表面活性劑和粉體學原理、結構特性和應用

1、表面活性劑和粉體學原理、結構特性和應用表面活性劑 Surfactants使液體表面張力下降且顯著下降的物質(受溫度、溶質及溶質的濃度影響)定義結構特點親水親油兩親性 1)但并不是親水親油的就是表劑 2)非極性CH鏈8C，極性羧基、磺酸基、硫酸基、氨基，銨親水基團親油基團在液體中的存在狀態(tài)CCMC低濃度時為單分子，主要降低表面張力；高濃度時以膠束的形式存在，主要增溶；膠束（micelle）：表面活性劑分子在溶液中形成疏水基向內，親水基向外的多分子聚集體。 形成膠束的最低濃度被稱作臨界膠束濃度（critical micelle concentration）簡稱CMC。 來源 天然/合成溶解性質 水

2、溶性/油溶性親水基解離性質 陰離子型 陽離子型 兩性離子型 非離子型表面活性劑分類陰離子型表面活性劑高級脂肪酸鹽類 (RCOO-)nMn+ 堿金屬皂/堿土金屬皂/三乙醇胺皂 特點：乳化能力較好，一般外用 電解質使之鹽析 遇酸不穩(wěn)定 一價易被二、三價破壞 硫酸化物 3-M+ 十二烷基/十六烷基/十八烷基 特點：乳化能力強，較肥皂穩(wěn)定 可與高分子陽離子藥物作用沉淀 對粘膜有刺激性， 外用， 少量用于片劑潤濕劑 陰離子型表面活性劑磺酸化物 3-M+ 十二烷基苯磺酸鈉 胃腸道的乳化劑/目前廣泛應用的洗滌劑 特點：穩(wěn)定性不如硫酸化物 遇酸很穩(wěn)定陰離子型表面活性劑銨鹽型 季銨鹽型 陽離子是一個五價的氮原子

3、，也稱季銨化物。 苯扎氯銨/苯扎溴銨 特點： 廣譜抗菌劑 用于皮膚和傷口的清洗 在酸性或堿性溶液中穩(wěn)定 水溶性大陽離子型表面活性劑卵磷酯 (豆磷酯 蛋磷酯) 組成復雜，各組分比例不一樣，影響用途 Lipoid公司提供各種天然、合成的磷脂 磷酯特點： 1)對熱十分敏感 60幾天變不透明褐色； 2)酸堿、脂酶存在在易水解； 3)常用于注射用制劑 4)在堿水中呈陰離子；在酸水中呈陽離子兩性離子表面活性劑脂肪酸甘油酯(單甘油脂、二甘油酯) 單硬酯酸甘油酯 特點： 1)表面活性較弱，HLB值3-4； 2)在水、熱、酸、堿作用下易水解； 3)主要用做W/O型輔助乳化劑 非離子表面活性劑多元醇型 蔗糖脂肪酸

4、酯 單脂、二脂、三脂、多脂 特點： HLB值5-13； 室溫下穩(wěn)定，高溫分解或焦化； 酸、堿、酶作用下可水解 不溶于水、油，可溶于丙二醇、乙醇等，在水和甘油中加熱可形成凝膠 O/W型乳化劑，高脂肪酸含量做阻滯劑非離子表面活性劑多元醇型 失水山梨醇脂肪酸酯 特點： 1)HLB值，W/O型乳化劑； 2)不溶于水，溶于乙醇； 3)在酸、堿、酶作用下容易水解； 4)span20,span40與吐溫配伍作O/W型， span60,span65與吐溫配伍作W/O混合乳化劑。非離子表面活性劑多元醇型 聚山梨醇酯 特點： 1)不溶于油，易溶于水、乙醇等有機溶劑； 2)在酸、堿、酶作用下容易水解； 3)低濃度在

