第十章表面活性剂(本)

1、1,第十章 表面活性剂,第一节 概 述 第二节 表面活性剂的分类 第三节 表面活性剂的基本性质 第四节 表面活性剂的应用,2,本章要求,掌握表面活性剂的概念、功能结构、种类、特性及应用。 熟悉表面活性剂的生物学性质。 了解吸附在药剂学中的作用，表面张力的测定方法，润湿的测定方法。,3,第一节 概 述,界面：物质的相与相之间的交界面。 液/液、液/气、固/气、固/液、固/固等。 界面现象：是指物质在界面上发生的物理化学现象。 表面：两相中有一相是气体的界面。气/固；气/液。 表面现象：液/气、固/气界面上发生的物理化学现象。,相关概念,4,表面张力：使表面分子具有向内运动的趋势，并使表面自动收缩

2、至最小面积的力。由于表面分子受力不平衡而产生的张力。 表面自由能：增加液体的表面积实际上是将液体内部分子拉到表面的过程。由于表面分子有向内运动的趋势，因此必须克服分子间的吸引力，把分子拉开，才能将内部分子转移到表面而增加表面积,这个过程中外界所消耗的功则转化为表面层分子的位能,这种能量即称为表面能或表面自由能。,5,一、表面活性剂的定义 指具有很强表面活性并能使液体的表面张力显著下降的物质。 增溶、乳化、润湿、去污、杀菌、消泡、起泡等。,二、表面活性剂的结构特征,双亲分子结构(“双亲性”） -coo- Na+ 极性基团 (亲水) CH3(CH2)16- 非极性基团(亲油,nc8) CH3(CH

3、2)16-C0ONa 表面活性剂分子,7,三、表面活性剂的吸附性,正吸附：表面活性剂在溶液表面层聚集的现象。,空气,水,1、表面活性剂在溶液中的正吸附,单分子层,8,2、表面活性剂在固体表面的吸附,非极性固体:单分子层吸附 极性固体：双层吸附,9,第二节 表面活性剂的分类,阴离子表面活性剂 离子表面活性剂 阳离子表面活性剂 两性离子表面活性剂 非离子表面活性剂,10,一、离子表面活性剂,（一）阴离子表面活性剂 起表面活性作用的是阴离子 肥皂类 (R-COO) n-Mn+ 硫酸化物 R-SO4-M 磺酸化物 R-SO3-M,离子表面 活性剂,去污、乳化、增溶、润湿,11,阴离子表面活性剂,1、高

4、级脂肪酸盐：系肥皂类 通式： （RCOO-)nMn+ RCOONa RCOO- + Na + R: C11C17 硬脂酸、油酸、月桂酸 M:Na，K，三乙醇胺，易被破坏（H+,Ca2+,Mg2+） 具有良好的乳化性能和分散油的能力 一般供外用,离子表面 活性剂,12,2、硫酸化物 主要是硫酸化油和高级脂肪醇硫酸酯类 通式：ROSO3-M+ R：C12C18 硫酸化油如：硫酸化蓖麻油（土尔其红油） 高级脂肪醇硫酸酯类如： 十二烷基硫酸钠 (月桂醇硫酸钠) SDS（SLS） 乳化作用强，作去污、润湿剂；软膏的乳化剂；增溶剂,阴离子表面活性剂,13,3、磺酸化物 通式：RSO3-M+ RC6H5SO

5、3-M+ 如：十二烷基苯磺酸钠、甘胆酸盐 阿洛索-OT， 洗涤剂；乳化剂、增溶剂,阴离子表面活性剂,14,（二）阳离子表面活性剂,起表面活性作用的是阳离子 为季铵化合物，作用部分：五价氮 特点：水溶性大，酸、碱溶液中较稳定 常用：苯扎氯铵（洁尔灭）、 苯扎溴铵（新洁尔灭） 杀菌力强，用作消毒剂,15,（三）两性离子表面活性剂,分子结构中同时具有正、负电荷，在不同pH值介质中可表现出阳离子或阴离子表面活性剂的性质。 pH等电点 负电 阴离子表面活性剂性质 pH等电点 正电 阳离子表面活性剂性质 pH= 等电点 正、负性溶解度,16,1、卵磷脂 豆磷脂、蛋磷脂 性质：稳定性差、易氧化、水解、不溶于

