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Introducción a la química farmaceútica
Prof: Danny Javier Balanta Silva
Facultad de Ciencias Naturales y Exactas
Departamento de Química
Maestría en Ciencias Química
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Cálculos en química farmacéutica
Cálculos en química farmaceútica.
 Son necesarios, debido a que los principios activos contenidos en las
formas farmaceúticas necesitan ser cuantificados en algún momento
del proceso (material de partida, producto en proceso o producto
terminado)
 Pueden ser requeridos por el director técnico o encargado de la planta
de procesamiento
 Se pueden determinar mediante espectroscopía de UV-Visible,
Absorción atómica, espectroscopía FTIR y RMN, curvas de calibración,
interpolación, adición de estándar, valoración potenciométrica y
gravimetría.
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Cálculos en química farmacéutica
 Son necesarios, debido a que los principios activos contenidos en las
formas farmaceúticas necesitan ser cuantificados en algún momento
del proceso (material de partida, producto en proceso o producto
terminado)
 Pueden ser requeridos por el director técnico o encargado de la planta
de procesamiento
 Se pueden determinar mediante espectroscopia de UV-Visible,
Absorción atómica, espectroscopia FTIR y RMN, curvas de calibración,
interpolación, adición de estándar, valoración potenciométrica y
gravimetría.
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Cálculos en química farmacéutica
Humedad: ejercicio 1
Se requiere fabricar píldoras de codeína, en forma de fosfato de codeína
(30 mg / tableta). El registro de manufactura solicita pesar 13953 g del
principio activo distribuidos así:
Lote 20140601-1321, existencia de 1000 g cuya humedad es del 2.5%
Lote 20140601-1650, existencia de 12953 g cuya humedad es del 2.84%
¿Cuáles son las cantidades reales a pesar de cada materia prima de los
dos lotes diferentes para el tableteado?
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Cálculos en química farmacéutica
Humedad: ejercicio 1
Principio activo del lote 20140601-1321: tiene 1000 g, de los cuales el 2.5
% es humedad, entonces se deben pesar realmente:
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑟𝑒𝑎𝑙 𝑙𝑜𝑡𝑒 1321: 1000 + 1000 ∗
2.5
= 1025 𝑔
100
El cálculo es similar para el lote 1650
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑟𝑒𝑎𝑙 𝑙𝑜𝑡𝑒 1650: 12953 + 12953 ∗
2.84
= 13320.86 𝑔
100
𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑎 𝑝𝑒𝑠𝑎𝑟 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑑𝑒𝑖𝑛𝑎 𝑓𝑜𝑠𝑓𝑎𝑡𝑜:
1025 + 13320.86 = 14345.86 𝑔
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Cálculos en química farmacéutica
Determinaciones varias. Ejercicio 1
Una formulación contiene 15 mg de benzocaína y 36 mg de antipirina en 1
mL de solución. Calcular la concentración en % (p/v) de cada ingrediente.
𝐶𝑜𝑛𝑐. 𝑏𝑒𝑛𝑧𝑜𝑐𝑎𝑖𝑛𝑎 %
𝐶𝑜𝑛𝑐. 𝑎𝑛𝑡𝑖𝑝𝑖𝑟𝑖𝑛𝑎 %
𝑝
=
𝑣
𝑝
=
𝑣
1𝑔
15 𝑚𝑔 ∗ 1000 𝑚𝑔
1 𝑚𝐿
1𝑔
36 𝑚𝑔 ∗ 1000 𝑚𝑔
1 𝑚𝐿
∗ 100 = 1.5%
∗ 100 = 3.6%
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Cálculos en química farmacéutica
Determinaciones varias. Ejercicio 2
¿Cuánta cantidad de una mezcla de concentración de 17% (p/p) puede
prepararse de 8.8 g de principio activo puro?
17 g de ppio activo puro se usan en 100 g de preparado
8.8 g de ppio activo rendirán
X g de preparado
𝑋
8.8 𝑔 𝑝𝑝𝑖𝑜 𝑎𝑐𝑡.
