfactante puro, mezclas de éstos, o bien, se incluya otro compuesto. De similar relevancia es el estudio del efecto de cualquier factor que afecte al sistema, o bien, su medio. En la actualidad se busca mayor exactitud en los métodos existentes, o bien, la implementación de innovadoras técnicas, para el cálculo de la Concentración Crítica Micelar (CMC), parámetro que es crucial para procesos de detergencia, aplicación de interés. A continuación aparecen algunos de los avances en esta área específica

2 Utilizando un complejo fotosensitivo monoazacryptand-ba 2+, cuya intensidad de fluorescencia es sensiblemente cambiada por condiciones ambientales basadas en el mecanismo de transferencia electrónica fotoinducida (PET) como una prueba de fluorescencia (método PET). El método PET es más efectivo para la determinación de la CMC de surfactantes no iónicos con bajos valores de CMC (10-5 M) que cualquier otro método basado en fluorescencia. Además tal método, para el caso de surfactantes aniónicos, revela la formación de agregados premicelares consistentes de moléculas de surfactantes y pruebas de fluorescencia debajo de la CMC. Se evaluó también la hidrofobicidad alrededor de dicho complejo en varias micelas de surfactantes no iónicos. (Nakahara Y, [et al], 2005). Se determinó la CMC de SDS mediante MEKC (Micellar Electrokinetic Chromatography), espectrofotometría y conductometría. Las determinaciones se hicieron en agua y en diferentes concentraciones de un buffer de fosfato a ph de 7.0. Los valores de CMC para SDS, en mm, van de 8.08 (agua) a 1.99 (50 mm buffer de fosfato). El efecto de la concentración del electrolito en la CMC, así como la relación lineal entre la concentración del contra-ión del electrolito y la CMC fueron estudiadas. (Fuguet Elisabet, [et al], 2005). Con ayuda de una fibra óptica se detectó la CMC de soluciones de surfactantes. Este método se basa en el efecto de adsorción en muestras de solución de DBSS. Un incidente haz fue reflejado en la interfase entre el núcleo de la fibra y la solución, pasando a través de la región sensible a lo largo de la fibra con refracciones repetitivas. El cambio en la condición de adsorción conduce a un cambio efectivo en el índice refractivo en la superficie que rodea el núcleo de la fibra. La señal de salida repentinamente incrementa en la CMC debido a un cambio de refractividad causado por la adsorción de las moléculas de surfactante en la superficie del núcleo de la fibra

3 Para los experimentos se emplearon dos diferentes tipos de fibra: a) PCS (Plastic cladding silica fiber) con un núcleo de vidrio de silica. b) POF (Plastic optical fiber) con un núcleo de plástico. En donde los núcleos fueron hidrofílicos e hidrofóbicos, respectivamente. Para ambas fibras, se determinó que las señales de salida muestran un cambio considerable en la potencia de salida en la CMC conforme la concentración del surfactante se incrementa. Se advirtió que la adsorción en la fibra POF ocurre en un proceso de dos pasos, que es donde algunas moléculas de surfactante realmente han empezado a adsorberse en la superficie del núcleo de la POF aún antes de la CMC. Además, en este trabajo se presenta como propuesta la utilización de un aparato LED para la detección de la CMC. (Ogita M., [et al], 2000) En otro estudio se probaron líquidos iónicos como moduladores de la CMC del SDS, a temperatura ambiente. Los líquidos iónicos son los siguientes: a) Me 2 IM-I b) BMIM-Cl c) HxMIM-Cl d) MOIM-Cl e) MOIM-BF 4 En los resultados se aprecian magnitudes altas de CMC de SDS en presencia de a y b, mientras que valores mucho más pequeños se observan para c, d y e. (Beyaz A, [et al], 2004). De las mediciones de la absorción UV de pireno en solución de surfactante, la CMC de ambos surfactantes iónico y no-iónico puede ser convenientemente calculada. Los resultados de este método son tan óptimos como aquellos obtenidos por métodos conductométricos, tensiométricos y calorimétricos

4 Los perfiles de absorbancia vs. concentración de surfactante para la mayoría de los picos de pireno del espectro de UV han mostrado una naturaleza sigmoidal, lo que ha sido evaluado de acuerdo a la ecuación Sigmoidal-Boltzman (SBE) para evaluar las CMCs de los surfactantes estudiados. La diferencia entre la asíntota inicial y final del perfil sigmoidal, a(i) y a(f), respectivamente, la diferencia a(f) a(i) y la pendiente de la sigmoide S (sig) muestran dependencia en el tipo de surfactante. La diferencia a(f) a(i) ha mostrado una correlación lineal con el cociente de la intensidad de fluorescencia del primero y tercer pico vibrónicos, I(1)/I(3) de pireno, lo que se puede usar como otro índice para la estimación de la polaridad del interior micelar. (Basu Ray, [et al], 2006). En la interpretación de los resultados de pireno de relación 1:3, bajo la base de que éstos se ajustan a una sigmoide tipo Boltzman, se consideran dos puntos como posibles valores de CMC, de los cuales se elige uno. El criterio de elegibilidad se forma con la ayuda de ejemplos específicos que se discuten en esta investigación. Tales ejemplos incluyen surfactantes iónicos puros, no iónicos, la micelización de surfactantes en la presencia de aditivos y algunos sistemas de mezclas de surfactantes. Se hace un análisis de los datos y se obtienen valores de CMC en concordancia con la literatura. (Aguiar J, [et al], 2003). A través de la electroforesis capilar (CE) se ha determinado la influencia de solutos solubilizados en la micelización y en la CMC de DSS. Los solutos de prueba son cloropiridinas, clorofenoles cefalosporinas con diferentes enlaces a las micelas de DSS. Se analizaron las variaciones en la movilidad electroforética efectiva de estos solutos como función de la concentración de SDS en las regiones premicelar y micelar. Los resultados indican que, en la presencia de estos solutos, la micelización de DSS puede ocurrir sobre un intervalo de concentración de SDS, con un tamaño de agregación en aumento sobre tal intervalo

