药用辅料--表面活性剂

第二章表面活性剂荷叶上的水珠的表面张力作用现象第一节表面活性剂概述同一相中的物理化学性质是一样的，相与相之间有明显的分界限，称为界面（表面）。表面张力是指一种表面分子具有向内运动的趋势，并使表面自动收缩至最小面积的力。表面活性剂(surfactant)是指那些具有很强表面活性、能使液体的表面张力显著下降的物质。σ123c两亲结构二、表面活性剂的结构特点特征和分类亲油基（碳氢链R-、C8~C18之间）亲水基（-OH、COO-、-NH2、-COOR)亲油基亲水基表面活性剂离子型（水中能电离）非离子型（水中不电离）脂肪酸甘油酯多元醇型聚氧乙烯型阴离子型阳离子型两性型一、离子表面活性剂1、高级脂肪酸盐：①通式：(RCOO-)nMn+②分类：一价金属皂(钾、钠皂)；二价或多价皂(铅、钙、铝皂)；有机胺皂(三乙醇胺皂)③性质：具有良好的乳化能力，易被酸及多价盐破坏，电解质使之盐析。④应用：具有一定的刺激性，用于外用制剂（软膏剂）。（一）阴离子表面活性剂2、硫酸化物①通式：R·O·SO3-M+②分类：硫酸化油(硫酸化蓖麻油)；高级脂肪醇硫酸脂(十二烷基硫酸钠，SDS)。③性质：可与水混溶，乳化性很强，稳定、耐酸、钙，易与一些高分子阳离子药物发生沉淀。④应用：代替肥皂洗涤皮肤；有一定刺激性，主要用于外用软膏的乳化剂。有时也用于片剂等固体制剂的润湿剂或增溶剂。3、磺酸化物①通式：R·SO3-M+②分类：脂肪族磺酸化物，如二辛琥珀酸磺酸钠；烷基芳基磺酸化物，如十二烷基苯磺酸钠，常用洗涤剂；烷基苯磺酸化物；胆酸盐，如牛磺胆酸钠。③性质：水溶性,耐酸、钙、镁盐性比硫酸化物差,不易水解。④应用：黏度低、去污力、油脂分散力都强，常用优良洗涤剂。1.结构：季铵盐类化合物，带正电荷。2.特点：水溶性大，在酸性和碱性溶液中较稳定，具有良好的表面活性和杀菌作用。但易与一些大分子阴离子药物发生沉淀。3.应用：杀菌；防腐；毒性大，主要用于皮肤、粘膜和手术器械的消毒。4.常用品种：①苯扎氯铵(洁尔灭)；②苯扎溴铵(新洁尔灭)（二）阳离子表面活性剂分子结构上同时具有正负电荷基团的表面活性剂，随介质的pH可成阳或阴离子型。卵磷脂：不溶于水，可作注射用乳剂的乳化剂、脂质体主要原料；氨基酸型和甜菜碱型两性离子型表面活性剂。后者最大优点：适用于任何pH溶液，在等电点时也无沉淀。性质：碱性水溶液中呈阴离子性质，去污力强；酸性水溶液中呈阳离子性质，杀菌力强。（三）两性离子表面活性剂二、非离子表面活性剂1.结构组成①亲水基团(甘油、聚乙二醇、山梨醇)；②亲油基团(长链脂肪酸、长链脂肪醇、烷基或芳基)；③亲水基和亲油基以酯键、醚键结合2.性质：毒性小，不解离，不受pH的影响；能与大多数药物配伍，广泛应用于外用、内服、注射制剂。（一）脂肪酸甘油酯种类：有脂肪酸单甘油酯和脂肪酸二甘油酯。性质：不溶于水，在水、热、酸、碱及酶等作用下易水解成甘油和脂肪酸，HLB为3~4。应用：主要用作W/O型辅助乳化剂。常用品种（二）多元醇型1.蔗糖脂肪酸酯种类：单酯、二酯、三酯及多酯。性质：在酸、碱及酶等作用下易水解成游离脂肪酸和蔗糖，HLB为5~13。溶于丙二醇、乙醇，但不溶于水，但在水和甘油中加热可形成凝胶。应用：主要用作O/W型乳化剂、分散剂。常用品种2.