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表面活性剂的增溶作用

作者:admin 更新时间:2019年05月24日 09:12:24

  摘要:表面活性剂在制剂工业上有着广范的应用。对表面活性剂类型、理化性质以及生物活性进行综述,为其进一步在中药提取和药物制剂开发利用方面提供参考。


  关键词:表面活性剂;增溶作用;制剂


  作者:宋成英


  中图分类号:O63文献标识码:A文章编号:1671-7597(2012)0520133-02


  表面活性剂在药剂中应用十分广泛:常用于增溶、乳化、润湿、起泡与消泡;在中药提取中用于增加有效成分的提出率;在软膏、栓剂中作基质;阳离子表面活性剂可直接用于消毒、杀菌和防腐。在上述用途中做增溶剂尤为重要。


  1表面活性剂的概念与种类


  1.1表面活性剂的概念


  表面活性剂是指能显著降低表面张力的化合物。表面活性剂具有一端含亲水基(疏油基),另一端为疏水基(亲油基)的双亲分子结构,憎水基团从水的内部向外迁移伸向空气,亲水基伸向水中。双亲平衡的结果使表面活性剂在水表富集,好似水表面被一层非极性的碳氢链覆盖。


  1.2表面活性剂的种类


  表面活性剂的分类方法很多,根据疏水基的结构可分为:直链、支链、芳香链、含氟长链等;根据亲水基可分为:羧酸盐、硫酸酯盐、聚环氧乙烷类等;根据表面活性剂溶于水是否解离及其电性,分为离子型和非离子型表面活性剂。众多分类方法都有其局限性,很难将表面活性剂合适定义并在内涵上不发生重叠。通常按照表面活性剂的解离分为:阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型表面活性剂。


  1.3表面活性剂的理化参数


  1.3.1表面活性剂的亲水亲油平衡值(HydrophilicLip


  ophilicBalanceHLB)


  HLB值是表面活性剂分子中亲水、亲油基团对油和水的综合亲和力。HLB值可作为选用表面活性剂的参考依据。表面活性剂的HLB值越高,其亲水性越强;HLB值越低,其亲油性越强。亲水基在末端的润湿性比亲水基在中间润湿性差。当表面活性剂的HLB值相同时,分子量小的润湿作用比分子量大的润湿作用强。


  1.3.2表面活性剂的临界胶束浓度(Criticalmicelleconcentration,CMC)


  CMC是表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度。当其浓度高于CMC值时,表面活性剂排列成球状、棒状、束状、层状等结构。CMC的大小与其结构、组成有关,同时受温度、pH以及电解质等条件的影响。


  1.3.3表面活性剂的浊点


  非离子表面活性剂其醚键中的氧原子与水中的氢原子以氢键结合而溶于水,其亲水性大小取决于醚键的多少,当温度升高醚键逐渐断裂,表面活性剂在水中的溶解度逐渐降低,刚刚出现混浊时的温度称浊点。达浊点时表面活性剂失去作用,表面活性剂的浊点越高,使用的温度范围越广。表面活性剂的HLB值越大,其浊点越高。浊点的高低与表面活性剂分子中亲水基和亲油基质量比有一定关系。


  2表面活性剂的性质与应用


  2.1表面活性剂的生物学性质


  2.1.1表面活性剂对药物吸收的影响


  药物制剂中的表面活性剂在机体内有促进或延缓药物吸收,增加药物生物利用度的作用。由于表面活性剂能降低界面张力,使固体药物与胃肠道体液间的接触角变小,增加药物润湿性加速药物溶解从而促进药物吸收。当表面活性剂的浓度增加到临界胶团浓度时,药物被包裹或镶嵌在胶团内不易释放,表面活性剂有溶解生物膜脂质的作用,增加上皮细胞的通透性,从而延缓药物的吸收。


  2.1.2表面活性剂与蛋白质的作用


  由于蛋白质具有胶体的性质,离子型表面活性剂可能破坏蛋白质二级结构中的盐键、氢键、疏水键,使蛋白部分变性,同时表面活性剂对蛋白质的空间构象也有保护作用。阳离子表面活性剂用于杀菌消毒就是利用其与细菌生物膜蛋白质作用使之变性失活。


  2.1.3表面活性剂的毒性


  表面活性剂可能刺激皮肤、损伤黏膜、损害肝脏,并有一定的致畸、致癌性。表面活性剂静脉给药的毒性比口服给药大,非离子表面活性剂的毒性相对较小,其毒性为:阳离子型>阴离子型>非离子型。


  2.1.4表面活性剂的溶血作用


  有些表面活性剂能破坏血管的内皮细胞,产生溶血作用。非离子表面活性剂的溶血作用一般比较轻微,其溶血强弱为:聚氧乙烯烷基醚>聚氧乙烯芳基醚>聚氧乙烯脂肪酸酯>聚山梨酯类。


  2.2表面活性剂的理化性质


  2.2.1表面活性剂的乳化与增溶作用


  使乳状液稳定存在加入的表面活性剂称为乳化剂,其稳定作用叫乳化作用。非极性药物在水中的溶解度很小,加入表面活性剂增大难溶性药物的溶解度并形成澄清溶液的过程称为增溶。用于增溶的表面活性剂称为增溶剂,被增溶的物质称为增溶质。


