Esta es la continuación del primer post, en el cual nos referíamos a los cambios que pueden sufrir los materiales ante una carga (o sea una fuerza mecánica axial para los más puristas). En esta segunda parte nos enfocamos en cómo se traducen todas esas palabras desconcertantes en acción y pragmatismo emocionantes.
El polvo o granulado para compresión se somete a una compactación, que es lo mismo que el efecto “mágico” que queda luego de decir las palabras mágicas: “Fuerza mecánica axial”. El proceso de compactación lo vamos a dividir en dos partes para poder tragarlo mejor, la una compresión y la otra consolidación, pero ello no implica que se den por separado, toman lugar de madera simultanea.
Compresión: esto es en cristiano la reducción del volumen del polvo o granulado. En palabras más inteligentes, lo primero que ocurre cuando se somete la masa a una carga es que su volumen decrece debido a que el aire entre las partículas es desplazado, provocando que las mismas estén cada vez más juntas. Este proceso se llama Re-empacado y está limitado por la fricción entre partículas. Hasta acá hemos aplicado una carga leve, por tanto es el mecanismo primero en aparecer.
El grado de re-empacado es importante porque dependiendo de este así va a ser la porosidad final del comprimido. Y esta porosidad final tiene efecto en la permeabilidad del comprimido y por ende (como dicen los que saben) en las fases iniciales de la disolución. La variabilidad en el re-empacado puede generar inconsistencia en los perfiles de disolución, y el re-empacado es inversamente proporcional a la velocidad de tableteo, lo que es lo mismo, a mayor velocidad de tableteo menor re-empaque del polvo o granulado. Por eso lo importante de este parámetro en la formulas maestras.
Luego, la mayoría de los materiales experimentan una deformación elástica (esto es que pueden recuperar su forma inicial una vez suprimida la carga), hasta que llegan a su límite elástico. Ahora hemos aplicado bastante más carga y empieza a ser una magnitud importante. A mayor límite elástico puede hacer que la estructura de la tableta sea débil debido a su recuperación elástica y el formulador debe lidiar con ello considerando en la fórmula materiales con comportamiento plástico. En los granulados se suele incorporar aglutinantes con tal finalidad, de esto hay que recordar que este efecto es dependiente de la humedad del granulado, por lo que es esencial controlarla ya que en granulados resecos existe pérdida de plasticidad. En el caso de los excipientes de compresión directa los cristales están “bañados” en un polímero plástico.
Una vez sobrepasado el límite elástico, los materiales se comportan de manera plástica o visco-elástica, eso quiere decir que se “resisten” (recuperación elástica) menos a ser deformados y con un aumento de carga marginal se provoca una deformación significativa, a esto lo ingenieros le han puesto el agradable nombre de Fluencia (o del menos placentero de Cedencia). Hemos colocado una carga muy importante para conseguir esto. Los materiales con comportamiento francamente visco-elástico tienen deformación dependiente del tiempo. Lo que es lo mismo que el granulado puede funcionar en las lentas máquinas de investigación y desarrollo pero en los lotes piloto en producción su comportamiento va a ser deficiente.
Un cuarto proceso puede ocurrir de manera frecuente en el proceso de compresión. Cuando hemos colocado una carga suficiente podemos llegar al Punto de Fractura o fallo estructural de las partículas con la consecuente reducción del volumen del granulado. Este fenómeno puede ser importante en algunos casos donde la disolución del principio activo es baja, ya que al agrietarse el granulado su disgregación en el medio (agua) puede resultar más rápida.
Que ocurra uno u otro fenómeno depende de las características propias del polvo o granulado y si este es dúctil o frágil. Además, si se aplica una fuerza mecánica axial muy alta en compresión se pueden romper algunas “uniones” que previamente se hayan formado, dejando un material muy “cristalino”, más correctamente, el comprimido es frágil y puede presentar problemas de laminado o destapado al momento de eyectar la tableta de la matriz de la máquina de tableteo.
El formulador debe determinar si la recuperación elástica es dominante, además de la velocidad de trabajo y contrarrestarla adicionando excipientes con comportamiento plástico y controlar las variables. Así pues, el Albendazol es un material de difícil compresión por su recuperación elástica y por que la proporción excipientes / principio activo es desfavorable. Me explico, los excipientes comprimen mucho mejor que los PA (para eso se concibieron), por lo que hacer comprimidos donde el PA es minoritario o escaso es bastante fácil, pero como en el caso del Albendazol el PA puede llegar a ser una parte importante del comprimido, por lo que el uso de Polímeros aglutinantes y almidones llegan a ser necesarios, además de la adecuada selección del material de relleno, para dar un ejemplo.
Consolidación: Primero una leve teoría. Consolidación es el aumento de la resistencia mecánica (fortaleza) de la masa comprimida. Existen dos mecanismos: interacción inter-partículas y solidificación de una película que una las partículas.
La primera tiene como protagonistas a las fuerzas inter-moleculares que son grandes por tratarse de mezclas orgánicas. Y la segunda puede ocurrir si hay presencia de materiales de bajo punto de fusión el cual pueda ser superado por el calor producido por la fricción entre partículas en el proceso de compresión. Menos común es que el material pueda ser forzado a solubilizarse por acción de la extrema carga aplicada, para luego formar esa película de unión entre partículas. Los procesos de consolidación pueden ser lentos. La tableta puede, metafóricamente, retorcerse y estirarse hasta quedarse dormida. Esto es muy importante cuando le continúa un proceso de recubrimiento.
En otro post, trataremos temas varios de compresión, un tema a todas luces esencial en la industria farmacéutica de hoy.
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