1、第二章 表面現(xiàn)象與表面活性劑,表面張力？,泡泡是由于水的表面張力而形成的。這種張力是物體受到拉力作用時(shí)，存在于其內(nèi)部而垂直于兩相鄰部分接觸面上的相互牽引力。水面的水分子間的相互吸引力比水分子于與空氣之間的吸引力強(qiáng)。這些水分子就像被黏在一起一樣。但如果水分子之間過(guò)度黏合在一起，泡泡就不易形成了。肥皂“打破”了水的表面張力，它把表面張力降低到只有通常狀況下的1/3，而這正是吹泡泡所需的最佳張力。,肥皂就是表面活性劑？,表面活性劑是指那些含有固定的親水親油基團(tuán)，具有很強(qiáng)表面活性、能使液體的表面張力顯著下降的物質(zhì)。,作業(yè),1.什么叫表面張力？說(shuō)明水為什么會(huì)凝結(jié)成水滴？ 2.什么是表面活性劑？ 3.單純

2、的水為什么不能吹泡泡，而肥皂水卻能？,表面活性劑的分類(lèi)根據(jù)分子組成特點(diǎn)和極性基團(tuán)的解離性質(zhì)：,起表面活性作用的部分是陰離子。 1）、肥皂類(lèi)： 通式：(RCOO)n-Mn+脂肪酸鹽 應(yīng)用：具有一定的刺激性，只供外用。,（1）、陰離子表面活性劑,2）、硫酸化物： 通式：ROSO3-M+ 硫酸化蓖麻油（土耳其紅油)；月桂醇硫酸鈉(十二烷基硫酸鈉) 。 應(yīng)用：有一定刺激性，主要用于外用軟膏的乳化劑。,（1）、陰離子表面活性劑,3）、磺酸化物： 通式：RSO3-M+ 分類(lèi)：脂肪族磺酸化物，如二辛玻珀酸脂磺的鈉；烷基芳基磺酸化物，如十二烷基苯磺酸鈉，常用洗滌劑；烷基苯磺酸化物；膽酸鹽，如?；悄懰徕c。 性質(zhì)

3、：水溶性, 耐酸、鈣、鎂鹽性比硫酸化物差, 不易水解。 應(yīng)用： 用作胃腸脂肪的乳化劑和單脂肪酸甘油酸的增溶劑；較好的洗滌劑。,（1）陰離子表面活性劑,起作用的是陽(yáng)離子，亦稱(chēng)陽(yáng)性皂。 1）.結(jié)構(gòu)：含有一個(gè)五價(jià)氮原子。 2）.特點(diǎn)：水溶性大，在酸性和堿性溶液中較穩(wěn)定具有良好的表面活性和殺菌作用。 3）.應(yīng)用：殺菌；防腐；皮膚、粘膜手術(shù)器械的消毒。 4）.常用藥物：苯扎氯銨(潔爾滅)；苯扎溴銨 (新潔爾滅),（2）、陽(yáng)離子表面活性劑,分子結(jié)構(gòu)上同時(shí)具有正負(fù)電荷基團(tuán)的表面活性劑，隨介質(zhì)的pH可成陽(yáng)或陰離子型。 常用品種：卵磷脂、氨基酸型和甜菜堿型兩性離子型表面活性劑。 最大優(yōu)點(diǎn)：適用于任何PH溶液，在

4、等電點(diǎn)時(shí)也無(wú)沉淀。 性質(zhì)：堿性水溶液中呈陰離子性質(zhì)，起泡性良好、去污力亦強(qiáng)； 酸性水溶液中呈陽(yáng)離子性質(zhì)，殺菌力很強(qiáng)，毒性小。,（3）、兩性離子表面活性劑,在水溶液中不解離。 （1）、結(jié)構(gòu)組成： 親水基團(tuán) (甘油、聚乙二醇、山梨醇)； 親油基團(tuán)(長(zhǎng)鏈脂肪酸、長(zhǎng)鏈脂肪醇、烷基或芳基)； 酯鍵、醚健 （2）、性質(zhì)： 毒性，溶血作用較小，化學(xué)上不解離，不易受電解質(zhì)，pH值的影響；能與大多數(shù)藥物配伍，應(yīng)用廣泛（外用、內(nèi)服、注射）。,2、非離子表面活性劑,（一）脂肪酸甘油酯 主要有脂肪酸單甘油酯和脂肪酸二甘油酯。 性質(zhì)：不溶于水，在水、熱、酸、堿及酶等作用下易水解成甘油和脂肪酸， HLB34，表面活性弱。

