-el soluto permanece uniformemente disperso y distribuido sin
sufrir concentración ni tendencia a la
coagulación.
-el producto final
liofilizado se presenta idéntico al producto que ingreso
,salvo ser una estructura
presentada como un armazón sólido sumamente poroso
,ocupando prácticamente el mismo espacio y volumen, por lo
cual este producto queda completamente desmenuzable debido a su
estructura porosa libre de agua.,debido a
esto la solubilidad es rápida y completa.
-debido a su minima actividad acuosa el producto logra una
gran estabilidad difícilmente alcanzada por otro método de
desecación.
-no hay cambios enzimáticas, en todo el proceso lo que
proporciona entre otras cosas una excelente microbiología.
-otra ventaja enorme es que dado que la liofilización
se realiza bajo vacío todo el tiempo la
cantidad de oxigeno
presente es nula, por lo que los constituyentes fácilmente
oxidables quedan protegidos.
Esto se resume en una estabilidad óptima, buena y
rápida solubilidad, conservación ilimitada,
rápida disponibilidad de uso entre otras, fácil
almacenamioento, fletes reducidos entre otras muchas
ventajas.
La liofilización surgió de la necesidad .fue
utilizada hace siglos por incas y
vikingos que requerían comida hipercalorica, muy liviana e
imputrescible, para sus grandes recorridos y sus incursiones
militares.
Los incas aprovechaban el altiplano con sus noches heladas y
su insolación diurna, para transformar la papa que
llevaban en sus mochilas convirtiéndose en chuno y la
carne de llama en charqui, quienes posiblemente fueron los
primeros productos
liofilizados de la historia.
Los vikingos, con montañas mas bajas y el sol mas
oblicuo, liofilizaban el arenque con menos perfección "la
nación
de buenos aires,
articulo la liofilización algo que vale la pena conocer,
Dr. Agustín Saavedra"
Acercándonos mas a nuestros días los
científicos bordas y d'arsonval en 1906 de Francia y
shackell americano en 1909 descubren la aplicación
básica del principio de la sublimación, donde se
dan a la tarea de describir un pequeño y elemental aparato
de liofilización de laboratorio.
Años mas tarde se vio venir la aplicación
industrial de la liofilización en los trabajos de
Ew.flosdorf y s mudd, que trabajando en la escuela de
medicina de
Pensilvania liofilizan los primeros productos para uso
clínico a gran escala
principalmente sueros y plasma humano.
Los bancos de
sangre
americanos, empiezan a producir industrialmente plasma humano
liofilizado para el ejercito debido al éxito
de la conservación del plasma por liofilización
,esta técnica aplicada que arranco se utilizo para la
producción de penicilina y diversos
antibioticos,enzimas,sueros y
vacunas a fin
de prolongar su vida terapéutica.
De allí en adelante la evolución de la liofilización ha
sido restringida al uso farmacéutico ,hace pocas
décadas aplicada al mejoramiento de la solubilidad y sus
presentaciones de café en
Colombia y
brasil .
Especialmente en Colombia se destaca la familia
Forero quienes conocen los beneficios de los tratamientos
celulares embrionarios (pato, cordero, etc)
Pocas universidades en el país se dan a la terea de
incluir la técnica y pocas personas conocen los productos
y mucho menos conocen de que se trata el proceso y que ocurre al
interior de un equipo.
Estamos hablando de un descubrimiento mas no de una
invención de hace mas de un siglo y la aplicación y
el
conocimiento no se ha difundido, las pocas empresas que
existen son millonarias y realmente son proyectos que
requieren mucho dinero pero
son altamente realizables.
Años después ya en los dos mil en Venezuela se
reúnen científicos con un fin filantrópico y
crean una sociedad la
ISL-FD de la cual soy miembro y estoy creando el capitulo
colombiano junto con la doctora Ángela Gaviria. Dicha
sociedad internacional con sede actual en los Estados Unidos
con cerca de dos mil miembros desea acá en la
región promover eventos
técnico relacionados con el tema de la
liofilización, potenciar programas
técnico científicos en colombia, incorporar la
temática en algún programa
educacional entre otras cosas.
La liofilización como podemos darnos cuenta e s tan
antigua como la tierra
misma, descubierta hace cerca de ciento dos años y aun
estamos discutiendo si la aplicamos o no.
Para mi juicio es el mejor método de
conservación (estabilización) de
biológicos.
Actualmente no hay una normativa sobre los productos
liofilizados, lo que nos indica que los que trabajemos sobre ella
seremos los que impondremos las normas.
