《表面活性劑講座》PPT課件.ppt

第十章表面活性劑 主講教師 丁紅山西醫(yī)科大學(xué)藥劑教研室 藥劑學(xué)pharmaceutics 第一節(jié)概述 一 定義表面活性劑 surfactant 是指那些具有很強(qiáng)表面活性 能使液體的表面張力顯著下降的物質(zhì) 圖1表面張力等溫線 兩親結(jié)構(gòu) 二 表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 表面活性劑在溶液的表面層聚集的現(xiàn)象稱為正吸附 正吸附改變了溶液表面的性質(zhì) 最外層呈現(xiàn)出碳?xì)滏溞再|(zhì) 體現(xiàn)出較低的表面張力 進(jìn)而產(chǎn)生較好的潤濕性 乳化性 起泡性等 當(dāng)表面活性劑濃度低時(shí) 降低表面張力很顯著 它的表面活性越強(qiáng) 三 表面活性劑的吸附性 1 表面活性劑分子在溶液中的正吸附 表面活性劑溶液與固體接觸時(shí) 表面活性劑分子可能在固體表面發(fā)生吸附 使固體表面性質(zhì)發(fā)生改變 對于極性固體物質(zhì)在表面活性劑濃度較低時(shí)形成單層吸附 當(dāng)其達(dá)到臨界膠束濃度時(shí) 轉(zhuǎn)為雙層吸附 對于非極性固體 一般只發(fā)生單分子層吸附 三 表面活性劑的吸附性 2 表面活性劑在固體表面的吸附 表面活性劑在溶液表面的吸附 水 第二節(jié)表面活性劑的分類 一 離子表面活性劑 1 高級脂肪酸鹽 通式 RCOO nMn 分類 一價(jià)金屬皂 鉀 鈉皂 二價(jià)或多價(jià)皂 鉛 鈣 鋁皂 有機(jī)胺皂 三乙醇胺皂 性質(zhì) 具有良好的乳化能力 易被酸及多價(jià)鹽破壞 電解質(zhì)使之鹽析 應(yīng)用 具有一定的刺激性 用于外用制劑 一 陰離子表面活性劑 2 硫酸化物 通式 R O SO3 M 分類 硫酸化油 硫酸化蓖麻油 高級脂肪醇硫酸脂 十二烷基硫酸鈉 性質(zhì) 可與水混溶 乳化性很強(qiáng) 穩(wěn)定 耐酸 鈣 易與一些高分子陽離子藥物發(fā)生沉淀 應(yīng)用 代替肥皂洗滌皮膚 有一定刺激性 主要用于外用軟膏的乳化劑 有時(shí)也用于片劑等固體制劑的潤濕劑或增溶劑 3 磺酸化物 通式 R SO3 M 分類 脂肪族磺酸化物 如二辛琥珀酸磺酸鈉 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 應(yīng)用 黏度低 去污力 油脂分散力都強(qiáng) 常用優(yōu)良洗滌劑 1 結(jié)構(gòu) 含有一個五價(jià)氮原子 帶正電荷 2 特點(diǎn) 水溶性大 在酸性和堿性溶液中較穩(wěn)定 具有良好的表面活性和殺菌作用 但易與一些大分子陰離子藥物發(fā)生沉淀 3 應(yīng)用 殺菌 防腐 毒性大 主要用于皮膚 粘膜和手術(shù)器械的消毒 4 常用品種 苯扎氯銨 潔爾滅 苯扎溴銨 新潔爾滅 二 陽離子表面活性劑 分子結(jié)構(gòu)上同時(shí)具有正負(fù)電荷基團(tuán)的表面活性劑 隨介質(zhì)的pH可成陽或陰離子型 卵磷脂 不溶于水 可作注射用乳劑的乳化劑 脂質(zhì)體主要原料 氨基酸型和甜菜堿型兩性離子型表面活性劑 后者最大優(yōu)點(diǎn) 適用于任何pH溶液 在等電點(diǎn)時(shí)也無沉淀 性質(zhì) 堿性水溶液中呈陰離子性質(zhì) 去污力強(qiáng) 酸性水溶液中呈陽離子性質(zhì) 殺菌力強(qiáng) 三 兩性離子表面活性劑 1 結(jié)構(gòu)組成 親水基團(tuán) 甘油 聚乙二醇 山梨醇 親油基團(tuán) 長鏈脂肪酸 長鏈脂肪醇 烷基或芳基 親水基和親油基以酯鍵 醚鍵結(jié)合2 性質(zhì) 毒性小 不解離 不受pH的影響 能與大多數(shù)藥物配伍 廣泛應(yīng)用于外用 內(nèi)服 注射制劑 二 非離子表面活性劑 一 脂肪酸甘油酯種類 