藥劑學第三章表面活性劑

藥劑學第三章表面活性劑第一頁，共七十頁，2022年，8月28日一、概念界面：物體相之間的交界面稱為界面；表面：固體或液體與氣體之間的界面通常稱為表面；液-氣、液-液、固-液、氣-固界面存在一定的界面張力或表面張力；第一節(jié)表面活性劑第二頁，共七十頁，2022年，8月28日表面張力：使液體表面分子向內(nèi)收縮至最小面積的一種力。表面活性：使液體表面張力降低的性質(zhì)。表面活性劑(surfactant)：能使液體的表面張力顯著下降的物質(zhì)。如肥皂水溶液。

第三頁，共七十頁，2022年，8月28日分子結(jié)構(gòu)：兩親分子親水基hydrophilicgroup憎水基hydrophobicgroup能顯著降低水的表面張力的物質(zhì)為表面活性劑SurfaceActiveMaterial表面活性劑-概念非表面活性劑無機鹽，蔗糖，甘露醇非表面活性劑醇，醛，酸，酯表面活性劑肥皂濃度在0.2%時表面張力降至40％第四頁，共七十頁，2022年，8月28日結(jié)構(gòu)特征：兩親性，一端為親油的非極性烴鏈，C數(shù)大于8；另外一端為親水的極性基團，羧酸，磺酸，氨基或胺基及它們的鹽。CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3-1Na+1第五頁，共七十頁，2022年，8月28日表面活性劑在溶液中的正吸附表面活性劑分子結(jié)構(gòu)含有親水基團和親油基團，當被溶于水中時，在低濃度時幾乎集中于液體表面形成單分子層，其親水基團插入水中，親油基團向空中。表面活性劑在溶液表面層聚集的現(xiàn)象稱為正吸附。第六頁，共七十頁，2022年，8月28日表面活性劑在溶液中的正吸附

第七頁，共七十頁，2022年，8月28日表面活性劑的作用原理——降低溶液表面張力的原理？第八頁，共七十頁，2022年，8月28日分子間存在著一種較弱作用力，叫分子間力。分子間力源于分子的極性。表面張力是分子力的一種表現(xiàn)。它發(fā)生在液體和氣體接觸時的邊界部分。極性大→分子間力大→表面張力大表面活性劑：非極性部分代替了表面層液體分子（如水分子）→表面層分子極性顯著降低→分子間力減小→表面張力降低第九頁，共七十頁，2022年，8月28日通常，由于環(huán)境不同，處于界面的分子與處于相本體內(nèi)的分子所受力是不同的。在水內(nèi)部的一個水分子受到周圍水分子的作用力的合力為0，但在表面的一個水分子卻不如此。因上層空間氣相分子對它的吸引力小于內(nèi)部液相分子對它的吸引力，所以該分子所受合力不等于零，其合力方向垂直指向液體內(nèi)部，結(jié)果導致液體表面具有自動縮小的趨勢，這種收縮力稱為表面張力。第十頁，共七十頁，2022年，8月28日圖解表面張力第十一頁，共七十頁，2022年，8月28日三、表面活性劑的種類根據(jù)極性基團的解離性質(zhì)進行分類：①離子型表面活性劑(陰離子型活性劑；陽離子型活性劑，兩性離子型)；②非離子型表面活性劑?；旌闲偷牡谑?，共七十頁，2022年，8月28日根據(jù)分子量大小進行分類：①低分子表面活性劑；②高分子表面活性劑[如海藻酸鈉、聚乙烯醇(PVA)、聚維酮(PVP)、聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物(Poloxamer，Pluronic)等]高分子表面活性劑降低表面張力的能力較小，增溶能力和滲透力弱，乳化能力較強。第十三頁，共七十頁，2022年，8月28日(一)陰離子型表面活性劑起表面活性作用部分是陰離子，即帶負電荷。1、肥皂類①通式：(RCOO)n-Mn+脂肪酸鹽。②分類：一價金屬皂(鉀、鈉皂)；二價或多價皂(鉛、鈣、鋁皂)；有機胺皂(三乙醇胺皂)。③性質(zhì)：具有良好的乳化能力，易被酸及多價鹽破壞，電解質(zhì)使之鹽析。④應用：具有一定的刺激性，只供外用。一離子表面活性劑第十四頁，共七十頁，2022年，8月28日2、硫酸化物

