ESTABILIDAD DE UNA SUSPENSIÓN DE AMPICILINA

OBJETIVOS:

Analizar una muestra de suspensión de ampicilina a 0, 7, 14 días a

temperatura ambiente y a 30ºC.

Determinar los parámetros farmacocinéticos de la suspensión de

ampicilina: orden de reacción (duración para tres meses), la constante

de degradación (K), el t50 y t90 tiempo de degradación, tiempo de

vida útil.

Realizar las gráficas respectivas para conocer el orden de reacción y

usar el método de Arrhenius para conocer el tiempo de vida útil del

medicamento

MARCO TEORICO

Cinética química

La cinética química es un área de la fisicoquímica que se encarga del

estudio de la rapidez de reacción, cómo cambia la rapidez de reacción bajo

condiciones variables y qué eventos moleculares se efectúan durante la

reacción general (Difusión, ciencia de superficies, catálisis).

Es muy importante resaltar que la cinética química es hoy por hoy un estudio

puramente empírico y experimental, pues a pesar de la gran cantidad de

conocimientos sobre química cuántica que se conocen, siguen siendo

insuficientes para predecir ni siquiera por aproximación la rapidez de una

reacción química.

Por lo que la rapidez de cada reacción se determina experimentalmente

Velocidad de reacción

Está conformada por la velocidad de formación y la rapidez de

descomposición. Esta rapidez no es constante y depende de varios factores,

como la concentración de los reactivos, la presencia de un catalizador, la

temperatura de reacción y el estado físico de los reactivos.

Uno de los factores más importantes es la concentración de los reactivos.

Cuanto más partículas existan en un volumen, más colisiones hay entre las

partículas por unidad de tiempo.

La rapidez de reacción se mide en unidades de concentración/tiempo, esto

es, en (mol/l)/s es decir moles/(l·s).

Orden de reacción

Para cada reacción se puede formular una ecuación, la cual describe

cuantas partículas del reactivo reaccionan entre ellas, para formar una

cantidad de partículas del producto.

El orden de reacción está definido como la suma de los exponentes de las

concentraciones en la ley rapidez de la reacción.

Existen varios factores que afectan la rapidez de una reacción química: la

concentración de los reactivos, la temperatura, la existencia de catalizadores

y la superficie de contactos tanto de los reactivos como del catalizador.

Los catalizadores negativos se llaman electrocatalizadores y los positivos

catalizadores normales

Temperatura.-

Por norma general, la rapidez de reacción aumenta con la temperatura

porque al aumentarla incrementa la energía cinética de las moléculas.

Con mayor energía cinética, las moléculas se mueven más rápido y chocan

con más frecuencia y con más energía.

El comportamiento de la constante de rapidez o coeficiente cinético frente a

la temperatura = lnA − (Ea / R)(1 / T2 − 1 / T1)

Esta ecuación linealizada es muy útil a puede ser descrito a través de la

Ecuación de Arrhenius K = Aexp( − EA / RT) donde K es la constante de la

rapidez, A es el factor de frecuencia, EA es la energía de activación

necesaria y T es la temperatura, al linealizarla se tiene que el logaritmo

neperiano de la constante de rapidez es inversamente proporcional a la

temperatura.

Para un buen número de reacciones químicas la rapidez se duplica

aproximadamente cada diez grados centígrados.

Estado Físico de los Reactivos.-

Si en una reacción interactúan reactivos en distintas fases, su área de

contacto es menor y su rapidez también es menor. En cambio, si el área de

contacto es mayor, la rapidez es mayor.

Al encontrarse los reactivos en distintas fases aparecen nuevos factores

cinéticos a analizar. La parte de la reacción química, es decir hay que

estudiar la rapidez de transporte, pues en la mayoría de los casos estas son

mucho más lentas que la rapidez intrínseca de la reacción y son las etapas

de transporte las que determinan la cinética del proceso.

Presencia de un catalizador.-

Los catalizadores (La sustancia que acelera o retarda un proceso químico)

aumentan la rapidez de una reacción sin transformarla, además empeoran la

selectividad del proceso, aumentando la obtención de productos no

deseados. La forma de acción de los mismos es modificando el mecanismo

de reacción, empleando pasos elementales con mayor o menor energía de

activación.

Concentración de los reactivos.-

La mayoría de las reacciones son más rápidas cuanto más concentrados se

encuentren los reactivos. Cuanta mayor concentración, mayor frecuencia de

colisión...