6、水，溶于氯仿、乙醚等有机溶剂。 毒性小 用于制备注射用乳剂、脂质体制剂,两性离子表面活性剂,17,2、氨基酸型和甜菜碱型 阳离子部分:胺盐、季铵盐 阴离子部分：羧酸盐 “Tego”杀菌力强，毒性小 总 结 碱性水溶液中呈阴离子性质，起泡性良好，去污力亦强； 酸性水溶液中呈阳离子性质，杀菌力很强，毒性较小。,两性离子表面活性剂,18,在水中不解离 亲水基团：甘油、聚乙二醇、山梨醇等多元醇 亲油基团：脂肪酸、脂肪醇等 在药剂中有广泛应用,二、非离子表面活性剂,19,（一)脂肪酸甘油酯 常用：脂肪酸单甘油酯、脂肪酸二甘油酯、单硬脂酸甘油酯 HLB为34 W/O型辅助乳化剂,非离子表面活性剂,20,（

7、二）多元醇型 1、蔗糖脂肪酸酯 简称蔗糖酯 HLB为513 O/W型乳化剂、分散剂,非离子表面活性剂,21,2、司盘(Span) 脂肪酸山梨坦（失水山梨醇脂肪酸酯） 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80(油酸山梨坦) 司盘85(山油酸山梨坦) HLB10 常作 W/O 型乳化剂 常与吐温混合使用,非离子表面活性剂,22,3、吐温(Tween) 聚山梨酯(聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯） 吐温20(聚山梨酯20) 吐温40(聚山梨酯40) 吐温60(聚山梨酯60) 吐温80(聚山梨酯80) 吐温85(聚山梨酯85) HLB10 常作油/水型乳化剂、增溶剂、

8、分散剂、润湿剂 常与司盘混合使用,非离子表面活性剂,23,（三）聚氧乙烯型 1、聚氧乙烯脂肪酸酯 卖泽(Myriy) 亲水性 油/水型乳化剂 2、聚氧乙烯脂肪醇醚 苄泽(Brij) 亲水性 增溶剂、油/水型乳化剂 常用：Emlphor、Cremophore EL(可注射),非离子表面活性剂,24,（四）聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物 泊洛沙姆(poloxamer)普朗尼克(Pluronic) HLB 0.530 分子量，液固 聚氧丙烯亲油基，聚氧乙烯亲水基 乳化、润湿、分散、起泡、消泡 Poloxamer188(PluronicF68) ：油/水型乳化剂，可供静脉注射,非离子表面活性剂,25,第三节

9、 表面活性剂的基本性质,一、物理化学性质 二、生物学性质,26,一、物理化学性质,（一）表面活性,浓度 分子结构 碳链的长短 不饱和程度 亲水亲油平衡程度,表面活性强弱影响因素,27,胶束(micelles) 临界胶束浓度 (critical micell concentration,cmc) 表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度 缔合数,（二）表面活性胶束,28,不同的表面活性剂，cmc不同。 达cmc时，表面张力最低。 浓度cmc时，表面张力不变，在一定范围内，胶团数量与浓度成正比。 浓度，胶束结构发生改变。,29,胶束的结构,a、球形胶束 b、棒状胶束 c、束状胶束 d、板状胶束 e、层

10、状胶束,30,临界胶束浓度测定,摩尔电导 粘度 渗透压 密度 光散射,31,32,（三）亲水亲油平衡值(HLB),1、概念 定义：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称为HLB。 石蜡HLB=0，聚氧乙烯=20 亲水性， HLB HLB值不同，性能、用途不同。 HLB：36 W/O型乳化剂 818 O/W型乳化剂 1318 增溶剂 79 润湿剂,33,常用表面活性剂的HLB值 P265,34,混合HLB值的计算,非离子表面活性剂的HLB值具有加和性 HLBAWA+ HLBB WB WA+ WB 常用Tweens、Spans 例：司盘60（HLB为4.3）60g与吐温80(HLB为

11、15)40g,两者混合后的HLB值为多少? （4.360+1540）/(60+40)=8.6,HLBAB=,35,2、HLB值的理论计算法,HLB=(亲水基团HLB数)-(亲油基团HLB数)+7 如十二烷基硫酸钠HLB值： HLB=38.7-(0.47512)+7=40,36,1、胶束增溶 表面活性剂在水溶液中达到cmc后，一些水不溶液性或微溶性药物在胶束溶液中的溶解度可显著增加，形成透明胶体溶液，这种作用称为增溶。 起增溶作用的表面活性剂称为增溶剂，被增溶的物质称为增溶质。 如：吐温可使非洛地平的溶解度增加。,（四）表面活性剂的增溶作用,37,Cmc以上，表面活性剂用量，胶束数量 ，增溶量