Principios básicos
de criobiología
Dra. Irene Boiso.
Servicio de
medicina de la reproducción. Departamento de obstetricia y
ginecología.
Institut dexeus. Barcelona
El objetivo de la
criopreservacion es el mantenimiento
de la viabilidad y funcionalidad celular.
La criopreservacion de material biológico ocurre en
solución acuosa en diferentes solutos presentes .las
propiedades fisicoquímicas que rigen a los eventos a los
cuales esta sometida la solución durante la
congelación deriva de la concentración de solutos
disuelta en ella.siendo el punto de congelación de la
solución inversamente proporcional a la
concentración de solutos presentes en ella.
Cuando una suspensión celular es enfriada y alcanza
entre -5 grados centígrados y menos 10 se forman
núcleos de hielo distribuidos aleatoriamente en el medio
extracelular que darán lugar a regiones en fase cristalina
.el hielo del espacio extracelular coexiste con el agua
liquida interna de la célula
gracias a la membrana que constituye la barrera que detiene la
cristalización interna.
Extracelularmente se forma hielo puro dejando los solutos mas
concentrados en la fracción liquida a medida que el
cambio
progresa .de esta forma las células
deben deshidratarse para mantener el equilibrio
omótico en un medio extracelular cada vez mas
hipertónico.
Al tener un proceso de enfriamiento programado llegamos al
punto eutectico donde la fase liquida remanente y los solutos
solidifican.
Al haber un congelamiento lento se puede presentar el
sobreenfriamiento estado en el
que la suspensión alcanza temperaturas por debajo de su
punto de cristalización manteniéndose en estado
liquido .el agua intracelular sobrenfriada sale en respuesta a la
diferencia del potencial de los medios extra e
intercelular.
Para evitar daños en el sobreenfriamiento se induce la
nucleación de cristales a una temperatura
ligeramente superior que la de nucleación
espontánea de la solución.
La velocidad con
la que desciende la temperatura es muy rápida, la
célula no
alcanza a deshidratarse igual de rápido y puede llegar a
la temperatura de nucleación, el agua remanente se congela
formando hielo intracelular.si la velocidad de enfriamiento es
muy lenta la deshidratación será extrema llegando
al colapso celular.
Con una velocidad adecuada de enfriamiento la célula se
deshidratara y concentrara intracelularmente antes de alcanzar la
temperatura de nucleación, de manera que la posibilidad de
congelación intracelular y consecuente daño
celular se minimizara.esto daría como resultado una optima
supervivencia celular.
Hablamos de criobiología en liofilización porque
las temperaturas a las cuales vamos a trabajar rayan algunas
veces en las de criocongelacion, además cualquier producto
que vayamos a estabilizar por este método debe someterse a
un precongelamiento que es el paso inicial del proceso de
liofilización.
Y es allí donde tener nociones de criobiología
nos va a ayudar porque el secreto de la obtención de un
buen producto liofilizado es la congelación inicial,
además el producto que vamos a congelar esta compuesto por
muchas moléculas diferentes que se van a congelar a
diferentes temperaturas por lo cual hay que encontrar una que las
cobije a todas y de una forma rápida para evitar
cristalizaciones, daño celular (en caso que el producto
contenga células), etc.
En la mayoría de los métodos
utilizados para deshidratación o desecación de
productos interviene el calor,
temperaturas que si bien no son excesivas, pueden dar como
resultado final algo diferente en su composición que lo
que cargamos inicialmente, aunque su aspecto exterior sea el
mismo.
Todos los equipos y las técnicas
de deshidratación son validas, pero debemos elegir
una que se acomode a nuestras necesidades y a las del producto
que queremos obtener.
Al involucrar calor en un proceso alteramos moléculas
poniéndolas a vibrar algunas veces muy rápidamente
y podemos destruir la arquitectura del
producto ,esto no estaría tan mal si no
destruyéramos su composición química .para lo
estudiosos de la química y la bioquímica
,no es lo mismo una cantidad de aminoácidos sueltos ,que
una proteína completa.
Todas las enzimas son proteínas,
pero no todas las proteínas son enzimas decía
un profesor de
los andes, pues bueno los aminoácidos libres por si solos
no son proteínas, ocurre que cuando sometemos un producto
a temperaturas altas, lo deshidratamos, pero al no conocer
las propiedades térmicas, estamos muchas veces,
rompiendo proteínas en sus componentes que son estos a.a y
al terminar el proceso el producto obtenido es otro diferente al
que inicialmente cargamos.