=
100 𝑔 𝑝𝑟𝑒𝑝
17 𝑔 𝑝𝑝𝑖𝑜 𝑎𝑐𝑡
8.8 𝑔 𝑝𝑝𝑖𝑜 𝑎𝑐𝑡.
𝑋=
∗ 100 𝑔 𝑝𝑟𝑒𝑝
17 𝑔 𝑝𝑝𝑖𝑜 𝑎𝑐𝑡
𝑋 = 51.76 𝑔 𝑝𝑟𝑒𝑝
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Cálculos en química farmacéutica
Determinaciones por RMN: área bajo la curva
Una especialidad farmacéutica contiene acido acetilsalicílico, fenacetina y
cafeína en distintas proporciones que usted no conoce; sin embargo al
tomar los espectros de RMN protónico las integraciones de las señales de
los grupos CH3 para cada compuesto aparecen a 2.3, 2.1 y 3.4 ppm con
áreas de 113, 192 y 36 respectivamente. Calcule la proporción de los tres
fármacos en la especialidad.
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Cálculos en química farmacéutica
Determinaciones por RMN: área bajo la curva
Calcule la proporción de los tres fármacos en la especialidad.
Solución: se calcula la relación de las áreas de cada una de las señales,
dado que la señal del grupo metilo en cada caso es la mas intensa.
113
% 𝑎𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑐𝑒𝑡𝑖𝑙𝑠𝑎𝑙𝑖𝑐𝑖𝑙𝑖𝑐𝑜 =
∗ 100 = 33%
113 + 192 + 36
% 𝑓𝑒𝑛𝑎𝑐𝑒𝑡𝑖𝑛𝑎 =
% 𝑐𝑎𝑓𝑒í𝑛𝑎 =
192
∗ 100 = 56%
113 + 192 + 36
192
∗ 100 = 11%
113 + 192 + 36
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Cálculos en química farmacéutica
Determinaciones por HPLC: área bajo la curva
Usted requiere determinar el contenido de cafeína por HPLC en un
preparado farmacéutico. De acuerdo a la USP le proporcionan estándares
del principio activo, los cuales arrojan los siguientes datos. Determine las
concentraciones de ambas muestras en ppm
# STD
Anchura
pico
Altura pico
tr (min)
Area
Concentración
(ppm)
1
0.3179
27.9
5.416
561.6
8
2
0.3191
50.1
5.442
1007.7
16
3
0.3188
110.1
5.454
2225.8
32
4
0.3177
139.4
5.475
2804.8
40
5
0.3193
161.3
5.477
3247.6
48
6
0.3180
220.3
5.490
4437.1
64
Muestra 1
0,3567
188,5
5.492
4398,6
?
Muestra 2
0.3399
174.6
5.504
3823.7
?
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Cálculos en química farmacéutica
Determinaciones por HPLC: área bajo la curva
Picos estándares
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Cálculos en química farmacéutica
Determinaciones por HPLC: área bajo la curva
Picos muestras
Cálculos en química farmacéutica
Determinaciones por HPLC: área bajo la curva
Usted requiere determinar el contenido de cafeína en un preparado
farmacéutico. De acuerdo a la USP le proporcionan estándares del
principio activo, los cuales arrojan los siguientes datos, mas los de sus
muestras, determine las concentraciones de ambas en ppm
𝐴𝑟𝑒𝑎 = 69.7 𝐶𝑎𝑓 − 35.5
𝑟 = 0.999
(𝐴𝑟𝑒𝑎 + 35.5)
= 𝐶𝑎𝑓
69.7 𝑝𝑝𝑚−1
𝐶𝑎𝑓1 = 63.61 𝑝𝑝𝑚
𝐶𝑎𝑓2 = 55.36 𝑝𝑝𝑚
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Cálculos en química farmacéutica
Determinaciones por IR:
Usted requiere determinar el contenido de simeticona en grageas
comerciales, para dicho fin utiliza 10 grageas cuya masa es de 0.5780 g.
