Sistemas Dispersos Heterogéneos: Fundamentos y Aplicaciones

Introducción a las Dispersiones

Las dispersiones son un grupo de sistemas que permiten incorporar sustancias de distinta naturaleza en una misma fórmula. Ello proporciona una gran versatilidad, y sus propiedades físicas permiten un fácil manejo y aplicación de estos productos. La mayoría están constituidos por sistemas dispersos como emulsiones, suspensiones, geles, espumas y aerosoles.

Clasificación de los Sistemas Dispersos Heterogéneos

Los sistemas dispersos se clasifican dependiendo del tamaño de partícula de la fase dispersa. Las disoluciones tienen un tamaño de partícula muy pequeño y constituyen sistemas homogéneos, a diferencia del resto, que son sistemas heterogéneos o polifásicos.

Factores que Afectan la Estabilidad de los Sistemas Dispersos

Los sistemas dispersos son inherentemente inestables. Los principales factores que influyen en su estabilidad son:

  • Tamaño de partícula de la fase dispersa: Cuanto más pequeño sea el tamaño de la fase dispersa, el sistema será más estable.
  • Viscosidad: Una mayor viscosidad reduce la tendencia a la separación de las fases.
  • Carga eléctrica: En muchos casos, la estabilidad depende del pH. Las partículas con carga similar se repelen, lo que ayuda a mantenerlas separadas.
  • Temperatura: Un aumento de la temperatura incrementa la energía y el movimiento de las partículas de la fase dispersa, y disminuye la viscosidad de la fase dispersante, lo que puede reducir la estabilidad.
  • Tensioactivos: Estos compuestos rebajan la tensión interfacial y favorecen el contacto y la estabilidad entre ambas fases.

Dispersiones Coloidales: Características y Tipos

Las dispersiones coloidales pertenecen a la categoría de sistemas dispersos. Constituyen sistemas en los que la fase dispersa está distribuida de manera uniforme en una fase externa o dispersante.

Características de los Coloides

  • La fase dispersa no se aprecia a simple vista, aunque las dispersiones coloidales no son totalmente transparentes.
  • Los cambios de pH pueden alterar significativamente su estabilidad.
  • Se clasifican en función de la afinidad entre la fase dispersa y la fase dispersante (liófilos, liófobos).

Geles: Un Tipo Específico de Coloide

El término gel incluye a un grupo de excipientes semisólidos que pueden ser suspensiones de pequeñas partículas inorgánicas o grandes moléculas orgánicas interpenetradas por un líquido.

En el primer caso, constituye una suspensión; si es lo suficientemente pequeño, podría considerarse un coloide. En el segundo caso, se trata de disoluciones, pero se las puede considerar como sistemas heterogéneos, es decir, coloides liófilos.

Propiedades y Aplicaciones de los Sistemas Coloidales

Los sistemas coloidales presentan tres propiedades fundamentales:

  • Comportamiento reológico: La viscosidad que alcanzan los geles favorece la estabilidad de emulsiones y suspensiones. Constituyen un excipiente cosmético idóneo, dado que se pueden obtener geles transparentes.
  • Capacidad dispersante: Los coloides de asociación permiten dispersar en medios acuosos sustancias insolubles de naturaleza lipófila, sin adicionar disolventes orgánicos y sin modificar la apariencia del medio acuoso.
  • Estabilidad: Son capaces de proporcionar estabilidad a otras formulaciones.

Uno de los inconvenientes de los geles es su tendencia a exudar agua (sinéresis). Por ello, se les suele incorporar glicerina o polioles para mitigar este efecto.

Suspensiones: Sistemas Dispersos Sólido-Líquido

Las suspensiones son sistemas dispersos heterogéneos en los que la fase dispersa es sólida e insoluble en la fase dispersante. Tienen un aspecto turbio.

Propiedades de las Suspensiones

  • Se depositan con lentitud.
  • Se redispersan fácilmente por agitación.
  • No se apelmazan al sedimentar.
  • Tienen una viscosidad que permite su vertido adecuado.

Emulsiones: Sistemas Dispersos Líquido-Líquido

Una emulsión es un sistema disperso heterogéneo, constituido por dos fases líquidas no miscibles, de las cuales una se encuentra finamente dividida. A la fase dividida se la llama interna, dispersa o discontinua, y a la otra, fase externa, dispersante o continua.

Características de las Emulsiones

Las emulsiones presentan una consistencia fluida; si la consistencia aumenta, hablamos de cremas.

Tipos de Emulsión

Las emulsiones se suelen clasificar en función de su “signo”, el cual indica cuál es la fase interna y cuál es la externa. Este signo viene dado principalmente por el emulgente utilizado.

La nomenclatura utiliza “O” para óleo (fase oleosa) y “A” para agua (fase acuosa). La primera inicial corresponde a la naturaleza de la fase interna y la posterior a la barra, a la fase externa.

  • Emulsión O/A (Oleo-Acuosa):
    • Conducen la corriente eléctrica.
    • Tienen tacto suave y se absorben con facilidad.
    • Se tiñen con colorantes hidrosolubles.
    • Se encuentran comúnmente en cremas de día, cremas base y leches corporales.
  • Emulsión A/O (Acuo-Oleosa):
    • No conducen la corriente eléctrica.
    • Son viscosas y untuosas.
    • Se tiñen con colorantes lipófilos.
    • Se utilizan frecuentemente en cremas de noche y tratamientos específicos.
  • Emulsión A/S (Silicónicas):
    • La fase interna es acuosa y la externa está formada por derivados silicónicos (a menudo etiquetadas como oil-free).
  • Emulsiones Múltiples A/O/A:
    • Consisten en una fase acuosa dispersa en una fase oleosa, que a su vez está dispersa en una fase acuosa.
  • Emulsiones Múltiples O/A/O:
    • Consisten en una fase oleosa dispersa en una fase acuosa, que a su vez está dispersa en otra fase oleosa.

Componentes Clave de una Emulsión

  • Fase Acuosa:

    El agua es el componente mayoritario de esta fase y debe ser agua desionizada para evitar interferencias.

  • Fase Oleosa:

    Está formada por sustancias lipófilas. En ella se incorporan todas las sustancias grasas como hidrocarburos, alcoholes grasos, ceras, ácidos grasos y sus ésteres, lanolina y sus derivados, o siliconas.

  • Emulgentes o Tensioactivos:

    Las sustancias emulgentes son aquellas que facilitan la formación de la emulsión y la estabilizan, disminuyendo la tensión superficial entre las fases.

    Se les denomina tensioactivos. Tienen una característica común: su molécula posee dos partes diferentes; una es soluble en agua (hidrófila) y la otra es soluble en grasa (lipófila). Todos estos compuestos son solubles, o parcialmente solubles, tanto en agua como en grasa.