TECNOLOGIA FARMACEUTICA #2: LA MISCELAZIONE

La miscelazione è un metodo di preparazione utilizzato per trattare due o più componenti in modo da far trovare ogni particella, o molecola, il più vicino ad una particella del o degli altri composti. L'obiettivo di questa operazione è ovviamente riuscire ad ottenere una miscela omogenea. I componenti per tale processo possono essere di natura:

• solida, come ad esempio una miscela di polveri;
• liquida, quindi sospensione, soluzione o emulsione;
• gassosa (o meglio semisolida), come paste, creme;

Una miscela possiamo definirla:

• Positiva: la miscela, spontaneamente per effetto della diffusione passiva, diventa omogenea e riesce anche a conservare questa condizione indefinitamente;
• Negativa: in questo caso la nostra miscela, sotto l'effetto gravitazionale e altre forze, come il moto browniano derivante dall'agitazione termica, tende a separarsi e a non essere quindi omogenea. Questo caso può essere sia reversibile che irreversibile;
• Neutra: la miscela mantiene l'omogeneità.

MISCELAZIONE DI POLVERI

Questo, sia per la produzione in piccolo (farmacia) sia per la produzione industriale (casa farmaceutica), è un processo fondamentale per la riuscita, qualitativamente parlando, di un farmaco contenente due o più polveri. Con questo processo otteniamo un'ottima distribuzione omogenea delle particelle. Possiamo sfruttare la curva di distribuzione gaussiana per ottenere, quantitativamente, la qualità di una miscela. Una miscela formata da due componenti con proprietà simili, possono essere espresse secondo questa equazione:

• s: deviazione standard della composizione di campioni presi dalla miscela
• p: proporzione del numero di particelle di un componente nella miscela
• n: numero totale di particelle presenti nel campione preso dalla miscela

Per il calcolo dell'indice di miscelazione M si posso utilizzare due equazioni:

• Indice di miscelazione di Lacey

• Indice di miscelazione di Poole

• s₀: deviazione standard della miscela completamente segregata (composto non miscelato)
• s: deviazione standard sperimentale di campioni presi dalla miscela in esame
• s_r: deviazione standard teorica della miscela random
• le altre sono le rispettive varianze

Naturalmente la scelta del campioni è importantissima perché appunto vanno a rappresentare l'intera miscela.

FORZE E MECCANISMI DI MISCELAZIONE

Per quanto riguarda l'operazione di miscelazione, le forze coinvolte in questo processo dinamico sono:

• Compressione o Assestamento: grazie a questa forza le particelle di avvicinano tra loro;
• Tensione o Espansione: tramite questa forza, le particelle tendono ad allontanarsi;
• Taglio: con questa forza le particelle si muovono in tutte le direzioni

Di conseguenza alle forze pocanzi descritte, la miscelazione può avvenire secondo tre diversi meccanismi:

• Convettivo: si modifica celermente la distribuzione senza però raggiungere l'omogeneità;
• Diffusivo: le particelle tendono a muoversi in modo casuale;
• Taglio: le particelle si muovono in strati

Come abbiamo notato, il meccanismo convettivo non raggiunge l'omogeneità e di conseguenza deve essere affiancato al meccanismo diffusivo, che a sua volta necessita del convettivo in quanto troppo lento. Insieme questi due meccanismi riescono a raggiungere un'omogeneità soddisfacente. La miscelazione è comunque influenzata fortemente non solo da queste forze e meccanismi, ma anche dalle caratteristiche delle polveri. Ad esempio la dimensione delle particelle, più sono simili, più il processo è favorito. Altri fattori che possono influenzare, positivamente o negativamente, la miscelazione sono la friabilità, umidità e scorrevolezza.

DEMISCELAZIONE

La demiscelazione, chiamata anche segregazione, è quando una miscela tende ad una parziale separazione delle particelle dei componenti. Questo fenomeno è favorito quando abbiamo due componenti con dimensione, densità diverse delle particelle. La demiscelazione può avvenire sia durante l'operazione di miscelazione che durante lo stoccaggio della miscela, ne risulta quindi che, oltre a dover ottenere una miscela omogenea, bisogna tener conto di tutti i passaggi successivi alla miscelazione.

APPARECCHIATURE

All'inizio dell'articolo abbiamo parlato dei componenti che possiamo utilizzare per la miscelazione ed ottenere quindi una miscela omogenea. Andremo quindi adesso a conoscere i macchinari che si utilizzano per componenti solidi, liquidi e semisolidi.

MISCELATORI DI COMPONENTI SOLIDI

Miscelatori a corpo rotante

Questi miscelatori sono composti da un contenitore con forma variabile, ma solitamente a rombo, che ruota grazie al moto di un asse orizzontale. Con questa rotazione si ottiene una miscelazione discretamente buona per effetto della gravità. Il meccanismo coinvolto è quello diffusivo. Grazie a dei deflettori che troviamo all'interno del corpo rotante, abbiamo anche il meccanismo convettivo.

Miscelatori a corpo fisso

I miscelatori a corpo fisso sono composti anche loro da un contenitore di forma variabile, ma con la differenza, facilmente intuibile dal nome, che non si muovono. La miscelazione avviene grazie a degli elementi miscelanti, come ad esempio pale, lame, eliche, che si muovono nel contenitore. Qui abbiamo i meccanismi convettivo e di taglio, ottenendo una miscela qualitativamente superiore e ben omogenea.

MISCELATORI DI COMPONENTI LIQUIDI

Per quanto riguarda la miscelazione dei liquidi possiamo distinguere non le apparecchiature ma i sistemi di miscelazione. Abbiamo i sistemi: 1) bifasici, ovvero liquido-liquido o liquido-solido, che hanno un'omogeneità temporanea, in quanto una volta che il processo viene fermato i componenti tendono a separarsi per sedimentazione; 2) monofasici, più stabile dei bifasici grazie a dei solventi liquidi. Sono utilizzati per il processo un contenitore e degli agitatori meccanici. Solitamente si usano delle eliche come agitatori che possono essere messi in verticale o inclinati. Come possiamo vedere dalle raffigurazioni, grazie a questi agitatori il liquido tende a muoversi in tutte le direzioni. Un problema risulta però dal fatto che il sistema inizia a muoversi nella stessa direzione dell'elica e questo favorisce la sedimentazione per la forza centrifuga. Si capisce che questo è un problema serio per raggiungere l'omogeneità.

MISCELAZIONE DI COMPONENTI SEMISOLIDI

Per i semisolidi si utilizzano i turboemulsori, ovvero un'elica intubata, che grazie ai fori e fessure presenti va a limitare la centrifugazione e che quindi rende ottimale la miscela in senso di omogeneità.

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fonti

• La miscelazione
• The Theory and Practice of Pharmaceutical Technology
• Miscelazione
• Voigt’s Pharmaceutical Technology (book)

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bibliografia: equazioni

• Principi di tecnologia farmaceutica - Casa Ed. Ambrosiana

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Articoli precedenti

TECNOLOGIA FARMACEUTICA #1: LA MACINAZIONE

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