表面活性剂与药用高分子培训资料.ppt
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1、表面活性剂与药用高分子2OOOOOOOOWWW(肥皂RCOO-)结构特征亲油的非极性烃链亲水的极性基团双亲性分子结构长度不少于8个碳原子羧酸磺酸硫酸及其盐或羟基酰胺基等3n n表面活性剂的吸附性1 1、在溶液中的正吸附、在溶液中的正吸附正吸附:表面活性剂在溶液表面层聚集的现象。11/22/202242、在固体表面的吸附极性固体极性固体离子表面活性剂离子表面活性剂非极性固体离子表面活性剂固体非离子表面活性剂与前面相似,可以向多分子层吸附转变11/22/20225第二节第二节 表面活性剂的分类表面活性剂的分类n n根据分子组成特点和极性基团的解离性质根据分子组成特点和极性基团的解离性质离子表面活性
2、剂离子表面活性剂阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂两性离子表面活性剂两性离子表面活性剂非离子表面活性剂非离子表面活性剂低低分分子子高分子表面活性剂高分子表面活性剂11/22/202261阴离子表面活性剂二、表面活性剂的分类(1)肥皂类 通式(RCOO)n Mn+(2)硫酸化物 通式ROSO3M+(3)磺酸化物 通式 RSO3M+碱金属皂:O/W碱土金属皂:W/O有机胺皂:三乙醇胺皂硫酸化蓖麻油、月桂醇硫酸钠、十六烷基硫酸钠等阿洛索-OT、十二烷基苯磺酸钠、甘胆酸钠等良好的乳化能力,但易被酸破坏,一般供外用乳化能力很强,较稳定。主要用作外用软膏的乳化剂渗透力强,去污
3、力强,为优良洗涤剂72阳离子表面活性剂 3两性离子表面活性剂l通式RNH3 Xl结构:含有一个五价氮原子,也称季胺化物。l主要有苯扎氯铵和苯扎溴铵(新洁尔灭)等。l应用:常用做杀菌剂。l分子结构中同时具有正、负电荷基团,l碱性水溶液中呈阴离子表面活性剂的性质,具有很好的起泡、去污作用;l酸性溶液中则呈阳离子表面活性剂的性质,具有很强的杀菌能力。l天然品卵磷脂性质:对热十分敏感,在酸性质:对热十分敏感,在酸性碱性条件下及脂酶作用下性碱性条件下及脂酶作用下易水解,不溶于水,溶于氯易水解,不溶于水,溶于氯仿、乙醚、石油醚等有机溶仿、乙醚、石油醚等有机溶剂。剂。应用:注射用乳剂及脂质微应用:注射用乳剂
4、及脂质微粒制剂辅料。粒制剂辅料。l合成品氨基酸型与甜菜碱型。8u脂肪酸甘油酯脂肪酸甘油酯u脂肪酸山梨坦(司盘、脂肪酸山梨坦(司盘、Span)u聚山梨酯(吐温、聚山梨酯(吐温、Tween)u聚氧乙烯脂肪酸酯(卖泽、聚氧乙烯脂肪酸酯(卖泽、Myrij)u聚氧乙烯脂肪醇醚(苄泽、聚氧乙烯脂肪醇醚(苄泽、Brij)u聚氧乙烯聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物(泊洛沙姆、聚氧丙烯共聚物(泊洛沙姆、Poloxamer)商品商品 名为普流罗尼克(名为普流罗尼克(Pluronic)4非离子表面活性剂性质性质性质性质毒性、溶血作用较小、化学上不解离、不易受电解质和溶液毒性、溶血作用较小、化学上不解离、不易受电解质和溶液毒
5、性、溶血作用较小、化学上不解离、不易受电解质和溶液毒性、溶血作用较小、化学上不解离、不易受电解质和溶液pHpH值的影响、能与大多数药物配伍。值的影响、能与大多数药物配伍。值的影响、能与大多数药物配伍。值的影响、能与大多数药物配伍。主要用作W/O型辅助乳化剂HLB值:1.88.6 W/O型乳化剂HLB值:8增溶剂、润湿剂、O/W型乳化剂HLB值较高,作增溶剂、O/W型乳化剂Poloxamer188系O/W型乳化剂,可用于静脉乳剂 9第二节第二节 表面活性剂的基本性质和应用表面活性剂的基本性质和应用一、缔合胶束胶束胶束(micelles)(micelles):表面活性剂分子相互聚集,形成:表面活性