脂肪酸山梨坦（司盘类Spans）OCH2COOROHOHOH不溶于水，易溶于乙醇，酸、碱和酶作用易水解，HLB值小，常用作W/O型乳化剂。司盘20（月桂山梨坦）司盘40（棕榈山梨坦）司盘60（硬脂山梨坦）司盘65（三硬脂山梨坦）司盘80（油酸山梨坦）司盘85（三油酸山梨坦）司盘分子通式常用品种3.聚山梨酯(吐温Tweens)OCH2COORO(C2H4O)nHO(C2H4O)nHO(C2H4O)nH易溶于水和乙醇，酸、碱和酶作用易水解，HLB值大，常用作O/W型乳化剂、增溶剂、分散剂和润湿剂。聚山梨酯20(吐温20)聚山梨酯40(吐温40)聚山梨酯60(吐温60)聚山梨酯65(吐温65)聚山梨酯80(吐温80)聚山梨酯85(吐温85)吐温分子通式常用品种1.聚氧乙烯脂肪酸酯（卖泽类，Myrij）通式：R·COO·CH2(CH2OCH2)nCH2·OH品种：Myrij-45Myrij-49Myrij-51Myrij-52Myrij-53应用：具有较强水溶性，乳化能力强，作增溶剂和O/W型乳化剂。（三）聚氧乙烯型常用品种2.聚氧乙烯脂肪醇醚通式：R·O·(CH2OCH2)nH产品:（1）苄泽类(Brij)，如Brij-30、Brij-35，作O/W乳化剂。（2）西土马哥(cetomacrogol)为O/W型乳化剂或挥发油增溶剂。（3）平平加O(perogolO)（4）埃莫尔弗(emlphor)易溶于水和醇及多种有机溶剂，HLB为12~18，具有较强亲水性，乳化能力强，作增溶剂和O/W型乳化剂。常用品种又泊洛沙姆(poloxamer)，商品名普朗尼克(Pluronic)通式：HO(C2H4O)a-(C3H6O)b-(C2H4O)cH性质：为淡黄色液体或固体；分子量1000~10000以上；HLB值为0.5~30；聚氧丙烯为亲油基；聚氧乙烯为亲水性基；具有乳化、润湿、分散、起泡和消泡等多种优良性能，但增溶能力较弱。Poloxamer188(pluronicF68)特点：无毒、无抗原性、无致敏性、无刺激性、化学性质稳定，可作为静脉乳剂o/w型乳化剂，用本品制备的乳剂能耐受热压灭菌和低温冰冻而不改变其物理稳定性。3.聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物常用品种第二节表面活性剂的基本性质（一）胶束的形成——临界胶束浓度胶束（micelles)：当水溶液内表面活性剂分子数目不断增加时，依靠自身的范德华力相互聚集，形成亲油基向内，亲水基向外的分子缔合体，称为胶束。临界胶束浓度（criticalmicellconcentration,CMC）：表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度。一、表面活性剂胶束（二）胶束的结构二、亲水亲油平衡值（一）HLB值的概念亲水亲油平衡值(hydrophile-lipophilebalance，HLB)系表面活性剂分子中亲水和亲油基团对油或水的综合亲合力。数值范围：HLB值范围为0~40，其中非离子表面活性剂HLB值范围为0~20。HLB值愈大，亲水性愈强；HLB值愈大，亲水性愈强；HLB值愈小，亲油性愈强。值愈小，亲油性愈强。