液體制劑的處方組成
液體制劑品種多,臨床應(yīng)用廣泛。本項目所介紹的液體制劑為口服和外用液體制劑,不包括注射劑、輸液、眼用液體制劑等需滅菌或無菌操作的液體制劑(參見項目四)。
液體制劑還是其他劑型(如軟膠囊、軟膏劑、栓劑、氣霧劑等)的基礎(chǔ)劑型或組成要素,因此液體制劑在藥物制劑技術(shù)中占有重要的地位。
一、液體制劑的定義和特點
液體制劑系指藥物分散在適宜的分散介質(zhì)中制成的液態(tài)制劑,可供內(nèi)服或外用。液體制劑中被分散的藥物稱為分散相,在一定條件下它以固體顆粒、液滴、膠體粒子、分子、離子或其混合形式存在于分散介質(zhì)(也稱為分散溶劑)中。分散方法、分散程度不同,相應(yīng)的作用效果也不同。口服液體制劑所用藥物必須是適宜于胃腸給藥、刺激性小、肝腸首過效應(yīng)小、在溶劑中分散度大、化學(xué)穩(wěn)定性好、能滿足臨床安全有效治療的濃度。
液體制劑在臨床應(yīng)用廣泛,方便而安全,其主要的特點有:①藥物以分子或微粒狀態(tài)分散在介質(zhì)中,分散度大,吸收快,能較迅速地發(fā)揮藥效;②給藥途徑多,可以內(nèi)服,也可以外用,如用于皮膚、黏膜和人體腔道等;③易于分劑量,服用方便,特別適用于嬰幼兒和老年患者;④能減少某些藥物的刺激性,如調(diào)整液體制劑濃度而減少刺激性,避免溴化物、碘化物等固體藥物口服后由于局部濃度過高而引起胃腸道刺激作用;⑤某些固體藥物制成液體制劑后,有利于提高藥物的生物利用度。
但液體制劑有以下不足:①藥物分散度大,又受分散介質(zhì)的影響,易引起藥物的化學(xué)降解,使藥效降低甚至失效;②液體制劑體積較大,攜帶、運輸、貯存都不方便;③水性液體制劑容易霉變,需加入防腐劑;④非均勻性液體制劑,藥物的分散度大,分散粒子具有很大的比表面積,易產(chǎn)生一系列的物理穩(wěn)定性問題。
二、液體制劑的分類
(一)按分散系統(tǒng)分類
1.均相液體制劑 藥物以分子狀態(tài)均勻分散的澄明溶液,是熱力學(xué)穩(wěn)定體系,有以下兩種。
(1)低分子溶液劑:由低分子藥物分散在分散介質(zhì)中形成的液體制劑,也稱溶液劑。
(2)高分子溶液劑:由高分子化合物分散在分散介質(zhì)中形成的液體制劑。
2.非均相液體制劑 為不穩(wěn)定的多相分散體系,包括以下幾種。
(1)溶膠劑:又稱疏水膠體溶液。
(2)乳劑:由不溶性液體藥物分散在分散介質(zhì)中形成的不均勻分散體系。
(3)混懸劑:由不溶性固體藥物以微粒狀態(tài)分散在分散介質(zhì)中形成的不均勻分散體系。
按分散體系分類,分散微粒大小決定了分散體系的特征(表3-1)。
表3-1 按分散體系的分類
(二)按給藥途徑分類
1.內(nèi)服液體制劑 如合劑、糖漿劑、乳劑、混懸液、滴劑等均為內(nèi)服液體制劑。
2.外用液體制劑
(1)皮膚用液體制劑:如洗劑、搽劑等。
(2)五官科用液體制劑:如洗耳劑、滴耳劑、滴鼻劑、含漱劑、滴牙劑等。
(3)直腸、陰道、尿道用液體制劑:如灌腸劑、灌洗劑等。
三、液體制劑的質(zhì)量要求
均勻相液體制劑應(yīng)是澄明溶液;非均勻相液體制劑的藥物粒子應(yīng)分散均勻,液體制劑濃度應(yīng)準確;口服的液體制劑應(yīng)外觀良好,口感適宜;外用的液體制劑應(yīng)無刺激性;液體制劑應(yīng)有一定的防腐能力,保存和使用過程不應(yīng)發(fā)生霉變;包裝容器應(yīng)適宜,方便患者攜帶和使用。
案例——想一想
說出你所見過的5種液體制劑。
四、液體制劑的常用溶劑
液體制劑的溶劑,對溶液劑來說可稱為溶劑。對溶膠劑、混懸劑、乳劑來說藥物并不溶解而是分散,因此稱作分散介質(zhì)。溶劑對液體制劑的性質(zhì)和質(zhì)量影響很大。
液體制劑的制備方法、穩(wěn)定性及所產(chǎn)生的藥效等,都與溶劑有密切關(guān)系。選擇溶劑的條件是:①對藥物應(yīng)具有較好的溶解性和分散性;②化學(xué)性質(zhì)應(yīng)穩(wěn)定,不與藥物或附加劑發(fā)生反應(yīng);③不應(yīng)影響藥效的發(fā)揮和含量測定;④毒性小、無刺激性、無不適的臭味。藥物的溶解或分散狀態(tài)與溶劑的極性有密切關(guān)系。溶劑按介電常數(shù)大小分為極性溶劑、半極性溶劑和非極性溶劑。
(一)極性溶劑
1.水 是最常用溶劑,能與乙醇、甘油、丙二醇等溶劑以任意比例混合,能溶解大多數(shù)的無機鹽類和極性大的有機藥物,能溶解藥材中的生物堿鹽類、苷類、糖類、樹膠、黏液質(zhì)、鞣質(zhì)、蛋白質(zhì)、酸類及色素等。但有些藥物在水中不穩(wěn)定,容易產(chǎn)生霉變,故不宜長久儲存。配制水性液體制劑時應(yīng)使用蒸餾水或精制水,不宜使用常水。
2.甘油 為無色黏稠性澄明液體,有甜味,毒性小,能與水、乙醇、丙二醇等以任意比例混合,對硼酸、苯酚和鞣質(zhì)的溶解度比水大。含甘油30%以上有防腐作用,可供內(nèi)服或外用,其中外用制劑應(yīng)用較多
3.二甲基亞砜 為無色澄明液體,具大蒜臭味,有較強的吸濕性,能與水、乙醇、甘油、丙二醇等溶劑以任意比例混合。本品溶解范圍廣,亦有萬能溶劑之稱。能促進藥物透過皮膚和黏膜的吸收作用,但對皮膚有輕度刺激。
(二)半極性溶劑
1.乙醇 沒有特殊說明時,乙醇指95%(V/V)乙醇,可與水、甘油、丙二醇等溶劑任意比例混合,能溶解大部分有機藥物和藥材中的有效成分,如生物堿及其鹽類、揮發(fā)油、樹脂、鞣質(zhì)、有機酸和色素等。20%以上的乙醇即有防腐作用。但乙醇有一定的生理活性,有易揮發(fā)、易燃燒等缺點。
2.丙二醇 藥用一般為1,2-丙二醇,性質(zhì)與甘油相近,但黏度較甘油為小,可作為內(nèi)服及肌內(nèi)注射液溶劑。丙二醇毒性小、無刺激性,能溶解許多有機藥物,一定比例的丙二醇和水的混合溶劑能延緩許多藥物的水解,增加穩(wěn)定性。丙二醇對藥物在皮膚和黏膜的吸收有一定的促進作用。
3.聚乙二醇 液體制劑中常用聚乙二醇300~600,為無色澄明液體、理化性質(zhì)穩(wěn)定,能與水、乙醇、丙二醇、甘油等溶劑任意混合。聚乙二醇不同濃度的水溶液是良好溶劑,能溶解許多水溶性無機鹽和水不溶性的有機藥物。本品對一些易水解的藥物有一定的穩(wěn)定作用。在洗劑中,能增加皮膚的柔韌性,具有一定的保濕作用。