6、剂分子相互聚集,形成亲油基团向内,亲水基团向外、在水中稳定分散、亲油基团向内,亲水基团向外、在水中稳定分散、大小在胶体粒子范围的缔合体,称为胶束。大小在胶体粒子范围的缔合体,称为胶束。11/22/202210临界胶束浓度临界胶束浓度(critical micelle concentration,CMC)(critical micelle concentration,CMC):表面活性剂缔合形成胶束的最低浓度。:表面活性剂缔合形成胶束的最低浓度。CMCCMC时,溶液的表面张力基本上达到最低值。时,溶液的表面张力基本上达到最低值。到达后一定范围,单位体积内胶束数量和表面活性到达后一定范围,单位体积
7、内胶束数量和表面活性剂的总浓度几乎成正比。剂的总浓度几乎成正比。CMCCMC的测定的测定:CMCCMC时,溶液的很多物理性质发生改时,溶液的很多物理性质发生改变变-摩尔电导、粘度、渗透压、密度、光散射摩尔电导、粘度、渗透压、密度、光散射急剧变化。急剧变化。11/22/202211胶束的结构11/22/202212二二亲水亲油平衡值(HLB值)根据经验,将HLB值范围限定在040,其中非离子型表面活性剂的HLB值在120之间。HLB值应 用HLB值应 用36W/O型乳化剂1318增溶剂79作润湿剂与铺展剂13消泡剂818O/W型乳化剂1316去污剂表面活性剂亲水或亲油能力的大小HLB值越小亲油性
8、越强,而HLB值越大则亲水性越 强。13混合后的表面活性剂的HLB值可按下式进行计算:例 HLB值的计算:用司盘80(HLB值4.3)和聚山梨酯20(HLB值16.7)制备HLB值为9.5的混合乳化剂100g,问两者应各用多少克?该混合物可作何用?应使用司盘应使用司盘80 58.180 58.1克,聚山克,聚山梨酯梨酯20 41.920 41.9克。克。该混合物可作油该混合物可作油/水型乳化剂、水型乳化剂、润湿剂等使用。润湿剂等使用。14表面活性剂的增溶作用表面活性剂的增溶作用 表面活性剂在水溶液中达到表面活性剂在水溶液中达到CMC后,一些水不后,一些水不溶性或微溶性物质在胶束溶液中的溶解度可
9、显著增溶性或微溶性物质在胶束溶液中的溶解度可显著增加并形成透明胶体溶液,称为加并形成透明胶体溶液,称为增溶增溶。起增溶作用的表面活性剂称起增溶作用的表面活性剂称增溶剂增溶剂。表面活性剂能够增溶,一般认为是由于表面活性剂在水中形成胶束的结果。表面活性剂药 物最大增溶浓度(最大增溶浓度(最大增溶浓度(最大增溶浓度(MACMAC):当):当):当):当表面活性剂用量为表面活性剂用量为表面活性剂用量为表面活性剂用量为1g1g时增溶药时增溶药时增溶药时增溶药物达到饱和的浓度。物达到饱和的浓度。物达到饱和的浓度。物达到饱和的浓度。151表面活性剂的增溶作用 Krafft点点:温度 离子型表面活性剂溶解度
10、增溶质在胶束中的浓度 当升高到某一温度时,离子型表面活性剂离子型表面活性剂的溶解度急剧增大溶解度急剧增大,这一温度称为Krafft点点。应用时高于Krafft点温度为宜注意16 昙点昙点:对于一些聚氧乙烯类非离子聚氧乙烯类非离子表面活性剂,当温度升高到一定程度时,聚氧乙烯链与水之间的氢键断裂,致使其在水中的溶解度急剧下降并析出,溶液由清变浊,这一现象称为起昙起昙,此温度称为昙点昙点。当温度降低到昙点以下时,溶液恢复澄明。吐温类有起昙现象,但某些聚氧乙烯类如泊洛沙姆188等在常压下观察不到昙点。17起泡剂起泡剂指可产生泡沫的表面活性剂,一般具有较强的亲水性和较高HLB值,在溶液中可降低溶液的表面