5、 應(yīng)用：主要用作W/O型輔助乳化劑。,常用品種,（二）多元醇型 1.蔗糖脂肪酸酯 簡(jiǎn)稱(chēng)蔗糖酯， 是蔗糖和脂肪酸反應(yīng)生成的一大類(lèi)化合物。 根據(jù)脂肪酸取代數(shù)不同分為：?jiǎn)熙?、二酯、三酯及多酯?性質(zhì)：溶于丙二醇、乙醇，但不溶于水和油；在酸、堿及酶等作用下易水解成蔗糖和脂肪酸， HLB513，表面活性弱。 應(yīng)用：主要用作O/W型乳化劑、分散劑。,常用品種,2.脂肪酸山梨坦：司盤(pán)類(lèi)Spans 即脫水山梨醇脂肪酸酯 是山梨糖醇及其單酐和二酐+各種脂肪酸Spans(混合物) 根據(jù)脂肪酸品種數(shù)量不同分為： 應(yīng)用：HLB1.8-3.8，因其親油性較強(qiáng)，一般用作水/油乳劑的乳化劑。用于搽劑，軟膏，亦可作為乳劑的輔

6、助乳化劑。,（二）多元醇型,（二）多元醇型,3. 聚山梨酯(polysorbate)：吐溫Tweens 即聚氧乙烯脫水山梨醇脂肪酸酯 脫水山梨醇脂肪酸酯+環(huán)氧乙烷T(mén)weens(親水性化合物)。因也有一次和二次脫水，故為混合物。 脂肪酸品種和數(shù)量不同分為： 應(yīng)用：親水性大大增加，為水溶性表面活性劑，用作增溶劑、乳化劑、分散劑和潤(rùn)濕劑。,1.聚氧乙烯脂肪酸酯：賣(mài)澤類(lèi)Myrj 系聚乙二醇與長(zhǎng)鏈脂肪酸縮合而成的酯。 通式：RCOOCH2(CH2O CH2)nCH2OH 因n不同，產(chǎn)品常用的有： Myri-45 -49 -51 -52 -53 應(yīng)用：具有較強(qiáng)水溶性，乳化能力強(qiáng)，作增溶劑和油/水型乳化劑。

7、 常用的有polyoxyl 40 stearate(聚氧乙烯40硬脂酸酯)。,（三）聚氧乙烯型,2.聚氧乙烯脂肪醇醚 系聚乙二醇與脂肪醇縮合而成的醚。 通式:RO(CH2O CH2)nH 產(chǎn)品有: 1）芐澤類(lèi)(Brij)，如Brij-30 和-35分別為不同分子量的聚乙二醇與月桂醇的縮合物，n為10-20時(shí)作油/水乳化劑 。 2）西土馬哥(Cetomacrogol)為聚乙二醇與十六醇的縮合物。 3）平平加O(Perogol O)為15單位氧乙烯與油醇的縮合物。 4）埃莫爾弗(Emlphor)為一類(lèi)聚氧乙烯蓖麻油化合物，由20個(gè)單位以上的氧乙烯與油醇縮合而成。 Emlphor易溶于水和醇及多種有

8、機(jī)溶劑， HLB1218，具有較強(qiáng)親水性，乳化能力強(qiáng)，作增溶劑和油/水型乳化劑。 如Cremophore EL為聚氧乙烯蓖麻油甘油醚，氧乙烯單位為35-40，HLB12-14。,（三）聚氧乙烯型,即泊洛沙姆(poloxamer)，商品名普朗尼克 (Pluronic)。 通式：HO(C2H4O)a-(C3H6O)b-(C2H4O)cH 性質(zhì)：為淡黃色液體或固體；分子量100014000；HBL0.530；隨聚氧丙烯比例增加，則親油性增強(qiáng)；隨聚氧乙烯比例增加，則親水性增強(qiáng)；具有乳化、潤(rùn)濕、分散、起泡和消泡等多種優(yōu)良性能，但增溶能力較弱。 特點(diǎn)：對(duì)皮膚無(wú)刺激和過(guò)敏性， 對(duì)粘膜刺激性很大，毒性中較小，