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 HLB為3 4 應(yīng)用 主要用作W O型輔助乳化劑 常用品種 二 多元醇型1 蔗糖脂肪酸酯種類 單酯 二酯 三酯及多酯 性質(zhì) 在酸 堿及酶等作用下易水解成游離脂肪酸和蔗糖 HLB為5 13 溶于丙二醇 乙醇 但不溶于水 但在水和甘油中加熱可形成凝膠 應(yīng)用 主要用作O W型乳化劑 分散劑 常用品種 2 脂肪酸山梨坦 司盤類Spans 不溶于水 易溶于乙醇 酸 堿和酶作用易水解 HLB值小 常用作W O型乳化劑 司盤20 月桂山梨坦 司盤40 棕櫚山梨坦 司盤60 硬脂山梨坦 司盤65 三硬脂山梨坦 司盤80 油酸山梨坦 司盤85 三油酸山梨坦 司盤分子通式 常用品種 3 聚山梨酯 吐溫Tweens 易溶于水和乙醇 酸 堿和酶作用易水解 HLB值大 常用作O W型乳化劑 增溶劑 聚山梨酯20 吐溫20 聚山梨酯40 吐溫40 聚山梨酯60 吐溫60 聚山梨酯65 吐溫65 聚山梨酯80 吐溫80 聚山梨酯85 吐溫85 吐溫分子通式 常用品種 1 聚氧乙烯脂肪酸酯 賣澤類 Myrij 通式 R COO CH2 CH2OCH2 nCH2 OH品種 Myrij 45Myrij 49Myrij 51Myrij 52Myrij 53應(yīng)用 具有較強(qiáng)水溶性 乳化能力強(qiáng) 作增溶劑和O W型乳化劑 三 聚氧乙烯型 常用品種 2 聚氧乙烯脂肪醇醚通式 R O CH2OCH2 nH產(chǎn)品 1 芐澤類 Brij 如Brij 30 Brij 35 作O W乳化劑 2 西土馬哥 cetomacrogol 為O W型乳化劑或揮發(fā)油增溶劑 3 平平加O perogolO 4 埃莫爾弗 emlphor 易溶于水和醇及多種有機(jī)溶劑 HLB為12 18 具有較強(qiáng)親水性 乳化能力強(qiáng) 作增溶劑和O W型乳化劑 常用品種 又泊洛沙姆 poloxamer 商品名普朗尼克 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1000 10000以上 HLB值為0 5 30 聚氧丙烯為親油基 聚氧乙烯為親水性基 具有乳化 潤濕 分散 起泡和消泡等多種優(yōu)良性能 但增溶能力較弱 Poloxamer188 pluronicF68 特點(diǎn) 無毒 無抗原性 無致敏性 無刺激性 化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定 可作為靜脈乳劑o w型乳化劑 用本品制備的乳劑能耐受熱壓滅菌和低溫冰凍而不改變其物理穩(wěn)定性 四 聚氧乙烯 聚氧丙烯共聚物 常用品種 第三節(jié)表面活性劑的基本性質(zhì) 一 臨界膠束濃度膠束 micelles 當(dāng)水溶液內(nèi)表面活性劑分子數(shù)目不斷增加時(shí) 依靠自身的范德華力相互聚集 形成親油基向內(nèi) 親水基向外的分子締合體 稱為膠束 臨界膠束濃度 criticalmicellconcentration CMC 表面活性劑分子締合形成膠束的最低濃度 一 表面活性劑膠束 二 膠束的結(jié)構(gòu) CMC時(shí) 溶液表面張力基本達(dá)到最低值 溶液的多種物理性質(zhì)如摩爾電導(dǎo) 粘度 滲透壓 密度 光散射等多種物理性質(zhì)發(fā)生急劇變化 利用這些性質(zhì)與表面活性劑濃度之間的關(guān)系 可推測出表面活性劑的臨界膠束濃度 溫度 濃度 電解質(zhì) pH值等因素對測定結(jié)果也會產(chǎn)生影響 三 臨界膠束濃度的測定 二 親水親油平衡值 一 HLB值的概念親水親油平衡值 hydrophile lipophilebalance HLB 系表面活性劑分子中親水和親油基團(tuán)對油或水的綜合親合力 數(shù)值范圍 HLB值范圍為0 40 其中非離子表面活性劑HLB值范圍為0 20 HLB值愈大 親水性愈強(qiáng) HLB值愈大 親水性愈強(qiáng) HLB值愈小 親油性愈強(qiáng) 值愈小 