Esto no implica que este hablando mal de los otros
métodos de deshidratacion, pero evaluemos si queremos
tener un estándar de producto al cual le hagamos
trazabilidad desde el inicio, hasta el consumidor
final.
Caemos muchísimas veces en el error que todo lo
sometido a calor es bueno.
Para quienes quieren atar un proceso productivo a una
transformación de producto industrialmente por un
método que de sobretodo estabilidad hay para mi entender
dos métodos de los cuales yo defiendo el primero que
son
1- Liofilización
2- Deshidratación por tonel de secado por microondas al
vacío y la segunda aun en fase experimental (bueno ya
arrancando) la cual nos puede brindar mayor cantidad de producto
en menor cantidad de tiempo gracias a ser de carga continua y a
tener unos ciclos demasiado cortos .parece estupendo este
método.
Cuando calentamos algo en el microondas nos sorprendemos que
los recipientes no se derriten, no se calientan, pero lo que
deseamos consumir sale a una temperatura agradable al paladar,
porque ocurre esto?
Ya existen empresas enormes de mucho renombre que están
apostando por esta tecnología y han
diseñado túneles espectaculares con resultados
finales excelentes, a costos menores
gea Niro y otros ya diseñan estos túneles, pregunto
de esto tan bueno si dan tanto?
Las microondas se introducen en los productos y ponen a vibrar
las moléculas lo que genera el calentamiento
,especialmente en los productos de actividades de agua altas,
donde el libre camino molecular que vamos a ver mas
adelante permite que por el recorrido de estas moléculas
vibren ,se estrellen y den como resultado un aumento en la
temperatura del producto.
El túnel no requiere precongelamiento, es aquí
donde yo empezaría desde mi punto de vista a defender mi
apreciado método .el numero uno.
Para toda actividad como lo coloque en los diez mandamientos
de las bpm hay que realizar protocolos, de
siembra, de cosecha, de postcosecha, de
recepcion, de precongelamiento, de introducción, de todo, aunque conozco
el método del túnel, me quedo corto en el diseño
de un protocolo; que me
ayuda cada vez mas a defender repito la liofilización.
La temperatura es la medición del grado de agitación
molecular de los cuerpos .la energía interna de un cuerpo
aumenta al aumentar su agitación molecular, es decir su
temperatura
Calor es el paso o tránsito de la energía
interna de un cuerpo caliente a uno frío
frió es el paso de la energía interna desde un
cuerpo más frió a uno más caliente.
Todo se pasa, todo se cede, se pierde, pero no se
tiene.
Un cuerpo tiene energía interna, no calor.
El calor y el frió se refieren a cantidad, la
temperatura a calidad.
El calor o el frió son una manifestación de la
energía y la temperatura es la manifestación de
esta forma de energía.
El calor se mide en calorías, siendo una
caloría, el calor necesario para elevar la temperatura de
un gramo de agua desde los 14.5 grados centígrados a los
15.5 grados centígrados
el frío se mide en frigorías, siendo la cantidad
de calor que es necesario quitar a un gramo para disminuir su
temperatura de 1 grado centígrado a cero grados
centígrados
Calor sensible es aquel que se da a un cuerpo para que aumente
su temperatura, es apreciable en el termómetro.
Calor latente es el calor necesario para trasformar un cuerpo
de un estado a otro sin modificar su temperatura.
Equilibrio térmico de la materia
se sabe que el agua necesita calor latente de
vaporización para que cambie de un estado líquido
al estado gaseoso a una misma temperatura.este fenómeno
continuará hasta que desaparezca la última gota de
agua líquida o hasta que el ambiente que
la rodea esté saturado con el vapor de agua emitido.
Mientras el ambiente no esté saturado, el
líquido se irá evaporando y el calor latente de
vaporización, lo obtendrá de la temperatura
ambiente y del mismo líquido, por lo que la temperatura
del mismo disminuirá sensiblemente, hasta que el
equilibrio térmico sea reestablecido.para romper este
equilibrio es preciso aportar calor exterior al sistema y para
acelerar el proceso de valorización se precisa de un
sistema que retire este vapor emitido, siendo todos estos
cambios reversibles.
Tensión de vapor.
Toda sustancia líquida tiene la tendencia a pasar al
estado de vapor .esta tendencia viene representada por la
tensión de vapor, produciéndose una
evaporación en la superficie externa del
líquido.
