Transcript 第十章表面活性剂

第十章
表面活性剂
复习
影响药物溶解度的因素有哪些？
1. 溶质（药物）的性质
2. 溶剂的性质 (pH、混合溶剂、同离子）
3. 晶型
4. 粒子的大小
5. 温度
6. 添加物的影响
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内 容 纲 要
表面活性剂的结构特征、用途（乳化剂、
助悬剂、增溶剂、促吸收剂、润湿剂、
起泡剂与消泡剂、去污剂等）。
重点讨论表面活性剂的基本性质（如
CMC值、HLB值、Krafft点与昙点等）
与测定方法等。
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第一节 概述
一、表面活性剂的概念
※表面活性剂(surfactant)是指那些具有很
强的表面活性、能使液体的表面张力显著下降
的物质。
此外，其还具有增溶、乳化、去污、杀菌、
消泡、起泡等作用。
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二、表面活性剂的结构特征
由极性的亲水基和非极性的亲油基组成，且分处
两端。表面活性剂具有既亲水又亲油的两亲性质。
注
具有两亲性的分子不一定都是表面活性剂。
三、表面活性剂的吸附性
1. 表面活性剂分子在溶液中的正吸附
2. 表面活性剂在固体表面的吸附（了解）
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第二节 表面活性剂的分类
根据来源：天然与合成；
根据溶解性质：水溶性与油溶性；
根据极性基团的解离性质：离子型与非离
子型；
根据离子型表面活性剂所带电荷：阳离子、
阴离子、两性离子。
每类可根据亲水或亲油基团分为不同的种类。
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一、离子表面活性剂
（一）阴离子表面活性剂
1.高级脂肪酸盐 通式 (RCOO－ )n Mn＋, 如硬脂酸
钠、钙、镁等。外用
2.硫酸化物
通式：ROSO3－M＋，如硫酸化蓖麻
油、十二烷基硫酸钠等。外用软膏
3.磺酸化物
RSO3－M＋，或RC6H5 SO3－M＋ ，
如二辛基琥珀酸磺酸钠，十二烷基苯磺酸钠等。
4. 胆盐 如甘胆酸钠、牛胆磺酸钠等。胃肠道脂
肪的乳化剂。
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（二）阳离子表面活性剂（阳性皂、季铵盐）
[R1R2N+R3R4]X-，洁尔灭、新洁尔灭，杀菌作用
（三）两性离子表面活性剂
1. 氨基酸型 R·＋NH2 · CH2CH2 COO－，等电点时沉淀。
2. 甜菜碱型 R · +N ·(CH3) 2 CH2 COO- ，等电点无沉淀
。
※3. 磷脂类 天然表面活性剂，含有 PC、PE、PS等，
分子的结构式见下页：
磷脂用于静注用乳剂与脂质体
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磷脂结构
头基
磷脂酰部分
CH3
O
O
N+
CH2
O
CH3
1
CH3
O
O
O
CH2
P
-
O
O
CH2 CH2
NH3+ 2
O
O
1.
磷脂酰胆碱
2.
磷脂酰乙醇胺 PE
3.
磷脂酰色氨酸 PS
4.
磷脂酰甘油
NH3+
CH
3
-
COO
PC
O
CH2
CH
CH2
OH
OH
O
PG
H
OH
5.
磷脂酸
PA
6.
