表面活性劑增溶理論與技術(shù)

1、1第三章 外表活性劑中國藥科大學(xué)藥劑學(xué)教研室.2第一節(jié) 外表活性劑一、概念 外表張力：使液體外表分子向內(nèi)收縮至最小面積的一種力。外表活性劑(surfactant)：能使液體的外表張力顯著下降的物質(zhì)。如肥皂水溶液。 .3構(gòu)造特征：兩親性，一端為親油的非極性烴鏈，C數(shù)大于8；另外一端為親水的極性基團，羧酸，磺酸，氨基或胺基及它們的鹽。CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3-1 Na+1.4 外表活性劑的作用原理外表活性劑分子構(gòu)造含有親水基團和親油基團，當(dāng)被溶于水中時，在低濃度時幾乎集中于液體外表構(gòu)成單分子層，其親水基團插入水中，親油基團向空中，從而改動了液

2、體的外表張力。外表活性劑在溶液外表層聚集的景象稱為正吸附。 .5.6三、外表活性劑的種類根據(jù)極性基團的解離性質(zhì)進展分類：離子型外表活性劑(陰離子型活性劑；陽離子型活性劑，兩性離子型)；非離子型外表活性劑。 混合型的.7根據(jù)分子量大小進展分類：低分子外表活性劑；高分子外表活性劑如海藻酸鈉、聚乙烯醇(PVA)、聚維酮(PVP)、聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物(Poloxamer，Pluronic)等 高分子外表活性劑降低外表張力的才干較小，增溶才干和浸透力弱，乳化才干較強。.8(一)陰離子型外表活性劑 起外表活性作用部分是陰離子，即帶負電荷。1、肥皂類 通式：(RCOO)n-Mn+脂肪酸鹽。分類：一價金

3、屬皂(鉀、鈉皂)；二價或多價皂(鉛、鈣、鋁皂)；有機胺皂(三乙醇胺皂) 。性質(zhì)：具有良好的乳化才干，易被酸及多價鹽破壞，電解質(zhì)使之鹽析。運用：具有一定的刺激性，只供外用。 一 離子外表活性劑.92、硫酸化物 通式：ROSO3-M+硫酸化油，高級脂肪醇硫酸脂類。 分類：硫酸化油(硫酸化蓖麻油稱土耳其紅油)；硫酸化脂肪醇脂(十二烷基硫酸鈉，SDS，SLS) 。 性質(zhì)：可與水混溶，為無刺激的去污劑和潤濕劑；乳化性很強，穩(wěn)定、耐酸、鈣，易與一些大分子陽離子藥物發(fā)生沉淀。 運用：替代配皂洗滌皮膚；有一定刺激性，用于外用軟膏的乳化劑。 .103、磺酸化物 通式：RSO3-M+ 分類：脂肪族磺酸化物，如二辛

4、琥珀酸脂磺酸鈉；烷基芳基磺酸化物，如十二烷基苯磺酸鈉，常用洗滌劑；烷基苯磺酸化物；膽酸鹽，如?；悄懰徕c。 性質(zhì)：水溶性, 耐酸、鈣、鎂鹽性比硫酸化物差, 不易水解。 運用：用作胃腸脂肪的乳化劑和單脂肪酸甘油酸的增溶劑；較好的洗滌劑。 .11(二)陽離子型外表活性劑 起作用的是陽離子稱陽性皂。 1、構(gòu)造：含有一個五價氮原子。 2、特點：良好的外表活性，很強的殺菌作用。 3、運用：殺菌、防腐、皮膚、粘膜手術(shù)器械的消毒。 4、常用種類：苯扎氯銨(潔爾滅)：常用濃度0.01-0.02%殺菌力強穩(wěn)定可降低溶液的外表張力。 苯扎溴銨 (新潔爾滅) .12(三)兩性離子型外表活性劑分子上同時具有正負電荷的外

5、表活性劑，隨介質(zhì)的PH可成陽或陰離子型。分類及常用種類卵磷脂： 天然的，注射用乳劑和脂質(zhì)體的主要輔料。氨基酸型和甜菜堿型兩性離子型外表活性劑：合成的。.13最大優(yōu)點：適用于任何PH溶液，在等電點時也無沉淀。 性質(zhì)： 堿性水溶液中呈陰離子性質(zhì)，起泡性良好、去污力亦強；酸性水溶液中呈陽離子性質(zhì)，殺菌力很強，毒性小。 .14二 非離子型外表活性劑 在水溶液中不是解離形狀故稱之。 1、構(gòu)造組成：親水基團(甘油、聚乙二醇、山梨醇)；親油基團(長鏈脂肪酸、長鏈脂肪醇、烷基或芳基)；酯鍵、醚健。2、性質(zhì)：毒性、溶血作用較小，化學(xué)上不解離，不易受電解質(zhì)、pH值的影響；能與大多數(shù)藥物配伍，運用廣泛(外用、內(nèi)服、