Para una sustancia el valor de la
tensión de vapor varía en función de
la temperatura y crece al aumentar esta.
La evaporación se convierte en ebullición,
cuando el aumento de la temperatura provoca que la tensión
de vapor llegue a su valor máximo.
Acá vemos el caso del porqué en las cuerdas la
ropa se seca, si en ningún momento se ha llegado a la
temperatura de ebullición del agua.
A la temperatura de ebullición, la tensión de
vapor del líquido es igual a la presión
del medio
ambiente.
Esta tensión depende de la presión y disminuye
con esta, así el agua hierve a menor cantidad de
grados en un sitio de mayor altitud.
una sustancia se encuentra saturada con otra cuando es
imposible disolver más cantidad de la segunda en la
primera, así el aire cuando se
satura de agua ya no acepta más cantidad
,desprendiéndose el exceso por condensación en
forma de agua .
Los principios
básicos que regulan la liofilización, reposan en el
diagrama del
punto triple del agua.
El diagrama permite deducir el cambio de los estados del agua
de sólido a vapor, sin pasar por el estado
líquido, El punto de
equilibrio corresponde a las coordenadas de 0,008 grados
centígrados y 4,6 torriecellis de presión que es
donde coexisten las tres fases en equilibrio.
En la Liofilización nos interesan estas tres curvas, ya
que en la primera fase el producto se congela, debiéndose
evitar su fusíón durante todo el proceso ya que
instantáneamente y debido al vacío existente el
producto se evaporaría .En una segunda fase el producto
helado sublima y el vapor de agua emitido, se solidifica en la
pared del condensador.
Este diagrama se cumple con agua pura y deja de seguirse
ciando se trata de un sistema de más de un componente, en
el que además de la presión y la temperatura entra
en juego la
concentración del soluto en relación con al
solvente, de tal forma que el punto triple verá
desplazado a valores de
temperatura y presiona inferiores a los del agua pura.
El producto que nosotros vamos a liofilizar corresponde a uno
que tiene bastantes componentes, si obtenemos esta
gráfica con el agua pura miremos los valores de
presión y temperaturas en cada uno de estos componentes
por lo que deberíamos obtener varias gráficas por un solo producto.
Vemos acá que es un proceso complejo que implica
congelación y tiene bastantes variables de
las cuales mencionamos hasta ahora, presión, temperatura,
concentración de solutos.
La solución que congela totalmente, constituye la
mezcla eutectica y la temperatura a la que se lleva a cabo, es el
punto eutéctico .La presión del vapor total de un
sistema ene el que no se ha alcanzado el eutéctico, es el
resultado de la suma de las presiones parciales de cada uno de
los componentes.
Por debajo del eutéctico cuando ambas sustancias
están en estado solidó, cada una conserva su
tensión de vapor característica a su temperatura,
sin influenciarse mutuamente.
Es indispensable en liofilización en la que el hielo
debe pasar a vapor por sublimación, es prerrequisito
enfriar por debajo del eutéctico para que toda el agua
esté totalmente cristalizada y como segundo que por aporte
externo de calorías, se alcance la temperatura
correspondiente al punto de fusíón, sin antes haber
logrado la total sublimación del hielo.
Pero milagrosamente existen sustancias de carga que pueden
elevar el punto eutéctico de soluciones que
lo tienen muy bajo, con la adición de ciertas
sustancias.
Si se pasa de de ciertos límites de
temperatura y presión se puede provocar
fusíón intersticial con lo que el producto se
desnaturalizará e incluso puede llegar a destruirse
completamente.
El secado primario de todo producto a liofilizar debe hacerse
en estado sólido exclusivamente por sublimación que
sabemos que es el paso del estado sólido al estado de
vapor sin pasar por el estado líquido.
Con el fin de garantizar una perfecta congelación es
importante conocer el punto eutéctico de la
solución a liofilizar, con ello determinar la temperatura
mínima en que todos sus componentes se han congelado
totalmente.La temperatura del material congelado tiene que ser
controlado cuidadosamente durante la sublimación.
Debemos tener cuidado con el congelamiento porque si de alguna
manera quedan líquidos o agua intersticial durante la
sublimación puede provocarse lo siguiente.
Alteración química o enzimática de la
sustancia tratada
Pérdida de agentes aromáticos volátiles
debido a evaporación libre
Pérdida de partículas de polvo seco, arrastradas
por el vapor de agua del líquido en ebullición.
Formación de espuma en toda o parte de la masa, cuando
la fusión
intersticial es grande.