El estándar USP a emplear es PDMS (polidimetilsiloxano) el cual se midió
por espectroscopía FTIR, de la siguiente manera.
Peso de PDMS (± 0.1
mg)
Concentración PDMS
(mg/mL)
Intensidad
(Absorbancia a 1260
cm-1)
11,60
1,160
0,263
22,00
2,200
0,405
29,80
2,980
0,422
39,90
3,990
0,768
49,70
4,970
1,202
59,30
5,930
1,240
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Cálculos en química farmacéutica
Determinaciones por IR:
Los datos relacionados a las muestras problema son los siguientes. Se
solicita calcular el contenido de simeticona en cada una de las muestras (1
y 2). Se utilizan 10 mL de tolueno para cada una de las disoluciones
Peso promedio
grageas (g)
Peso muestra 1 (g)
Peso muestra 2 (g)
Contenido de
Simeticona por tableta
Absorbancia muestra
1
Absorbancia muestra
2
0,5780
0,1485
0,1450
120 mg
0,217
0,753
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Cálculos en química farmacéutica
Determinaciones por IR:
Se solicita calcular el contenido de simeticona en cada una de las
muestras (1 y 2) [Sim] es el contenido de simeticona en la muestra mas no
en la tableta.
𝐴 = 0,2307 𝑆𝑖𝑚 − 0,0998
𝑟 = 0,964
𝑆𝑖𝑚 =
𝐴 − 0,0998)
0,2307 𝑚 𝐿 𝑚 𝑔
𝑆𝑖𝑚
1
= 1,373 𝑚 𝑔 𝑚 𝐿
𝑆𝑖𝑚
2
= 3,696 𝑚 𝑔 𝑚 𝐿
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Cálculos en química farmacéutica
Determinaciones por IR:
Se solicita calcular el contenido de simeticona en cada una de las
muestras (1 y 2)
Contenido de simeticona en tableta 1
1,373
𝑚𝑔 𝑆𝑖𝑚𝑒𝑡𝑖𝑐𝑜𝑛𝑎
0.578 𝑔 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎
𝑥 10 𝑚𝐿 𝑇𝑜𝑙𝑢𝑒𝑛𝑜 ∗
𝑚𝐿 𝑇𝑜𝑙𝑢𝑒𝑛𝑜
1 𝑇𝑎𝑏𝑙𝑒𝑡𝑎
0.1485 𝑔 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎
= 53,43
𝑚𝑔 𝑆𝑖𝑚𝑒𝑡𝑖𝑐𝑜𝑛𝑎
𝑇𝑎𝑏𝑙𝑒𝑡𝑎
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Cálculos en química farmacéutica
Determinaciones por IR:
Se solicita calcular el contenido de simeticona en cada una de las
muestras (1 y 2)
Contenido de simeticona en tableta 2.