①通式：R·O·SO3-M+硫酸化油，高級脂肪醇硫酸脂類。②分類：硫酸化油(硫酸化蓖麻油稱土耳其紅油)；硫酸化脂肪醇脂(十二烷基硫酸鈉，SDS，SLS)。③性質(zhì)：可與水混溶，為無刺激的去污劑和潤濕劑；乳化性很強，穩(wěn)定、耐酸、鈣，易與一些大分子陽離子藥物發(fā)生沉淀。④應用：代替配皂洗滌皮膚；有一定刺激性，用于外用軟膏的乳化劑。第十五頁，共七十頁，2022年，8月28日3、磺酸化物

①通式：R·SO3-M+

②分類：脂肪族磺酸化物，如二辛琥珀酸脂磺酸鈉；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。

③性質(zhì)：水溶性,耐酸、鈣、鎂鹽性比硫酸化物差,不易水解。

④應用：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。

第十六頁，共七十頁，2022年，8月28日(二)陽離子型表面活性劑

起作用的是陽離子稱陽性皂。1、結(jié)構(gòu)：含有一個五價氮原子。2、特點：良好的表面活性，很強的殺菌作用。3、應用：殺菌、防腐、皮膚、粘膜手術(shù)器械的消毒。4、常用品種：①苯扎氯銨(潔爾滅)：常用濃度0.01-0.02%殺菌力強穩(wěn)定可降低溶液的表面張力。②苯扎溴銨(新潔爾滅)第十七頁，共七十頁，2022年，8月28日(三)兩性離子型表面活性劑分子上同時具有正負電荷的表面活性劑，隨介質(zhì)的pH可成陽或陰離子型。①分類及常用品種卵磷脂：天然的，注射用乳劑和脂質(zhì)體的主要輔料。氨基酸型和甜菜堿型兩性離子型表面活性劑：合成的。第十八頁，共七十頁，2022年，8月28日最大優(yōu)點：適用于任何pH溶液，在等電點時也無沉淀。②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；酸性水溶液中呈陽離子性質(zhì)，殺菌力很強，毒性小。第十九頁，共七十頁，2022年，8月28日二非離子型表面活性劑

在水溶液中不是解離狀態(tài)故稱之。1、結(jié)構(gòu)組成：①親水基團(甘油、聚乙二醇、山梨醇)；②親油基團(長鏈脂肪酸、長鏈脂肪醇、烷基或芳基)；③酯鍵、醚健。2、性質(zhì)：毒性、溶血作用較小，化學上不解離，不易受電解質(zhì)、pH值的影響；能與大多數(shù)藥物配伍，應用廣泛(外用、內(nèi)服、個別可注射)。3、親水親油平衡值：HLB小，親脂性強。第二十頁，共七十頁，2022年，8月28日脂肪酸甘油酯脂肪酸山梨坦（司盤、Span）聚山梨酯（吐溫、Tween)聚氧乙烯脂肪酸酯（賣澤、Myrij）聚氧乙烯脂肪醇醚（芐澤、Brij）聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物（泊洛沙姆、Poloxamer）商品名為普朗尼克（Pluronic）

4．非離子表面活性劑主要用作W/O型輔助乳化劑HLB值：1.8～8.6W/O型乳化劑HLB值：﹥8增溶劑、潤濕劑、O/W型乳化劑HLB值較高，作增溶劑、O/W型乳化劑Poloxamer188系O/W型乳化劑，可用于靜脈乳劑第二十一頁，共七十頁，2022年，8月28日③脂肪酸山梨坦：司盤類[Span]，即脫水山梨醇脂肪酸酯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：應用：HLB1.8~3.8，因其親油性較強，一般用作W/O乳劑的乳化劑。用于搽劑，軟膏，亦可作為乳劑的輔助乳化劑。

酸堿酶的作用下易水解。Span-20-40-6065-80-85脂肪酸單月桂單棕櫚單硬脂三硬脂單油三油第二十二頁，共七十頁，2022年，8月28日④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→Tweens(親水性化合物),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：應用：親水性大大增加，一般用作O/W乳劑的乳化劑，用作增溶劑、分散劑和潤濕劑。HLB值:8-16.吐溫類由于聚氧乙烯基的存在易與尼泊金、潔爾滅、苯甲酸等防腐劑絡合而失活。