磷脂酰肌醇
PI
4
5
O
OH
OH
HO
OH
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6
二、非离子表面活性剂
（一）脂肪酸甘油酯
脂肪酸单（二）甘油酯。如：单硬脂酸甘油酯，
W/O型乳剂的辅助乳化剂，HLB 3~4。
(二）多元醇型
※1. 失水山梨醇脂肪酸酯类（司盘：Span）
通式：
O
OH
CH2OOCR
OH
OH
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span类有span 20，span 40 ，span 60， span
80 ，span 65（三硬脂山梨坦），span 85 （三油酸
山梨坦）。
不溶于水，易溶于乙醇，易水解，HLB值
1.8~3.8。 W/O乳剂的乳化剂。
※ 2. 聚山梨酯（聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯）
（吐温：Tween）
O
通式：
H(C2H4O)xO
CH2OOCR
O(C2H4O)yH
O(C2H4O)zH
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Tween系列有 20， 40， 60， 80， 65， 85。
增溶作用不受pH影响，是常用的增溶剂、乳化剂。
3. 蔗糖脂肪酸酯（蔗糖酯，sucrose esters，简称SE）
单酯、二酯、三酯及多酯。 HLB值5~13。
做W / O乳化剂。
无毒、无味、无嗅、无刺激性，在体内能降解成脂肪酸
和蔗糖，兼具营养价值。SE已被广泛用于食品、日用化学
及制糖等工业。
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(三）聚氧乙烯型
1. 酯型 通式：RCOOCH2(CH2OCH2)nCH2OH，n是
聚合度；卖泽(Myrij)类，如聚氧乙烯40硬脂酸酯。
2. 醚型 通式：RO(CH2OCH2)nH，苄泽(Brij)类。如
Brij 30与Brij 35、西土马哥、平平加等。
聚氧乙烯型特点：
水溶性强，乳化能力强，O/W乳剂的乳
化剂、增溶剂。
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(四）聚氧乙烯－聚氧丙烯共聚物
结构式为HO-(C2H4O)a-(C3H6O)b-(C2H4O)a-H。
泊 洛 沙 姆 （ Poloxamer ） ， 商 品 名 （ 普 朗 尼 克
pluronic），品种很多，分子量从1000到14000。
特点：新型的优良乳化剂、增溶剂。
无毒、无抗原性、无致敏性、无刺激性、化学性
质稳定、不溶血。
目前能应用于静脉注射乳剂的一种合成的乳化剂。
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第三节 表面活性剂的基本性质和应用
一、表面活性剂胶束
※（一）临界胶束浓度（CMC）
定义
表面活性剂在溶液中超过一定浓度时会
从单体（单个离子或分子）缔合成为胶态聚合
物，即胶束（或称胶团，micelles）。开始形
成胶束的浓度称为临界胶束（团）浓度
(critical micell concentration) 。
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当溶液中形成胶束后溶液的性质如渗透压、
密度、界面张力、摩尔电导等都存在突变现象。
十二烷基硫酸钠溶液的性质
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（二）胶束的结构
胶束是怎样形成的呢？
不同类型的表面活性剂所形成的胶束有不
同的形状。
1. 离子型表面活性剂胶束
Hartley首先发现，浓度比CMC稍大，胶
束为球状，见图10-1a。
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a球状
b 棒状
c束状 d 板状
e层状
图10-1 胶束的形态
光散射法对胶束的研究也证实了大于CMC值的一
定浓度范围内，胶束呈球状，且缔合度不变。浓度继
续增加后，形成棒状胶束、六角束状、板状、层状。
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（三）临界胶束浓度的测定
1. 表面张力法
表面活性剂水溶液的表面张力开始时随溶液浓度
增大而急剧下降，当达到CMC值后，这种下降则变
得缓慢或不再下降。因此，以表面张力对浓度的对数
作图，曲线的转折点即为CMC值。
2. 电导法
以表面活性剂溶液的摩尔电导率对浓度或浓度
的平方根作图，曲线的转折点即为CMC值。
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二、亲水亲油平衡值（HLB）
*表面活性剂分子中亲水和亲油基团对油和水的
综合亲和力，称为亲水亲油平衡值(Hydrophilelipophile balance， HLB值) ，是个相对值。
HLB值大小可以确定乳剂的类型，HLB值小
的乳化剂可形成W/O型乳剂；HLB值较大的乳化
剂可形成O/W型乳剂。
但HLB值不能说明乳化能力的大小。
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*非离子型表面活性剂形成的混合乳化剂，
其HLB值，可由下式计算
W A  HLBA W B  HLBB
HLBAB 
W A W B
(2
40g吐温80（HLB=15) 与60 g 司盘80（HLB=4.3)混
合后的HLB 为（）。
A. 12.6
B. 4.3
C. 6.5
D. 8.6
E. 10.0
（二） HLB值的理论计算法
HLB  (亲水基团HLB数） 
（亲油基团HLB数） 7
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三、表面活性剂的增溶作用
（一）胶束增溶
*表面活性剂在水溶液中达到CMC后，一些水不溶性
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(solubilization)。
药剂中应用：难溶性药物
当表面活性剂用量为1g时，增溶药物（增溶质）
达到饱和的浓度即为最大增溶浓度(maximum
additive concentration, MAC)。
•
例如，1g 十二烷基硫酸钠可增溶0.262g黄体酮。