6、個別可注射)。 3 、親水親油平衡值：HLB小，親脂性強。.154、常用種類 脂肪酸甘油酯 ：主要有脂肪酸單甘油酯和脂肪酸二甘油酯。性質(zhì)：不溶于水，在水、熱、酸、堿及酶等作用下易水解成甘油和脂肪酸。運用：HLB 34，外表活性弱，主要用作W/O型輔助乳化劑。 .16蔗糖脂肪酸酯：簡稱蔗糖酯，是蔗糖和脂肪酸反響生成的一大類化合物，屬于多元醇型非離子外表活性劑。根據(jù)脂肪酸取代數(shù)不同分為：單酯、二酯、三酯及多酯。性質(zhì)：溶于丙二醇、乙醇，但不溶于水和油；在酸、堿及酶等作用下易水解成蔗糖和脂肪酸。運用：HLB513，外表活性弱，主要用作O/W型乳化劑、分散劑。.17脂肪酸山梨坦：司盤類Span ，即脫水

7、山梨醇脂肪酸酯山梨糖醇及其單酐和二酐+各種脂肪酸Spans(混合物)根據(jù)脂肪酸種類數(shù)量不同分為：運用：HLB 1.83.8，因其親油性較強，普通用作W/O乳劑的乳化劑。用于搽劑，軟膏，亦可作為乳劑的輔助乳化劑。 酸堿酶的作用下易水解。Span-20-40-6065-80-85脂肪酸單月桂單棕櫚單硬脂三硬脂單油三油 .18聚山梨酯(polysorbate)：吐溫Tweens： 即聚氧乙烯脫水山梨醇脂肪酸酯脫水山梨醇脂肪酸酯+環(huán)氧乙烷Tweens(親水性化合物), 有一次和二次脫水，故為混合物。 脂肪酸種類和數(shù)量不同分為：運用：親水性大大添加，普通用作O/W乳劑的乳化劑，用作增溶劑、分散劑和潤濕劑

8、。HLB值: 8-16.吐溫類由于聚氧乙烯基的存在易與尼泊金、潔爾滅、苯甲酸等防腐劑絡(luò)合而失活。 酸堿酶的作用下易水解。Tween-20-40-6065-80-85脂肪酸單月桂單棕櫚單硬脂三硬脂單油三油 .19聚氧乙烯脂肪酸酯：賣澤類Myrj，系聚乙二醇與長鏈脂肪酸縮合而成的酯。 通式：RCOOCH2(CH2O CH2)nCH2OH 因n不同，產(chǎn)品常用的有： Myri-45 -49 -51 -52 -53 運用：具有較強水溶性，乳化才干強，作增溶劑和油/水型乳化劑。 常用的有polyoxyl 40 stearate(聚氧乙烯40硬脂酸酯)。.20聚氧乙烯脂肪醇醚：系聚乙二醇與脂肪醇縮合而成的醚

9、。通式為:RO(CH2O CH2)nH 產(chǎn)品: 1芐澤類(Brij)，如Brij-30 和-35分別為不同分子量的聚乙二醇與月桂醇的縮合物，n為10-20時作油/水乳化劑 。2西土馬哥(Cetomacrogol)為聚乙二醇與十六醇的縮合物。 .213埃莫爾弗(Emlphor)為一類聚氧乙烯蓖麻油化合物，由20個單位以上的氧乙烯與油醇縮合而成。Emlphor易溶于水和醇及多種有機溶劑，HLB1218，具有較強親水性，乳化才干強，作增溶劑和油/水型乳化劑，如Cremophore EL為聚氧乙烯蓖麻油甘油醚的氧乙烯單位為3540，HLB1214。此類外表活性劑親水性強，常做為O/W型乳化劑。.22聚

10、氧乙烯-聚氧丙烯共聚物：即泊洛沙姆(poloxamer)，商品名普流羅尼克類(Pluronic)。通式：HO(C2H4O)a-(C3H6O)b-(C2H4O)cH 性質(zhì)：為淡黃色液體或固體；分子量1031.4103；HBL0.530；隨聚氧丙烯比例添加，那么親油性加強；隨聚氧乙烯比例添加，那么親水性加強；具有乳化、潤濕、分散、起泡和消泡等多種優(yōu)良性能，但增溶才干較弱。.23特點：對皮膚無刺激和過敏性，對粘膜刺激性很大，毒性中較小，Poloxamer188 (pluronic F68)可作為O/W型乳化劑，是目前用于靜脈乳劑少數(shù)合成的乳化劑之一，用本品制備的乳劑能耐受熱壓滅菌和低溫冰凍而不改動其