9、Poloxamer118 (pluronic68)可作為o/w型乳化劑， 是目前用于靜脈乳劑少數(shù)合成的乳化劑之一，用本品制備的乳劑能耐受熱壓滅菌和低溫冰凍而不改變其物理穩(wěn)定性。,（四）聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物,二、表面活性劑的基本性質(zhì),（一）、表面活性與表面老化 表面活性：指在含有表面活性物質(zhì)的平衡溶液中，因表面溶液層的正吸附作用，物質(zhì)能降低表面張力的能力。與濃度和分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。 表面老化：指含表面活性劑溶液從開(kāi)始發(fā)生表面吸附到取得恒定的表面過(guò)剩濃度或穩(wěn)定表面張力的時(shí)間過(guò)程和程度。,表面活性的影響因素,表面活性劑的表面活性與濃度和分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。 表面活性隨表面活性劑濃度的變化而變化，親油基炭鏈

10、的長(zhǎng)短，支鏈的多少以及不飽和程度和解離程度。,（二）、膠團(tuán)的形成和臨界膠束濃度,1、臨界膠團(tuán)濃度 膠團(tuán)（micelles)：當(dāng)溶液內(nèi)表面活性劑分子數(shù)目不斷增加時(shí)，其疏水部分相互吸引，締合在一起，親水部分向著水，幾十個(gè)或更多分子締合在一起形成締合的粒子，稱(chēng)為膠團(tuán)。 臨界膠團(tuán)濃度（ critical micell concentration, CMC）：表面活性劑分子締合形成膠團(tuán)的最低濃度。,2、膠束的結(jié)構(gòu),CMC時(shí)，溶液表面張力基本達(dá)到最低值，而且溶液的多種物理性質(zhì)如摩爾電導(dǎo)、粘度、滲透壓、密度、光散射等多種物理性質(zhì)發(fā)生急劇變化。利用這些性質(zhì)與表面活性劑濃度之間的關(guān)系，可推測(cè)出表面活性劑的臨界膠

11、束濃度。 溫度、濃度、電解質(zhì)、pH值等因素對(duì)測(cè)定結(jié)果也會(huì)產(chǎn)生影響。,3、臨界膠束濃度的測(cè)定,影響膠束的形成 影響增溶質(zhì)的溶解 影響表面活性劑的溶解度,（三）、表面活性劑的克氏點(diǎn)和曇點(diǎn),1、溫度對(duì)增溶的影響,對(duì)于離子表面活性劑，溫度上升主要是增加增溶質(zhì)在膠束中的溶解度以及增加表面活性劑的溶解度。,2.克氏（krafft）點(diǎn),當(dāng)溫度升高至某一溫度時(shí)，離子表面活性劑在水中的溶解度急劇升高，該溫度稱(chēng)為krafft點(diǎn)。 krafft點(diǎn)是離子表面活性劑的特征值， krafft點(diǎn)越高，則CMC越小。 krafft點(diǎn)亦是離子表面活性劑應(yīng)用溫度的下限，即只有高于krafft點(diǎn)，表面活性劑才能更大地發(fā)揮作用。,2

12、.起曇與曇點(diǎn),對(duì)聚氧乙烯型非離子表面活性劑，溫度升高可導(dǎo)致聚氧乙烯鏈與水之間的氫鍵斷裂，當(dāng)溫度上升到一定程度時(shí)，聚氧乙烯鏈可發(fā)生強(qiáng)烈的脫水和收縮，使增溶空間減小，增溶能力下降，表面活劑溶解度急劇下降和析出，溶液出現(xiàn)混濁，此現(xiàn)象稱(chēng)為起曇，此時(shí)溫度稱(chēng)為曇點(diǎn)(或濁點(diǎn)）。 在聚氧乙烯鏈相同時(shí)，碳?xì)滏溤介L(zhǎng)，濁點(diǎn)越低；在碳?xì)滏滈L(zhǎng)相同時(shí)，聚氧乙烯鏈越長(zhǎng)則濁點(diǎn)越高。,（四）、親水親油平衡值,HLB值的概念 親水親油平衡值(hydrophile-lipophile balance，HLB)系表面活性劑分子中親水和親油基團(tuán)對(duì)油或水的綜合親合力，是用來(lái)表示表面活性劑的親水親油性強(qiáng)弱的數(shù)值。 數(shù)值范圍：HLB 040