酸堿酶的作用下易水解。Tween-20-40-6065-80-85脂肪酸單月桂單棕櫚單硬脂三硬脂單油三油第二十三頁，共七十頁，2022年，8月28日第二十四頁，共七十頁，2022年，8月28日第二節(jié)表面活性劑的基本特性一、膠束(micelles)溶液的表面正吸附達到飽和后，當溶液內(nèi)表面活性劑分子數(shù)目不斷增加時，分子轉(zhuǎn)入溶液中，其疏水部分相互吸引，締合在一起。表面活性劑分子自身依靠范德華力相互聚集，形成親油基向內(nèi)，親水基向外，在水相中溫度分散，大小在膠體粒子范圍的締合體，稱為膠束。第二十五頁，共七十頁，2022年，8月28日臨界膠束濃度(criticalmicellconcentration，CMC)：表面活性劑形成膠束的最低濃度。CMC與物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、組成有關(guān)。親水基相同，親油基越大，CMC越小。第二十六頁，共七十頁，2022年，8月28日臨界膠束濃度

(criticalmicelleconcentration)表面活性劑濃度變大C<CMC分子在溶液表面定向排列，表面張力迅速降低C＝CMC溶液表面定向排列已經(jīng)飽和，表面張力達到最小值。開始形成小膠束C>CMC溶液中的分子的憎水基相互吸引，分子自發(fā)聚集，形成球狀、層狀膠束，將憎水基埋在膠束內(nèi)部第二十七頁，共七十頁，2022年，8月28日膠體溶液的性質(zhì)第二十八頁，共七十頁，2022年，8月28日膠束的結(jié)構(gòu)球形：碳氫鏈無序纏繞形成疏水內(nèi)核，與親水基相鄰的次甲基整齊排列形成柵狀層，親水基分布在球狀膠束表面發(fā)生一定程度的水合作用。對離子型表面活性劑，其反離子吸附在膠束表面。棒形：表面活性劑濃度繼續(xù)增加的結(jié)果，具有一定柔順性。六角束狀：濃度再增加。層狀：濃度再大，呈液晶狀。第二十九頁，共七十頁，2022年，8月28日第三十頁，共七十頁，2022年，8月28日膠束的結(jié)構(gòu)第三十一頁，共七十頁，2022年，8月28日第三十二頁，共七十頁，2022年，8月28日二、親水親油平衡值[HLB]

(一)定義：HLB(hydrophile-lipophilebalance)系表面活性劑中親水和親油基團對油或水的綜合親合力，是用來表示表面活性劑的親水親油性強弱的數(shù)值。(二)數(shù)值范圍：HLB0~40，其中非離子表面活性劑HLB0~20，即石蠟為0，聚氧乙烯為20，十二烷基硫酸鈉為40。

第三十三頁，共七十頁，2022年，8月28日第三十四頁，共七十頁，2022年，8月28日三特性與應用親水性表面活性劑的HLB高；親油性表面活性劑的HLB低，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(11)的表面活性劑適合作潤濕劑。第三十五頁，共七十頁，2022年，8月28日第三十六頁，共七十頁，2022年，8月28日四HLB值計算非離子表面活性劑的HLB具有加和性。(1)對非離子型表面活性，可能過經(jīng)驗式求得:HLBab=(HLBa×Wa+HLBb×Wb)/(Wa+Wb)(2)理論計算法：如果HLB值是由表面活性劑分子中各種結(jié)構(gòu)基團貢獻的總和，則每個基團對HLB值的貢獻可用數(shù)值表示，此數(shù)值稱為HLB基團數(shù)(groupnumber)。HLB=∑(親水基團HLB)-∑(親油基團HLB)+7第三十七頁，共七十頁，2022年，8月28日今測知花生油所須HLB值為9.8，擬用司盤60（HLB值=4.7）與吐溫60（HLB值=14.9）作乳化劑，總用量為2.2%，計算配制100ml花生油乳需兩種乳化劑各多少？第三十八頁，共七十頁，2022年，8月28日第三十九頁，共七十頁，2022年，8月28日五表面活性劑的增溶作用1、膠束增溶表面活性劑在水中達到CMC后，一些水不溶性或微溶性物質(zhì)在膠束溶液中得溶解度可顯著增加，形成透明膠體溶液，這種作用稱為增溶作用當表面活性劑用量固定和增溶達到飽和的增溶質(zhì)的濃度即為最大增溶濃度CMC越低，MAC就越高。第四十頁，共七十頁，2022年，8月28日2、溫度對增溶的影響(1)溫度對增溶存在三方面的影響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(2)Krafft點對于離子表面活性劑，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。第四十一頁，共七十頁，2022年，8月28日當溫度升高至某一溫度時，離子表面活性劑在水中的溶解度急劇升高，該溫度稱為krafft點，相對應的溶解度即為該離子表面活性劑的臨界膠束濃度(CMC)。krafft點是離子表面活性劑的特征值，krafft點越高，則CMC越小。krafft點亦是離子表面活性劑應用溫度的下限，即只有高于krafft點，表面活性劑才能更大地發(fā)揮作用。第四十二頁，共七十頁，2022年，8月28日第四十三頁，共七十頁，2022年，8月28日(3)濁點或曇點(cloudpoint)對聚氧乙烯型非離子表面活性劑，溫度升高可導致聚氧乙烯鏈與水之間的氫鍵斷裂，當溫度上升到一定程度時，聚氧乙烯鏈可發(fā)生強烈的脫水和收縮，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)象稱為起曇，此時溫度稱為曇點。第四十四頁，共七十頁，2022年，8月28日在聚氧乙烯鏈相同時，碳氫鏈越長，濁點越低；碳氫鏈長相同時，聚氧乙烯鏈越長，濁點越高。如tween20為90℃，tween60為76℃，tween80為94℃。大多數(shù)聚氧乙烯表面活性劑的濁點在70~100℃。第四十五頁，共七十頁，2022年，8月28日六表面活性劑的生物學性質(zhì)

