表面活性剂和粉体学原理、结构特性和应用

1、表面活性剂和粉体学原理、结构特性和应用表面活性剂 Surfactants使液体表面张力下降且显著下降的物质(受温度、溶质及溶质的浓度影响)定义结构特点亲水亲油两亲性 1)但并不是亲水亲油的就是表剂 2)非极性CH链8C，极性羧基、磺酸基、硫酸基、氨基，铵亲水基团亲油基团在液体中的存在状态CCMC低浓度时为单分子，主要降低表面张力；高浓度时以胶束的形式存在，主要增溶；胶束（micelle）：表面活性剂分子在溶液中形成疏水基向内，亲水基向外的多分子聚集体。 形成胶束的最低浓度被称作临界胶束浓度（critical micelle concentration）简称CMC。 来源 天然/合成溶解性质 水

2、溶性/油溶性亲水基解离性质 阴离子型 阳离子型 两性离子型 非离子型表面活性剂分类阴离子型表面活性剂高级脂肪酸盐类 (RCOO-)nMn+ 碱金属皂/碱土金属皂/三乙醇胺皂 特点：乳化能力较好，一般外用 电解质使之盐析 遇酸不稳定 一价易被二、三价破坏 硫酸化物 3-M+ 十二烷基/十六烷基/十八烷基 特点：乳化能力强，较肥皂稳定 可与高分子阳离子药物作用沉淀 对粘膜有刺激性， 外用， 少量用于片剂润湿剂 阴离子型表面活性剂磺酸化物 3-M+ 十二烷基苯磺酸钠 胃肠道的乳化剂/目前广泛应用的洗涤剂 特点：稳定性不如硫酸化物 遇酸很稳定阴离子型表面活性剂铵盐型 季铵盐型 阳离子是一个五价的氮原子

3、，也称季铵化物。 苯扎氯铵/苯扎溴铵 特点： 广谱抗菌剂 用于皮肤和伤口的清洗 在酸性或碱性溶液中稳定 水溶性大阳离子型表面活性剂卵磷酯 (豆磷酯 蛋磷酯) 组成复杂，各组分比例不一样，影响用途 Lipoid公司提供各种天然、合成的磷脂 磷酯特点： 1)对热十分敏感 60几天变不透明褐色； 2)酸碱、脂酶存在在易水解； 3)常用于注射用制剂 4)在碱水中呈阴离子；在酸水中呈阳离子两性离子表面活性剂脂肪酸甘油酯(单甘油脂、二甘油酯) 单硬酯酸甘油酯 特点： 1)表面活性较弱，HLB值3-4； 2)在水、热、酸、碱作用下易水解； 3)主要用做W/O型辅助乳化剂 非离子表面活性剂多元醇型 蔗糖脂肪酸

4、酯 单脂、二脂、三脂、多脂 特点： HLB值5-13； 室温下稳定，高温分解或焦化； 酸、碱、酶作用下可水解 不溶于水、油，可溶于丙二醇、乙醇等，在水和甘油中加热可形成凝胶 O/W型乳化剂，高脂肪酸含量做阻滞剂非离子表面活性剂多元醇型 失水山梨醇脂肪酸酯 特点： 1)HLB值，W/O型乳化剂； 2)不溶于水，溶于乙醇； 3)在酸、碱、酶作用下容易水解； 4)span20,span40与吐温配伍作O/W型， span60,span65与吐温配伍作W/O混合乳化剂。非离子表面活性剂多元醇型 聚山梨醇酯 特点： 1)不溶于油，易溶于水、乙醇等有机溶剂； 2)在酸、碱、酶作用下容易水解； 3)低浓度在

5、水中形成胶束，增溶不受pH影响； 4)Tween常用的增溶剂、润湿剂、乳化剂。非离子表面活性剂聚氧乙烯型 1)聚氧乙烯脂肪酸酯 聚乙二醇分子量和脂肪酸的种类 卖泽 聚氧乙烯40硬脂肪酸酯 较强水溶性、乳化能力强，O/W型乳化剂。 2)聚氧乙烯脂肪醇醚 聚乙二醇分子量和脂肪醇的种类 聚氧乙烯蓖麻油甘油醚 较强亲水性质，增溶剂及O/W型乳化剂。 非离子表面活性剂聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物 聚氧乙烯(亲水)-聚氧丙烯(亲油) 英文名poloxamer 商品名pluronic 命名(3位数字)前两位100=聚氧丙烯链段分子量； 后一位10%=聚氧乙烯链段所占比例。 特点： 1)HLB值范围广，0.5-3