Por eso el secado primario debe realizarse en estado
sólido, exclusivamente por sublimación.
En frío y con determinados valores de presión un
líquido puede ebullir desnaturalizando los componentes
principales del producto.
Recapitulemos, la Liofilización es un método de
conservación, deshidratación, estabilización
de productos de alguna actividad de acuosa por intermedio de
temperaturas bajas y vacío.
Esto es lo importante, en ningún momento vamos a
someter a nuestro producto, solución etc. a temperaturas
altas que afecten sus componentes, siendo la primera parte
de esta Liofilización que la vemos de nuevo más
adelante la congelación previa.
Todo liofilizador es un equipo de refrigeración, sumado a un equipo de
vacío, es recomendable aparte del Liofilizador tener un
equipo de congelación o Freezer que llegue a temperaturas
inferiores a los cuarenta grados bajo cero y rápidamente a
fin de realizar un precongelamiento excelente, que en sí
es quien nos determina la calidad del producto.
Si pensamos en la liofilización de embriones de pato
por ejemplo cuyo procedimiento
tiene una extracción del "feto del
animal ",una homogenización, una congelación
y una posterior liofilización completa .y no congelamos
adecuadamente el producto dentro de los viales o frascos
,encontraremos al final del proceso unos poros demasiado grandes
que aparte de no permitir la buena rehidratación posterior
darán un producto visualmente defectuoso ,con unos poros
demasiado grandes ,dando una pésima apariencia.
Insisto es importantísimo la congelación y
recomiendo esta freezer aparte del Liofilizador, además
porque en procesos
continuos de carga y descargue del equipo, permitirán en
todo momento ganarle algunas horas al proceso.
Importante:
Determinar por los métodos conocidos el punto
eutéctico del producto, sin eso es imposible replicar los
procesos, debido a que cada vez que realicemos un batch de
producción estamos al final del proceso presentando
productos diferentes.
Los métodos más conocidos para la
determinación del punto eutéctico son:
-las medidas de resistividad que consisten en estudiar las
desviaciones de conductividad eléctrica de un sistema
,durante su congelación y descongelación ,ya que la
resistencia de
una solución acuosa ,cambia y aumenta a medida que la
solución se va enfriando.Aún cuando el producto de
la impresión de estar completamente sólido
,continua subiendo la resistencia al seguir bajando la
temperatura .Solamente cuando el producto está
completamente solidificado ,no habrá más cambios en
la resistencia y hemos descubierto de esta forma el punto
eutéctico de la sustancia o producto a Liofilizar.
-Otra forma de hallar el punto eutéctico es el Análisis térmico diferencial que
permite conocer la evolución de la temperatura de un
sistema complejo, durante su congelación y posterior
calefacción, tomando como referencia su disolvente, que
generalmente es el agua destilada.
Cuando se use la conductividad o resistividad como medio para
examinar las propiedades eléctricas de una
solución, debe tenerse cuidado de que la medición
sea hecha a una frecuencia igual o mayor de 100 Hz para impedir
la polarización de los electrodos.
Solamente habrá posibilidades de reproducción de
procesos ,cuando estamos en capacidad de tener una planta piloto
con un pequeño Liofilizador ,un freezer y un espacio con
equipos para que determinemos las propiedades térmicas del
producto.Esto no es costoso y basados en datos seguros que nos
vá a proporcionar este laboratorio piloto
,dediquémonos a pensar en agrandar el proyecto. Que
obviamente es realizable.Les recomiendo profundizar punto triple
del agua y estos métodos de determinación del punto
eutéctico.
En un solución precongelada, ubicada en el interior de
una cámara a la cual se le efectúa un vacío
suficiente, para que la presión de esta cámara se
mantenga por debajo de la presión saturante del hielo a la
temperatura en que se encuentra el producto, se empezará a
producir una lenta y segura sublimación del hielo,
desprendiéndose vapor de agua.
Esta es la CLAVE DE LA LIOFILIZACION la sublimación
conocida por todos como el paso de sólido a vapor, sin
pasar por el estado líquido.
Por esta razón un producto no debe llegar a
temperaturas de fusiones, y mucho
menos se va a desnaturalizar o a perder propiedades, porque
todo el proceso es realizado en frío "extremo".
Un frío que permite generar unas presiones
diferenciales que son las que en últimas va a extraerle el
agua al producto.
Mayor será la sublimación del hielo cuando mayor
sea la diferencia de presiones entre producto y componentes del
equipo.