(三)非極性溶劑
1.脂肪油 脂肪油為常用非極性溶劑,如麻油、豆油、花生油、橄欖油等植物油。植物油不能與極性溶劑混合,而能與非極性溶劑混合。脂肪油能溶解油溶性藥物,如激素、揮發(fā)油、游離生物堿和許多芳香族藥物。脂肪油容易酸敗,也易受堿性藥物的影響而發(fā)生皂化反應(yīng),影響制劑的質(zhì)量。脂肪油多為外用制劑的溶劑,如洗劑、擦劑、滴鼻劑等。
2.液狀石蠟 是從石油產(chǎn)品中分離得到的液狀烴的混合物,分為輕質(zhì)和重質(zhì)兩種。前者相對密度為0.828~0.860,后者為0.860~0.890。液狀石蠟為無色澄明油狀液體,無色無臭,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,但接觸空氣能被氧化,產(chǎn)生不快臭味,可加入油性抗氧劑。本品能與非極性溶劑混合,能溶解生物堿、揮發(fā)油及一些非極性藥物等。本品在腸道中不分解也不吸收,能使糞便變軟,有潤腸通便作用。可作口服制劑和搽劑的溶劑。
3.醋酸乙酯 為無色油狀液體,微臭。相對密度(20℃)為0.897~0.906。有揮發(fā)性和可燃性。在空氣中容易氧化、變色,需加入抗氧劑。本品能溶解揮發(fā)油、甾體藥物及其他油溶性藥物。常作為搽劑的溶劑。
五、液體制劑常用附加劑
(一)增溶劑
增溶是指某些難溶性藥物在表面活性劑的作用下,在溶劑中增加溶解度并形成溶液的過程。具有增溶能力的表面活性劑稱增溶劑,被增溶的物質(zhì)稱為增溶質(zhì)。對于以水為溶劑的藥物,增溶劑的最適HLB值為15~18。每克增溶劑能增溶藥物的克數(shù)稱為增溶量。常用的增溶劑為聚山梨酯類和聚氧乙烯脂肪酸酯類等。
(二)助溶劑
助溶劑系指難溶性藥物與加入的第3種物質(zhì)在溶劑中形成可溶性分子間的絡(luò)合物、復(fù)鹽或締合物等,以增加藥物在溶劑(主要是水)中的溶解度。這第3種物質(zhì)稱為助溶劑。助溶劑多為低分子化合物(不是表面活性劑),與藥物形成絡(luò)合物,如碘在水中溶解度為1∶2 950,如加適量的碘化鉀,可明顯增加碘在水中溶解度,能配成含碘5%的水溶液。碘化鉀為助溶劑,增加碘溶解度的機制是KI與碘形成分子間的絡(luò)合物KI3。
(三)潛溶劑
為了提高難溶性藥物的溶解度,常常使用兩種或多種混合溶劑。在混合溶劑中各溶劑達到某一比例時,藥物的溶解度出現(xiàn)極大值,這種現(xiàn)象稱潛溶,這種溶劑稱潛溶劑。與水形成潛溶劑的有乙醇、丙二醇、甘油、聚乙二醇等。甲硝唑在水中的溶解度為10%(w/V),如果使用水-乙醇混合溶劑,則溶解度提高5倍。醋酸去氫皮質(zhì)酮注射液是以水-丙二醇為溶劑制備的。
(四)防腐劑
1.防腐的重要性 液體制劑特別是以水為溶劑的液體制劑,易被微生物污染而發(fā)霉變質(zhì),尤其是含有糖類、蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的液體制劑,更容易引起微生物的滋長和繁殖。抗菌藥的液體制劑也能生長微生物,因為抗菌藥物都有一定的抗菌譜。污染微生物的液體制劑會引起理化性質(zhì)的變化,嚴重影響制劑質(zhì)量,有時會產(chǎn)生細菌毒素有害于人體。
《中國藥典》(2010年版)關(guān)于藥品微生物限度標準,對液體制劑規(guī)定了染菌數(shù)的限量要求:口服藥品1g或1ml不得檢出大腸埃希菌,不得檢出活螨;化學(xué)藥品1g含細菌數(shù)不得超過1 000個,真菌數(shù)不得超過100個;液體制劑1ml含細菌數(shù)不得超過100個,真菌、酵母數(shù)不超過100個;外用藥品1g或1ml不得檢出銅綠假單胞菌和金黃色葡萄球菌。
2.常用防腐劑
(1)對羥基苯甲酸酯類:對羥基苯甲酸甲酯、乙酯、丙酯、丁酯,亦稱尼泊金類。這類的抑菌作用隨烷基碳數(shù)增加而增加,但溶解度則減小,丁酯抗菌力最強,溶解度卻最小。本類防腐劑混合使用有協(xié)同作用。通常是乙酯和丙酯(1∶1)或乙酯和丁酯(4∶1)合用,濃度均為0.01%~0.25%。這是一類很有效的防腐劑,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。在酸性、中性溶液中均有效,但在酸性溶液中作用較強,對大腸埃希菌作用最強。在弱堿性溶液中作用減弱,這是因為酚羥基解離所致。
(2)苯甲酸及其鹽:在水中溶解度為0.29%,乙醇中為43%(20℃),通常配成20%醇溶液備用。用量一般為0.03%~0.1%。苯甲酸未解離的分子抑菌作用強,所以在酸性溶液中抑菌效果較好,最適pH值是4。溶液pH值增高時解離度增大,防腐效果降低。笨甲酸鈉在酸性溶液中的防腐作用與苯甲酸相當(dāng)。苯甲酸防霉作用較尼泊金類為弱,而防發(fā)酵能力則較尼泊金類強。苯甲酸0.25%和尼泊金0.05%~0.1%聯(lián)合應(yīng)用對防止發(fā)霉和發(fā)酵最為理想,特別適用于中藥液體制劑。
(3)山梨酸:本品為白色至黃白色結(jié)晶性粉末,熔點133℃,溶解度:水中為0.125%(30℃),丙二醇中5.5%(20℃),無水乙醇或甲醇中12.9%;甘油中0.13%。對細菌最低抑菌濃度為0.02%~0.04%(pH<6.0),對酵母、真菌最低抑菌濃度為0.8%~1.2%。本品的防腐作用是未解離的分子,在pH值4水溶液中效果較好。山梨酸與其他抗菌劑聯(lián)合使用產(chǎn)生協(xié)同作用。山梨酸鉀、山梨酸鈣作用與山梨酸相同,水中溶解度更大,需在酸性溶液中使用。
(4)苯扎溴銨:又稱新潔爾滅,為陽離子表面活性劑。淡黃色黏稠液體,低溫時形成蠟狀固體,極易潮解,有特臭、味極苦。無刺激性。溶于水和乙醇,微溶于丙酮和乙醚。本品在酸性和堿性溶液中穩(wěn)定,耐熱壓。作防腐劑使用濃度為0.02%~0.2%。
(5)醋酸氯己定:又稱醋酸洗必泰,微溶于水,溶于乙醇、甘油、丙二醇等溶劑中,為廣譜殺菌劑,用量為0.02%~0.05%。
(6)其他防腐劑:鄰苯基苯酚微溶于水,使用濃度為0.005%~0.2%;桉葉油為0.01%~0.05%;桂皮油為0.01%。薄荷油為0.05%。
(五)矯味劑
內(nèi)服液體制應(yīng)味道可口,外觀良好,使患者,尤其是兒童樂于服用。常用的矯味劑如下。