親油性愈強(qiáng) 表面活性劑的HLB值應(yīng)用范圍 HLB 3 8可作為W O型乳化劑HLB 7 9可作為潤濕劑HLB 8 18可作為O W型乳化劑HLB 15以上可作為增溶劑 1 非離子型表面活性劑的HLB值具有加和性 混合后的HLB值可通過經(jīng)驗(yàn)式求得 HLBab HLBa Wa HLBb Wb Wa Wb 2 理論計(jì)算法 如果HLB值是由表面活性劑分子中各結(jié)構(gòu)基團(tuán)貢獻(xiàn)的總和 則每個基團(tuán)對HLB值的貢獻(xiàn)可用HLB基團(tuán)數(shù)表示 則 HLB 親水基團(tuán)HLB 親油基團(tuán)HLB 7 HLB值的計(jì)算 三 表面活性劑的增溶作用 一 膠束增溶表面活性劑在水溶液中達(dá)到CMC后 難溶性藥物的溶解度顯著增加 形成透明膠體溶液 這種作用稱為增溶 solubilization 一些揮發(fā)油 脂溶性維生素 甾體激素等許多難溶性藥物在表面活性劑溶液中增溶 形成澄明溶液及提高濃度 膠束增溶體系是熱力學(xué)穩(wěn)定體系也是熱力學(xué)平衡體系 表面活性劑濃度達(dá)CMC以上時(shí) 形成 膠束 以增溶 增溶劑指具有增溶能力的表面活性劑 被增溶物質(zhì)稱為增溶質(zhì) 表面活性劑用量為1g時(shí)增溶藥物達(dá)到飽和濃度即為最大增溶濃度 maximumadditiveconcentration MAC 一定條件下 增溶濃度是恒定值 如1g吐溫80可增溶0 19g丁香油 表面活性劑CMC越低 締合數(shù)越大 MAC就越高 二 溫度對增溶的影響 1 krafft點(diǎn)krafft點(diǎn) 離子表面活性劑在水中的溶解度隨溫度升高 當(dāng)至某一溫度時(shí) 其溶解度急劇升高 該溫度稱為krafft點(diǎn) 相對應(yīng)的溶解度即為該離子表面活性劑的臨界膠束濃度 CMC krafft點(diǎn)是離子表面活性劑的特征值 krafft點(diǎn)越高 則CMC越小 krafft點(diǎn)亦是離子表面活性劑應(yīng)用溫度的下限 即只有高于krafft點(diǎn) 表面活性劑才能更大程度地發(fā)揮作用 2 起曇與曇點(diǎn) 聚氧乙烯型非離子表面活性劑 溫度升高至某一溫度時(shí) 其溶解度急劇下降并析出 溶液出現(xiàn)混濁 此現(xiàn)象稱為起曇 此時(shí)溫度稱為曇點(diǎn) 或濁點(diǎn) 原因 溫度升高到一定程度時(shí) 可導(dǎo)致聚氧乙烯鏈與水之間的氫鍵斷裂 聚氧乙烯鏈發(fā)生強(qiáng)烈的脫水和收縮 使增溶空間減小 增溶能力下降 表面活劑溶解度急劇降低 在聚氧乙烯鏈相同時(shí) 碳?xì)滏溤介L 濁點(diǎn)越低 在碳?xì)滏滈L相同時(shí) 聚氧乙烯鏈越長則濁點(diǎn)越高 四 表面活性劑的生物學(xué)性質(zhì) 表面活性劑可能增加藥物吸收 也可能降低藥物的吸收 若藥物被增溶在膠束內(nèi) 且能順利從膠束內(nèi)擴(kuò)散或膠束迅速與胃腸粘膜融合 則增加吸收 表面活性劑溶解生物膜脂質(zhì) 增加上皮細(xì)胞的通透性 從而改善吸收 形成高粘度團(tuán)塊 降低胃空速率 增加藥物吸收 一 對藥物吸收的影響 離子型表面活性劑在酸性或堿性介質(zhì)中都可能與蛋白質(zhì)結(jié)合 蛋白質(zhì)在堿性下 羧基解離而帶負(fù)電荷時(shí) 與陽離子表面活性劑發(fā)生電性結(jié)合 蛋白質(zhì)在酸性下 氨基或胺基解離而帶正電荷時(shí) 與陰離子表面活性劑發(fā)生電性結(jié)合 表面活性劑還可破壞蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中的鹽鍵 氫鍵和疏水鍵 使蛋白質(zhì)的螺旋結(jié)構(gòu)被破壞 最終蛋白質(zhì)發(fā)生變性 二 表面活性劑與蛋白質(zhì)的相互作用 1 表面活性劑毒性大小 一般是陽離子型 陰離子型 非離子型2 口服給藥 