Para los físicos e ingenieros del ramo es bien conocido
que existen tablas similares a la anterior en las cuales la
temperatura tiene una correspondencia en valores de
presión especialmente en micrones, los cuales
aparecen en la tabla comparativa de presiones.
Ejemplo
Grados centg……Micrones
0 ………………………4579
-1 …………………….4000
-3…………………. …3500
-7 …………………….2500
-65………………….. 4
-80………………….. 0,4
-100 …………………0,011
1 micrón corresponde a 10 a la menos tres torr
1micron=0.001 mm Hg
Estas equivalencias nos permiten conocer al interior del
equipo que ocurre y lo verificamos con los vacuómetros
para entender que una presión corresponde a determinada
temperatura y viceversa.
De esta forma un operario controla presiones y temperaturas
mediante vacuómetros y termocupla, de tal suerte que en
ningún momento de la operación permitan llegar
producto a presiones o temperaturas críticas.
Como sabemos la atmósfera es la masa
de aire que envuelve la superficie de la tierra, a
causa de su peso (peso por unidad de superficie) sobre la tierra
y los objetos que se encuentran en ella.
Al subir (altura metros sobre el nivel del mar) o separarnos
de la superficie terrestre llegamos a niveles de
disminución de la presión de aire, hasta llegar a
niveles en los que el valor de esta magnitud es
prácticamente nulo.
Se calcula que en las zonas más cerca del planeta que
por cada diez, metros de altura la presión disminuye
aproximadamente un torricelli.
Así, si a nivel del mar la presión es de 760
Torr, a 600 mts es de 707, a 1000 mts es de 674 y a mil
kilómetros es de 10 a la menos doce Torr.
Vamos viendo que en la medida que se entiendan estos conceptos
comprendemos en el caso de los Incas como la comida se
preservaba, debido a las alturas, en donde a mayor altura,
mayor frío y menor presión, lo cual son los dos
factores indispensables para que ocurra la
sublimación.
Presión absoluta es aquella que parte del cero absoluto
o (o mm de Hg)
En la presión relativa el cero se mide a partir del
valor de la presión atmosférica por lo tanto el
valor absoluto será -1 at Esta presión relativa se
usa cuando se manejan gases
comprimidos a presiones superiores a la
atmosférica.
Vacío.
Debe entenderse como la reducción de la presión
atmosférica, se utiliza para su medición las
mismas unidades de la presión atmosférica solo que
con signo negativo.
La definición académica de vacío es el
espacio libre de materia, cosa
que no es posible, lo cual llevará a definir en un sentido
práctico al vacío como un espacio lleno de un
gas a una
presión inferior a la presión
atmosférica.
El vacío suele dividirse en
Vacío grueso o bajo vacío
Vacío medio especialmente útil en
Liofilización va entre 1 y 10 a la menos tres
Torricellis.
Alto vacío
Ultra alto vacío
Libre camino Molecular
Es la distancia promedio, que una molécula puede recorrer
antes de chocar con otra, desviándose de su
trayectoria a una presión y temperaturas determinadas.
Siendo este libre camino molecular inversamente proporcional a la
presión.
La formulación del producto es quizás el paso
mas importante en el proceso de
Liofilización
Existen Muchas formulaciones, pero entre ellas hay que hacer
énfasis en:
1 formulaciones que pueden ser liofilizadas fácilmente
para producir una pastilla porosa con estabilidad a largo plazo,
que tiene el mismo volumen de la formulación congelada
2 Otras formulaciones con las cuales hay grandes dificultades
para producir un producto liofilizado estable donde la
concentración del principio activo es minima y el soporte
de pastilla porosa es mínimo es muy complicado de lograr
ser reproducibles.
La cantidad del ingrediente activo de una fórmula puede
variar desde tener varios gramos o tener milésimos de
gramo donde se complica la obtención de un producto final,
aunque la cantidad del ingrediente activo no implica que el
proceso sea reproducible. (Jennings seminario de
Liofilización 1993)
Algunos fórmulas farmacéuticas y de diagnóstico requieren de un
acondicionamiento previo que les brindará una
estabilización para la obtención de un buen
producto final, En el caso de la Liofilización de
organismos vivos puede llevar a la desnaturalización y
destrucción de la muestra.
Para evitar los daños se introducen en la
formulación sustancias de mediano peso molecular de
carácter orgánico como por ejemplo
el glicerol y fructosa que evitan que las presiones
osmóticas dañinas que se generan durante la
congelación destruyan la fórmula.