5 En conclusión, dependiendo de la naturaleza de los solutos solubilizados y la extensión de las interacciones entre éstos y las micelas de SDS, el valor de CMC de DSS puede variar significativamente. El propósito de incorporar solutos solubilizados en las micelas de DSS es forman micelas mixtas (mezcladas) para interpretar el comportamiento de migración de tales solutos en CE. (Lin CE, [et al], 2001). Los estudios no sólo han centrado su atención en el cálculo de la CMC, sino también en las mismas micelas. El crecimiento de micelas de SDS es predicho como una ley de potencias de la concentración total de la sal de contra-ión Y aq en la fase acuosa como sigue: N A = к 2 (Y aq )γ, donde N A es el número de agregación de la micela y к 2 y γ son constantes las cuales son estimadas a partir de la CMC y el grado aparente de enlace de contra-ión. Para dodecil sulfato de sodio (DSS), N A =162(Y aq ) 1/4 es predicho y se muestra en concordancia con los números de agregación medidos por un número de técnicas sobre un amplio intervalo de Y aq, donde esta cantidad es variada por cambiar las concentraciones del detergente, la sal de contra-ión añadida, o ambos. Valores de к 2 y γ son estimados para seis miembros de la familia de alquil sulfatos de sodio. (Quina F. H., [et al], 1995). Con relación a la CMC, en procesos de detergencia se han encontrado estudios como el que sigue. Con el objetivo de clasificar los detergentes con respecto a su potencia de penetrar la membrana y eventualmente irrumpirla, se determinó una correlación de coeficientes de partición membrana y agua de los detergentes con la CMC. (Heerlotz H. y Seelig J., 2000). Tales coeficientes, denominados con K, se determinaron para 15 detergentes eléctricamente neutros con vesículas de fosfolípidos usando titulación calorimétrica isoterma y comparándolos con su correspondiente CMC. Los detergentes analizados fueron: - 7 -

6 a) oligo (óxido de etileno) alquil éteres (C(m)EO(n) con m = 10/n = 3, 7 y m = 12/n = 3,8), b) alquil glucósidos (octil, decil), c) alquil maltósidos (octil, decil, dodecil), d) diheptanoilfosfatidilcolina, e) Tritons (X-100, X-114), f) CHAPS. Una relación lineal entre las energías libres de partición hacía la membrana y la formación micelar se encontró como la siguiente identidad aproximada: K. CMC = 1. De este modo se clasificaron los detergentes como: a) Fuertes, caracterizados por K. CMC < 1, solubilizando membranas lípidas a relaciones detergente/lípido X(b) < 1(alquil maltósidos, tritons, heptaetilen glicol alquil éteres). b) Débiles, caraterizados por K. CMC > 1, acumulando en la membrana a relaciones detergente/lípido X(b) >1 antes de que la doble capa se desintegre (alquil glucósidos, pentaetilen glicol dodeciléter). En el plano de las espumas, con la función de acarreadores desinfectantes, se trató con surfactantes capaces de formar un sistema aerodisperso, bajo ciertas condiciones específicas. Las características de los surfactantes usados como agentes espumantes se especifican. Se presta atención especial al proceso de detergencia, los efectos de detergente en la espuma, proceso de mojabilidad, formación de la dispersión, estabilización de espumas y estabilizadores. Propiedades reológicas de las espumas, más precisamente, el incremento del volumen y la estabilidad son descritas. Se presentan los métodos para las pruebas de la eficacia de la desinfección de agentes espumantes. Se resumen las ventajas y desventajas de usar espumas para la desinfección. Se concluye que el uso de espumas para la desinfección es universalmente ventajoso y significa un gran avance en la tecnología de la desinfección. (Severa J., [et al], 2005)

7 Inmerso en estos estudios, cualquiera notará la infinidad de aplicaciones de los surfactantes y estudios relacionados con cada sistema. No se encontraron publicaciones del efecto de la dureza por CaCO 3 en la CMC de DSS y DBSS, sí del efecto de Ca 2+, pero no por dureza de CaCO 3. (Keizo Ogino y Masahiko Abe, 1993). En el presente proyecto se estudió lo anterior por mediciones de ángulo de contacto (método gota yaciente) y después se buscó aminorar el impacto de la dureza en el proceso de detergencia, añadiendo Fosfato de Sodio Tribásico a un sistema de DBSS-H 2 O. Estas pruebas se realizaron en un espumométro en el que se estudió la espuma y su estabilidad. Los métodos y resultados se discuten más adelante