11、张力而使泡沫稳定。2起泡剂和消泡剂 在产生稳定泡沫的情况下,加入一些HLB值为13的亲油性较强的表面活性剂,其可使泡沫破坏,这种表面活性剂称消泡剂消泡剂。183去污剂 去污剂或洗涤剂去污剂或洗涤剂是指用于除去污垢的表面活性剂,HLB值一般为1316。常用的有油酸钠和其他脂肪酸的钠皂、钾皂、十二烷基硫酸钠或烷基磺酸钠等阴离子性表面活性剂。去污机理:包括对污物表面的润湿、分散、乳化或增溶、起泡等多种过程。194消毒剂和杀菌剂 大部分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,如甲酚皂、甲酚磺酸钠等。可根据浓度用于皮肤消毒、伤口或粘膜消毒、器械和环境消毒等。
12、表面活性剂还常用做乳化剂、助悬剂和润湿剂等。20四表面活性剂的生物学性质对药物吸收的影响。可能增加或减少吸收。与蛋白质的相互作用。蛋白质在酸性条件下可与阴离子表面活性剂发生电性结合;在碱性条件下可与阳离子表面活性剂起反应。此外,离子型表面活性剂还可能使蛋白质变性失活。毒性。一般阳离子型阴离子型非离子型。吐温类的溶血作用小。刺激性。长期或高浓度使用可能出现皮肤黏膜损害。21药用高分子药用高分子11/22/202222高分子化合物:分子量在高分子化合物:分子量在高分子化合物:分子量在高分子化合物:分子量在10104 4以上的一类化合物,由以上的一类化合物,由以上的一类化合物,由以上的一类化合物,由
13、许多简单的结构单元以共价键重复连接而成的分许多简单的结构单元以共价键重复连接而成的分许多简单的结构单元以共价键重复连接而成的分许多简单的结构单元以共价键重复连接而成的分子。子。子。子。天然:明胶、淀粉、纤维素天然:明胶、淀粉、纤维素天然:明胶、淀粉、纤维素天然:明胶、淀粉、纤维素合成:聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚乙烯合成:聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚乙烯合成:聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚乙烯合成:聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚乙烯半合成:半合成:半合成:半合成:CMSCMS、CMCCMC、HPMCHPMC11/22/202223一、高分子的结构特征一、高分子的结构特征一、高分子的结构特征一、高分子的结构特征1 1、高分
14、子的基本结构、高分子的基本结构、高分子的基本结构、高分子的基本结构-重复单元重复单元重复单元重复单元(CHCH2)nCl(CHCH2)nC6H5聚氯乙烯聚苯乙烯聚合聚合聚合11/22/2022242 2、高分子的链结构、高分子的链结构、高分子的链结构、高分子的链结构线形支链形体形可溶可熔可溶可熔不溶不熔11/22/202225二、高分子的应用性能二、高分子的应用性能二、高分子的应用性能二、高分子的应用性能1 1、分子量与分子量分布、分子量与分子量分布、分子量与分子量分布、分子量与分子量分布指平均分子量,是统计计算的平均值。指平均分子量,是统计计算的平均值。指平均分子量,是统计计算的平均值。指平
15、均分子量,是统计计算的平均值。根据分子量的大小,同种高分子可以分成若干等根据分子量的大小,同种高分子可以分成若干等级。级。结构决定性质,性质决定用途。结构决定性质,性质决定用途。例:例:HPMC HPMC 高分子量高分子量 4000cPa 4000cPas 缓释制剂缓释制剂 低分子量低分子量 粘合剂、增稠剂、薄膜包衣粘合剂、增稠剂、薄膜包衣11/22/2022262 2、溶胀和溶解、溶胀和溶解、溶胀和溶解、溶胀和溶解溶胀溶胀溶胀溶胀(Swelling):指溶剂分子缓慢扩散进入高分子使其体积逐渐增大的过程。溶胀的速度与程度与溶剂的性质溶剂量高分子结构和分子量有关溶解:无限溶胀有限溶胀 高分子凝胶