5、水中形成膠束，增溶不受pH影響； 4)Tween常用的增溶劑、潤濕劑、乳化劑。非離子表面活性劑聚氧乙烯型 1)聚氧乙烯脂肪酸酯 聚乙二醇分子量和脂肪酸的種類 賣澤 聚氧乙烯40硬脂肪酸酯 較強水溶性、乳化能力強，O/W型乳化劑。 2)聚氧乙烯脂肪醇醚 聚乙二醇分子量和脂肪醇的種類 聚氧乙烯蓖麻油甘油醚 較強親水性質，增溶劑及O/W型乳化劑。 非離子表面活性劑聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物 聚氧乙烯(親水)-聚氧丙烯(親油) 英文名poloxamer 商品名pluronic 命名(3位數(shù)字)前兩位100=聚氧丙烯鏈段分子量； 后一位10%=聚氧乙烯鏈段所占比例。 特點： 1)HLB值范圍廣，0.5-3

6、0,乳化、潤濕、分散等作用較強，增溶作用較弱； 2)poloxamer O/W型乳化劑，為用于靜脈乳劑的合成表面活性劑，耐熱壓滅菌低溫冷凍。 非離子表面活性劑表面活性劑溶液的表面性質通式為CH3(CH2)m(OCH2CH2)nOH的表面活性劑形成溶液的表面張力與濃度的關系：即使在濃度很低時，表面張力下降也相當明顯CCMC表面活性取決于它的疏水性和親水性碳氫鏈長度,疏水性增加，表面活性，CMC。親水性，表面活性，CMC。碳氫鏈長度與表面活性之間的關系：同系物的稀溶液中，每增加一個-CH2-,降低相同表面張力所需表面活性劑物質的量降低三倍(Traube規(guī)則)。表面活性劑溶液的表面性質1)在CMC時

7、，表面張力達最小2)到達CMC后，膠束數(shù)量與表劑濃度成正比3)相同親水基團同系列表劑，親油基團越大CMC越小表面活性劑性質與CMCCCMC表面活性劑性質與CMC4)CMC時，表面活性劑很多性質，如滲透壓、密度、界面張力和摩爾電導等都存在突變現(xiàn)象。根本原因是兩親性物質自身締合形成膠束所致。界面張力表面張力臨界膠束濃度去污作用密度改變電導率摩爾電導率滲透壓濃度表面活性劑溶液的性質5)溶液中的膠束與自由分子單體處于動力學平衡狀態(tài)，即膠束在不斷地破散和重組，這是膠束溶液與其他膠體溶液的區(qū)別所在。表面活性劑性質與CMCCMC的測定表面張力法(通用) 圖5-13光散射法(通用)摩爾電導法(離子表面活性劑)

8、 圖5-14表面活性劑 Surfactants使液體表面張力下降且顯著下降的物質(受溫度、溶質及溶質的濃度影響)定義親水基團親油基團來源 天然/合成溶解性質 水溶性/油溶性親水基解離性質 陰離子型 陽離子型 兩性離子型 非離子型表面活性劑分類1)在CMC時，表面張力達最小2)到達CMC后，膠束數(shù)量與表劑濃度成正比3)親油基團越大CMC越小4)到達CMC,很多性質突變5)膠束處于動態(tài)平衡表面活性劑性質與CMC外界條件對CMC的影響溫度Krafft 點(離子表面活性劑) 離子表劑隨溫度升高溶解度急劇升高所對應的溫度。 離子表面活性劑的特征值，為表面活性劑應用溫度的下限。 離子表劑在水中的溶解度隨溫

9、度的升高而增大。由于升溫使表面活性劑分子熱運動加劇，不利于膠束形成，所以CMC增大。外界條件對CMC的影響Krafft點為表劑使用溫度的下限溫度曇點(cloud point;非離子表面活性劑) 聚氧乙烯型非離子表劑溶液當升高到某溫度時，聚氧乙烯鏈與水之間的氫鏈斷裂，水合能力下降，溶解度減小，溶液變濁，稱此變濁溫度為曇點。冷卻時氫鍵重新形成，呈澄明。為表面活性劑使用的最高溫度。注意使用溫度，比如熱壓滅菌。外界條件對CMC的影響外加電解質 離子表面活性劑溶液中加入強電解質能降低CMC, 使膠束的帶電基團之間的排斥力減小，導致膠束化過程消耗的電功減少。 非離子型則受電解質影響較小。外界條件對CMC的