Presión.-

En una reacción química, si existe una mayor presión en el sistema, ésta va

a variar la energía cinética de las moléculas. Entonces, si existe una mayor

presión, la energía cinética de las partículas va a disminuir y la reacción se

va a volver más lenta. Excepto en los gases, que al aumentar su presión

aumenta también el movimiento de sus partículas y, por tanto, la rapidez de

reacción.

METODOLOGÍA

METODO ESPECTROFOTOMÉTRICO

La espectrofotometría es el método de análisis óptico más usado en las

investigaciones químicas y biológicas.

El espectrofotómetro permite comparar la radiación absorbida o transmitida

por una solución que contiene una cantidad desconocida de soluto, y una

que contiene una cantidad conocida de la misma sustancia.

La estructura básica de las penicilinas

es el ácido 6-aminopenicilánico (6-

APA), que consiste en un anillo

tiazolidínico con un anillo ß-lactámico

condensado.

El 6-APA lleva una parte variable

acilada en la posición 6.

Para realizar los ensayos.-

1. Reconstituir la suspensión de

ampicilina con agua destilada.

2. Tomar el equivalente a 100mg de principio activo, en nuestro caso 4ml.

3. Aforar a 100ml con agua destilada, filtrar la solución.

4. Tomar una alícuota de 2ml del filtrado y aforar a 100ml con solución

amortiguadora de sulfato de cobre (pH 5.2)

5. Trasvasar a dos tubos de ensayo y con la ayuda de dos pinzas de calor

calentar a baño María a 75ºC; enfriar.

6. Leer en el espectrofotómetro a una longitud de onda de 320nm.

7. Usar como blanco la solución amortiguadora con la que se realizó el

segundo aforo de la solución. (no calentar).

Para preparar el estándar llegar seguir el mismo procedimiento llegando a la concentración de 20μg/ml

RESULTADOS

MUESTRA

Nombre: Ampicilina

Forma Farmacéutica: Suspensión

Laboratorio:

Registro Sanitario#:

Fecha de Fabricación:

Fecha de Vencimiento:

Lote:

Dosis: 125mg/5mL

CONTROLES FÍSICOS

Temperatura Ambiente Temperatura 30ºC

DÍA 0 7 14 0 7 14

pH 6,55 6,19 6,18 6,55 5,85 5,86

Temperatur

a ºC25 25 23 25 24 24

Peso

Específico1,1087 1,0997 1,0988 1,1087 1,0985 1,0755

Características Organolépticas

Temperatura Ambiente Temperatura 30ºC

DÍA 0 7 14 0 7 14

Color Naranja NaranjaNaranja

intensoNaranja Naranja

Naranja

bajito

Olor Banano BananoBanano

maduroBanano

Banano

maduro

Banano

maduro

Sabor Dulce DulceDulce algo

fermentadoDulce Dulce Amargo

CONTROL QUÍMICO

Valoración espectrofotométrica.

Absorbancia del Estándar: 0,609

Concentración del Estándar: 20μg/mL

Temperatura Ambiente Temperatura 30ºC

DÍA 0 7 14 0 7 14

Absorbancia 0,635 0,530 0,522 0,635 0,491 0,447

Concentración

de principio

activo (μg/ml)

20,8539 17,4056 17.1428 20,853916,1248

14,6798

Concentración

en Porcentaje

(%)

104,27 87,025 85,715 104,27 80,625 73,400

CALCULOS

Peso Específico

Control Químico:

Datos

Cst= 2g/mlAbsAbs= 0,609Absto= 0,635

Abst7-Ambiente= 0,530Abst14-Ambiente= 0,522Abst7-30^C= 0,491Abst14-30^C= 0,447

Cálculo de la Concentración

CM=C st xAbsMAbsM

˗ T0

CM=20x 0 ,6350 ,609

=20 ,8539 μgml

˗ T7

Ambiente

CM=20x 0 ,5300 ,609

=17 ,4056 μgml

30 o C

CM=20x 0 ,4910 ,609

=16 ,1248 μgml

˗ T14

Ambiente

CM=20x 0 ,5220 ,609

=17 ,1428 μgml

30 o C

CM=20x 0 ,4470 ,609

=14 ,6798 μgml

Cálculo del Porcentaje

20g 100%

20,854g X = 104,27% T0

17,405g X = 87,025% T7 -- Ambiente

17,143g X = 85,715% T14 – Ambiente

16,125g X = 80,625% T7 – 30oC

14,680g X = 73,400% T14 – 30oC

t, díasConcentración, % P.A.