1.甜味劑 甜味劑包括天然的和合成的兩大類。天然的甜味劑蔗糖和單糖漿應(yīng)用最廣泛,具有芳香味的果汁糖漿如橙皮糖漿及桂皮糖漿等不但能矯味,也能矯臭。甘油、山梨醇、甘露醇等也可作甜味劑。天然甜味劑甜菊苷,為微黃白色粉末、無臭、有清涼甜味,甜度比蔗糖大200~350倍,在水中溶解度(25℃)為1∶10,pH值4~10時加熱也不被水解。常用量為0.025%~0.05%。本品甜味持久且不被吸收,但甜中帶苦,故常與蔗糖和糖精鈉合用。合成的甜味劑有糖精鈉,甜度為蔗糖的200~700倍,易溶于水,但水溶液不穩(wěn)定,長期放置甜度降低。常用量為0.03%。常與單糖漿、蔗糖和甜菊苷合用,常作咸味的矯味劑。阿司帕坦,也稱蛋白糖,為二肽類甜味劑,又稱天冬甜精。甜度比蔗糖高150~200倍,不致齲齒,可以有效地降低熱量,適用于糖尿病、肥胖癥患者。
2.芳香劑 在制劑中有時需要添加少量香料和香精以改善制劑的氣味和香味。這些香料與香精稱為芳香劑。香料分天然香料和人造香料兩大類。天然香料有植物中提取的芳香性揮發(fā)油,如檸檬、薄荷揮發(fā)油等,以及它們的制劑如薄荷水、桂皮水等。人造香料也稱調(diào)和香料,是由人工香料添加一定量的溶劑調(diào)和而成的混合香料,如蘋果香精、香蕉香精等。
3.膠漿劑 膠漿劑具有黏稠緩和的性質(zhì),可以干擾味蕾的味覺而能矯味,如阿拉伯膠、羧甲基纖維素鈉、瓊脂、明膠、甲基纖維素等的膠漿。如在膠漿劑中加入適量糖精鈉或甜菊苷等甜味劑,則增加其矯味作用。
4.泡騰劑 將有機酸與碳酸氫鈉一起,遇水后由于產(chǎn)生大量二氧化碳,二氧化碳能麻痹味蕾起矯味作用。對鹽類的苦味、澀味、咸味有所改善。
(六)著色劑
有些藥物制劑本身無色,但為了心理治療上的需要或某些目的有時需加入制劑中進行調(diào)色的物質(zhì)稱著色劑。著色劑能改善制劑的外觀顏色,可用來識別制劑的濃度、區(qū)分應(yīng)用方法和減少病人對服藥的厭惡感。尤其是選用的顏色與矯味劑能夠配合協(xié)調(diào),更易為病人所接受。
1.天然色素 常用的有植物性和礦物性色素,做食品和內(nèi)服制劑的著色劑。植物性色素:紅色的有蘇木、甜菜紅、胭脂紅等;黃色的有姜黃、胡蘿卜素等;藍的有松葉蘭、烏飯樹葉;綠色的有葉綠酸銅鈉鹽;棕色的有焦糖等。礦物性的如氧化鐵(棕紅色)。
2.合成色素 人工合成色素的特點是色澤鮮艷,價格低廉,大多數(shù)毒性比較大,用量不宜過多。我國批準的內(nèi)服合成色素有莧菜紅、檸檬黃、胭脂紅、胭脂藍和日落黃,通常配成1%貯備液使用,用量不得超過萬分之一。外用色素有品紅、亞甲藍、蘇丹黃G等。
(七)其他附加劑
在液體制劑中為了增加穩(wěn)定性,有時需要加入抗氧劑、pH調(diào)節(jié)劑、金屬離子絡(luò)合劑等。
課堂討論
創(chuàng)口貼中所用的防腐劑是什么?
知識拓展
(一)表面活性劑的概念
一定條件下的任何純液體都具有表面張力,20℃時,水的表面張力為72.75m N·m-1。當(dāng)溶劑中溶入溶質(zhì)時,溶液的表面張力因溶質(zhì)的加入而發(fā)生變化,水溶液表面張力的大小因溶質(zhì)不同而改變。使液體表面張力降低的性質(zhì)即為表面活性。表面活性劑是指那些具有很強表面活性、能使液體的表面張力顯著下降的物質(zhì)。
(二)表面活性劑的結(jié)構(gòu)特征
表面活性劑分子一般由非極性烴鏈和1個以上的極性基團組成,烴鏈長度一般在8個碳原子以上,極性基團可以是解離的離子,也可以是不解離的親水基團。極性基團可以是羧酸及其鹽、磺酸及其鹽、硫酸酯及其可溶性鹽、磷酸酯基、氨基或胺基及它們的鹽,也可以是羥基、酰胺基、醚鍵、羧酸酯基等。
(三)表面活性劑的分類
根據(jù)分子組成特點和極性基團的解離性質(zhì),將表面活性劑分為離子表面活性劑和非離子表面活性劑。根據(jù)離子表面活性劑所帶電荷,又可分為陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑和兩性離子表面活性劑。一些表現(xiàn)出較強的表面活性同時具有一定的起泡、乳化、增溶等應(yīng)用性能的水溶性高分子,稱為高分子表面活性劑,如海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉、甲基纖維素、聚乙烯醇、聚維酮等,但與低分子表面活性劑相比,高分子表面活性劑降低表面張力的能力較小,增溶力、滲透力弱,乳化力較強,常用做保護膠體。
1.離子表面活性劑
(1)陰離子表面活性劑:陰離子表面活性劑起表面活性作用的部分是陰離子。
1)高級脂肪酸鹽:系肥皂類,通式為(RCOO-)n Mn+。脂肪酸烴鏈R一般在C11~C17之間,以硬脂酸、油酸、月桂酸等較常見。根據(jù)M的不同,又可分堿金屬皂(一價皂)、堿土金屬皂(二價皂)和有機胺皂(三乙醇胺皂)等。它們均具有良好的乳化性能和分散油的能力,但易被酸破壞,堿金屬皂還可被鈣、鎂鹽等破壞,電解質(zhì)可使之鹽析。一般只用于外用制劑。
2)硫酸化物:主要是硫酸化油和高級脂肪醇硫酸酯類,通式為,其中脂肪烴鏈R在C12~C18范圍。硫酸化油的代表是硫酸化蓖麻油,俗稱土耳其紅油,為黃色或橘黃色黏稠液,有微臭,約含48.5%的總脂肪油,可與水混合,為無刺激性的去污劑和潤濕劑,可代替肥皂洗滌皮膚,也可用于揮發(fā)油或水不溶性殺菌劑的增溶。高級脂肪醇硫酸酯類中常用的是十二烷基硫酸鈉(SDS,又稱月桂硫酸鈉、SLS)、十六烷基硫酸鈉(鯨蠟醇硫酸鈉)、十八烷基硫酸鈉(硬脂醇硫酸鈉)等。它們的乳化性也很強,并較肥皂類穩(wěn)定,較耐酸和鈣、鎂鹽,但可與一些高分子陽離子藥物發(fā)生作用而產(chǎn)生沉淀,對黏膜有一定的刺激性,主要用做外用軟膏的乳化劑,有時也用于片劑等固體制劑的潤濕劑或增溶劑。
3)磺酸化物:系指脂肪族磺酸化物和烷基芳基磺酸化物等。通式分別為 。它們的水溶性及耐酸,耐鈣、鎂鹽性比硫酸化物稍差,但即使在酸性水溶液中也不易水解。常用的品種有二辛基琥珀酸磺酸鈉(阿洛索-OT)、二己基琥珀酸磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉等,后者為目前廣泛應(yīng)用的洗滌劑。
(2)陽離子表面活性劑:這類表面活性劑起作用的部分是陽離子,亦稱陽性皂。其分子結(jié)構(gòu)的主要部分是1個五價的氮原子,所以也稱為季銨化物,其特點是水溶性大,在酸性與堿性溶液中較穩(wěn)定,具有良好的表面活性作用和殺菌作用。常用品種有苯扎氯銨和苯扎溴銨等。