6、0,乳化、润湿、分散等作用较强，增溶作用较弱； 2)poloxamer O/W型乳化剂，为用于静脉乳剂的合成表面活性剂，耐热压灭菌低温冷冻。 非离子表面活性剂表面活性剂溶液的表面性质通式为CH3(CH2)m(OCH2CH2)nOH的表面活性剂形成溶液的表面张力与浓度的关系：即使在浓度很低时，表面张力下降也相当明显CCMC表面活性取决于它的疏水性和亲水性碳氢链长度,疏水性增加，表面活性，CMC。亲水性，表面活性，CMC。碳氢链长度与表面活性之间的关系：同系物的稀溶液中，每增加一个-CH2-,降低相同表面张力所需表面活性剂物质的量降低三倍(Traube规则)。表面活性剂溶液的表面性质1)在CMC时

7、，表面张力达最小2)到达CMC后，胶束数量与表剂浓度成正比3)相同亲水基团同系列表剂，亲油基团越大CMC越小表面活性剂性质与CMCCCMC表面活性剂性质与CMC4)CMC时，表面活性剂很多性质，如渗透压、密度、界面张力和摩尔电导等都存在突变现象。根本原因是两亲性物质自身缔合形成胶束所致。界面张力表面张力临界胶束浓度去污作用密度改变电导率摩尔电导率渗透压浓度表面活性剂溶液的性质5)溶液中的胶束与自由分子单体处于动力学平衡状态，即胶束在不断地破散和重组，这是胶束溶液与其他胶体溶液的区别所在。表面活性剂性质与CMCCMC的测定表面张力法(通用) 图5-13光散射法(通用)摩尔电导法(离子表面活性剂)

8、 图5-14表面活性剂 Surfactants使液体表面张力下降且显著下降的物质(受温度、溶质及溶质的浓度影响)定义亲水基团亲油基团来源 天然/合成溶解性质 水溶性/油溶性亲水基解离性质 阴离子型 阳离子型 两性离子型 非离子型表面活性剂分类1)在CMC时，表面张力达最小2)到达CMC后，胶束数量与表剂浓度成正比3)亲油基团越大CMC越小4)到达CMC,很多性质突变5)胶束处于动态平衡表面活性剂性质与CMC外界条件对CMC的影响温度Krafft 点(离子表面活性剂) 离子表剂随温度升高溶解度急剧升高所对应的温度。 离子表面活性剂的特征值，为表面活性剂应用温度的下限。 离子表剂在水中的溶解度随温

9、度的升高而增大。由于升温使表面活性剂分子热运动加剧，不利于胶束形成，所以CMC增大。外界条件对CMC的影响Krafft点为表剂使用温度的下限温度昙点(cloud point;非离子表面活性剂) 聚氧乙烯型非离子表剂溶液当升高到某温度时，聚氧乙烯链与水之间的氢链断裂，水合能力下降，溶解度减小，溶液变浊，称此变浊温度为昙点。冷却时氢键重新形成，呈澄明。为表面活性剂使用的最高温度。注意使用温度，比如热压灭菌。外界条件对CMC的影响外加电解质 离子表面活性剂溶液中加入强电解质能降低CMC, 使胶束的带电基团之间的排斥力减小，导致胶束化过程消耗的电功减少。 非离子型则受电解质影响较小。外界条件对CMC的

10、影响外加有机物 一般长链的极性有机物对表面活性剂的CMC的影响显著。加入醇、酸和胺等，随烃链增长，离子型表面活性剂的CMC减小，但使非离子型的CMC增大。外界条件对CMC的影响亲水亲油平衡值(HLB值)表面活性剂分子的亲水、亲油性是由分子中的亲水基团和亲油基团的相对强弱决定的，衡量表面活性剂分子亲水性和亲油性的相对强弱的物理量是亲水亲油平衡值（hydrophile and lipophile balance values），即HLB值。 完全疏水的碳氢化合物石腊HLB=0 完全亲水的聚乙二醇HLB=20 十二烷基硫酸钠HLB=40 不同的HLB值的表面活剂具有不同用途。 计算 1) HLB =

11、 7+亲水基团HLB数亲油基团HLB数 十二烷基硫酸钠的HLB值： 如何得到HLB值？ 基团名称 HLB值 基团名称 HLB值SO4Na 38.7OH 0.5SO3Na11CH 0.475COOH 2.1 CH2 0.475OH 1.9 CH3 0.475O 1.3 =CH 0.475某些基团的HLB值 2） Mh亲水基质量3） 如何得到HLB值？试验溶解度法 将表剂溶于水中，看溶解度估计HLB值范围在水中溶解性HLB值在水中溶解性HLB值不分散分散性不好剧烈振荡乳色分散体1-43-66-8稳定乳色分散半透明-透明分散体透明溶液8-1010-1313以上如何得到HLB值？分配系数法 测定表剂在

12、辛烷和水中的平衡浓度 w/Co易发生增溶和乳化现象，表面活性剂浓度不易测准。乳化法 5%未知HLB值的表剂+15%已知HLB的油+80%水，匀化，观察稳定性。最稳定的乳剂其油的HLB值与表剂最接近 如何得到HLB值？表面活性剂的增溶作用增溶的概念 当表面活性剂浓度达到和超过CMC后,形成的胶束能够增加难溶于水的物质的溶解度,这种作用称之为增溶。Solubilizers增溶剂 Solubilizates增溶质增溶量 每1g增溶剂能增溶药物的最大克数为增溶量。1）增溶剂的性质 CMC越小及胶束分子缔合数越大，则增溶效果越强（同系物链长越长增溶量越大）； 非离子型较离子型强； HLB值越大对强极性药