11、物理穩(wěn)定性。藥劑學(xué)主要運用:增溶劑,靜脈注射乳化劑,栓劑基質(zhì)等 .24.25第二節(jié) 外表活性劑的根本特性一、膠束(micelles)溶液的外表正吸附到達飽和后，當(dāng)溶液內(nèi)外表活性劑分子數(shù)目不斷添加時，分子轉(zhuǎn)入溶液中，其疏水部分相互吸引，締合在一同。外表活性劑分子本身依托范德華力相互聚集，構(gòu)成親油基向內(nèi)，親水基向外，在水相中溫度分散，大小在膠體粒子范圍的締合體，稱為膠束。 .臨界膠束濃度(critical micell concentration，CMC)：外表活性劑構(gòu)成膠束的最低濃度。CMC與物質(zhì)的構(gòu)造、組成有關(guān)。 親水基一樣，親油基越大，CMC越小。26.27膠體溶液的性質(zhì).28膠束的構(gòu)造.C

12、MC的測定方法291、外表張力法：適宜于離子外表活性劑和非離子型表 面活性劑；無機離子的存在不影響外表張力；少量類似物的存在降低純外表活性劑的外表張力。2、電導(dǎo)法：適宜于離子外表活性劑；無機離子存在影響外表張力測定；3、染料法：外表活性劑溶液增溶染料前后吸收光譜的變化；染料的存在影響CMC的準確性；4光散射法：膠束構(gòu)成與散射光強度成正比；.30二、親水親油平衡值HLB (一)定義：HLB(hydrophile-lipophile balance)系外表活性劑中親水和親油基團對油或水的綜合親合力，是用來表示外表活性劑的親水親油性強弱的數(shù)值。(二)數(shù)值范圍：HLB 040，其中非離子外表活性劑HL

13、B020，即石蠟為0，聚氧乙烯為20，十二烷基硫酸鈉為40。 .31.32三 特性與運用親水性外表活性劑的HLB高；親油性外表活性劑的HLB低，HLB值在36的外表活性劑適宜作W/O型乳化劑；HLB值在818的外表活性劑適宜作O/W型乳化劑；HLB值在1318的外表活性劑適宜作增溶劑；HLB值在79(11)的外表活性劑適宜作潤濕劑。.33.34四 HLB值計算非離子外表活性劑的HLB具有加和性。(1) 對非離子型外表活性， 能夠過閱歷式求得:HLBab=(HLBaWa+HLBbWb)/(Wa+Wb)(2)實際計算法：假設(shè)HLB值是由外表活性劑分子中各種構(gòu)造基團奉獻的總和，那么每個基團對HLB值

14、的奉獻可用數(shù)值表示，此數(shù)值稱為HLB基團數(shù)(group number)。HLB=(親水基團HLB)+(親油基團HLB)+7.35.36五 外表活性劑的增溶作用1、膠束增溶外表活性劑在水中到達CMC后，一些水不溶性或微溶性物質(zhì)在膠束溶液中得溶解度可顯著添加，構(gòu)成透明膠體溶液，這種作用稱為增溶作用solubilization當(dāng)外表活性劑用量固定和增溶到達飽和的增溶質(zhì)的濃度即為最大增溶濃度maximum additive concertration, MACCMC越低， MAC就越高。.372 、溫度對增溶的影響(1)溫度對增溶存在三方面的影響影響膠束的構(gòu)成影響增溶質(zhì)的溶解影響外表活性劑的溶解度(2

15、)Krafft點對于離子外表活性劑，溫度上升主要是添加增溶質(zhì)在膠束中的溶解度以及添加外表活性劑的溶解度。.38當(dāng)溫度升高至某一溫度時，離子外表活性劑在水中的溶解度急劇升高，該溫度稱為krafft點，相對應(yīng)的溶解度即為該離子外表活性劑的臨界膠束濃度(CMC)。krafft點是離子外表活性劑的特征值，krafft點越高，那么CMC越小。krafft點亦是離子外表活性劑運用溫度的下限，即只需高于krafft點，外表活性劑才干更大地發(fā)揚作用。.39.40(3)濁點或曇點(cloud point)對聚氧乙烯型非離子外表活性劑，溫度升高可導(dǎo)致聚氧乙烯鏈與水之間的氫鍵斷裂，當(dāng)溫度上升到一定程度時，聚氧乙烯鏈