(3)兩性離子表面活性劑:這類表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)中同時具有正、負電荷基團,在不同pH值介質(zhì)中可表現(xiàn)出陽離子或陰離子表面活性劑的性質(zhì)。
1)卵磷脂:卵磷脂是天然的兩性離子表面活性劑。其主要來源是大豆和蛋黃,根據(jù)來源不同,又可稱豆磷脂或蛋磷脂。卵磷脂外觀為透明或半透明黃色或黃褐色油脂狀物質(zhì),對熱十分敏感,在60℃以上數(shù)天內(nèi)即變?yōu)椴煌该骱稚谒嵝院蛪A性條件及酯酶作用下容易水解,不溶于水,溶于氯仿、乙醚、石油醚等有機溶劑,是制備注射用乳劑及脂質(zhì)微粒制劑的主要輔料。
2)氨基酸型和甜菜堿型:這兩類表面活性劑為合成化合物,陰離子部分主要是羧酸鹽,其陽離子部分為季銨鹽或胺鹽,由胺鹽構(gòu)成者即為氨基酸型(R+NH2CH2CH2COO-);由季銨鹽構(gòu)成者即為甜菜堿型[R+N(CH3)2CH2COO-]。氨基酸型在等電點時親水性減弱,并可能產(chǎn)生沉淀,而甜菜堿型則無論在酸性、中性及堿性溶液中均易溶,在等電點時也無沉淀。
2.非離子表面活性劑 這類表面活性劑在水中不解離,分子中構(gòu)成親水基團的是甘油、聚乙二醇和山梨醇等多元醇,構(gòu)成親油基團的是長鏈脂肪酸或長鏈脂肪醇以及烷基或芳基等,它們以酯鍵或醚鍵與親水基團結(jié)合,品種很多,廣泛用于外用、口服制劑和注射劑,個別品種也用于靜脈注射劑。
(1)脂肪酸甘油酯:主要有脂肪酸單甘油酯和脂肪酸二酰甘油,如單硬脂酸甘油酯等。主要用做W/O型輔助乳化劑。
(2)多元醇型:
1)蔗糖脂肪酸酯:蔗糖脂肪酸酯簡稱蔗糖酯,是蔗糖與脂肪酸反應(yīng)生成的一大類化合物,屬多元醇型非離子表面活性劑,主要用做水包油型乳化劑、分散劑。一些高脂肪酸含量的蔗糖酯也用做阻滯劑。
2)脂肪酸山梨坦:脂肪酸山梨坦是失水山梨醇脂肪酸酯,是由山梨糖醇及其單酐和二酐與脂肪酸反應(yīng)而成的酯類化合物的混合物,商品名為司盤(spans)。根據(jù)反應(yīng)的脂肪酸的不同,可分為司盤20(月桂山梨坦)、司盤40(棕櫚山梨坦)、司盤60(硬脂山梨坦)、司盤65(三硬脂山梨坦)、司盤80(油酸山梨坦)和司盤85(三油酸山梨坦)等多個品種。
3)聚山梨酯:它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與環(huán)氧乙烷反應(yīng)生成的親水性化合物。氧乙烯鏈節(jié)數(shù)約為20,可加成在山梨醇的多個羥基上,所以也是一種復(fù)雜的混合物。商品名為吐溫(tweens),美國藥典品名為polysorbate,與司盤的命名相對應(yīng),根據(jù)脂肪酸不同,有聚山梨酯20(吐溫20)、聚山梨酯40、聚山梨酯60、聚山梨酯65、聚山梨酯80(吐溫80)和聚山梨酯85等多種型號。
(3)聚氧乙烯型:
1)聚氧乙烯脂肪酸酯:這類表面活性劑系由聚乙二醇與長鏈脂肪酸縮合而成的酯,通式為RCOOCH2(CH2OCH2)nCH2OH,商品有賣澤(Myrij)。根據(jù)聚乙二醇部分的相對分子質(zhì)量和脂肪酸品種不同而有不同品種。這類表面活性劑有較強水溶性,乳化能力強,為水包油型乳化劑,常用的有聚氧乙烯40硬脂酸酯等。
2)聚氧乙烯脂肪醇醚:它是由聚乙二醇與脂肪醇縮合而成的醚,通式為RO(CH2OCH2)nH,商品有芐澤(Brij),如Brij30和Brij35分別為不同分子量的聚乙二醇與月桂醇縮合物;西土馬哥(Cetomacrogol)為聚乙二醇與十六醇的縮合物;平平加O(Perogol O)則是15個單位的氧乙烯與油醇的縮合物。
(4)聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物:本品又稱泊洛沙姆(Poloxamer),商品名普郎尼克(Pluronic)。通式為HO(C2H4O)a—(C3H6O)b—(C2H4O)aH;是目前用于靜脈乳劑的極少數(shù)合成乳化劑之一。用本品制備的乳劑能夠耐受熱壓滅菌和低溫冰凍而不改變其物理穩(wěn)定性。
(四)表面活性劑的性質(zhì)
1.臨界膠束濃度(critical micell concentration,CMC) 當(dāng)表面活性劑的正吸附達飽和后,繼續(xù)加入表面活性劑,其分子則轉(zhuǎn)入溶液中,因其親油基團的存在,水分子與表面活性劑分子相互間的排斥力大于吸引力,導(dǎo)致表面活性劑分子自身依賴范德華力相互聚集,形成親油基團向內(nèi),親水基團向外、在水中穩(wěn)定分散、大小在膠體粒子范圍的締合體,稱為膠團或膠束(micelles)。
表面活性劑分子締合形成膠束的最低濃度即為臨界膠束濃度CMC。
2.膠束的結(jié)構(gòu) 在一定濃度范圍的表面活性劑溶液中,膠束呈球形結(jié)構(gòu),其碳氫鏈無序纏繞構(gòu)成內(nèi)核,具非極性液態(tài)性質(zhì)。碳氫鏈上一些與親水基相鄰的次甲基形成整齊排列的柵狀層。親水基則分布在膠束表面,由于親水基與水分子的相互作用,水分子可深入到柵狀層內(nèi)。
3.親水親油平衡值(hydrophile-lipophile balance,HLB) 表面活性劑分子中親水和親油基團對油或水的綜合親和力稱為親水親油平衡值HLB。
表面活性劑的HLB值與其應(yīng)用性質(zhì)有密切關(guān)系,HLB值在3~6的表面活性劑適合用做W/O型乳化劑,HLB值在8~18的表面活性劑,適合用做O/W型乳化劑。作為增溶劑的HLB值在13~18,作為潤濕劑的HLB值在7~9等。
一些常用表面活性劑的HLB值列于表3-2。非離子表面活性劑的HLB值具有加和性,如簡單的二組分非離子表面活性劑體系的HLB值可計算如下:
例如,用45%司盤60(HLB=4.7)和55%吐溫60(HLB=14.9)組成的混合表面活性劑的HLB值為10.31。但上式不能用于混合離子型表面活性劑HLB值的計算。
表3-2 常用表面活性劑的HLB值
案例——做一做
請寫下實訓(xùn)中心模擬藥房的5種溶液劑的配料表,并說明它們分別的作用。