表面活性剂的HLB值应用范围HLB=3~6可作为W/O型乳化剂HLB=7~9可作为润湿剂HLB=8~18可作为O/W型乳化剂HLB=13~18可作为增溶剂1815129630增溶剂去污剂O/W乳化剂润湿剂W/O乳化剂消泡剂图3不同HLB表面活性剂适用范围非离子型表面活性剂的HLB值具有加和性，混合后的HLB值可通过经验式求得：HLBab=(HLBa×Wa+HLBb×Wb)/(Wa+Wb)HLB值的计算举例1：将司盘80（HLB4.3）与聚山梨酯80（HLB15.0）等量混合，混合物的HLB是多少？举例2：用聚山梨酯20（HLB16.7）和司盘80（HLB4.3）制备HLB为9.5的混合乳化剂100g，问两者各用几克？三、克氏点与昙点1.krafft点（克氏点）krafft点：离子表面活性剂在水中的溶解度随温度升高，当至某一温度时，其溶解度急剧升高，该温度称为krafft点，相对应的溶解度即为该离子表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)。krafft点是离子表面活性剂应用温度的下限，即只有高于krafft点，表面活性剂才能更大程度地发挥作用。2.起昙与昙点聚氧乙烯型非离子表面活性剂，温度升高至某一温度时，其溶解度急剧下降并析出，溶液出现混浊，此现象称为起昙，此时温度称为昙点(或浊点）。原因：温度升高到一定程度时，可导致聚氧乙烯链与水之间的氢键断裂，聚氧乙烯链发生强烈的脱水和收缩，使增溶空间减小，增溶能力下降，表面活剂溶解度急剧降低。在聚氧乙烯链相同时，碳氢链越长，浊点越低；在碳氢链长相同时，聚氧乙烯链越长则浊点越高。四、表面活性剂的生物学性质表面活性剂可能增加药物吸收，也可能降低药物的吸收。若药物被增溶在胶束内，且能顺利从胶束内扩散或胶束迅速与胃肠粘膜融合，则增加吸收；表面活性剂溶解生物膜脂质，增加上皮细胞的通透性，从而改善吸收；形成高粘度团块，降低胃空速率，增加药物吸收。（一）对生物膜的影响离子型表面活性剂在酸性或碱性介质中都可能与蛋白质结合。①蛋白质在碱性下，羧基解离而带负电荷时，与阳离子表面活性剂发生电性结合；②蛋白质在酸性下，氨基或胺基解离而带正电荷时，与阴离子表面活性剂发生电性结合。表面活性剂还可破坏蛋白质结构中的盐键、氢键和疏水键，使蛋白质的螺旋结构被破坏，最终蛋白质发生变性。（二）表面活性剂与蛋白质的相互作用1.表面活性剂毒性大小：一般是阳离子型阴离子型非离子型2.口服给药：阳离子型阴离子型非离子型，非离子型表面活性剂口服一般没有毒性。3.静脉给药的毒性口服，其中仍非离子型毒性较低，Poloxamer188静脉注射毒性很低。4.溶血作用：阴、阳离子表面活性剂不仅毒性较大，而且有溶血作用。非离子型表面活性剂也有溶血作用，但一般较小。（三）表面活性剂的毒性第三节表面活性剂的其他应用一、增溶增溶剂：HLB=15~18二、乳化乳化剂：HLB=3~8，可作为W/O型乳化剂；HLB=8~11，可作为O/W型乳化剂。三、润湿润湿剂：HLB=7~9，可作为润湿剂。四、其他起泡剂和消泡剂：起泡剂通常具有较强的亲水性和较高的HLB值，一般12~18。在产生稳定泡沫的情况下，加入一些HLB值为1~3的亲油性较强的表面活性剂，可使泡沫破坏。去污剂：最适HLB值一般在13~16，非离子表面活性剂去污最强，其次为阴离子表面活性剂。消毒剂和杀菌剂：大多数阳离子表面活性剂和两性离子表面活性剂都可用作消毒剂，少数阴离子表面活性剂也有类似作用