初级药师考试-药剂学—液体制剂.doc
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1、初级药师考试辅导 相关专业知识 药剂学液体制剂一、药物溶液的形成理论(一)药物溶剂的种类及性质1.药用溶剂的种类(1)水:水是最常用的极性溶剂,其理化性质稳定,有很好的生理相容性,根据制剂的需要可制成注射用水、纯化水与制药用水来使用。(2)非水溶剂:醇与多元醇类,如乙醇、丙二醇、甘油、聚乙二醇-200(400、600)、丁醇和苯甲醇等;醚类,如四氢糠醛聚乙二醇醚、二乙二醇二甲基醚等;酰胺类,如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺等;酯类,如三醋酸甘油酯、乳酸乙酯、油酸乙酯、苯甲酸苄酯和肉豆蔻酸异丙酯等;植物油类,花生油、玉米油、芝麻油、红花油等;亚砜类,如二甲基亚砜,能与水和乙醇混溶。2.药用溶剂的性质
2、溶剂的极性直接影响药物的溶解度。溶剂的极性大小常以介电常数和溶解度参数的大小来衡量。(1)介电常数:介电常数大的溶剂极性大,介电常数小的溶剂极性小。(2)溶解度参数:溶解度参数是表示同种分子间的内聚力,也是表示分子极性大小的一种量度。溶解度参数越大,极性越大。(二)药物的溶解度与溶出度1.药物溶解度的表示方法溶解度系指在一定温度(气体在一定压力)下,在一定量溶剂中达饱和时溶解的最大药量,是反映药物溶解性的重要指标。溶解度常用一定温度下100g溶剂中(或100g溶液或100ml溶液)溶解溶质的最大克数来表示。2.溶解度的测定方法各国药典规定了溶解度的测定方法。中国药典2015年版规定了详细的测定
3、方法,参见药典有关规定。溶解达平衡的时间也因溶质分子与溶剂分子结合能力的不同而不同,从几秒钟到几十小时不等。在实际测定中要完全排除药物解离和溶剂的影响是不易做到的,尤其是酸、碱性药物。(1)药物的特性溶解度及测定方法:对于弱酸性药物和弱碱性药物,应分别在酸性和碱性溶液中测定,一般情况下测定的溶解度多为平衡溶解度或称表观溶解度。特性溶解度的测定是根据相溶原理图来确定的。在测定数份不同程度过饱和溶液的情况下,将配制好的溶液恒温持续振荡达到溶解平衡,离心或过滤后,取出上清液并做适当稀释,测定药物在饱和溶液中的浓度。以测得药物溶液浓度为纵坐标,药物质量一溶剂体积的比率为横坐标作图,直线外推到比率为零处
4、即得药物的特性溶解度。(2)药物的平衡溶解度及测定方法:药物的溶解度数值多是平衡溶解度,测量的具体方法是:取数份药物,配制从不饱和溶液到饱和溶液的系列溶液,置恒温条件下振荡至平衡,经滤膜过滤,取滤液分析,测定药物在溶液中的实际浓度,并对配制溶液浓度作图,曲线的转折点即为该药物的平衡溶解度。3.影响药物溶解度的因素及增加药物溶解度的方法(1)药物溶解度与分子结构:药物在溶剂中的溶解度是药物分子与溶剂分子间相互作用的结果。若药物分子间的作用力大于药物分子与溶剂分子间作用力则药物溶解度小;反之,则溶解度大,即“相似相溶”。氢键对药物溶解度影响较大。在极性溶剂中,如果药物分子与溶剂分子之间可以形成氢键
5、,则溶解度增大。如果药物分子形成分子内氢键,则在极性溶剂中的溶解度减小,而在非极性溶剂中的溶解度增大。有机弱酸弱碱药物制成可溶性盐可增加其溶解度。难溶性药物分子中引入亲水基团可增加在水中的溶解度。如维生素K3不溶于水,在分子中引入-SO3HNa则成为维生素K3亚硫酸氢钠,可制成注射剂。(2)溶剂化作用与水合作用:药物的溶剂化会影响药物在溶剂中的溶解度。(3)多晶型的影响:晶型不同,导致晶格能不同,药物的熔点、溶解速度、溶解度等也不同。例如维生素B2有三种晶型,在水中溶解度分别为:型,60mg/L;型,80mg/L;型,120mg/L。无定型为无结晶结构的药物,无晶格束缚,自由能大,所以溶解度和