液體制劑品種多,臨床應(yīng)用廣泛。本項目所介紹的液體制劑為口服和外用液體制劑,不包括注射劑、輸液、眼用液體制劑等需滅菌或無菌操作的液體制劑(參見項目四)。
液體制劑還是其他劑型(如軟膠囊、軟膏劑、栓劑、氣霧劑等)的基礎(chǔ)劑型或組成要素,因此液體制劑在藥物制劑技術(shù)中占有重要的地位。
一、液體制劑的定義和特點
液體制劑系指藥物分散在適宜的分散介質(zhì)中制成的液態(tài)制劑,可供內(nèi)服或外用。液體制劑中被分散的藥物稱為分散相,在一定條件下它以固體顆粒、液滴、膠體粒子、分子、離子或其混合形式存在于分散介質(zhì)(也稱為分散溶劑)中。分散方法、分散程度不同,相應(yīng)的作用效果也不同??诜后w制劑所用藥物必須是適宜于胃腸給藥、刺激性小、肝腸首過效應(yīng)小、在溶劑中分散度大、化學(xué)穩(wěn)定性好、能滿足臨床安全有效治療的濃度。
液體制劑在臨床應(yīng)用廣泛,方便而安全,其主要的特點有:①藥物以分子或微粒狀態(tài)分散在介質(zhì)中,分散度大,吸收快,能較迅速地發(fā)揮藥效;②給藥途徑多,可以內(nèi)服,也可以外用,如用于皮膚、黏膜和人體腔道等;③易于分劑量,服用方便,特別適用于嬰幼兒和老年患者;④能減少某些藥物的刺激性,如調(diào)整液體制劑濃度而減少刺激性,避免溴化物、碘化物等固體藥物口服后由于局部濃度過高而引起胃腸道刺激作用;⑤某些固體藥物制成液體制劑后,有利于提高藥物的生物利用度。
但液體制劑有以下不足:①藥物分散度大,又受分散介質(zhì)的影響,易引起藥物的化學(xué)降解,使藥效降低甚至失效;②液體制劑體積較大,攜帶、運輸、貯存都不方便;③水性液體制劑容易霉變,需加入防腐劑;④非均勻性液體制劑,藥物的分散度大,分散粒子具有很大的比表面積,易產(chǎn)生一系列的物理穩(wěn)定性問題。
二、液體制劑的分類
(一)按分散系統(tǒng)分類
1.均相液體制劑 藥物以分子狀態(tài)均勻分散的澄明溶液,是熱力學(xué)穩(wěn)定體系,有以下兩種。
(1)低分子溶液劑:由低分子藥物分散在分散介質(zhì)中形成的液體制劑,也稱溶液劑。
(2)高分子溶液劑:由高分子化合物分散在分散介質(zhì)中形成的液體制劑。
2.非均相液體制劑 為不穩(wěn)定的多相分散體系,包括以下幾種。
(1)溶膠劑:又稱疏水膠體溶液。
(2)乳劑:由不溶性液體藥物分散在分散介質(zhì)中形成的不均勻分散體系。
(3)混懸劑:由不溶性固體藥物以微粒狀態(tài)分散在分散介質(zhì)中形成的不均勻分散體系。
按分散體系分類,分散微粒大小決定了分散體系的特征(表3-1)。
表3-1 按分散體系的分類
(二)按給藥途徑分類
1.內(nèi)服液體制劑 如合劑、糖漿劑、乳劑、混懸液、滴劑等均為內(nèi)服液體制劑。
2.外用液體制劑
(1)皮膚用液體制劑:如洗劑、搽劑等。
(2)五官科用液體制劑:如洗耳劑、滴耳劑、滴鼻劑、含漱劑、滴牙劑等。
(3)直腸、陰道、尿道用液體制劑:如灌腸劑、灌洗劑等。
三、液體制劑的質(zhì)量要求
均勻相液體制劑應(yīng)是澄明溶液;非均勻相液體制劑的藥物粒子應(yīng)分散均勻,液體制劑濃度應(yīng)準確;口服的液體制劑應(yīng)外觀良好,口感適宜;外用的液體制劑應(yīng)無刺激性;液體制劑應(yīng)有一定的防腐能力,保存和使用過程不應(yīng)發(fā)生霉變;包裝容器應(yīng)適宜,方便患者攜帶和使用。
案例——想一想
說出你所見過的5種液體制劑。
四、液體制劑的常用溶劑
液體制劑的溶劑,對溶液劑來說可稱為溶劑。對溶膠劑、混懸劑、乳劑來說藥物并不溶解而是分散,因此稱作分散介質(zhì)。溶劑對液體制劑的性質(zhì)和質(zhì)量影響很大。
液體制劑的制備方法、穩(wěn)定性及所產(chǎn)生的藥效等,都與溶劑有密切關(guān)系。選擇溶劑的條件是:①對藥物應(yīng)具有較好的溶解性和分散性;②化學(xué)性質(zhì)應(yīng)穩(wěn)定,不與藥物或附加劑發(fā)生反應(yīng);③不應(yīng)影響藥效的發(fā)揮和含量測定;④毒性小、無刺激性、無不適的臭味。藥物的溶解或分散狀態(tài)與溶劑的極性有密切關(guān)系。溶劑按介電常數(shù)大小分為極性溶劑、半極性溶劑和非極性溶劑。
(一)極性溶劑
1.水 是最常用溶劑,能與乙醇、甘油、丙二醇等溶劑以任意比例混合,能溶解大多數(shù)的無機鹽類和極性大的有機藥物,能溶解藥材中的生物堿鹽類、苷類、糖類、樹膠、黏液質(zhì)、鞣質(zhì)、蛋白質(zhì)、酸類及色素等。但有些藥物在水中不穩(wěn)定,容易產(chǎn)生霉變,故不宜長久儲存。配制水性液體制劑時應(yīng)使用蒸餾水或精制水,不宜使用常水。
2.甘油 為無色黏稠性澄明液體,有甜味,毒性小,能與水、乙醇、丙二醇等以任意比例混合,對硼酸、苯酚和鞣質(zhì)的溶解度比水大。含甘油30%以上有防腐作用,可供內(nèi)服或外用,其中外用制劑應(yīng)用較多
3.二甲基亞砜 為無色澄明液體,具大蒜臭味,有較強的吸濕性,能與水、乙醇、甘油、丙二醇等溶劑以任意比例混合。本品溶解范圍廣,亦有萬能溶劑之稱。能促進藥物透過皮膚和黏膜的吸收作用,但對皮膚有輕度刺激。
(二)半極性溶劑
1.乙醇 沒有特殊說明時,乙醇指95%(V/V)乙醇,可與水、甘油、丙二醇等溶劑任意比例混合,能溶解大部分有機藥物和藥材中的有效成分,如生物堿及其鹽類、揮發(fā)油、樹脂、鞣質(zhì)、有機酸和色素等。20%以上的乙醇即有防腐作用。但乙醇有一定的生理活性,有易揮發(fā)、易燃燒等缺點。
2.丙二醇 藥用一般為1,2-丙二醇,性質(zhì)與甘油相近,但黏度較甘油為小,可作為內(nèi)服及肌內(nèi)注射液溶劑。丙二醇毒性小、無刺激性,能溶解許多有機藥物,一定比例的丙二醇和水的混合溶劑能延緩許多藥物的水解,增加穩(wěn)定性。丙二醇對藥物在皮膚和黏膜的吸收有一定的促進作用。
3.聚乙二醇 液體制劑中常用聚乙二醇300~600,為無色澄明液體、理化性質(zhì)穩(wěn)定,能與水、乙醇、丙二醇、甘油等溶劑任意混合。聚乙二醇不同濃度的水溶液是良好溶劑,能溶解許多水溶性無機鹽和水不溶性的有機藥物。本品對一些易水解的藥物有一定的穩(wěn)定作用。在洗劑中,能增加皮膚的柔韌性,具有一定的保濕作用。
(三)非極性溶劑
