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Se experimentó invirtiendo el orden de adición de las fases del sistema (el aceite fue añadido a la mezcla de fase acuosa y surfactantes) utilizando la

Gráfica IV.18. Distribución de tamaños de gota de la

preparación S80/T80 con 6 % de fase acuosa (Muestra VI) sin someter a ultrasonido.

Figura IV.14 S80/T80 con 6% de fase acuosa sin ultrasonido

formulación que presentó mejores resultados en los experimentos efectuados: la apariencia inicial de la mezcla de agua y surfactantes fue de aspecto cremoso, espeso, blanco. Al añadir las porciones de aceite el aspecto fue blanco lechoso en todo momento; por tanto se deduce que bajo estas condiciones no es posible obtener nanoemulsiones por el método de baja energía PIC. No obstante, al aplicar el ultrasonido se tornó translúcida y azulosa (Fig. IV.15). La concentración de fase acuosa es 10.7%

Se efectuó medición de tamaño de gota mediante DLS a este sistema sonicado, encontrando un diámetro promedio de 31.5 nm (véase Tabla IV.12).

Tabla IV.12 Tamaño de gota S80/T80 mediante PIC – ultrasonido. Num.

Muestra SURFACTANTE Temperatura Concentración de fase acuosa Presencia de NaCl Diámetro de la gota DESVIACION ESTANDAR POLIDISPERSIDAD (Coeficiente de variación)

VII S80/T80. (Primero se añadió el agua)

70º C 10.71 % SI 31.51 nm 8.820 27.99%

Medición de tamaño de gota de la preparación formulada con S80/T80 relación 70:30, después de aplicar ultrasonido.

Figura IV.15. Primero se adicionó la fase acuosa al sistema y la fase oleosa fue

añadida después. Véase aspecto antes (izq) y después de sonicar (der). (Muestra VII)

El sistema que se preparó invirtiendo el orden de adición de las fases presentó buena estabilidad cinética, ya que no se observó sedimentación, ni separación de fases.

Los resultados al utilizar esta metodología fueron que al agregar la fase oleosa a la mezcla de fase-acuosa/surfactante el aspecto fue lechoso, lo que encuentra coincidencia con lo reportado por Forgiarini y colaboradores (2001), quienes efectuaron un estudio del sistema agua/Brij 30/decano para formar nano- emulsiones O/W, encontraron que no se formó nano-emulsión con el procedimiento de agregar la fase oleosa gota a gota a la mezcla de agua/surfactantes a 25 ºC, no obstante que agregando la fase acuosa a la fase oleosa sí obtuvieron nano-emulsión. Sin embargo, en esta experimentación, al aplicar un tratamiento ligero de ultrasonido posterior a la formación con ésta metodología fue posible obtener una nano-emulsión.

Así mismo, puede concluirse que es muy alta la concentración de fase acuosa (10.71%), no obstante hubo cambio en la apariencia óptica del sistema y el diámetro de las gotas en el orden de los nanómetros así como buena estabilidad cinética.

Se estima que podrían obtenerse mejores resultados disminuyendo la concentración de fase acuosa por lo que en busca de optimizar la formación mediante PIC, se experimentó disminuyendo dicha concentración a 6%. También se experimentó en reducir la temperatura de trabajo de 70 ºC a 50 ºC para procesarla por encima de la Temperatura HLB del sistema. En las figuras IV.16 a IV.17 se aprecia este proceso: se mezclan primero el agua y el surfactante, a esta mezcla se le va añadiendo el aceite.

La mezcla obtenida tuvo un aspecto lechoso, pero al someterla a ultrasonido, fue posible obtener el aspecto deseado de nano-emulsión. El tamaño de gota obtenido para la muestra que fue sometida a ultrasonido fue de 26 nm de diámetro. (Ver Tabla IV.13)

Al término de esta tercera etapa se corrobora que preparando el sistema con S80/T80 6% fase acuosa y por encima de la THLB se forma nano-emulsión con

solo baja energía (sin aplicar ultrasonido) logrando tamaños de gota de 29. 8 nm de diámetro en promedio, aunque se encuentran también gotas de hasta 4.7 micras en un porcentaje de 2-4.8 % en volumen. La obtención de la nano-emulsión fue lograda sin enfriar rápidamente después de la adición de la fase acuosa, contrario a lo reportado por Izquierdo y colaboradores (2005) quienes reportan un

Tabla IV.13

Tamaño de gota S80/T80 mediante PIC-ultrasonido con 6 % fase acuosa Num.

Muestra SURFACTANTE Temperatura Concentración _{de fase acuosa} Diámetro de _{la gota} DESVIACION _ESTANDAR POLIDISPERSIDAD _{(Coeficiente de}

variación)

VIII S80/T80

50 ºC 6 % 26.0 nm 6.82 26.23 %

Figura IV. 16 A la izquierda la mezcla de

fase acuosa y surfactantes. A la derecha ya se ha añadido aceite

Muestra  VIII   sonicada   Gráfica IV.19 Preparación formulada con Span®80/Tween®80 con 6 % de

fase acuosa preparada mediante proceso de adicionar primero el agua y posteriormente se agrega la fase oleosa, aplicando ultrasonido.