10、影響外加有機物 一般長鏈的極性有機物對表面活性劑的CMC的影響顯著。加入醇、酸和胺等，隨烴鏈增長，離子型表面活性劑的CMC減小，但使非離子型的CMC增大。外界條件對CMC的影響親水親油平衡值(HLB值)表面活性劑分子的親水、親油性是由分子中的親水基團和親油基團的相對強弱決定的，衡量表面活性劑分子親水性和親油性的相對強弱的物理量是親水親油平衡值（hydrophile and lipophile balance values），即HLB值。 完全疏水的碳氫化合物石臘HLB=0 完全親水的聚乙二醇HLB=20 十二烷基硫酸鈉HLB=40 不同的HLB值的表面活劑具有不同用途。 計算 1) HLB =

11、 7+親水基團HLB數(shù)親油基團HLB數(shù) 十二烷基硫酸鈉的HLB值： 如何得到HLB值？ 基團名稱 HLB值 基團名稱 HLB值SO4Na 38.7OH 0.5SO3Na11CH 0.475COOH 2.1 CH2 0.475OH 1.9 CH3 0.475O 1.3 =CH 0.475某些基團的HLB值 2） Mh親水基質量3） 如何得到HLB值？試驗溶解度法 將表劑溶于水中，看溶解度估計HLB值范圍在水中溶解性HLB值在水中溶解性HLB值不分散分散性不好劇烈振蕩乳色分散體1-43-66-8穩(wěn)定乳色分散半透明-透明分散體透明溶液8-1010-1313以上如何得到HLB值？分配系數(shù)法 測定表劑在

12、辛烷和水中的平衡濃度 w/Co易發(fā)生增溶和乳化現(xiàn)象，表面活性劑濃度不易測準。乳化法 5%未知HLB值的表劑+15%已知HLB的油+80%水，勻化，觀察穩(wěn)定性。最穩(wěn)定的乳劑其油的HLB值與表劑最接近 如何得到HLB值？表面活性劑的增溶作用增溶的概念 當表面活性劑濃度達到和超過CMC后,形成的膠束能夠增加難溶于水的物質的溶解度,這種作用稱之為增溶。Solubilizers增溶劑 Solubilizates增溶質增溶量 每1g增溶劑能增溶藥物的最大克數(shù)為增溶量。1）增溶劑的性質 CMC越小及膠束分子締合數(shù)越大，則增溶效果越強（同系物鏈長越長增溶量越大）； 非離子型較離子型強； HLB值越大對強極性藥

13、物的增溶效果越好 影響膠束增溶的因素2）增溶質的性質 不解離極性藥和非極性藥易被表劑增溶并有較明顯的增溶效果。而解離藥物與帶有相反電荷的表劑，往往進一步增溶的可能性較小甚至溶解度降低。 當解離藥物與帶有相反電荷的表劑混合時，不同配比下可能出現(xiàn)增溶、形成可溶性復合物和不溶性復合物等復雜情況。表劑烴鏈越長出現(xiàn)不溶性復合物的可能性越大。 在表劑溶液抑菌劑中被增溶而降低活性。影響膠束增溶的因素3）溫度 Kraft 點 離表，溫度升高，表劑溶解度增加 Cloud point 滅菌制劑要求有一定的穩(wěn)定性，必須選擇曇點在85以上的增溶劑，這樣在高溫滅菌才不致分層。碳氫鏈長相同時，聚氧乙烯越長，水化程度越高，