1.脂肪油 脂肪油為常用非極性溶劑,如麻油、豆油、花生油、橄欖油等植物油。植物油不能與極性溶劑混合,而能與非極性溶劑混合。脂肪油能溶解油溶性藥物,如激素、揮發(fā)油、游離生物堿和許多芳香族藥物。脂肪油容易酸敗,也易受堿性藥物的影響而發(fā)生皂化反應(yīng),影響制劑的質(zhì)量。脂肪油多為外用制劑的溶劑,如洗劑、擦劑、滴鼻劑等。
2.液狀石蠟 是從石油產(chǎn)品中分離得到的液狀烴的混合物,分為輕質(zhì)和重質(zhì)兩種。前者相對密度為0.828~0.860,后者為0.860~0.890。液狀石蠟為無色澄明油狀液體,無色無臭,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,但接觸空氣能被氧化,產(chǎn)生不快臭味,可加入油性抗氧劑。本品能與非極性溶劑混合,能溶解生物堿、揮發(fā)油及一些非極性藥物等。本品在腸道中不分解也不吸收,能使糞便變軟,有潤腸通便作用??勺骺诜苿┖筒雱┑娜軇?/p>
3.醋酸乙酯 為無色油狀液體,微臭。相對密度(20℃)為0.897~0.906。有揮發(fā)性和可燃性。在空氣中容易氧化、變色,需加入抗氧劑。本品能溶解揮發(fā)油、甾體藥物及其他油溶性藥物。常作為搽劑的溶劑。
五、液體制劑常用附加劑
(一)增溶劑
增溶是指某些難溶性藥物在表面活性劑的作用下,在溶劑中增加溶解度并形成溶液的過程。具有增溶能力的表面活性劑稱增溶劑,被增溶的物質(zhì)稱為增溶質(zhì)。對于以水為溶劑的藥物,增溶劑的最適HLB值為15~18。每克增溶劑能增溶藥物的克數(shù)稱為增溶量。常用的增溶劑為聚山梨酯類和聚氧乙烯脂肪酸酯類等。
(二)助溶劑
助溶劑系指難溶性藥物與加入的第3種物質(zhì)在溶劑中形成可溶性分子間的絡(luò)合物、復(fù)鹽或締合物等,以增加藥物在溶劑(主要是水)中的溶解度。這第3種物質(zhì)稱為助溶劑。助溶劑多為低分子化合物(不是表面活性劑),與藥物形成絡(luò)合物,如碘在水中溶解度為1∶2 950,如加適量的碘化鉀,可明顯增加碘在水中溶解度,能配成含碘5%的水溶液。碘化鉀為助溶劑,增加碘溶解度的機制是KI與碘形成分子間的絡(luò)合物KI3。
(三)潛溶劑
為了提高難溶性藥物的溶解度,常常使用兩種或多種混合溶劑。在混合溶劑中各溶劑達到某一比例時,藥物的溶解度出現(xiàn)極大值,這種現(xiàn)象稱潛溶,這種溶劑稱潛溶劑。與水形成潛溶劑的有乙醇、丙二醇、甘油、聚乙二醇等。甲硝唑在水中的溶解度為10%(w/V),如果使用水-乙醇混合溶劑,則溶解度提高5倍。醋酸去氫皮質(zhì)酮注射液是以水-丙二醇為溶劑制備的。
(四)防腐劑
1.防腐的重要性 液體制劑特別是以水為溶劑的液體制劑,易被微生物污染而發(fā)霉變質(zhì),尤其是含有糖類、蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的液體制劑,更容易引起微生物的滋長和繁殖??咕幍囊后w制劑也能生長微生物,因為抗菌藥物都有一定的抗菌譜。污染微生物的液體制劑會引起理化性質(zhì)的變化,嚴重影響制劑質(zhì)量,有時會產(chǎn)生細菌毒素有害于人體。
《中國藥典》(2010年版)關(guān)于藥品微生物限度標準,對液體制劑規(guī)定了染菌數(shù)的限量要求:口服藥品1g或1ml不得檢出大腸埃希菌,不得檢出活螨;化學(xué)藥品1g含細菌數(shù)不得超過1 000個,真菌數(shù)不得超過100個;液體制劑1ml含細菌數(shù)不得超過100個,真菌、酵母數(shù)不超過100個;外用藥品1g或1ml不得檢出銅綠假單胞菌和金黃色葡萄球菌。
2.常用防腐劑
(1)對羥基苯甲酸酯類:對羥基苯甲酸甲酯、乙酯、丙酯、丁酯,亦稱尼泊金類。這類的抑菌作用隨烷基碳數(shù)增加而增加,但溶解度則減小,丁酯抗菌力最強,溶解度卻最小。本類防腐劑混合使用有協(xié)同作用。通常是乙酯和丙酯(1∶1)或乙酯和丁酯(4∶1)合用,濃度均為0.01%~0.25%。這是一類很有效的防腐劑,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。在酸性、中性溶液中均有效,但在酸性溶液中作用較強,對大腸埃希菌作用最強。在弱堿性溶液中作用減弱,這是因為酚羥基解離所致。
(2)苯甲酸及其鹽:在水中溶解度為0.29%,乙醇中為43%(20℃),通常配成20%醇溶液備用。用量一般為0.03%~0.1%。苯甲酸未解離的分子抑菌作用強,所以在酸性溶液中抑菌效果較好,最適pH值是4。溶液pH值增高時解離度增大,防腐效果降低。笨甲酸鈉在酸性溶液中的防腐作用與苯甲酸相當(dāng)。苯甲酸防霉作用較尼泊金類為弱,而防發(fā)酵能力則較尼泊金類強。苯甲酸0.25%和尼泊金0.05%~0.1%聯(lián)合應(yīng)用對防止發(fā)霉和發(fā)酵最為理想,特別適用于中藥液體制劑。
(3)山梨酸:本品為白色至黃白色結(jié)晶性粉末,熔點133℃,溶解度:水中為0.125%(30℃),丙二醇中5.5%(20℃),無水乙醇或甲醇中12.9%;甘油中0.13%。對細菌最低抑菌濃度為0.02%~0.04%(pH<6.0),對酵母、真菌最低抑菌濃度為0.8%~1.2%。本品的防腐作用是未解離的分子,在pH值4水溶液中效果較好。山梨酸與其他抗菌劑聯(lián)合使用產(chǎn)生協(xié)同作用。山梨酸鉀、山梨酸鈣作用與山梨酸相同,水中溶解度更大,需在酸性溶液中使用。
(4)苯扎溴銨:又稱新潔爾滅,為陽離子表面活性劑。淡黃色黏稠液體,低溫時形成蠟狀固體,極易潮解,有特臭、味極苦。無刺激性。溶于水和乙醇,微溶于丙酮和乙醚。本品在酸性和堿性溶液中穩(wěn)定,耐熱壓。作防腐劑使用濃度為0.02%~0.2%。
(5)醋酸氯己定:又稱醋酸洗必泰,微溶于水,溶于乙醇、甘油、丙二醇等溶劑中,為廣譜殺菌劑,用量為0.02%~0.05%。
(6)其他防腐劑:鄰苯基苯酚微溶于水,使用濃度為0.005%~0.2%;桉葉油為0.01%~0.05%;桂皮油為0.01%。薄荷油為0.05%。
(五)矯味劑
內(nèi)服液體制應(yīng)味道可口,外觀良好,使患者,尤其是兒童樂于服用。常用的矯味劑如下。