3,696
𝑚𝑔 𝑆𝑖𝑚𝑒𝑡𝑖𝑐𝑜𝑛𝑎
0.578 𝑔 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎
𝑥 10 𝑚𝐿 𝑇𝑜𝑙𝑢𝑒𝑛𝑜 ∗
𝑚𝐿 𝑇𝑜𝑙𝑢𝑒𝑛𝑜
1 𝑇𝑎𝑏𝑙𝑒𝑡𝑎
0.1450 𝑔 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎
𝑚𝑔 𝑆𝑖𝑚𝑒𝑡𝑖𝑐𝑜𝑛𝑎
= 147,33
𝑇𝑎𝑏𝑙𝑒𝑡𝑎
53,43 + 147,33
𝑃𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 =
2
= 100,38
𝑚𝑔 𝑆𝑖𝑚𝑒𝑡𝑖𝑐𝑜𝑛𝑎
𝑇𝑎𝑏𝑙𝑒𝑡𝑎
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Cálculos en química farmacéutica
Determinaciones varias: potencia estandar
De acuerdo a la farmacopea USP el análisis de furosemida se realiza de la
siguiente manera:
1. De 20 tabletas maceradas (1.656 g) tómese una cantidad de mustra
de furosemida (0.5195 g) y solubilice en 300 mL de NaOH 0.1M
2. Complete a volumen hasta 500 mL con NaOH 0.1M
3. Tome 5 mL de la solución anterior y dilúyala hasta 250 mL con NaOH
0.1M
4. La absorbancia del extracto anterior debe leerse en celdas de 1 cm en
un espectrofotómetro UV-Vis a 271 nm
5. El coeficiente de extinción molar es de 580 mL/g a esa longitud de
onda
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Cálculos en química farmacéutica
Determinaciones varias: potencia estandar
De acuerdo a la farmacopea USP el análisis de furosemida se realiza de la
siguiente manera:
Contenido estándar: 40 mg de furosemida / tableta
Peso de 20 tabletas utilizadas: 1.656 g
Peso de la muestra de las tabletas maceradas para análisis: 0.5195 g
Lectura de la absorbancia: 0.596 a 271 nm
Del método y los datos provistos, calcule la potencia estándar de la tableta
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Cálculos en química farmacéutica
Determinaciones varias: potencia estándar de furosemida
Cantidad de ppio activo en las 20 tabletas
0.5195 𝑔 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎
40 𝑚𝑔 𝑝𝑝𝑖𝑜 𝑎𝑐𝑡.
∗
∗ 20 𝑡𝑎𝑏𝑙𝑒𝑡𝑎𝑠 = 251.0 𝑚𝑔 𝑝𝑝𝑖𝑜 𝑎𝑐𝑡
1.656 𝑔 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
𝑡𝑎𝑏𝑙𝑒𝑡𝑎
Concentración en la solución diluida: [C] está dado en g / 100 mL
𝐴𝑏𝑠 = 580 𝐶
𝐴𝑏𝑠
= 𝐶
580 𝑚𝐿/𝑔
0.596
0.001028 g
1.028 𝑚𝑔
=
=
580 𝑚𝐿/𝑔 100 𝑚𝐿 𝑠𝑜𝑙𝑛 100 𝑚𝐿 𝑠𝑜𝑙𝑛
Cantidad de furosemida en la solución original de la tableta:
1.028 𝑚𝑔
250 𝑚𝐿
∗
∗ 500 𝑚𝐿 𝑠𝑜𝑙𝑛 = 257.0 mg
100 𝑚𝐿 𝑠𝑜𝑙𝑛
5 𝑚𝐿
Potencia estándar:
257.0 𝑚𝑔
∗ 100 = 102.4 %
251. 0 𝑚𝑔
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¡Muchas gracias por su
atención!