13、，其中非離子表面活性劑HLB 020，即石蠟為0，聚氧乙烯為20。,HLB值愈高，表明親水 性愈強(qiáng)；HLB值愈低， 表明親油性愈強(qiáng)。,特性與應(yīng)用： 親油性表面活性劑的HLB低，親水性表面活性劑的HLB高； 親油性或親水性很大的表面活性劑易溶于油或易溶于水； HLB值在3-6的表面活性劑適合作W/O型乳化劑； HLB值在8-18的表面活性劑適合作O/W型乳化劑； HLB值在13-18的表面活性劑適合作增溶劑； HLB值在7-9的表面活性劑適合作潤(rùn)濕劑。,親水親油平衡值（HLB),(1) 對(duì)非離子型表面活性， 可能過(guò)經(jīng)驗(yàn)式求得: 非離子表面活性劑的HLB具有加和性。 HLBab=(HLBaWa+H

14、LBbWb)/(Wa+Wb) (2)理論計(jì)算法：如果HLB值是由表面活性劑分子中各種結(jié)構(gòu)基團(tuán)貢獻(xiàn)的總和，則每個(gè)基團(tuán)對(duì)HLB值的貢獻(xiàn)可用數(shù)值表示，此數(shù)值稱(chēng)為HLB基團(tuán)數(shù)(group number)。 HLB=(親水基團(tuán)HLB)+(親油基團(tuán)HLB)+7,HLB值計(jì)算,計(jì)算：,用吐溫40（HLB=15.6)15%和司盤(pán)80（HLB=4.3)85%混合后的HLB值。 解： HLB=,15.615+4.385,15+85,=5.995,答：混合后的HLB值為5.995,（五）、表面活性劑對(duì)藥物吸收的影響,表面活性劑的存在可能增加藥物吸收，也可能降低藥物的吸收。 若藥物系被增溶在膠束內(nèi)，且能順利從膠束內(nèi)擴(kuò)

15、散或膠束本身迅速與胃腸粘膜融合，則可增加吸收； 溶解生物膜脂質(zhì)增加上皮細(xì)胞的通透性，從而改善吸收； 形成高粘度團(tuán)塊，降低胃空速率，增加藥物吸收； 濃度的亦有重要影響，,離子型表面活性劑在酸性或堿性介質(zhì)中都可能與蛋白質(zhì)結(jié)合。 在堿性中，羧基解離， 蛋白質(zhì)-+表面活性劑+電性結(jié)合； 在酸性中，胺基、氨基解離， 蛋白質(zhì)-+表面活性劑+ 電性結(jié)合。 蛋白質(zhì)構(gòu)象中的次級(jí)鍵(鹽鍵、氫鍵、疏水鍵)+表面活性劑鹽鍵、氫鍵、疏水鍵破壞 蛋白質(zhì)內(nèi)部變成無(wú)秩序的疏松狀態(tài)破壞螺旋結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)變性。,（六）、表面活性劑與蛋白質(zhì)的反應(yīng),1. 表面活性劑毒性大小： 一般是陽(yáng)離子型陰離子型非離子型 2. 口服給藥呈慢性毒性：

16、大小順序也是陽(yáng)陰非，非離子型表面活性劑口服相對(duì)沒(méi)有毒性。 3. 靜脈給藥與口服比較具有較大的毒性。 4. 陰、陽(yáng)離子表面活性劑不僅毒性較大，而且有溶血作用。非離子型表面活性劑也有溶血作用，但一般較小。,（七）、表面活性劑的毒性,各類(lèi)表面活性劑以外用制劑的形式長(zhǎng)期應(yīng)用或高濃度使用時(shí)可能出現(xiàn)皮膚或粘膜損害。但仍以非離子型的對(duì)皮膚，粘膜的刺激性為最小。,四、表面活性劑的刺激性,The End,三、表面活性劑的復(fù)配,表面活性劑相互間或與其他化合物的配合使用稱(chēng)為復(fù)配。 適當(dāng)?shù)膹?fù)配體系在增溶、乳化、起泡等性能方面優(yōu)于單一表面活性劑體系，不適當(dāng)?shù)呐湮閷⑵茐谋砻婊钚宰饔谩?（一）與中性無(wú)機(jī)鹽的配伍,在離子表面