16、可發(fā)生劇烈的脫水和收縮，使增溶空間減小，增溶才干下降，外表活劑溶解度急劇下降和析出，溶液出現(xiàn)混濁，此景象稱為起曇，此時溫度稱為曇點。.41在聚氧乙烯鏈一樣時，碳氫鏈越長，濁點越低；碳氫鏈長一樣時，聚氧乙烯鏈越長，濁點越高。如 tween20為90，tween60為76，tween80為94 。大多數(shù)聚氧乙烯外表活性劑的濁點在70100。.42六 外表活性劑的生物學(xué)性質(zhì) 1、對藥物吸收的影響外表活性劑的存在能夠添加藥物吸收，也能夠降低藥物的吸收。(1)假設(shè)藥物系被增溶在膠束內(nèi)，且能順利從膠束內(nèi)分散或膠束本身迅速與胃腸粘膜交融，那么可添加吸收，如吐溫80促進螺內(nèi)酯口服吸收。(2)外表活性劑的濃度亦

17、有重要影響，如0.01%吐溫80可添加司可巴妥吸收，而1%吐溫80反而降低了司可巴妥吸收。.43(3)假設(shè)外表活性劑溶解了生物膜脂質(zhì)，那么可添加上皮細胞的通透性，從而改善吸收，如SDS改良頭孢菌素鈉、四環(huán)素、磺胺脒、氨基苯磺酸等的吸收。(4)假設(shè)構(gòu)成高粘度團塊，降低胃空速率，添加藥物吸收，如吐溫80 和吐溫85能添加一些難溶性藥物的吸收。但聚氧乙烯類和纖維類外表活性劑添加胃液粘度而阻止藥物向膜面分散，藥物吸收隨粘度上升而下降。.442、外表活性劑與蛋白質(zhì)的反響離子型外表活性劑在酸性或堿性介質(zhì)中都能夠與蛋白質(zhì)結(jié)合。在堿性中，羧基解離，蛋白質(zhì)-+外表活性劑+電性結(jié)合；在酸性中，胍基、氨基解離，蛋白

18、質(zhì)-+外表活性劑+ 電性結(jié)合。 蛋白質(zhì)構(gòu)象中的次級鍵(鹽鍵、氫鍵、疏水鍵)+外表活性劑鹽鍵、氫鍵、疏水鍵破壞蛋白質(zhì)內(nèi)部變成無次序的疏松形狀破壞螺旋構(gòu)造蛋白量變性。.453、外表活性劑的毒性 外表活性劑毒性大?。浩胀ㄊ顷栯x子型陰離子型非離子型 口服給藥呈慢性毒性：大小順序也是陽陰非，非離子型外表活性劑口服相對是沒有毒性的。 靜脈給藥與口服比較具有較大的毒性。 .46陰、陽離子外表活性劑不僅毒性較大，而且有溶血作用；非離子型外表活性劑也有溶血作用，但普通較小。 吐溫類的溶血作用通常比其它聚氧乙烯類外表活性劑為小，其溶血作用的順序是： (1)聚氧乙烯烷基醚聚氧乙烯烷芳香醚聚氧乙烯脂肪酸類吐溫類 (2

19、)吐溫類的溶血作用是：Tween-20Tween-60Tween-40Tween-80 。.475、外用：對外表活性劑毒性方面的要求可以降低，都可采用，仍以非離子型的對皮膚，粘膜的刺激性為最小。.48.49七 外表活性劑的運用1、增溶劑增溶：系指物質(zhì)由于界面活性劑膠團的作用，而增大溶解度的過程。增溶劑：用于增溶的外表活性劑，用非離子型外表活性劑作增溶劑的最適HLB值為15-18。 增溶作用舉例：甲酚在水中溶解度為2%，在肥皂溶液中可添加到50%。.50增溶機理：增溶劑濃度CMC，構(gòu)成膠束。影響要素：增溶劑，CMC越小，膠束聚集數(shù)越多，增溶劑的增溶作用越強。機增溶質(zhì)，溫度的影響。藥物增溶體系與膠束和藥物的穩(wěn)定性相關(guān)外表活性劑的復(fù)配：減少用量，提高增溶才干。.512、乳化劑(Emulsifiers) 在油、水混合液中，參與界面活性劑后，界面活性劑分子定向陳列在油與水的界面上，使油-水界面張力降低，并在分散相液滴的周圍構(gòu)成了一層維護膜，防止了分散相互相碰撞時的聚結(jié)分并，這一過程稱為乳化，參與的外表活性叫作乳化劑。.Continuous phase / domainoil in water type O/W emulsionwater in Oil type W/O emulsionBicontinuous phase.53外表活性劑的HLB值，可決議乳濁液的類型，