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Cálculos en química farmacéutica
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Cálculos en química farmacéutica
Criterios de la USP aplicados en el control de calidad para disolución
de tabletas
Primer criterio de la USP: 6 tabletas
“El promedio obtenido de la disolución (S1) de 6 tabletas de un mismo lote
fabricado debe ser igual o mayor al valor de Q + 5%, de no cumplir este
criterio se pasa al segundo criterio de la USP”
Las seis tabletas pueden repartirse asi: 2 tabletas al inicio del procesado, 2
tabletas en producto en proceso y 2 tabletas en producto terminado
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Cálculos en química farmacéutica
Criterios de la USP aplicados en el control de calidad para disolución
de tabletas
Segundo criterio de la USP: 6 tabletas
“El promedio obtenido de la disolución (S1+S2) de 12 tabletas de un
mismo lote fabricado debe ser igual o mayor al valor de Q y ninguno de
los valores obtenidos en las 12 tabletas individuales deberá ser menor a
Q-15%”
Se usan las seis tabletas del primer criterio mas seis tabletas del segundo
criterio. De no ser asi se pasa al tercer criterio
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Cálculos en química farmacéutica
Criterios de la USP aplicados en el control de calidad para disolución
de tabletas
Tercer criterio de la USP: 12 tabletas
“El promedio obtenido de la disolución (S1+S2+S3) de 24 tabletas de un
mismo lote fabricado debe ser igual o mayor al valor de Q y no mas de dos
tabletas de las 24 deben ser menores a Q-15% y ninguna de las 24
tabletas debe ser menor a
Q-25%”
Se usan las seis tabletas del primer criterio mas seis tabletas del segundo
criterio mas 12 tabletas del tercer criterio
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Cálculos en química farmacéutica
Ejemplo: determine si un lote de Captoril (antihipertensivo) con un Q=80
(determinado por la USP-NF) cumple con los criterios de la USP
S1
V1
V2
V3
V4
V5
V6
Q
70
80
85
79
81
84
S1= 79.83%
No cumple primer criterio ya que no da Q + 5%
Pasa a segundo criterio con seis tabletas mas
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Cálculos en química farmacéutica
Ejemplo: determine si un lote de Captoril (antihipertensivo) con un Q=80
(determinado por la USP-NF) cumple con los criterios de la USP
S1
V1
V2
V3
V4
V5
V6
Q
70
80
85
79
81
84
S2
V1
V2
V3
V4
V5
V6
Q
72
65
87
90
89
88
S1= 79.83%
S2= 81.83%
(S1+S2)/2 = 80.83%
Se aprueba el lote en base al segundo criterio de disolución
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Cálculos en química farmacéutica
Cálculos en química farmacéutica. Ultravioleta:
1. Cinco soluciones estándar de diazepam (Mw: 284.7 g/mol) fueron
disueltas en etanol grado espectroscópico, y las absorbancias de
cada solución fueron medidas a 285 nm en cubetas de cuarzo de 1
cm por UV. Determinar la absorptividad molar y la concentración en
mg/100 mL de un lote cuya absorbancia fue de 0.510.
Concentración (mg/ 100
mL)
Absorbancia
0.25
0.140
0.50
0.281
0.75
0.421
1.00
0.562
1.25
0.697
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Cálculos en química farmacéutica
Cálculos en química farmacéutica. Ultravioleta problema 1:
1.
𝐴𝑏𝑠 = 0.558 𝐶 + 0.0017
𝐶𝑜𝑒𝑓. 𝑟 2 = 0.9992
𝐴𝑏𝑠 − 0.0017
= 𝐶
0.558 𝑚𝐿/𝑚𝑔
0.510 − 0.0017
= 𝐶
0.558 𝑚𝐿/𝑚𝑔
𝑚𝑔
0.910
= 𝐶
100 𝑚𝐿
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Cálculos en química farmacéutica
Cálculos en química farmacéutica. Ultravioleta problema 1:
𝐴𝑏𝑠 = 0.558 𝐶 + 0.0017
𝐴𝑏𝑠 = 𝜀𝑏 𝐶
𝑒𝑛𝑡𝑜𝑛𝑐𝑒𝑠 0.558/𝑏 = 𝜀
𝑚𝐿
1𝐿
1000 𝑚𝑔 284.7 𝑔
100 ∗ 0.558
∗
∗
=𝜀
𝑚𝑔. 𝑐𝑚 1000 𝑚𝐿 1 𝑔
1 𝑚𝑜𝑙
𝐿
15886. 26
=𝜀
𝑚𝑜𝑙. 𝑐𝑚
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Cálculos en química farmacéutica
Cálculos en química farmacéutica. Ultravioleta:
2. Una preparación farmacéutica antibacterial contiene dos principios
activos: sulfanilamida y sulfatiazol en (g/mL). Cuando se toma el
espectro UV de la mezcla y se obtiene el espectro abajo a 252 y 280
nm.