14、曇點越高。 很多觀察不到曇點，如Poloxamer108,188. 影響膠束增溶的因素4）增溶劑加入量和制備方法 加入量，即溶劑、增溶質和增溶劑三者的配比，可由三元相圖來確定。如何制作相圖？藥物+表劑，用水滴定。*表面活性劑的增溶作用4）增溶劑加入量和制備方法 一般先將藥物與增溶劑混合，最好使完全溶解，然后加水稀釋，能較好溶解且增溶量大。濃配法 表面活性劑的增溶作用5）添加物的影響 同時加入膠束中的各種溶質相互作用能改變膠束的增溶作用，稱共溶質效應（effect of cosolutes)。主要是競爭膠束的增溶位點。無機物 對離子型表面活性劑影響大，使其CMC大大降低，使分子締合數(shù)增加，促進非

15、極性溶質的增溶。有機物 使膠束脹大，有利于極性有機物插入膠束柵狀層中；若競爭同一增溶位點，阻礙。表面活性劑的增溶作用對藥物吸收的影響 可增進或降低藥物的吸收 表劑可溶解生物膜脂質，增加上皮細胞的通透性，從而改善吸收；另一些表劑增加難溶性藥物吸收則是因其在胃腸中形成高粘度團塊，降低了胃排空速率。如果這種粘度增加阻止藥物向粘膜面擴散，則吸收降低。生物學特性與應用毒性 表面活性劑毒性大?。?陽離子兩性陰性非離子 靜脈注射口服 生物學特性與應用溶血性 表面活性劑溶血性大小： 陰離子陽離子非離子 SDS在低濃度時（0.001%時就有強烈溶血作用） 靜脈注射口服 生物學特性與應用刺激性 長期外用，可能對皮

16、膚和粘膜造成損害。 表面活性劑刺激性大?。?陽離子陰性非離子/兩性 生物學特性與應用找?guī)讉€表面活性劑增溶的例子，說出是用的是哪一類表面活性劑。比如：兩性霉素B注射劑 紫杉醇注射劑思考題表面活性劑定義存在狀態(tài)及性質分類及常用表面活性劑及性質表面活性劑CMC溫度對CMC的影響HLB值及運用表面活性劑增溶作用及影響因素小結 概述 定義粉體 powder 是無數(shù)個固體粒子particles的集合體。粒子為粉體的最小單元。粒子存在相互作用，粉體體現(xiàn)不同的性質。粉體學micromeritics 研究粉體所表現(xiàn)的基本性質及其應用的科學。100um稱粒，Vg Vt粉體的密度及空隙率 粉體的密度粉體的密度及空隙

17、率真密度粒密度松密度真密度 （true density，t) t = m/Vt粒密度 (granule density, g ): g = m/Vg松密度 (bulk density, b) b = m/Vb *比較： t g b粉體的流動性與充填性 粉體的流動性（flowability)影響散劑的分劑量、膠囊劑分裝、片劑的壓片等 粉體的流動性（flowability)1）粉體流動性的評價與測定方法 休止角（angle of repose) 300 400 粉體的流動性與充填性壓縮度(compressiblity) C=（最緊密度-最松密度）/最緊密度100%壓縮度C反映了粉體的凝聚性、松軟狀

18、態(tài)：C200um，流動性好。 降低含濕量由于粉體的吸濕作用，在粒子表面吸附的水分增加粒子間粘著力，適當干燥有利于減弱粒子間作用力。加入助流劑助流劑粒子可在粉體層粒子表面填平粗糙面而形成光滑表面，減少阻力，減少靜電力等；但過多的助流劑反而增加阻力。 粉體的流動性與充填性1）粉體的充填性的表示方法松比容Specific volume粉體單位質量所占體積v=V/w松密度Bulk density粉體單位體積的質量 =w/v空隙率Porosity粉體的堆體積中空隙所占體積比=(v-vt)/v空隙比Void ratio空隙體積與粉體體積真體積之比=(v-vt)/ vt充填率Packing fraction粉體的真體積與松體積之比g=vt/v