1.甜味劑 甜味劑包括天然的和合成的兩大類。天然的甜味劑蔗糖和單糖漿應(yīng)用最廣泛,具有芳香味的果汁糖漿如橙皮糖漿及桂皮糖漿等不但能矯味,也能矯臭。甘油、山梨醇、甘露醇等也可作甜味劑。天然甜味劑甜菊苷,為微黃白色粉末、無臭、有清涼甜味,甜度比蔗糖大200~350倍,在水中溶解度(25℃)為1∶10,pH值4~10時加熱也不被水解。常用量為0.025%~0.05%。本品甜味持久且不被吸收,但甜中帶苦,故常與蔗糖和糖精鈉合用。合成的甜味劑有糖精鈉,甜度為蔗糖的200~700倍,易溶于水,但水溶液不穩(wěn)定,長期放置甜度降低。常用量為0.03%。常與單糖漿、蔗糖和甜菊苷合用,常作咸味的矯味劑。阿司帕坦,也稱蛋白糖,為二肽類甜味劑,又稱天冬甜精。甜度比蔗糖高150~200倍,不致齲齒,可以有效地降低熱量,適用于糖尿病、肥胖癥患者。
2.芳香劑 在制劑中有時需要添加少量香料和香精以改善制劑的氣味和香味。這些香料與香精稱為芳香劑。香料分天然香料和人造香料兩大類。天然香料有植物中提取的芳香性揮發(fā)油,如檸檬、薄荷揮發(fā)油等,以及它們的制劑如薄荷水、桂皮水等。人造香料也稱調(diào)和香料,是由人工香料添加一定量的溶劑調(diào)和而成的混合香料,如蘋果香精、香蕉香精等。
3.膠漿劑 膠漿劑具有黏稠緩和的性質(zhì),可以干擾味蕾的味覺而能矯味,如阿拉伯膠、羧甲基纖維素鈉、瓊脂、明膠、甲基纖維素等的膠漿。如在膠漿劑中加入適量糖精鈉或甜菊苷等甜味劑,則增加其矯味作用。
4.泡騰劑 將有機酸與碳酸氫鈉一起,遇水后由于產(chǎn)生大量二氧化碳,二氧化碳能麻痹味蕾起矯味作用。對鹽類的苦味、澀味、咸味有所改善。
(六)著色劑
有些藥物制劑本身無色,但為了心理治療上的需要或某些目的有時需加入制劑中進行調(diào)色的物質(zhì)稱著色劑。著色劑能改善制劑的外觀顏色,可用來識別制劑的濃度、區(qū)分應(yīng)用方法和減少病人對服藥的厭惡感。尤其是選用的顏色與矯味劑能夠配合協(xié)調(diào),更易為病人所接受。
1.天然色素 常用的有植物性和礦物性色素,做食品和內(nèi)服制劑的著色劑。植物性色素:紅色的有蘇木、甜菜紅、胭脂紅等;黃色的有姜黃、胡蘿卜素等;藍的有松葉蘭、烏飯樹葉;綠色的有葉綠酸銅鈉鹽;棕色的有焦糖等。礦物性的如氧化鐵(棕紅色)。
2.合成色素 人工合成色素的特點是色澤鮮艷,價格低廉,大多數(shù)毒性比較大,用量不宜過多。我國批準的內(nèi)服合成色素有莧菜紅、檸檬黃、胭脂紅、胭脂藍和日落黃,通常配成1%貯備液使用,用量不得超過萬分之一。外用色素有品紅、亞甲藍、蘇丹黃G等。
(七)其他附加劑
在液體制劑中為了增加穩(wěn)定性,有時需要加入抗氧劑、pH調(diào)節(jié)劑、金屬離子絡(luò)合劑等。
課堂討論
創(chuàng)口貼中所用的防腐劑是什么?
知識拓展
(一)表面活性劑的概念
一定條件下的任何純液體都具有表面張力,20℃時,水的表面張力為72.75m N·m-1。當(dāng)溶劑中溶入溶質(zhì)時,溶液的表面張力因溶質(zhì)的加入而發(fā)生變化,水溶液表面張力的大小因溶質(zhì)不同而改變。使液體表面張力降低的性質(zhì)即為表面活性。表面活性劑是指那些具有很強表面活性、能使液體的表面張力顯著下降的物質(zhì)。
(二)表面活性劑的結(jié)構(gòu)特征
表面活性劑分子一般由非極性烴鏈和1個以上的極性基團組成,烴鏈長度一般在8個碳原子以上,極性基團可以是解離的離子,也可以是不解離的親水基團。極性基團可以是羧酸及其鹽、磺酸及其鹽、硫酸酯及其可溶性鹽、磷酸酯基、氨基或胺基及它們的鹽,也可以是羥基、酰胺基、醚鍵、羧酸酯基等。
(三)表面活性劑的分類
根據(jù)分子組成特點和極性基團的解離性質(zhì),將表面活性劑分為離子表面活性劑和非離子表面活性劑。根據(jù)離子表面活性劑所帶電荷,又可分為陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑和兩性離子表面活性劑。一些表現(xiàn)出較強的表面活性同時具有一定的起泡、乳化、增溶等應(yīng)用性能的水溶性高分子,稱為高分子表面活性劑,如海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉、甲基纖維素、聚乙烯醇、聚維酮等,但與低分子表面活性劑相比,高分子表面活性劑降低表面張力的能力較小,增溶力、滲透力弱,乳化力較強,常用做保護膠體。
1.離子表面活性劑
(1)陰離子表面活性劑:陰離子表面活性劑起表面活性作用的部分是陰離子。
1)高級脂肪酸鹽:系肥皂類,通式為(RCOO-)n Mn+。脂肪酸烴鏈R一般在C11~C17之間,以硬脂酸、油酸、月桂酸等較常見。根據(jù)M的不同,又可分堿金屬皂(一價皂)、堿土金屬皂(二價皂)和有機胺皂(三乙醇胺皂)等。它們均具有良好的乳化性能和分散油的能力,但易被酸破壞,堿金屬皂還可被鈣、鎂鹽等破壞,電解質(zhì)可使之鹽析。一般只用于外用制劑。
2)硫酸化物:主要是硫酸化油和高級脂肪醇硫酸酯類,通式為,其中脂肪烴鏈R在C12~C18范圍。硫酸化油的代表是硫酸化蓖麻油,俗稱土耳其紅油,為黃色或橘黃色黏稠液,有微臭,約含48.5%的總脂肪油,可與水混合,為無刺激性的去污劑和潤濕劑,可代替肥皂洗滌皮膚,也可用于揮發(fā)油或水不溶性殺菌劑的增溶。高級脂肪醇硫酸酯類中常用的是十二烷基硫酸鈉(SDS,又稱月桂硫酸鈉、SLS)、十六烷基硫酸鈉(鯨蠟醇硫酸鈉)、十八烷基硫酸鈉(硬脂醇硫酸鈉)等。它們的乳化性也很強,并較肥皂類穩(wěn)定,較耐酸和鈣、鎂鹽,但可與一些高分子陽離子藥物發(fā)生作用而產(chǎn)生沉淀,對黏膜有一定的刺激性,主要用做外用軟膏的乳化劑,有時也用于片劑等固體制劑的潤濕劑或增溶劑。
3)磺酸化物:系指脂肪族磺酸化物和烷基芳基磺酸化物等。通式分別為 。它們的水溶性及耐酸,耐鈣、鎂鹽性比硫酸化物稍差,但即使在酸性水溶液中也不易水解。常用的品種有二辛基琥珀酸磺酸鈉(阿洛索-OT)、二己基琥珀酸磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉等,后者為目前廣泛應(yīng)用的洗滌劑。
(2)陽離子表面活性劑:這類表面活性劑起作用的部分是陽離子,亦稱陽性皂。其分子結(jié)構(gòu)的主要部分是1個五價的氮原子,所以也稱為季銨化物,其特點是水溶性大,在酸性與堿性溶液中較穩(wěn)定,具有良好的表面活性作用和殺菌作用。常用品種有苯扎氯銨和苯扎溴銨等。
