WYKŁAD 8 Rozpuszczalność ciał stałych w cieczach Kinetyka procesu rozpuszczania Badanie szybkości rozpuszczania leków Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CMUJ, 2004
Rozpuszczalność ciał stałych w cieczach Rozpuszczalność wyrażamy poprzez ilość gramów substancji rozpuszczonej w 100 gramach rozpuszczalnika w stanie nasycenia roztworu w danej temperaturze. Zależy od: rodzaju ciała stałego i rodzaju użytego rozpuszczalnika (similia similibus solvuntur) temperatury S2 i S1 – rozpuszczalność ciała stałego w temperaturze T2 i T1 Hrozp. – ciepło rozpuszczania w stanie nasycenia roztworu
Właściwości rozpuszczalników polarnych duża stała dielektryczna zdolność do solwatacji jonów i innych polarnych cząstek substancji rozpuszczonych (oddziaływania typu jon-dipol, dipol-dipol, tworze- nie wiązań wodorowych charakter amfiprotyczny (tworzenie jonów z cząsteczki związku o budowie atomowej np. rozpuszczanie HCL w wodzie) W rozpuszczalnikach niepolarnych substancja rozpuszczona jest związana z rozpuszczalnikiem za pomocą sił van der Waalsa
Rozpuszczalność niektórych ciał stałych w zależności od temperatury
Schemat rozpuszczania ciała stałego Kinetyka procesu rozpuszczania ciał stałych w cieczy Model warstwy dyfuzyjnej (Higuchiego) Schemat rozpuszczania ciała stałego
Szybkość rozpuszczania ciała stałego w cieczy można opisać w oparciu o prawo dyfuzji Ficka zmodyfikowane w następujący sposób (Noyes i Whitney, 1897 r.): dC/dt – szybkość rozpuszczania ciała stałego K – współczynnik proporcjonalności D – współczynnik dyfuzji (zależy m. in. od rodzaju substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika, jego lepkości i temperatury) S – powierzchnia kontaktu fazy stałej i ciekłej V – objętość roztworu h – grubość warstwy dyfuzyjnej Cs – stężenie roztworu nasyconego (rozpuszczalność substancji w danym rozpuszczalniku) C - stężenie roztworu w chwili t Zwiększenie dC/dt może nastąpić w wyniku zmiany D pod wpływem wzrostu temperatury i zmniejszania h przez mieszanie układu.
Prawo Ficka
Równanie słuszne gdy: szybkość rozpuszczania jest kontrolowana jedynie procesem dyfuzji cząsteczek w warstwie dyfuzyjnej grubość tej warstwy jest jednakowa dla wszystkich cząsteczek fazy stałej kształt tych cząstek jest w przybliżeniu kulisty zmiany stężenia substancji rozpuszczonej w całym roztworze są niewielkie
W określonych warunkach rozpuszczania, w których D, V i h są stałe otrzymamy: gdzie: k’ – współczynnik proporcjonalności równy K·D/V · h Jeśli Cs>>C to: Wynika stąd, że zmianę szybkości rozpuszczania można uzyskać przez: zmianę stopnia rozdrobnienia ciała stałego dobór odpowiedniej formy fizycznej ciała rozpuszczonego buforowanie całego roztworu lub tylko warstwy dyfuzyjnej
Jeśli SpH =Cs i S0 = C0 to dla kwasów: a dla zasad: Podstawiając do równania na szybkość rozpuszczania te wyrażenia otrzymamy: dla kwasów dla zasad
Zakładając, że S0=[HA] i Si=[A-] SpH=S0+Si Zakładając, że S0=[HA] i Si=[A-] dla kwasów dla zasad SpH – rozpuszczalność związku przy danym pH S0- rozpuszczalność kwasu, gdy pH dązy do zera lub zasad gdy pH dązy do 14
rozpuszczanie wchłanianie Stałe cząstki leku lek we krwi rozpuszczanie wchłanianie lek w roztworze Wpływ rozdrobnienia cząstek chloramfenikolu na jego stężenie we krwi królików Preparat Stała szybkości Stężenie (mg/l) po czasie rozpuszczania 0.5 h 1 h 2 h (min-1) A 0.144 0.43 1.09 1.80 B 0.021 0.27 0.78 1.28 C 0.006 0.19 0.57 1.14 D 0.003 0.08 0.29 0.76 Zależność między szbkością rozpuszczania tetracy- kliny in vitro a jej stężeniem we krwi
BADANIE SZYBKOŚCI ROZPUSZCZANIA LEKÓW opiera się na oznaczaniu ilości substancji rozpuszczonej w czasie k’’ – współczynnik proporcjonalności A- całkowita ilość substancji rozpuszczonej A - ilość rozpuszczona w czasie t (A-A) - ilość nierozpuszczonej substancji w tym samym czasie K=k’·Cs·k’’ Po scałkowaniu w przedziale od 0 do t: pozorna stała szybkości rozpuszczania A1, A2 – ilości substancji rozpuszczonej odpowiednio po czasie t1 i t2 Wykres zmian ilości nierozpuszczonego kwasu acetylosalicylowego (mg) od czasu Ilość (A-A) S = k’’(A - A)