6、溶解速度较结晶型大。在多数情况下,溶解度和溶解速度按水合物无水物0,还是放热HS0时,溶解度随温度升高而升高;如果HSC(即C低于0.1CS)时,则式(2-1-8)可简化为:式(2-1-1O)的溶出条件称为漏槽(sink condition)条件,可理解为药物溶出后立即被移出,或溶出介质的量很大,溶液主体中药物浓度很低。体内的吸收也被认为是在漏槽条件下进行。5.影响药物溶出速度的因素和增加溶出速度的方法影响溶出速度的因素可根据Noyes-Whitney方程分析。(1)固体的表面积:同一重量的固体药物,其粒径越小,表面积越大,增加溶出界面,有利于提高溶出速度。(2)温度:温度升高,药物溶解度CS
7、增大、扩散增强、黏度降低,溶出速度加快。(3)溶出介质的体积:溶出介质的体积小,溶液中药物浓度高,溶出速度慢;反之则溶出速度快。(4)扩散系数:药物在溶出介质中的扩散系数越大,溶出速度越快。(5)扩散层的厚度:扩散层的厚度愈大,溶出速度愈慢。(三)药物溶液的性质与测定方法1.药物溶液的渗透压(1)渗透压:半透膜的一侧为药物溶液,另一侧为溶剂,则溶剂侧的溶剂透过半透膜进入溶液侧,最后达到渗透平衡,此时两侧所产生的压力差即为溶液的渗透压。渗透压的单位以渗量Osm表示,即渗透摩尔浓度。(2)渗透压测定方法:渗透压测定可由冰点降低法间接求得。T=Km式中,K冰点降低常数,溶剂不同,K值不同,对水溶剂K
8、=1.86;m渗透压摩尔浓度。等张溶液(isotonic solution)是指与红细胞张力相等,也就是与细胞接触时使细胞功能和结构保持正常的溶液,所以等张是一个生物学概念。渗透压只是维持细胞正常状态的诸多因素之一。因此等渗和等张是不同概念。冰点降低法测定渗透压摩尔浓度,对于低分子药物采用半透膜直接测定渗透压比较困难,故通常采用测量药物溶液的冰点下降值来间接测定。测定装置:渗透压计或精密的贝克曼温度计。测定法:用一定体积新鲜制备的蒸馏水调节仪器的零点,然后先用标准溶液校正仪器,再测定供试品溶液渗透压摩尔浓度。若供试溶液的浓度大于3000毫渗摩尔或超出仪器测定范围时,可用适宜的溶剂稀释后测定。渗
9、透压比的测定:供试品与0.9%NaCl(g/ml)溶液渗透压比率称为渗透压比:渗透压比=OT/OS式中,OT测得药物溶液的渗透压摩尔浓度;OS测得标准液0.9%NaCl溶液的渗摩尔浓度。渗透压比等于1为等渗溶液,大于1时为高渗溶液,小于1时为低渗溶液。2.药物溶液的pH与pKa值测定(1)药物溶液的pH:药物溶液PH的测定多采用pH计,以玻璃电极为指示电极,以甘汞电极为参比电极组成电池进行测定。(2)药物的解离常数:pKa值是表示药物酸碱性的重要指标,pKa值越大,碱性越强。药物的酸碱强度按pKa值可分为四级,pKa12为极弱酸,强碱。3.药物溶液的表面张力对于黏膜给药的药物溶液需要测定表面张
10、力。表面张力的测定方法很多,有最大气泡法、吊片法和滴重法。4.药物溶液的黏度黏度有动力黏度、运动黏度和特性黏度等。黏度测定可使用黏度计,中国药典采用毛细管式和旋转式黏度计。二、表面活性剂(一)表面活性剂的概念与特点具有很强表面活性、能使液体的表面张力显著下降的物质称为表面活性剂。表面活性剂分子一般由非极性烃链和一个以上的极性基团组成,烃链长度一般在8个碳原子以上,极性基团可以是解离的离子,也可以是不解离的亲水基团。极性基团可以是羧酸及其盐、磺酸及其盐、硫酸酯及其可溶性盐、磷酸酯基、氨基或氨基及它们的盐,也可以是羟基、酰胺基、醚键、羧酸酯基等。如肥皂是脂肪酸类(R-COO-)表面活性剂,其结构中
11、的脂肪酸碳链(R-)为亲油基团,解离的脂肪酸根(COO-)为亲水基团。表面活性剂具有增溶、乳化、润湿、去污、杀菌、消泡和起泡等作用,这是与一般表面活性物质的重要区别。(二)表面活性剂的分类根据分子组成的特点和极性基团的解离性质,将表面活性剂分为离子表面活性剂和非离子表面活性剂。根据离子表面活性剂所带电荷,又可分为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和两性离子表面活性剂。1.阴离子表面活性剂这类表面活性剂起表面活性作用的部分是阴离子。(1)高级脂肪酸盐:系肥皂类,以硬脂酸、油酸、月桂酸等较常见。可分碱金属皂(一价皂)、碱土金属皂(二价皂)和有机胺皂(三乙醇胺皂)等。一般只用于外用制剂。(2)硫酸化