Igual para proporcionar estabilidad a la fórmula se
pueden introducir compuestos inorgánicos cuya
aplicación debe ser cuidadosa porque puede alterar el
punto eutéctico de la fórmula a Liofilizar cuando
liofilizamos en viales y permitimos una desecación
excesiva y el producto final aún en cámara puede
desbordarse de los recipientes donde se encuentra,
pudiéndose arrastrar ingredientes activos al
interior del tubo del vacío, perdiéndose la
proporción de la formulación.
En otros casos como el que nos ocupa que es el de la
sábila Los sólidos totales pueden ser incrementados
mediante la adición de agentes de relleno no reactivos que
hagan volumen.
El primer paso del proceso de liofilización es
establecer una formulación reproducible, es decir, en la
cual exista un control cuidadoso
sobre la composición química y las concentraciones
de los constituyentes activos e inactivos.
La palabra clave en la preparación de un producto a
liofilizar es la reproducibilidad. Un producto liofilizado
reproducible debe comenzar con una formulación
reproducible.
La liofilización puede ser definida como un proceso de
estabilización en el cual el material primero es congelado
y entonces la concentración del solvente,
comúnmente el agua, es reducida mediante
sublimación y desorción, a niveles que no
sostendrán más el crecimiento biológico o
las reacciones
químicas (Dr Thommas Jennings seminario 1993
ISL-FD).
La liofilización es un proceso de estabilización
en el cual la formulación es congelada primeramente, es
decir, hay una separación del solvente y los solutos y
luego la concentración del solvente, comúnmente el
agua, se reduce primero mediante sublimación (secado
primario) y después mediante desorción (secado
secundario) hasta niveles que no sostendrán más el
crecimiento biológico o las reacciones químicas.(Dr
Thommas Jennings seminario 1993 ISL-FD)
OTRA DEFINICIÓN
Por liofilización entendemos la desecación
efectuada a baja temperatura, de un producto previamente
congelado, lográndose la sublimación del hielo bajo
vacío. Es por lo tanto, e! paso directo de hielo
(sólido) a gas (vapor), sin que en ningún momento
aparezca el agua en su estado líquido.
El término liofilización, se refiere a una de
las propiedades más específicas de los productos
secados por esta técnica.La gran avidez por el agua o los
solventes, qué posee el producto seco, formando una
estructura sumamente porosa que se rehidrata rápidamente
(Lyo: solvente; Philo: amigo).
A – Cámara
B – Condensador
C – grupo de
vacío
D – Compresor frigorífico
E – Grupo calefactor
El producto «P» congelado previamente, es colocado
en la cámara de desecación «A», la cual
se mantiene a una temperatura «t» inferior a la del
punto de congelación, del producto. Se efectúa el
vacío en la cámara, de tal manera que la
presión «Po» medida en la cámara sea
inferior á la presión «p» del vapor
saturante del hielo a la temperatura «t». A partir de
este momento, se producirá la sublimación lenta del
hielo, con emisión continuada de vapor .El producto
«p» se irá desecando progresivamente.
Para evitar que el vapor de agua contamine el grupo productor
del vacío, se intercala un condensador «B»,
mantenido a una temperatura «t"» inferior a
«t». Si llamamos «P"»a la presión
obtenida en el condensador, el vapor de agua se condensará
en la pared del condensador, si la temperatura de este
«t"» es tal que la presión de vapor de agua
saturante del hielo a la temperatura «t"» es inferior
a la presión «p"». Tendremos por lo tanto, la
relación de presiones: P" menor que Po menor que P
Las diferentes etapas que nos llevan desde una materia prima
generalmente en estado líquido, a la obtención de
producto final son las siguientes.
-preparación del material dependiendo si se lleva a
cabo a granel o en dosis unitarias, se requieren recipientes
adecuados para las necesidades del proceso, sean viales o
bandejas.
En el trabajo a
granel utilizamos bandejas en acero inoxidable,
no aluminio de
fondo plano y de laterales bajos.
Cuando se trabaja en dosis unitarias se utilizan los viales de
vidrio tipo 1
ojala ámbar en sustancias que reaccionen con la luz, tapones de
caucho para
liofilización, no los convencionales que no
están diseñados para soportar fríos y
presiones extremas.
Las operaciones de
liofilización deben ser realizadas en sitios de atmosfera
controlada en lo posible con una humedad relativa que no exceda
el 40%. Si esto no es posible hay que retirar la humedad
ambiental.