12、最大增溶浓度(maximum additive concentration,MAC）：当表面活性剂用量为1g 时增溶药物达到饱和的浓度。 如：1g十二烷基硫酸钠可增溶0.262g黄体酮。,38,非极性药物的增溶 极性药物的增溶 半极性药物的增溶,39,2、温度对增溶的影响,温度 表面活性剂的种类、性质、数量 工艺：药物性质、加入顺序等,影响增溶的因素,40,1）影响胶束的形成 2）影响增溶质的溶解 3）影响表面活性剂的溶解度,离子表面活性剂,温 度,41,Krafft点：,离子表面活性剂在溶液中当温度升高至某一温度时，其溶解度急剧增加，该温度称为Krafft点。 如：十二烷基硫酸钠:8、十二烷

13、基磺酸钠：70 Krafft点越高，cmc越小 使用温度的下限,42,昙点(cloud point),非离子表面活性剂在溶液中当温度升高到一定程度时，其溶解度急剧下降和析出，溶液出现混浊，这种现象称为起昙，此时的温度称为浊点或昙点(cloud point)。 如：吐温20：90、吐温60：76 使用温度的上限,43,（一）对药物吸收的影响 影响药物从胶束中的扩散 影响生物膜通透性 影响胃空速率,二、生物学性质,44,（二）与蛋白质的相互作用,静电结合 破坏蛋白质 变性,二维结构中的盐键、氢键和疏水键,45,（三）表面活性剂的毒性,表面活性剂毒性大小： 阳离子型阴离子型非离子型 静脉给药与口服比

14、较具有较大的毒性； 外用时毒性要求较低 阴、阳离子表面活性剂有较强的溶血作用，非离子型表面活性剂溶血作用较轻微 吐温类的溶血作用是： Tween20Tween60Tween40Tween80,肌 注,46,（四）刺激性,外用：损害皮肤、粘膜 季铵盐应1% Sls20%,47,第四节 表面活性剂的应用,在液体制剂中 可作乳化剂、助悬剂、增溶剂 在固体制剂中 可作润湿剂、助流（润滑）剂、辅助崩解、促吸收 其他方面 可作起泡剂和消泡剂、去污剂、消毒剂和杀菌剂,48,一、增溶剂（solubilizer),含义：用于增溶的表面活性剂 HLB值：15-18。,49,1、增溶的机理,胶 束,水不溶性、微溶性

15、药物在胶束溶液中溶解度 显著增加 非洛地平-0.025%吐温-10倍 （表）亲水基团-亲油基团， （药）极性基团-非极性基团,50,增溶体系是指溶剂、增溶剂和增溶质组成的三元体系，三元体系的最佳配比常通过实验制作三元相图来确定,51,两曲线上的各点均为出现混浊或由浊变清的比例点，以曲线为分界限，表明在两相区、内的任一比例均不能制得澄明溶液；在两相区、内任一比例均可制得澄明溶液，但只有沿曲线的切线上方区域内的任意配比，如A点（代表7.5%薄荷油，42.5%吐温20和50%水），在加水稀释时才不会出现混浊,薄荷油-吐温20-水的三元相图,52,增溶剂种类：吐温挥发油 增溶质性质：极性HLB值 结构

16、同系物中，碳链增长，增溶量 多组分各组分与表面活性剂作用 解离度影响酸、碱、两性 增溶剂浓度：cmc，“表”的量，胶束，增溶量， 最大增溶浓度（MAC） 药物性质：分子量越大，增溶量越小；： 加入顺序：药增水 增水药 抑菌剂：增大用量,影响增溶的因素,53,增溶制剂稳定性提高：防止药物氧化、水解 影响因素：胶束表面性质、结构、药物降解途径、环境pH值、离子强度等,2、表面活性剂的化学稳定性,54,复配：表面活性剂相互间或与其他化合物的配合使用。 与中性无机盐的配伍 有机添加剂 水溶性高分子 表面活性剂混合体系,3、表面活性剂的复配,55,表面活性剂之间 阴离子表面活性剂+阳离子表面活性剂-沉表

17、面活性剂与药物之间 阴离子表面活性剂+带正电荷药物(生物碱、可卡因等)-损失效价；降低利用度 阳离子表面活性剂+带负电荷的水溶性聚合物-（复凝聚物）沉淀 离子型表面活性剂+蛋白质（酸、碱介质中）-蛋白质变性,比例、方法,56,二、乳化剂（Emulsifier）,乳化剂：能使乳剂形成并使之稳定的表面活性剂。 表面活性剂的HLB值，可决定乳化剂的类型 HLB值为38：水/油型乳化剂 HLB值为816：油/水型乳化剂,57,三、润湿剂(Wetting),润湿:液体在固体表面上的粘附现象 润湿剂：具有润湿作用的表面活性剂 HLB值：7-9,58,四、起泡剂与消泡剂,起泡剂(foaming agent)：表面活性物质降低了液体的表面张力，增加了液体的粘度，并使泡沫稳定。 HLB：高