13、物的增溶效果越好 影响胶束增溶的因素2）增溶质的性质 不解离极性药和非极性药易被表剂增溶并有较明显的增溶效果。而解离药物与带有相反电荷的表剂，往往进一步增溶的可能性较小甚至溶解度降低。 当解离药物与带有相反电荷的表剂混合时，不同配比下可能出现增溶、形成可溶性复合物和不溶性复合物等复杂情况。表剂烃链越长出现不溶性复合物的可能性越大。 在表剂溶液抑菌剂中被增溶而降低活性。影响胶束增溶的因素3）温度 Kraft 点 离表，温度升高，表剂溶解度增加 Cloud point 灭菌制剂要求有一定的稳定性，必须选择昙点在85以上的增溶剂，这样在高温灭菌才不致分层。碳氢链长相同时，聚氧乙烯越长，水化程度越高，

14、昙点越高。 很多观察不到昙点，如Poloxamer108,188. 影响胶束增溶的因素4）增溶剂加入量和制备方法 加入量，即溶剂、增溶质和增溶剂三者的配比，可由三元相图来确定。如何制作相图？药物+表剂，用水滴定。*表面活性剂的增溶作用4）增溶剂加入量和制备方法 一般先将药物与增溶剂混合，最好使完全溶解，然后加水稀释，能较好溶解且增溶量大。浓配法 表面活性剂的增溶作用5）添加物的影响 同时加入胶束中的各种溶质相互作用能改变胶束的增溶作用，称共溶质效应（effect of cosolutes)。主要是竞争胶束的增溶位点。无机物 对离子型表面活性剂影响大，使其CMC大大降低，使分子缔合数增加，促进非

15、极性溶质的增溶。有机物 使胶束胀大，有利于极性有机物插入胶束栅状层中；若竞争同一增溶位点，阻碍。表面活性剂的增溶作用对药物吸收的影响 可增进或降低药物的吸收 表剂可溶解生物膜脂质，增加上皮细胞的通透性，从而改善吸收；另一些表剂增加难溶性药物吸收则是因其在胃肠中形成高粘度团块，降低了胃排空速率。如果这种粘度增加阻止药物向粘膜面扩散，则吸收降低。生物学特性与应用毒性 表面活性剂毒性大小： 阳离子两性阴性非离子 静脉注射口服 生物学特性与应用溶血性 表面活性剂溶血性大小： 阴离子阳离子非离子 SDS在低浓度时（0.001%时就有强烈溶血作用） 静脉注射口服 生物学特性与应用刺激性 长期外用，可能对皮

16、肤和粘膜造成损害。 表面活性剂刺激性大小： 阳离子阴性非离子/两性 生物学特性与应用找几个表面活性剂增溶的例子，说出是用的是哪一类表面活性剂。比如：两性霉素B注射剂 紫杉醇注射剂思考题表面活性剂定义存在状态及性质分类及常用表面活性剂及性质表面活性剂CMC温度对CMC的影响HLB值及运用表面活性剂增溶作用及影响因素小结 概述 定义粉体 powder 是无数个固体粒子particles的集合体。粒子为粉体的最小单元。粒子存在相互作用，粉体体现不同的性质。粉体学micromeritics 研究粉体所表现的基本性质及其应用的科学。100um称粒，Vg Vt粉体的密度及空隙率 粉体的密度粉体的密度及空隙

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 *比较： t g b粉体的流动性与充填性 粉体的流动性（flowability)影响散剂的分剂量、胶囊剂分装、片剂的压片等 粉体的流动性（flowability)1）粉体流动性的评价与测定方法 休止角（angle of repose) 300 400 粉体的流动性与充填性压缩度(compressiblity) C=（最紧密度-最松密度）/最紧密度100%压缩度C反映了粉体的凝聚性、松软状

18、态：C200um，流动性好。 降低含湿量由于粉体的吸湿作用，在粒子表面吸附的水分增加粒子间粘着力，适当干燥有利于减弱粒子间作用力。加入助流剂助流剂粒子可在粉体层粒子表面填平粗糙面而形成光滑表面，减少阻力，减少静电力等；但过多的助流剂反而增加阻力。 粉体的流动性与充填性1）粉体的充填性的表示方法松比容Specific volume粉体单位质量所占体积v=V/w松密度Bulk density粉体单位体积的质量 =w/v空隙率Porosity粉体的堆体积中空隙所占体积比=(v-vt)/v空隙比Void ratio空隙体积与粉体体积真体积之比=(v-vt)/ vt充填率Packing fraction粉体的真体积与松体积之比g=vt/v