Estructura de las principales fases líquido-cristalinas liotrópicas

453 ISSN 0326-2383 Acta Farm. Bonaerense 24 (3): 453-7 (2005) Recibido el 28 de enero de 2005 Aceptado el 10 de abril de 2005 Actualizaciones * PALABRAS CLAVE: Cristales líquidos, Fases liotrópicas, Sustancias anfifílicas, Tensoactivos. KEY WORDS: Amphiphilies, Liquid crystals, Lyotropic phases, Surfactants. Autor a quien dirigir la correspondencia. E-mail: [email protected] Estructura de las Principales Fases Líquido-Cristalinas Liotrópicas Ricardo C. PASQUALI*, Carlos BREGNI & Rosa SERRAO Cátedra de Farmacotecnia I, Departamento de Tecnología Farmacéutica, Facultad de Farmacia y Bioquímica. UBA, Junín 956, 6° piso (1113) Buenos Aires, Argentina. RESUMEN. Los cristales líquidos constituyen un cuarto estado de agregación de la materia que compar- ten con los líquidos su fluidez y con los sólidos cristalinos el orden de largo alcance. Uno de los dos tipos de cristales líquidos, los llamados liotrópicos, se encuentran en formulaciones farmacéuticas y cosméticas, así como en sistemas biológicos. En este trabajo se presenta una actualización relativa a la estructura de las principales fases liotrópicas que aparecen en sistemas constituidos por sustancias anfifílicas y agua. SUMMARY. “Structure of the Main Liquid Crystalline Lyotropic Phases”. Liquid crystals constitute a fourth state of aggregation of the matter that share with the liquids their fluency and with the crystalline solids the order of long range. One of the two types of liquid crystals, the so called lyotropics, are found in cosmetic and pharma- ceutical formulations, as well as in biological systems. In this work an updating relating to the structure of the main lyotropic phases that appear in some systems constituted by amphiphiles and water is presented. INTRODUCCIÓN A diferencia de los líquidos ordinarios, en los cristales líquidos las moléculas o iones que los forman se disponen de manera relativamen- te ordenada. Las fases líquido cristalinas se clasi- fican en dos grandes grupos: termotrópicas y liotrópicas 1-3. Los cristales líquidos termotrópicos (del grie- go thérme, calor, y tropé, cambio) se forman al calentar ciertos sólidos a una temperatura carac- terística para cada sustancia. A otra temperatura, mayor y definida, desaparece el orden a nivel molecular y el sistema presenta las característi- cas de un líquido ordinario. Muchas sustancias presentan varias fases termotrópicas. A esta categoría pertenece el primer cristal lí- quido identificado como tal por el físico alemán Otto Lehmann, quién observó este estado de la materia en el benzoato de colesterilo calentado entre a 145,5 y 178,5 °C 4. Los cristales líquidos liotrópicos se presentan en un cierto rango de temperatura cuando algu- nas sustancias se dispersan en un líquido. Para una temperatura fija, este tipo de cristal líquido aparece en un intervalo de concentración. El nombre deriva del latín lyo, que significa desle- ír. Los sistemas liotrópicos más comunes están constituidos por dispersiones de tensoactivos en agua. También pueden formar parte de las fases liotrópicas otras sustancias anfifílicas, tales como alcoholes y ácidos grasos, aminas y esteroles, cuyas moléculas se mantienen unidas a las del tensoactivo por fuerzas intermoleculares de van der Waals y uniones puente hidrógeno. Este ti- po de fases líquido cristalinas aparece en siste- mas biológicos 5, en los que las sustancias dis- persas son fosfolípidos, colesterol y sales bilia- res. El objetivo de este trabajo es presentar una síntesis actualizada sobre la estructura, caracte- rísticas e identificación de las principales fases liotrópicas que aparecen en preparados farma- céuticos y cosméticos. PASQUALI R.C., BREGNI C. & SERRAO R. CLASIFICACIÓN DE LAS ESTRUCTURAS EN LOS CRISTALES LÍQUIDOS LIOTRÓPICOS Estructuras con orden de largo alcance Las fases liotrópicas poseen una estruc- tura altamente ordenada y de largo alcance. Es- tas estructuras, que poseen reticulados uni, bi y tridimensionales, fueron clasificadas en 1968 de la siguiente manera por Luzzati 6: L para los reti- culados en una dimensión (laminares); H para los reticulados hexagonales en dos dimensiones; P para los reticulados bidimensionales oblicuos o rectangulares; T, R y Q para los reticulados tri- dimensionales rectangular, rombohédrico y cú- bico respectivamente. Más tarde 7 se utilizó el símbolo L para otros reticulados laminares: cris- tal laminar en tres dimensiones (Lc) y cristal la- minar en dos dimensiones (Lc2D). Estructuras con orden de corto alcance Las cadenas hidrocarbonadas pueden adop- tar distintas conformaciones, que dependen de la temperatura y del contenido de agua. Las más comunes son las siguientes: Conformación similar a la de los líquidos (tipo a) Este tipo de conformación es altamente de- sordenada, similar a la de los alcanos en estado líquido, pero la orientación promedio es per- pendicular a la interfase agua-sustancia anfifíli- ca. La orientación perpendicular a la interfase es más pronunciada a medida que el área por gru- po polar decrece 6. Esta área toma un valor má- ximo para agregados esféricos normales 8, 9 y mínimo para los agregados