12、物:主要是硫酸化油和高级脂肪醇硫酸酯类。硫酸化油的代表是硫酸化蓖麻油,俗称土耳其红油。高级脂肪醇硫酸酯类常用的是十二烷基硫酸钠(SDS,又称月桂硫酸钠,SLS)、十六烷基硫酸钠、十八烷基硫酸钠等。主要用做外用软膏的乳化剂,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:系指脂肪族磺酸化物和烷基芳基磺酸化物等,常用的品种有二辛基琥珀酸磺酸钠(阿洛索-OT)、十二烷基苯磺酸钠等,后者为目前广泛应用的洗涤剂。2.阳离子表面活性剂这类表面活性剂起作用的部分是阳离子,亦称阳性皂。其分子结构的主要部分是一个五价的氮原子,所以也称为季铵化物,其特点是水溶性大,在酸性与碱性溶液中较稳定,具有良好的表
13、面活性作用和杀菌作用。常用品种有苯扎氯铵和苯扎溴铵等。3.两性离子表面活性剂(1)卵磷脂:卵磷脂是天然的两性离子表面活性剂。其主要来源是大豆和蛋黄,根据来源不同,又可称豆磷脂或蛋磷脂。(2)氨基酸型和甜菜碱型4.非离子表面活性剂这类表面活性剂在水中不解离,分子中构成亲水基团的是甘油、聚乙二醇和山梨醇等多元醇,构成亲油基团的是长链脂肪酸或长链脂肪醇以及烷基或芳基等,它们以酯键或醚键与亲水基团结合,品种很多,广泛用于外用、口服制剂和注射剂,个别品种也用于静脉注射剂。(1)脂肪酸甘油酯:主要有脂肪酸单甘油酯和脂肪酸二甘油酯,如单硬脂酸甘油酯等。其表面活性较弱,HLB为34,主要用做W/O型辅助乳化剂
14、。(2)多元醇型1)蔗糖脂肪酸酯:蔗糖脂肪酸酯简称蔗糖酯,是蔗糖与脂肪酸反应生成的一大类化合物,属多元醇型非离子表面活性剂,主要用做水包油型乳化剂、分散剂。一些高脂肪酸含量的蔗糖酯也用作阻滞剂。2)脂肪酸山梨坦:是失水山梨醇脂肪酸酯,是由山梨醇及其单酐和二酐与脂肪酸反应而成的酯类化合物的混合物,商品名为司盘(spans)。司盘类HLB值为1.83.8,是常用的油包水型乳化剂。3)聚山梨酯:是聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯,是由失水山梨醇脂肪酸酯与环氧乙烷反应生成的亲水性化合物。商品名为吐温(tweens),聚山梨酯是常用的增溶剂、乳化剂、分散剂和润湿剂。(3)聚氧乙烯型1)聚氧乙烯脂肪酸酯:系由聚
15、乙二醇与长链脂肪酸缩合而成的酯,商品有卖泽(myrij)。为水包油型乳化剂。2)聚氧乙烯脂肪醇醚:系由聚乙二醇与脂肪醇缩合而成的醚,商品有苄泽(brij)常用做增溶剂及O/W型乳化剂。3)聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物:本品又称泊洛沙姆(poloxamer),商品名普郎尼克(pluronic)。Poloxamer 188(pluronic F68)作为一种水包油型乳化剂,是目前用于静脉乳剂的极少数合成乳化剂之一,用本品制备的乳剂能够耐受热压灭菌和低温冰冻而不改变其物理稳定性。(三)表面活性剂的基本性质和应用1.临界胶束浓度表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度即为临界胶束浓度(critical mic
16、elle concentration,CMC),在CMC到达后的一定范围内,单位体积内胶束数量和表面活性剂的总浓度几乎成正比。2.亲水亲油平衡值(1)HLB值的概念:表面活性剂分子中亲水和亲油基团对油或水的综合亲和力称为亲水亲油平衡值(hydrophile-lipophile balance,HLB)。完全由疏水碳氢基团组成的石蜡分子的HLB值为0,完全由亲水性的氧乙烯基组成的聚氧乙烯的HLB值为20,既有碳氢链又有氧乙烯链的表面活性剂的HLB值则介于两者之间。表面活性剂的HLB值与其应用性质有密切关系,HLB值在36的表面活性剂,适合用做W/O型乳化剂;HLB值在818的表面活性剂,适合用做
