(19)-4.3表面活性剂的应用

同学们好。这节课，我们来学习表面活性剂的应用。本次课程主要包括以下几个方面：增溶作用、润湿作用、乳化作用、助悬作用、其他作用以及表面活性剂的复配。这是具体的学习要求。同学们需要掌握：表面活性剂增溶作用的概念与机制。熟悉：表面活性剂增溶作用的影响因素、表面活性剂的润湿、乳化、助悬作用。了解：起泡、去污、消毒杀菌作用、表面活性剂的复配。首先我们来学习表面活性剂的第一个应用，增溶作用，这也是本节课的重点。增溶我们需要先了解它的概念。什么是增溶呢？是指利用表面活性剂形成胶束的原理，使难溶性活性成分的溶解度增加而溶于分散介质的过程。那么在这个过程中，使用的表面活性剂为增溶剂；被增溶的物质也就是难溶性药物为增溶质。我们举一个例子，比如紫杉醇，自身是难溶于水的，在水中是浑浊的沉淀，我们可以加入表面活性剂比如聚氧乙烯蓖麻油或者吐温80，从而形成这种通透有乳光的胶束溶液。那么这个过程就叫增溶，紫杉醇药物就是增溶质，而表面活性剂就是增溶剂。表面活性剂的增溶能力可以用最大增溶浓度来表示，简称MAC。MAC是什么意思呢，它是指当表面活性剂用量为1g时，增溶质所达到饱和的浓度。也就是说，每单位用量的表面活性剂，增加难溶性药物所能够达到的最大浓度。在MAC以下，说明药物还未达到饱和，此时所形成的胶束增溶体系是热力学稳定体系；但如果超过MAC，说明药物的浓度太大，表面活性剂已经达不到这么大的增溶效果了，此时的体系是热力学不稳定体系。我们再来看一下增溶的机制。在上节课我们已经学到，表面活性剂在溶液中达到某个浓度后，可以形成胶束，这个最低的浓度叫临界胶束浓度CMC。那么增溶作用的本质其实就是表面活性剂在溶液中达到CMC形成胶束以后，所发生的行为。也就是说，药物可以进入到胶束的特定部位，从而实现增溶的效果。那么不同药物，进入胶束的位置是不同的。对于完全水不溶性药物，药物会进入胶束的内核层，这样可以完全与水隔离；对于双亲性药物，它会进入胶束的栅栏层，亲水的部分与水可以接触，而疏水的部分则被掩盖在胶束内部与水脱离。对于亲水性药物，则是进入胶束的亲水层。总而言之，进入胶束什么部位，是由药物的亲水性疏水性决定的。下面呢，我们看一下影响增溶的一些因素。对于同样一个药物来说，如果用不同的表面活性剂增溶，药物所能达到的增溶效果是不一样的；同样的，对于不同药物都使用同一个表面活性剂来增溶，增溶效果也是不一样的。所以说，增溶作用同时取决于表面活性剂和药物两个方面的性质。首先看表面活性剂的影响。刚才提到了，表面活性剂是通过形成胶束实现增溶的效果，那这儿就出现了两个浓度：胶束自身有一个临界胶束浓度CMC，对药物的增溶还有一个最大增溶浓度MAC。好，同学们现在要考虑一下，CMC和MAC之间是什么关系呢？我们来一起分析一下：CMC越小，就是指形成胶束所需的浓度越小，说明胶束越容易形成；那胶束越容易形成，肯定对难溶性药物的增溶效果就会越好，就是指MAC越大。反过来讲，如果一个表面活性剂，需要很高的浓度才能够形成胶束，那肯定增溶的效果就会不好，对吧？好了，CMC和MAC的关系请大家弄清楚。我们再来进一步分析一下，表面活性剂亲水部分和疏水部分对增溶作用的影响。先看亲水部分相同的时候，疏水部分如何影响：对于同系物增溶剂来说，随着碳原子数的增加，增溶剂的疏水能力增加，也就更倾向于形成胶束，增溶能力就会增加。再看如果碳原子数相同，也就是疏水基团相同时，此时亲水基团影响其增溶能力，一般来讲，亲水基团中，非离子型表面活性剂的增溶能力＞阳离子型＞阴离子型。了解了表面活性剂的影响后，我们还要考虑药物自身的结构和性质对增溶的影响。从结构上讲，对于难溶性药物，也就是增溶质来说，其同系物烃链增加，也就是疏水性增强，代表着越难将其溶于水中，即增溶能力降低；此外，环状、不饱和化合物的增溶效果一般要优于饱和化合物。从极性上来讲，极性大的药物，亲水性本身就较强，容易进入胶束的栅栏层，增溶量较大；而极性越小的药物，疏水性越强，对他的增容量也就越小。好，下面，我们再来学习表面活性剂的第二个应用，润湿作用。这儿我们首先还是要先了解两个概念：润湿和润湿剂。润湿是指促进液体在固体表面铺展或渗透的作用。而在这个过程中，起润湿作用的表面活性剂就是润湿剂。润湿剂在药剂中也是有着十分广泛的应用，尤其是固体制剂，比如在颗粒剂、片剂的制备时，常采用湿法制粒的方式，那么为了增加颗粒的流动性，润湿剂是必不可少的一类重要辅料。此外，在液体制剂混悬剂中，也需要加入润湿剂以增加颗粒的增加亲水性、提高分散性，以改善混悬剂的稳定性。对于润湿剂而言，一般要求其HLB值在7~9之间；并且要有一定溶解度。关于润湿的机制，主要是通过表面活性剂与药物之间的吸附作用来实现的，包括：交换吸附、离子对吸附、氢键形成吸附、电子极化吸附、范德华力吸附、疏水作用力吸附等等。第三个应用是乳化作用。乳化作用主要是针对乳剂来讲的，后边的课程我们会具体学习，这儿只简单的介绍一下。乳剂呢，是一种液体以极小液滴形式均匀地分散于互不相溶的另一种液体中形成的体系。在乳剂形成的过程中，如何能够使互不相容的两种液体均匀分散呢，乳化剂是必不可少的：乳化剂是一类能使互不相溶的液体形成稳定乳状液的有机化合物。乳剂分为油包水型和水包油型两种，那么在这两种乳剂类型中，乳化剂也相应的有不同的要求：W/O型，乳化剂HLB值：3~8；O/W型，乳化剂HLB值：8~16。第四个应用是助悬作用。助悬作用是专门针对助悬剂来讲的。助悬剂是指：难溶性固体药物以微粒状态分散于水性介质中形成的非均一体系。在这个体系中，药物是以颗粒形式分散在水中的，所以就会不可避免产生聚沉，那么为了提高制剂的稳定性，就需要加入助悬剂，助悬剂可以降低表面张力、提高介质黏度，因此能够保持颗粒的分散状态，防止颗粒发生聚集与沉降。表面活性剂还有其他的应用我们简要了解一下即可，包括起泡消泡作用、去污作用、消菌杀毒作用。最后呢，我们再学习一下表面活性剂的复配。复配就是指表面活性剂相互之间或与其他化合物之间配合使用。我们知道，在一些情况下，单一的表面活性剂可能效果不佳，这时候我们就可以加入不同的表面活性剂，来改善表面活性剂效能，从而实现协同或增效作用。根据表面活性剂不同的类型，复配可以分为离子型-非离子型复配；以及阴离子-阳离子型复配。但不论哪种复配，都是为了改善表面活性、使之兼具两种的特性。好了，以上就是本次课程的内容。我们再来总结