16、无限溶胀(溶解)粘稠溶液11/22/2022273、凝胶和溶胶凝胶和溶胶凝胶和溶胶凝胶和溶胶凝胶:物理交联牢固凝胶:物理交联牢固溶胶:外界条件溶胶:外界条件(温度或溶剂温度或溶剂)发生改变时凝胶的分发生改变时凝胶的分子重新分散到溶剂中,形成溶胶。子重新分散到溶剂中,形成溶胶。例:明胶例:明胶 泊洛沙姆泊洛沙姆407 407 冷藏时易溶于水,冷藏时易溶于水,4040时,转变时,转变为凝胶为凝胶分子被固定在网格,不能流动有一定强度、弹性或可塑性11/22/2022284 4、玻璃化温度、玻璃化温度、玻璃化温度、玻璃化温度TgTg玻璃态:坚硬、不易变形玻璃态:坚硬、不易变形高弹态:弹性、柔性、可逆变
17、形性高弹态:弹性、柔性、可逆变形性粘流态:发粘、不可逆变形、近似于流体的半固态粘流态:发粘、不可逆变形、近似于流体的半固态 玻璃态玻璃态玻璃态玻璃态 高弹态高弹态高弹态高弹态塑料和纤维的使用温度都在塑料和纤维的使用温度都在TgTg以下以下橡胶和压敏胶使用在橡胶和压敏胶使用在TgTg以上以上加入小分子增塑剂,可使加入小分子增塑剂,可使TgTg降低。降低。Tg11/22/2022295、粘流温度粘流温度粘流温度粘流温度高弹态高弹态 粘流态粘流态粘流温度是热熔材料的最低加工温度粘流温度是热熔材料的最低加工温度粘流温度11/22/202230三、常用高分子材料及其应用三、常用高分子材料及其应用11/2
18、2/202231来源:植物的种子或块中来源:植物的种子或块中来源:植物的种子或块中来源:植物的种子或块中如如:大米约大米约80%;80%;小麦约小麦约70%;70%;马铃薯约有马铃薯约有2020 淀粉及其衍生物淀粉及其衍生物淀粉淀粉32淀粉:淀粉:来源广泛,价廉,来源广泛,价廉,常用填充剂、崩解剂、粘合剂缺点:引湿性强、易霉变、流动性不好、较强缺点:引湿性强、易霉变、流动性不好、较强弹性、膨胀能力不强(吸水体积增加弹性、膨胀能力不强(吸水体积增加78%78%)预胶化淀粉预胶化淀粉:弹性较小,与水亲和性好,易在水弹性较小,与水亲和性好,易在水中分散,有良好的压缩性和干燥粘合性,溶胀迅中分散,有良
19、好的压缩性和干燥粘合性,溶胀迅速,流动性和润滑性也较淀粉好,速,流动性和润滑性也较淀粉好,填充剂和崩解剂。CMS-Na(羧甲基淀粉钠羧甲基淀粉钠):吸水后体积可以增加吸水后体积可以增加300300倍,倍,强效崩解剂。11/22/202233(二二二二)纤维素及其衍生物纤维素及其衍生物纤维素及其衍生物纤维素及其衍生物1 1、MCC(microcrystalline celluloseMCC(microcrystalline cellulose微晶纤维素微晶纤维素微晶纤维素微晶纤维素)聚合度约聚合度约聚合度约聚合度约200200,白色、多孔性微晶状、易流动的颗粒或,白色、多孔性微晶状、易流动的颗粒
20、或,白色、多孔性微晶状、易流动的颗粒或,白色、多孔性微晶状、易流动的颗粒或粉末,具高度变形性,可吸收粉末,具高度变形性,可吸收粉末,具高度变形性,可吸收粉末,具高度变形性,可吸收2323倍的水膨胀,也可吸收倍的水膨胀,也可吸收倍的水膨胀,也可吸收倍的水膨胀,也可吸收1.21.41.21.4倍的油。倍的油。倍的油。倍的油。片剂优良辅料,可作为填充剂、崩片剂优良辅料,可作为填充剂、崩片剂优良辅料,可作为填充剂、崩片剂优良辅料,可作为填充剂、崩解剂、干燥粘合剂和吸收剂。解剂、干燥粘合剂和吸收剂。解剂、干燥粘合剂和吸收剂。解剂、干燥粘合剂和吸收剂。粒径细小的粉末适合做粒径细小的粉末适合做粒径细小的粉末