17、活性劑溶液中加入可溶性的中性無(wú)機(jī)鹽，則反離子會(huì)產(chǎn)生一定的影響：反離子結(jié)合率越高和濃度越高，表面活性劑CMC降低就越顯著，從而增加了膠束數(shù)量，增加烴核總體積，增加了烴類(lèi)增溶質(zhì)的增溶量。 由于無(wú)機(jī)鹽使膠束柵狀層分子間的電斥力減少，分子排列更緊密，減少了極性增溶質(zhì)的有效增溶空間，故對(duì)極性藥物的增溶量降低。 無(wú)機(jī)鹽對(duì)離子表面活性劑的影響較小，但在高濃度時(shí)（0.1mol/L）可破壞表面活性劑聚氧乙烯等親水基與水分子的結(jié)合，使?jié)狳c(diǎn)降低。,脂肪醇與表面活性劑分子形成混合膠束，烴核的體積增大，對(duì)碳?xì)浠衔锏脑鋈芰吭黾?，一般以碳原子?2以下的脂肪醇有較好效果。 一些多元醇（如果糖、木糖、山梨醇等）也有類(lèi)似效果

18、。 一些短鏈醇不僅不能與表面活性劑形成混合膠束，還可能破壞膠束的形成，如C1C6的醇等。 極性有機(jī)物（如尿素、N-甲基乙酰胺、乙二醇等均升高表面活性劑的臨界膠束濃度。,（二）有機(jī)添加劑,水溶性高分子吸附表面活性劑，減少溶液中游離表面活性劑分子數(shù)量，臨界膠束濃度升高； 水溶性高分子與表面活性劑形成不溶性復(fù)合物； 但在含有高分子的溶液中，一旦有膠束形成，其增溶效果卻顯著增加。,（三）水溶性高分子,1.同系物混合體系 二個(gè)同系物等量混合體系的表面活性介于兩者之間而更趨于活性較高（即碳鏈更長(zhǎng)）的同系物，對(duì)CMC較小組分有根大的影響。 混合體系的CMC與各組分摩爾分?jǐn)?shù)不呈線性關(guān)系，也不等于簡(jiǎn)單加和平均值

19、。,（四）表面活性劑混合體系,2.非離子型表面活性劑與離子型表面活性劑混合體系 兩者更容易形成混合膠束，CMC介于兩種表面活性劑CMC之間或低于其中任一表面活性劑的CMC。 對(duì)于陰離子型表面活性劑與聚氧乙烯型非離子表面活性劑混合體系，當(dāng)聚氧乙烯數(shù)增加時(shí)，可能發(fā)生更強(qiáng)的協(xié)同作用，但電解質(zhì)可使協(xié)同作用減弱。,（四）表面活性劑混合體系,3.陽(yáng)離子型表面活性劑與陰離子型表面活性劑混合體系 表面活性劑混合物的增效程度與兩者混合比例有關(guān)及碳?xì)滏滈L(zhǎng)度有關(guān)，碳?xì)滏滈L(zhǎng)度越接近以及碳?xì)滏溤介L(zhǎng)，增溶作用也越強(qiáng)。 帶有相反電荷的離子型表面活性劑的適當(dāng)配伍可形成具有很高表面活性的分子復(fù)合物，對(duì)潤(rùn)濕、增溶、起泡、殺菌等均有增效作用。 如混合比例不當(dāng)、混合方法不適，可導(dǎo)致溶解度很小的離子化合物從溶液中沉淀。,（四）表面活性劑混合體系,第三節(jié)、表面活性劑在藥劑中的應(yīng)用,一、增溶劑 增溶體系是溶劑、增溶劑和增溶質(zhì)組成的三元體系，三元體系的最佳比例常通過(guò)實(shí)驗(yàn)制作三元相圖來(lái)確定。 制作三元相圖：按一組比例取增溶劑和增溶質(zhì)混勻，分別滴加蒸餾水，計(jì)算各混濁點(diǎn)處三組分的重量或體積百分?jǐn)?shù)，并繪入三角坐標(biāo)圖中。,1.解離性藥物的增溶 當(dāng)解離藥物與帶有相反電荷的表面活性劑混合時(shí)，在不同配比下可能出現(xiàn)增溶、形成可溶性復(fù)合物和不溶性復(fù)合物等復(fù)雜情況。 解離藥物與非離子表面活性劑的配伍很少形成不溶性復(fù)合物，但p