  增溶剂是药物制剂中的重要组成部分,具有增溶、乳化和润湿等作用。因其可增加药物的溶解度,提高制剂中药物含量,使药物以足量的浓度到达组织部位而起到治疗作用。HLB值在0~20时,表面活性剂具有増溶、乳化兼润湿作用;HLB在8~16时,作为O/W型乳化剂;HLB在3~8时作为W/0型乳化剂;HLB在13~18时润湿和增溶作用最强;HLB在7~9时润湿和乳化作用最强。增溶剂不但可用于内服和外用制剂,还用于注射剂。常用的增溶剂有聚山梨酯类和聚氧乙烯脂肪酸酯类。


  2.2.2表面活性剂的润湿作用


  能促进液体在固体表面铺展或渗透的表面活性剂称为润湿剂。湿润剂能使液体粘附于固体表面并在固-液界面上定向排列,排除固体表面吸附的气体,降低润湿液体与固体表面间的接触角,使药粒被润湿,增大有效成分铺展面积,提高药物防病治病效果。作为润湿剂的表面活性剂,HLB值一般在7~9并有适宜的溶解度。


  2.2.3表面活性剂的起泡与消泡作用


  气体分散到液体中所形成的分散体系,气体以少量液体构成的液膜隔开气体的气泡聚集物称为起泡。在皮肤、粘膜给药的药剂中,通过产生持久稳定的泡沫,使药物在用药部位均匀铺展,促进吸收,提高药效。有些中药水浸液因含有皂苷、蛋白质等,在蒸发浓缩或剧烈搅拌时,产生大量泡沫,给浓缩和萃取操作带来诸多困难,此时加入表面活性剂能降低液膜强度,破坏泡沫防止事故。这种使原有泡沫破坏消失的表面活性剂称为消泡剂。2.3表面活性剂的增溶原理


  表面活性剂之所以能增大难溶性药物的溶解度,是由于它能在水中形成胶束结果。胶束是由表面活性剂的亲油基团向内(形成非极性中心区)、亲水基团向外/(非离子型的亲水基团从油滴表面以波状向四周伸入水相中)而成球状体。由于胶束的内部与周围的介电常数不同,整个胶束内部非极性而外部有极性,难溶性药物被胶束包藏或吸附,从而增大溶解量。由于非极性分子药物亲油性强,与表面活性剂的亲油基有较强的亲和能力,药物分子可钻到胶束内部非极性中心区被包围在疏水基内;对于极性药物,其分子被吸附于胶束表面的亲水基而增溶;对于既有极性又有非极性部分的半极性药物,其分子中非极性部分能插入胶束的非极性中心区内,极性部分则伸入到表面活性剂的亲水基之间而被增溶。


  表面活性剂的结构和性质,表面活性剂的增溶作用与CMC和胶束疏松度有关,非离子表面活性剂的CMC较小,其增溶能力大于相应的离子表面活性剂;阳离子表面活性剂的胶束较疏松,其增溶能力大于相应的阴离子表面活性剂;具有相同亲油基的表面活性剂,增溶作用大小顺序为:非离子表面活性剂>阳离子表面活性剂>阴离子表面活性剂。在浓度相同时,胶束数目增多,增溶能力增大;当表面活性剂中含有双键时,对烷烃的增溶能力下降,对芳香族或极性化合物的增溶能力增大。表面活性剂HLB值与增溶效果的关系目前尚无统一的认识。


  2.4表面活性剂增溶作用的选用原则


  表面活性剂已在外用、内服、肌肉或静脉注射制剂中广泛应用。增溶剂用量不足,达不到增溶目的,制剂在贮存、稀释时可能会发生沉淀;用量太多,影响药物的吸收同时造成浪费,还有产生毒副作用的潜在危险。许多难溶性药物经增溶作用可制得适于治疗的澄清溶液。为了选择合适的表面活性剂浓度,可通过实验制作增溶剂、增溶质和溶剂的三元相图来确定。


  增溶剂一般以HLB值在l5~l8之间,增溶量大、无毒副作用、性质稳定、刺激性小、生物降解性能优异为佳。通常阳离子型表面活性剂的毒性和刺激性均较大,故一般不用作增溶剂,阴离子型表面活性剂仅用于外用制剂,而非离子型表面活性剂在口服、外用制剂以及注射剂中均有应用。在所有增溶剂中,以聚山梨酯类应用最普遍,它对非极性化合物和含极性基团的化合物均能增溶。


  3表面活性剂在药物制剂中的展望


  随着表面活性剂的发展,表面活性剂使药物制剂的透明度和稳定性有了很大的提高。药物制剂的稳定性与表面活性剂的结构和胶束缔合、药物本身的降解途径、环境的pH值等多种因素有关。随着烷基多苷、醇醚磷酸单酯和Gemini、低毒非离子表面活性剂在制剂领域的应用,对表面活性剂的安全性、稳定性好、生物降解性提出了更高要求,利用表面活性剂增大难溶性药物溶解度的方法也得到了进一步发展,通过科学调控影响因素,配以先进的生产工艺设备,表面活性剂在药物制剂中将发挥更大作用。