T ambiente T 30oC

0 104,27 104,27

7 87,025 80,625

14 85,715 73,400

Cálculo de Orden de Reacción

- T ambiente, 200C

t, días%

Conc. ln Conc. 1/Conc.0 104,27 4,6470 9,590E-037 87,025 4,4662 0,011514 85,715 4,4510 0,0117

A= 101,6142 4,6194 9,88E-03B= -1,3254 -0,0140 1,48E-04r= 0,8959 0,8987 0,9016

Orden de Reacción 2

Gráficas

˗ T 30oC

t, días%

Conc. ln Conc. 1/Conc.0 104,270 4,6470 2,152E-017 80,625 4,3898 2,278E-0114 73,400 4,2959 2,328E-01

A= 101,5333 4,6198 2,16E-01B= -2,2050 -0,0251 1,26E-03r= 0,9559 0,9658 0,9700

Orden de reacción 2

Cálculo de Kd (Constante de degradación)

1/ot, oK x 1000 K

3,4130 1,48E-04

3,3003 2,88E-04

3,3557 2,19E-04

A= 0,004384683

B= -0,001241263

r= -1

Y= a+bx

Y= 2,19E-04

Kd=0 ,105K 25

Kd= 0 ,105

2,19 x10−4=478 ,6138

Días

Cálculo de T50

t50=0 ,693K 25

t50=0 ,693

2 ,19 x10−4=3164 ,3836

Días

Cálculo de T90 (Tiempo de vida útil)

t90=0 ,105K25

t90=0 ,105

2 ,19 x10−4=479 ,4520

Días

CONCLUSIONES

- La estabilidad química nos permite conocer el tiempo de vida útil de un medicamento, de su principio activo sin embargo deben realizarse pruebas de estabilidad de sus excipientes ya q pueden ser los causantes de la aceleración en la degradación del principio activo.

- Al realizar el análisis espectrofotométrico a los siete días a temperatura ambiente podemos observar que el contenido de principio activo se ha degradado más del 10% (87,03%) de su contenido inicial (104,27%) lo cual nos indica que la suspensión es muy inestable y una vez reconstituida su tiempo de vida útil es menor a una semana.

- En el control físico de las suspensiones a diferentes temperaturas, podemos ver que el olor con el pasar del tiempo se intensifica, con respecto al sabor en t0 y t7 el en los dos se aprecia un sabor dulce, pero a t14 mientras a temperatura ambiente se potencializa el sabor, 30oC se hizo un poco amarga, algo similar pasó con el color en t14, a temperatura ambiente el color naranja se intensificó y a 30oC disminuyó la coloración hasta alcanzar un naranja pastel.

- Al realizar la prueba de sedimentación, obtuvimos cero como sedimento lo cual está dentro de los parámetros para suspensiones.

- Tanto a temperatura ambiente como a 30oC se obtuvieron órdenes de reacción tipo 2, lo que quiere decir que el orden de reacción es directamente proporcional al cuadrado de la concentración.

- La constante de degradación en la suspensión de Ampicilina fue de 478,61 días, lo que equivale a 16 meses.

- El tiempo necesario para que se degrade el 50% del principio activo fue de 3164,38 días, lo que equivale aproximadamente a 9 años.

- El tiempo necesario para que la concentración de principio activo disminuya a 90%, la cual es la cantidad inferior de las especificaciones es de 16 meses, (tiempo de vida útil).

- En el estudio de 14 días podemos observar que la concentración de principio activo disminuye considerablemente a mayor temperatura que a temperatura ambiente, por lo que se recomienda almacenarlo en un lugar fresco.

DISCUSIONES

- Al reconstituir la suspensión, hay que tener precaución de agitar bien para que todo el principio activo se disuelva en agua ya que si no lo hacemos por 10 minutos aproximadamente, podemos tener un valor erróneo de principio activo.

- Al someter a calentamiento la solución con Buffer en los tubos hay que tener precaución con la introducción de agua dentro de estos al igual que dejarlos mucho tiempo al aire libre ya que pueden descomponerse al contacto con el ambiente.

- Al tener una solución a diversas temperaturas, es mejor tener varias

suspensiones, ya que si sólo trabajamos con una variando la

temperatura, esta se puede descomponer y alterar los valores que

vamos a obtener.

- La vida útil obtenida de la suspensión de ampicilina fue de un año

cuatro meses y en el envase está reportado que es de dos años, esto

pudo deberse a que la concentración del principio activo fue menor al

obtenido en realidad ya que al realizar los controles al día 7 y 14, la

solución estaba muy sedimentada y es posible que no todo el

CCo

principio activo que había en el frasco, se reconstituyó nuevamente

obteniendo un valor menor al que debimos obtener, también pudo ser

por la calidad de los reactivos con los que trabajamos o puede ser

que el almacenamiento del producto en bodega no fue en las

condiciones adecuadas por lo que la composición de la suspensión se

alteró teniendo una vida útil menor a la reportada.