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（二）温度对增溶的影响
温度对增溶的影响：①胶束的形成
②增溶质的溶解
③表面活性剂的溶解度
*1. Krafft点（克拉费特点）
十二烷基硫酸钠在水中的溶解度随温度变化曲线。
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Krafft点是离子型表面活性剂的特征值，也是
该类表面活性剂应用的温度下限。
2. 昙点（Cloud Point）
加热聚氧乙烯型非离子型表面活性剂溶液而
发生混浊的现象成为起昙，此时的温度称为昙点
（Cloud point），亦称浊点。
昙点是非离子型表面活性剂的特征值。此类
表面活性剂的昙点在70~100℃。
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五、增溶作用的应用
1. 增溶相图
增溶体系是三元体系，三元体系的
最佳配比常通过实验制作三元相图来确定。
薄荷油-吐温20-水的三元相图，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Ⅱ、Ⅳ两相区内均不能制得澄明溶液；在Ⅰ、
Ⅲ相区内任一比例均可制得澄明溶液。
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图10-4 薄荷油 — 吐温20 — 水三元相图（20℃）
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2.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
性复合物或不溶性复合物等复杂情况。
例：表面活性剂氯苯甲烷铵
解离药物与非解离表面活性剂的配伍很少形
成不溶性复合物。对弱酸碱性药物pH值可明显影
响药物的增溶量。
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3. 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。如苯
甲酸可增加羟苯甲酯在聚氧乙烯脂肪醇醚溶液
中的溶解，而二氯酚则减少其溶解。
4. 抑菌剂的增溶
抑菌剂或其它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。
如果在表面活性剂溶液中的溶解度越高，要求的抑
菌浓度就越大。
例：
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5. 表面活性剂溶液的化学稳定性
稳定性可能与胶束表面的性质、结构、胶束
缔合体的反应性、药物本身的降解途径、环境的
pH 、离子强度等多种因素有关。
例：酯类药物
6. 增溶剂加入的顺序
增溶质与增溶剂先行混合较好。
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四、表面活性剂的复配（自学）
复配：
（一）与中性无机盐配伍
（二）有机添加剂
（三）水溶性高分子
（四）表面活性剂混合体系 1.同系物
2.非离子型和离子型
*3.阳离子型和阴离子型
辛基硫酸钠、溴化辛基三甲铵
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六、表面活性剂的其他应用
1. 起泡剂和消泡剂
有较强的亲水性和较高的HLB值，在溶液中可降
低溶液的界面张力而使泡沫稳定的表面活性剂，
称为起泡剂（foaming agent）。
在产生稳定的泡沫情况下，加入一些HLB值为
1~3的亲油性的表面活性剂，则可与泡沫液层争夺液
膜表面而吸附在泡沫表面上，代替原来的起泡剂，而
其本身并不能形成稳定的液膜，故使泡沫破坏，这种
表面活性剂称为消泡剂（antifoaming agent）。
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2. 去污剂
去污剂或洗涤剂（detergent）是用于除去污
垢的表面活性剂，HLB值一般为13~16。
常用的去污剂有油酸钠和其它脂肪酸的钠盐、
钾盐、十二烷基硫酸钠或烷基磺酸钠等阴离子性
表面活性剂。
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3. 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，如甲酚皂、甲酚磺酸钠等。
苯扎溴铵为一种广谱杀菌剂。
皮肤消毒、局部湿敷和器械消毒。
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第四节 表面活性剂的生物学性质
一、表面活性剂对药物吸收的影响
表面活性剂的存在可能增进药物的吸收也可能降
低药物的吸收，取决于多种因素的影响。
如果药物被增溶在胶束内，并可以顺利从胶束
内扩散或胶束本身迅速与胃肠粘膜融合，则增加吸
收，例如吐温80明显促进螺内酯的口服吸收。
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表面活性剂能溶解生物膜脂质，增加上皮
细胞的通透性，从而改善吸收。
如十二烷基硫酸钠改进头孢菌素钠、四环素、
等药物的吸收。吐温80、85增加一些难溶性药
物的吸收，是因其在胃肠中形成高粘度团块，
降低了胃排空速率。
但当聚氧乙烯类或纤维素类表面活性剂增加
胃液粘度而阻止药物向粘膜面的扩散时，则吸
收速率随粘度上升而降低。
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二、表面活性剂与蛋白质的作用
蛋白质分子结构中氨基酸的羧基在碱性条件
下 带负电荷，在酸性条件下 带正电荷。因此在
两种不同带电情况下，分别与阳离子或阴离子表
面活性剂发生电性结合。
表面活性剂还可能破坏蛋白质二维结构中的
盐键、氢键和疏水键，从而使蛋白质各残基之间
的交联作用减弱，螺旋结构变得无序或受到破坏,
最终使蛋白质发生变性。
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三、表面活性剂的毒性和刺激性
1. 毒性
阳离子› 阴离子›非离子
两性离子‹ 阳离子
2. 溶血
阳离子≈ 阴离子≫非离子
聚氧乙烯型非离子表面活性剂中，吐温类溶血作用最小。
3. 刺激性
皮肤粘膜刺激性。
吐温类对皮肤、粘膜的刺激性很低。
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