21、适合做粒径细小的粉末适合做液体的吸收剂及液体药剂液体的吸收剂及液体药剂液体的吸收剂及液体药剂液体的吸收剂及液体药剂的助悬剂和增稠剂,也可以用于的助悬剂和增稠剂,也可以用于的助悬剂和增稠剂,也可以用于的助悬剂和增稠剂,也可以用于O/WO/W乳剂和乳膏乳剂和乳膏乳剂和乳膏乳剂和乳膏的稳定剂。的稳定剂。的稳定剂。的稳定剂。国外商品名国外商品名国外商品名国外商品名 Avicel Avicel 11/22/202234(一一)结构与制法结构与制法-纤维素纤维素2.5mol/L HCl105。C,15 min溶去无定形部分溶去无定形部分水洗、氨洗水洗、氨洗微晶纤维素微晶纤维素胶态微晶纤维素:纤维素胶态微晶
22、纤维素:纤维素+亲水性分散剂亲水性分散剂35(二二)性质性质 白色、无臭、无味,多孔、易流动粉末,白色、无臭、无味,多孔、易流动粉末,不溶于水、稀酸、氢氧化钠液和一般有机溶不溶于水、稀酸、氢氧化钠液和一般有机溶剂。聚合度约剂。聚合度约220220,结晶度高。,结晶度高。可压性:具有高度变形性,极具可压性。可压性:具有高度变形性,极具可压性。吸附性:为多孔性微细粉末,可以吸附其他物吸附性:为多孔性微细粉末,可以吸附其他物质如水、油和药物等。质如水、油和药物等。36分散性:微晶纤维素在水中经匀质器作用,易分散性:微晶纤维素在水中经匀质器作用,易于分散生成于分散生成 妈油般的凝胶体。胶态微晶纤维素妈
23、油般的凝胶体。胶态微晶纤维素因含有亲水性分散剂,在水中能形成稳定的悬因含有亲水性分散剂,在水中能形成稳定的悬浮液,呈魄、不透明的浮液,呈魄、不透明的“妈油妈油”或凝胶状。或凝胶状。反应性能:在稀碱液中少部分溶解,大部分膨反应性能:在稀碱液中少部分溶解,大部分膨化,表现出较高的反应性能。化,表现出较高的反应性能。37(三三)应用应用 常见的牌号有常见的牌号有Avicel(美国美国)、KC-W和和RC-N(日本日本)、Solka-Flok(意大利意大利)等。等。同一牌号又分为不同的型号,如同一牌号又分为不同的型号,如Avicel有有PH型、型、TQ型和型和RC型之分。型之分。PH型型Avicel又
24、根据其粒又根据其粒度大小分为度大小分为PH-101、PH-102和和PH-103等。等。38赋形剂:能牢固地吸附药物及其他物料,并起球赋形剂:能牢固地吸附药物及其他物料,并起球化作用,不无需造粒,可直接压片。化作用,不无需造粒,可直接压片。崩解剂:既不易吸潮又能在水中或胃中迅速崩解。崩解剂:既不易吸潮又能在水中或胃中迅速崩解。稳定剂:在水中能形成稳定分散体。稳定剂:在水中能形成稳定分散体。药物制剂的缓释材料:药物可进入微晶纤维素的药物制剂的缓释材料:药物可进入微晶纤维素的多孔结构,与微晶纤维素分子羟基形成分子间氢多孔结构,与微晶纤维素分子羟基形成分子间氢或被微晶纤维素分子氢键所包含,干燥成型后
25、药或被微晶纤维素分子氢键所包含,干燥成型后药物分子被固定。物分子被固定。392 2、纤维素酯类衍生物、纤维素酯类衍生物、纤维素酯类衍生物、纤维素酯类衍生物CACA(cellulose acetatecellulose acetate醋酸纤维素)在水中不溶胀、溶醋酸纤维素)在水中不溶胀、溶解,对水渗透性差。解,对水渗透性差。可作为缓释制剂的包衣材料可作为缓释制剂的包衣材料或直接与药物混合压片用作阻滞剂。加入增塑剂或直接与药物混合压片用作阻滞剂。加入增塑剂可以制备薄膜。二醋酸纤维素具半渗透性,是制可以制备薄膜。二醋酸纤维素具半渗透性,是制备渗透泵片剂包衣的主要材料。备渗透泵片剂包衣的主要材料。CA
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