CUESTIONARIO

Describir otros métodos para determinar el orden de reacción

Determinación del orden de reacción. Es un fin primordial de la Cinética Química. Entre otros métodos tenemos:

a) Uso de las ecuaciones integradas de velocidad en dos modalidades:

a-l) Directamente: Se supone un orden, se compara la representación de

c = c (t) con la experimental.

Se repite hasta ajustar lo más posible los datos.

El método no es preciso y se usa fundamentalmente para distinguir entre primer y segundo orden. '

a-2) Método de Powell. Este método se aplica cuando la ecuación cinética tiene la forma v = kcn.

Definamos los parámetros adimensionales α y ø, como:

α = c/co ø = kcon-1 . t

La ecuación general de las cinéticas se convierte entonces:

α1-n -1 = (n - 1)ø n ≠ 1

= 1 + c3-1(n - l)kt ln α = - ø n = 1

Se usa una representación de α frente a log ø (representaciones de tipo general, tal y como se representa en la Fig. 1)

Haciendo ahora un experimento donde se mida α en función de log t se representa en un papel transparente y se procura hacer coincidir con una curva tipo, dado que lo que diferencia t de ø es kco

n-1, que es constante durante el experimento, al ajustar la curva experimental con la teoría, se obtiene n.,

b) Uso de las vidas de la reacción química.

Este método se puede emplear cuando las ecuaciones cinéticas son de la forma: v = kcn.

En esos casos:

t1/2 ~ (1 - n) . log co + constante

Fig 1. Representación típica semilogarítmica de los parámetros α y ø para distintos órdenes de reacción. Ilustración del método Powell.

Luego una representación de log tl/2 frente a log co permitiría obtener n a partir de la pendiente. .

c) Método de las velocidades iniciales de Van't Hoff.

Este método usa como su nombre indica las velocidades iniciales. Como se indica en la figura 2, las velocidades iniciales se determinan para distintos experimentos donde se ha cambiado la concentración inicial. A partir del conjunto de valores (v, c) el orden de reacción puede determinarse mediante una representación log v frente a log c pues log v es proporcional a n log c como se indica en la misma figura. Este método tiene la ventaja de que se conoce con certeza lo que hay presente al principio, es decir, está exento de perturbaciones debidas a sustancias producidas por la propia reacción.

d) Método diferencial.

Es una variante del anterior y se emplea solo una curva. Se van midiendo las diversas pendientes para diversos (c1, t1) (c2, t2) (c3, t3); cada pendiente es v y luego se representa log v frente a log c, tal y como se muestra en la figura anterior.

Como ahora el tiempo varía, este orden suele calificarse de «orden respecto al tiempo t».

En general, ambos ordenes no tienen porque coincidir, el verdadero (punto anterior) y el temporal o el de Letort, pues la propia reacción puede formar inhibidores o lo contrario, es decir, sustancias que activan la reacción.

En este caso se dice que la reacción se autocataliza.

FIG. 2 representaciones típicas de concentración en función del tiempo (izquierda) y velocidad, en función de la concentración (derecha). Parte superior: ilustración del método las velocidades iniciales de Van't Hoff. Parte inferior: ilustración del método diferencial.

Comprendemos ahora que los órdenes de velocidad basados en la vida media no son muy precisos para la determinación de órdenes de reacción, la propia vida media está relacionada con el orden respecto al tiempo.

e) Método de aislamiento.

En este método se añaden todos los reactivos menos uno en gran exceso.' Así puede estudiarse la variación de la concentración de éste con el tiempo.

.

Ejemplo: v = k[A]x[B]y[C]z. Si ponemos A y B en gran exceso puede escribirse v = k'[C]Z

Por lo que el orden parcial z puede obtenerse por los métodos señalados anteriormente. Una vez terminado este proceso se repite, pero ahora añadiendo un gran exceso de A y C para determinar el orden y de B.

Dicho proceso se continúa hasta acabar con todos los reactivos.

BIBLIOGRAFÍA

LEVINE, Ira; FISICOQUÍMICA; volumen 2; quinta edición; España; 2004;

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GONZÀLEZ, A; CINÉTICA Y DINÁMICA MOLECULAR DE LAS

REACCIONES QUÍMICAS; primera edición; España: 1985; páginas 20-22

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http://nostoc.usal.es/sefin/MI/tema15MI.html