Figura IV. 17La preparación

mediante proceso PIC se ha sometido a ultrasonido.

estudio de formación de nano-emulsiones O/W por baja energía (método PIT) con agua/C12E4:C12E6/Isohexadecano, procesando a una temperatura cercana a la

HLB y rápidamente enfriada a 25 ºC mediante un baño de hielo. Ésta diferencia se debe a que el estudio de Izquierdo y col. (2005) es una nano-emulsión tipo aceite- en-agua por lo que la zona de formación de éste tipo de nano-emulsiones es bajo la THLB.

Se corrobora que mediante método PIC no se forma nano-emulsión, contrario a lo obtenido por Usón y colaboradores (2004) quienes obtuvieron una nano-emulsión W/O adicionando la fase oleosa lentamente a 30 ºC a la mezcla de agua:surfactantes que había sido previamente llevada a 70º C y enfriada. Los componentes del sistema formulado por Uson y col. (2004) son diferentes a los utilizados en este estudio: agua/cremophor/miristato de isopropilo.

Al agregar la fase oleosa a la mezcla de agua/surfactante el resultado fue de aspecto lechoso, no obstante, al aplicar ultrasonido se obtuvo una nano- emulsión con tamaño de gota de 26 nm de diámetro en promedio. Formulando con 6 % de fase acuosa, en lugar de 10.71 %, la nano-emulsión obtenida después de sonicar presentó mejor apariencia y estabilidad.

De acuerdo a los resultados obtenidos en las experimentaciones de las diferentes etapas, la formulación óptima para producir una nano-emulsión de aceite de parafina y agua de tipo W/O es aquella en la que los surfactantes utilizados son S80/T80 en relación 70:30, con una concentración de fase acuosa del 6 al 8%, preparando el sistema a una temperatura de 50º C.

Comparación de las mejores formulaciones (S80/T80).  

En la Gráfica IV.20 se muestran el tamaño de gota de las nano-emulsiones preparadas con S80/T80 (relación 70:30) con las formulaciones que resultaron más adecuadas. Puede observarse lo siguiente: las que fueron preparadas a 50 ºC presentan menor tamaño de gota que aquellas que fueron preparadas a 70 ºC; las formulaciones preparadas a 70 ºC con NaCl en la fase acuosa así como sin

añadir electrolitos a la fase acuosa no tiene efecto en el tamaño de gota; con baja energía (sin ultrasonido) se forma nano-emulsión con tamaño de gota adecuado aunque mayor que las formulaciones que fueron sonicadas; el tamaño de gota para todas las formulaciones incrementa conforme aumenta la concentración de fase acuosa.          

Gráfica IV.20 Tamaño de gota de nano-emulsiones en función de la concentración de fase acuosa, de sistemas formulados con S80/T80.

V. Conclusiones.  

En esta investigación se propuso encontrar la formulación que permita formar una nano-emulsión tipo W/O utilizando aceite de parafina como fase oleosa, empleando como métodos de formación una combinación de baja y alta energía; se ha examinado el uso de los surfactantes Span®20, Span®80 y Tween®80 de manera aislada y en mezcla. Se logró establecer las condiciones de composición y metodología para obtener nanoemulsiones W/O basadas en parafina con tamaños de gota entre 20 a 30 nm y buena estabilidad cinética, mediante una estrategia que combina baja energía con una pequeña aportación de alta energía por ultrasonidos.

Las conclusiones obtenidas con los resultados de las experimentaciones son las siguientes:

5.1 Etapa 1. Estudio exploratorio.

• El sistema surfactante más adecuado es la mezcla Span®80 y Tween®80

en relación 70:30, debido principalmente a la sinergia entre ambos surfactantes ya que sus cadenas hidrófobas poseen la misma longitud. En la mezcla, el Span®80 permite trabajar en un rango de HLB adecuado para la formación de nanoemulsiones W/O, y actúa como co-surfactante ya que sus tres grupos hidroxilo lo anclan a la interfase, proporcionando cadenas hidrocarbonadas adicionales a las del Tween®80. Esto ayuda a reducir la tensión interfacial y una mayor estabilidad para disminuir la maduración de Ostwald. Además el Tween®80 permite incorporar mayores cantidades de agua gracias a la hidratación de sus unidades de óxido de etileno

• En cambio, el utilizar Span®80 y Span®20 de manera aislada no permite la

formación de nano-emulsión ya que por ser muy hidrófobos no incorporan suficiente cantidad de agua debido a su cabeza polar pequeña (no poseen unidades de óxido de etileno).