陽離子型 陰離子型 非離子型 非離子型表面活性劑口服一般沒有毒性 3 靜脈給藥的毒性 口服 其中仍非離子型毒性較低 Poloxamer188靜脈注射毒性很低 4 溶血作用 陰 陽離子表面活性劑不僅毒性較大 而且有溶血作用 非離子型表面活性劑也有溶血作用 但一般較小 三 表面活性劑的毒性 各類表面活性劑以外用制劑的形式長期應(yīng)用或高濃度使用時(shí)可能出現(xiàn)皮膚或粘膜損害 但仍以非離子型的對皮膚 粘膜的刺激性為最小 四 表面活性劑的刺激性 第四節(jié)表面活性劑的應(yīng)用 一 增溶劑 一 增溶機(jī)理增溶體系是溶劑 增溶劑和增溶質(zhì)組成的三元體系 三元體系的最佳配比常通過實(shí)驗(yàn)制作三元相圖確定 制作三元相圖 按一組比例取增溶劑和增溶質(zhì)混勻 分別滴加純化水 計(jì)算各混濁點(diǎn)處三組分的重量或體積百分?jǐn)?shù) 并繪入三角坐標(biāo)圖中 增溶的方式 a內(nèi)部溶解型b交錯插入型c表面吸附型d外殼溶解型 影響增溶作用的因素 1 增溶劑的性質(zhì)同系物增溶劑隨碳原子數(shù)的增加而增大 CMC減小 膠束聚集數(shù)增加 增溶量增加 加入順序 通常將增溶質(zhì)與增溶劑先行混合要比增溶劑先與水混合的效果好 2 增溶質(zhì)的性質(zhì)當(dāng)解離藥物與帶有相反電荷的表面活性劑混合時(shí) 在不同配比下可能出現(xiàn)增溶 形成可溶性復(fù)合物和不溶性復(fù)合物等復(fù)雜情況 解離藥物與非離子表面活性劑配伍時(shí) pH可明顯影響藥物的增溶量 弱酸性藥物在偏酸性下有較大的增溶 弱堿性藥物 則在偏堿性下有更多的增溶 兩性藥物則在等電點(diǎn)時(shí)有最大增溶量 多組分增溶質(zhì)的增溶制劑中有多組分時(shí) 對主藥的增溶效果取決于各組分與表面活性劑的相互作用 多種組分與主藥競爭同一增溶位置 主藥的增溶量減少 某一組分吸附或結(jié)合表面活性劑分子 主藥的增溶量減少 某些組分也可擴(kuò)大膠束體積而增加主藥的增溶量 抑菌劑或其他抗菌藥物在表面活性劑溶液中易被增溶而降低其活性 需增加用量才能達(dá)到原來相同的抑菌效果 二 表面活性劑溶液的化學(xué)穩(wěn)定性藥物增溶后的穩(wěn)定性可能與膠束表面性質(zhì) 結(jié)構(gòu)和膠束締合體的反應(yīng)性 藥物本身的降解途徑 環(huán)境的pH 離子強(qiáng)度等多種因素有關(guān) 三 表面活性劑的復(fù)配 1 與中性無機(jī)鹽的配伍離子表面活性劑溶液中加入可溶性的中性無機(jī)鹽 主要受反離子影響 反離子結(jié)合率和濃度越高 表面活性劑CMC就越低 從而增加了膠束數(shù)量 增加了烴類增溶質(zhì)的增溶量 但卻降低了極性藥物的增溶量 2 有機(jī)添加劑脂肪醇與表面活性劑分子形成混合膠束 烴核的體積增大 對碳?xì)浠衔锏脑鋈芰吭黾?極性有機(jī)物 如尿素 N 甲基乙酰胺 乙二醇等均升高表面活性劑的臨界膠束濃度 水溶性高分子吸附表面活性劑 減少溶液中游離表面活性劑分子數(shù)量 臨界膠束濃度升高 陽離子表面活性劑與含羧基的水溶性高分子生成不溶性復(fù)凝聚物 但在含有高分子的溶液中 一旦有膠束形成 其增溶效果卻顯著增加 3 水溶性高分子 1 同系物混合體系二個同系物等量混合體系的表面活性介于各自表面活性之間 而更趨于活性較高 即碳鏈更長 的組分 對CMC較小組分有更大的影響 2 非離子型表面活性劑與離子型表面活性劑混合體系兩者更容易形成混合膠束 CMC介于兩種表面活性劑CMC之間或低于其中任一表面活性劑的CMC 對于陰離子型表面活性劑 聚氧乙烯型非離子表面活性劑體系 當(dāng)聚氧乙烯數(shù)增加時(shí) 可能發(fā)生更強(qiáng)的協(xié)同作用 但電解質(zhì)可使協(xié)同作用減弱 4 表面活性劑混合體系 3 陽離子型表面活性劑與陰離子型表面活性劑混合體系水溶液中 帶有相反電荷的離子型表面活性劑的適當(dāng)配伍可形成具有很高表面活性的分子復(fù)合物 對潤濕 增溶 起