17、O/W型乳化剂。作为增溶剂的HLB值在1318,作为润湿剂的HLB值在79等。(2)HLB值的计算:非离子表面活性剂的HLB值具有加和性,例如简单的两组分非离子表面活性剂体系的HLB值可计算如下:如,用45%司盘60(HLB=4.7)和55%吐温60(HLB=14.9)组成的混合表面活性剂的HLB值为10.31。但上式不能用于混合离子型表面活性剂HLB值的计算。3.表面活性剂的增溶作用(1)胶束增溶:表面活性剂在水溶液中达到CMC后,一些水不溶性或微溶性物质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。例如甲酚在水中的溶解度仅2%左右,但在肥皂溶液中,却能增加到50%。0
18、.025%吐温可使非洛地平的溶解度增加10倍。胶束增溶体系是热力学稳定体系,也是热力学平衡体系。在CMC以上,随着表面活性剂用量的增加,胶束数量增加,增溶量也相应增加。(2)温度对增溶的影响:温度对增溶存在三方面的影响:影响胶束的形成;影响增溶质的溶解;影响表面活性剂的溶解度。对于离子型表面活性剂,温度上升主要是增加增溶质在胶束中的溶解度以及增加表面活性剂的溶解度。1)Krafft点:是离子表面活性剂的特征值,Krafft点也是表面活性剂应用温度的下限。 2)起昙与昙点:对于聚氧乙烯型非离子表面活性剂,温度升高可导致聚氧乙烯链与水之间的氢键断裂,当温度上升到一定程度时,聚氧乙烯链可发生强烈脱水
19、和收缩,使增溶空间减小,增溶能力下降,表面活性剂溶解度急剧下降和析出,溶液出现混浊,这种因加热聚氧乙烯型非离子表面活性剂溶液而发生混浊的现象称为起昙,此时的温度称为浊点或昙点。(3)表面活性剂增溶作用的应用1)解离型药物的增溶:当解离药物与带有相反电荷的表面活性剂混合时,在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。对于弱酸性药物而言,在偏酸性环境中有较大程度的增溶;对于弱碱性药物,则在偏碱性条件下有更多的增溶;作为两性离子则在等电点时有最大增溶量。2)多组分增溶质的增溶:制剂中存在多种组分时,对主药的增溶效果取决于各组分与表面活性剂的相互作用。在实际增溶时,增溶剂的增溶
20、能力可因组分的加入顺序不同出现差别。一般认为,将增溶质与增溶剂先行混合要比增溶剂先与水混合的效果好。3)抑菌剂的增溶:抑菌剂或其他抗菌药物在表面活性剂溶液中往往被增溶而降低活性,在这种情况下必须增加用量。4)表面活性剂的其他应用:表面活性剂除用于增溶外,还常用做乳化剂、润湿剂和助悬剂、起泡剂和消泡剂、去污剂、消毒剂或杀菌剂等。(4)表面活性剂的复配:表面活性剂相互间或与其他化合物的配合使用称为复配,在表面活性剂的增溶应用中,如果能够选择适宜的配伍,可以大大增加增溶能力,减少表面活性剂用量。1)与中性无机盐:当溶液中存在大量Ca2+、Mg2+等多价反离子时,可能降低阴离子表面活性剂的溶解度,产生
21、盐析现象。无机盐对非离子表面活性剂的影响较小,但在高浓度时(0.1mol/L)可破坏表面活性剂聚氧乙烯等亲水基与水分子的结合,使浊点降低。2)与有机添加剂的配伍:脂肪醇与表面活性剂分子形成混合胶束,烃核的体积增大,对碳氢化合物的增溶量增加,一般以碳原子在12以下的脂肪醇有较好效果。3)与水溶性高分子的配伍:明胶、聚乙烯醇、聚乙二醇及聚维酮等水溶性高分子对表面活性剂分子有吸附作用,减少溶液中游离表面活性剂分子数量,临界胶束浓度因此升高。(四)表面活性剂的生物学性质1.表面活性剂对药物吸收的影响如果药物系被增溶在胶束内,药物从胶束中扩散的速度和程度及胶束与胃肠生物膜融合的难易程度具有重要影响。如果
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