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Cálculos en química farmacéutica
Cálculos en química farmacéutica. Ultravioleta: Problema 2
Se tenían muestras puras de cada principio activo y el espectro UV
fue obtenido bajo condiciones idénticas. Usando los datos de la
tabla, calcule las concentraciones de cada ppio activo en la mezcla.
Compuesto
Epsilon (mL/ g*cm)
Longitud
252 nm
280 nm
Sulfanilamida (x)
959
136
Sulfatiazol (y)
570
449
Absorbancia
Mezcla
0.773
0.340
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Cálculos en química farmacéutica
Cálculos en química farmacéutica. Ultravioleta: Problema 2
Se tenían muestras puras de cada principio activo y el espectro UV
fue obtenido bajo condiciones idénticas. Usando los datos de la
tabla, calcule las concentraciones de cada ppio activo en la mezcla.
𝐴1 = 𝜀𝑥 𝐶𝑥 𝑏 + 𝜀𝑦 𝐶𝑦 𝑏
𝐴2 = 𝜀𝑥 𝐶𝑥 𝑏 + 𝜀𝑦 𝐶𝑦 𝑏
A1: absorbancia de la mezcla a la longitud de onda 1 (252 nm) y A2: absorbancia
de la mezcla a la longitud de onda 2 (280 nm)
b: longitud celda (1 cm)
ex: absorptividad molar de sustancia x (mL/ g*cm)
ey: absorptividad molar de sustancia y (mL/ g*cm)
Cx: concentración sustancia x en g/mL
Cy: concentración sustancia y en g/mL
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Cálculos en química farmacéutica
Cálculos en química farmacéutica. Ultravioleta: Problema 2
Se tenían muestras puras de cada principio activo y el espectro UV
fue obtenido bajo condiciones idénticas. Usando los datos de la
tabla, calcule las concentraciones de cada ppio activo en la mezcla.
0.733 = 959 𝐶𝑥 + 570 𝐶𝑦
Ecuación 1
0.340 = 136 𝐶𝑥 + 449 𝐶𝑦
Ecuación 2
Multiplicando ec.1 por 136 y ec.2 por 959 se tiene:
99.688 = 130424 𝐶𝑥 + 77520 𝐶𝑦 Ecuación 3
326.06 = 130424 𝐶𝑥 + 430591 𝐶𝑦 Ecuación 4
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Cálculos en química farmacéutica
Cálculos en química farmacéutica. Ultravioleta: Problema 2
Se tenían muestras puras de cada principio activo y el espectro UV
fue obtenido bajo condiciones idénticas. Usando los datos de la
tabla, calcule las concentraciones de cada ppio activo en la mezcla.
Restando ec.3 de ec.4 se tiene:
226.372 = 353071 𝐶𝑦
226.372
= [𝐶𝑦 ]
353071
𝑔
0.00064
𝑠𝑢𝑙𝑓𝑎𝑡𝑖𝑎𝑧𝑜𝑙 = [𝐶𝑦 ]
𝑚𝐿
Conociendo a Cy se determina fácilmente Cx:
𝑔
0.00039
𝑠𝑢𝑙𝑓𝑎𝑛𝑖𝑙𝑎𝑚𝑖𝑑𝑎 = [𝐶𝑥 ]
𝑚𝐿
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Formas farmacéuticas
Resultados criterios
Los resultados se expresan como
concentración del fármaco en el medio de
disolución respecto al tiempo o como la
cantidad de fármaco remanente respecto
al tiempo, o el tiempo en que algún
porcentaje del fármaco debe ser liberado,
por ejemplo la hidroclorotiazida el 60%
tiene que haberse liberado en 30 minutos.
La gran desventaja de este criterio es que
no cuestiona la cantidad remanente que
quede faltando porque puede que el 60%
se libere a los 5 minutos y el 40% varias
horas después o nunca. Se recomienda
utilizar el criterio de tiempo requerido para
liberar del 80 al 90 % del fármaco.
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