En el caso de la liofilización de líquidos, la
velocidad de llenado del vial o de la bandeja debe ser
controlada, para no permitir que el producto al verterse genere
espuma y también con el fin de evitar que las paredes del
vial o de la bandeja se impregnen porque una de las cosas que
vende en liofilización es la presentación del
producto.
-congelación
Esta es previa y obligatoria en todo proceso de
liofilización .debe efectuarse en equipos especiales,
teniendo en cuenta que si lo realizamos en freezers o
congeladores a parte del liofilizador, podemos controlar mas el
proceso y en el caso de realizar muchos batch de
producción al mes le ganamos tiempo al proceso congelando
en otro equipo especifico para este trabajo.
La congelación después de una buena
formulación es la garantía de hacer procesos
repetibles, por eso hay que poner especial énfasis en
lograrla de la mejor manera.
Cuando necesitamos liofilizar líquidos que en su
interior poseen un principio activo que no se homogeniza
fácilmente en el solvente, requiere de congelarse en
agitación, motivo por el cual las congelaciones deben ser
de especial cuidado, porque entre otras cosas, la
presentación final del producto depende de lo bien o mal
que se haya congelado.
Ventajas y desventajas del
congelamiento fuera del liofilizador
Ventajas
Permite independizar la congelación de la
liofilización
Facilita organización de trabajo en sala
estéril especialmente para operaciones de llenado,
independientemente de la duración del proceso.
Permite mayor rendimiento del liofilizador, al introducir a
este el producto ya congelado, solo siempre y cuando la velocidad
de descongelación del condensador sea rápida para
el inicio de una nueva operación.
DESVENTAJAS
El empleo de
congeladores independientes, posee el inconveniente de implicar
una manipulación del producto suplementaria, con los
riesgos de
fusión parcial de este durante su traslado, peligro
de contaminación, dificultad en
manipular las bandejas enfriadas a temperaturas muy bajas.
CONSEJOS PARA CARGAR EL
LIOFILIZADOR
Realizarlo de forma escalonada y con intervalos de tiempo a
fin de dejar un margen para que se recupere la temperatura de las
placas y así obtener el producto un descenso rápido
de su temperatura de forma similar en toda la muestra.
Acelerar la congelación con circulación forzada
de aire por ventilación para hacer descender
rápidamente la temperatura de la cámara.
TIEMPOS DE CONGELACIÓN
Estos tiempos dependen de:
Cantidad de producto
La naturaleza
propia del producto
La concentración del mismo
Su acondicionamiento.
La temperatura que puede aportar el equipo
El sistema de transferencia de frío hasta el producto.
Tipos de placas en los equipos.
Encontramos placas delgadas que son enfriadas transmiten al
producto las frigorías por radiación
térmica
Otras placas en su interior tienen serpentines de fluido
diatérmico transmiten el frío al producto por
contacto
PAPEL DEL VACÍO
Para la eliminación de las últimas trazas de
agua, es preciso restablecer un vacío elevado, cerrando la
inyección de aire en la cámara, ya que en esta fase
no se precisa un gran aporte de calorías, y normalmente
con las que proporciona la radiación es suficiente, y por
contra, es indispensable que el libre camino medio de las
moléculas de agua emitidas por el producto sea lo
suficientemente grande para que sean fácilmente eliminadas
y alcancen la pared fría del condensador, lo que implica
que el vacío sea el máximo posible.
La experiencia demuestra que un vacío del orden de los
10-2 Torr. es suficiente para la mayoría de productos. Un
vacío más elevado presenta problemas
técnicos constructivos del aparato, muy costosos y
correlativos a una temperatura del condensador muy baja y su
aplicación por un largo espacio de tiempo, puede provocar
problemas de retrodifusión del aceite de las
bombas de
vacío, que puede contaminar al producto ya liofizado.
La temperatura final admitida por el producto seco, acostumbra
a ser superior a la temperatura admitida en su fase
líquida, por lo que normalmente puede elevarse ésta
al valor necesario a fin de reducir el tiempo de secado final.
Téngase en cuenta que una temperatura final excesivamente
baja puede provocar al producto seco, una rápida
absorción de la humedad ambiental de la sala, si
ésta no se encuentra bajo condiciones de humedad
controlada.
Bibliografía
Manual de Liofilización telstar año 1970
Curso de Liofilización On Line docente Dr Jorge Rivera
www.agro20.com
Seminario de Liofilización Dr. Thommas Jennings
año 1993.
Autor:
Dr. Jorge Rivera
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