(3)兩性離子表面活性劑:這類表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)中同時具有正、負電荷基團,在不同pH值介質(zhì)中可表現(xiàn)出陽離子或陰離子表面活性劑的性質(zhì)。
1)卵磷脂:卵磷脂是天然的兩性離子表面活性劑。其主要來源是大豆和蛋黃,根據(jù)來源不同,又可稱豆磷脂或蛋磷脂。卵磷脂外觀為透明或半透明黃色或黃褐色油脂狀物質(zhì),對熱十分敏感,在60℃以上數(shù)天內(nèi)即變?yōu)椴煌该骱稚?,在酸性和堿性條件及酯酶作用下容易水解,不溶于水,溶于氯仿、乙醚、石油醚等有機溶劑,是制備注射用乳劑及脂質(zhì)微粒制劑的主要輔料。
2)氨基酸型和甜菜堿型:這兩類表面活性劑為合成化合物,陰離子部分主要是羧酸鹽,其陽離子部分為季銨鹽或胺鹽,由胺鹽構(gòu)成者即為氨基酸型(R+NH2CH2CH2COO-);由季銨鹽構(gòu)成者即為甜菜堿型[R+N(CH3)2CH2COO-]。氨基酸型在等電點時親水性減弱,并可能產(chǎn)生沉淀,而甜菜堿型則無論在酸性、中性及堿性溶液中均易溶,在等電點時也無沉淀。
2.非離子表面活性劑 這類表面活性劑在水中不解離,分子中構(gòu)成親水基團的是甘油、聚乙二醇和山梨醇等多元醇,構(gòu)成親油基團的是長鏈脂肪酸或長鏈脂肪醇以及烷基或芳基等,它們以酯鍵或醚鍵與親水基團結(jié)合,品種很多,廣泛用于外用、口服制劑和注射劑,個別品種也用于靜脈注射劑。
(1)脂肪酸甘油酯:主要有脂肪酸單甘油酯和脂肪酸二酰甘油,如單硬脂酸甘油酯等。主要用做W/O型輔助乳化劑。
(2)多元醇型:
1)蔗糖脂肪酸酯:蔗糖脂肪酸酯簡稱蔗糖酯,是蔗糖與脂肪酸反應(yīng)生成的一大類化合物,屬多元醇型非離子表面活性劑,主要用做水包油型乳化劑、分散劑。一些高脂肪酸含量的蔗糖酯也用做阻滯劑。
2)脂肪酸山梨坦:脂肪酸山梨坦是失水山梨醇脂肪酸酯,是由山梨糖醇及其單酐和二酐與脂肪酸反應(yīng)而成的酯類化合物的混合物,商品名為司盤(spans)。根據(jù)反應(yīng)的脂肪酸的不同,可分為司盤20(月桂山梨坦)、司盤40(棕櫚山梨坦)、司盤60(硬脂山梨坦)、司盤65(三硬脂山梨坦)、司盤80(油酸山梨坦)和司盤85(三油酸山梨坦)等多個品種。
3)聚山梨酯:它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與環(huán)氧乙烷反應(yīng)生成的親水性化合物。氧乙烯鏈節(jié)數(shù)約為20,可加成在山梨醇的多個羥基上,所以也是一種復(fù)雜的混合物。商品名為吐溫(tweens),美國藥典品名為polysorbate,與司盤的命名相對應(yīng),根據(jù)脂肪酸不同,有聚山梨酯20(吐溫20)、聚山梨酯40、聚山梨酯60、聚山梨酯65、聚山梨酯80(吐溫80)和聚山梨酯85等多種型號。
(3)聚氧乙烯型:
1)聚氧乙烯脂肪酸酯:這類表面活性劑系由聚乙二醇與長鏈脂肪酸縮合而成的酯,通式為RCOOCH2(CH2OCH2)nCH2OH,商品有賣澤(Myrij)。根據(jù)聚乙二醇部分的相對分子質(zhì)量和脂肪酸品種不同而有不同品種。這類表面活性劑有較強水溶性,乳化能力強,為水包油型乳化劑,常用的有聚氧乙烯40硬脂酸酯等。
2)聚氧乙烯脂肪醇醚:它是由聚乙二醇與脂肪醇縮合而成的醚,通式為RO(CH2OCH2)nH,商品有芐澤(Brij),如Brij30和Brij35分別為不同分子量的聚乙二醇與月桂醇縮合物;西土馬哥(Cetomacrogol)為聚乙二醇與十六醇的縮合物;平平加O(Perogol O)則是15個單位的氧乙烯與油醇的縮合物。
(4)聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物:本品又稱泊洛沙姆(Poloxamer),商品名普郎尼克(Pluronic)。通式為HO(C2H4O)a—(C3H6O)b—(C2H4O)aH;是目前用于靜脈乳劑的極少數(shù)合成乳化劑之一。用本品制備的乳劑能夠耐受熱壓滅菌和低溫冰凍而不改變其物理穩(wěn)定性。
(四)表面活性劑的性質(zhì)
1.臨界膠束濃度(critical micell concentration,CMC) 當(dāng)表面活性劑的正吸附達飽和后,繼續(xù)加入表面活性劑,其分子則轉(zhuǎn)入溶液中,因其親油基團的存在,水分子與表面活性劑分子相互間的排斥力大于吸引力,導(dǎo)致表面活性劑分子自身依賴范德華力相互聚集,形成親油基團向內(nèi),親水基團向外、在水中穩(wěn)定分散、大小在膠體粒子范圍的締合體,稱為膠團或膠束(micelles)。
表面活性劑分子締合形成膠束的最低濃度即為臨界膠束濃度CMC。
2.膠束的結(jié)構(gòu) 在一定濃度范圍的表面活性劑溶液中,膠束呈球形結(jié)構(gòu),其碳氫鏈無序纏繞構(gòu)成內(nèi)核,具非極性液態(tài)性質(zhì)。碳氫鏈上一些與親水基相鄰的次甲基形成整齊排列的柵狀層。親水基則分布在膠束表面,由于親水基與水分子的相互作用,水分子可深入到柵狀層內(nèi)。
3.親水親油平衡值(hydrophile-lipophile balance,HLB) 表面活性劑分子中親水和親油基團對油或水的綜合親和力稱為親水親油平衡值HLB。
表面活性劑的HLB值與其應(yīng)用性質(zhì)有密切關(guān)系,HLB值在3~6的表面活性劑適合用做W/O型乳化劑,HLB值在8~18的表面活性劑,適合用做O/W型乳化劑。作為增溶劑的HLB值在13~18,作為潤濕劑的HLB值在7~9等。
一些常用表面活性劑的HLB值列于表3-2。非離子表面活性劑的HLB值具有加和性,如簡單的二組分非離子表面活性劑體系的HLB值可計算如下:
例如,用45%司盤60(HLB=4.7)和55%吐溫60(HLB=14.9)組成的混合表面活性劑的HLB值為10.31。但上式不能用于混合離子型表面活性劑HLB值的計算。
表3-2 常用表面活性劑的HLB值
案例——做一做
請寫下實訓(xùn)中心模擬藥房的5種溶液劑的配料表,并說明它們分別的作用。
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