1、對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。(1)若藥物系被增溶在膠束內(nèi)，且能順利從膠束內(nèi)擴散或膠束本身迅速與胃腸粘膜融合，則可增加吸收，如吐溫80促進螺內(nèi)酯口服吸收。(2)表面活性劑的濃度亦有重要影響，如0.01%吐溫80可增加司可巴妥吸收，而1%吐溫80反而降低了司可巴妥吸收。第四十六頁，共七十頁，2022年，8月28日(3)若表面活性劑溶解了生物膜脂質(zhì)，則可增加上皮細胞的通透性，從而改善吸收，如SDS改進頭孢菌素鈉、四環(huán)素、磺胺脒、氨基苯磺酸等的吸收。(4)若形成高粘度團塊，降低胃空速率，增加藥物吸收，如吐溫80和吐溫85能增加一些難溶性藥物的吸收。但聚氧乙烯類和纖維類表面活性劑增加胃液粘度而阻止藥物向膜面擴散，藥物吸收隨粘度上升而下降。第四十七頁，共七十頁，2022年，8月28日2、表面活性劑與蛋白質(zhì)的反應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。①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，胍基、氨基解離，[蛋白質(zhì)]-+[表面活性劑]+→電性結(jié)合。②蛋白質(zhì)構(gòu)象中的次級鍵(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)部變成無秩序的疏松狀態(tài)→破壞螺旋結(jié)構(gòu)→蛋白質(zhì)變性。第四十八頁，共七十頁，2022年，8月28日3、表面活性劑的毒性

表面活性劑毒性大小：一般是陽離子型>陰離子型>非離子型口服給藥呈慢性毒性：大小順序也是陽>陰>非，非離子型表面活性劑口服相對是沒有毒性的。靜脈給藥與口服比較具有較大的毒性。第四十九頁，共七十頁，2022年，8月28日陰、陽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。吐溫類的溶血作用通常比其它聚氧乙烯類表面活性劑為小，其溶血作用的順序是：(1)聚氧乙烯烷基醚>聚氧乙烯烷芳香醚>聚氧乙烯脂肪酸類>吐溫類(2)吐溫類的溶血作用是：Tween-20>Tween-60>Tween-40>Tween-80。第五十頁，共七十頁，2022年，8月28日5、外用：對表面活性劑毒性方面的要求可以降低，都可采用，仍以非離子型的對皮膚，粘膜的刺激性為最小。第五十一頁，共七十頁，2022年，8月28日第五十二頁，共七十頁，2022年，8月28日七表面活性劑的應用1、增溶劑①增溶：系指物質(zhì)由于界面活性劑膠團的作用，而增大溶解度的過程。②增溶劑：用于增溶的表面活性劑，用非離子型表面活性劑作增溶劑的最適HLB值為15-18。③增溶作用舉例：甲酚在水中溶解度為2%，在肥皂溶液中可增加到50%。第五十三頁，共七十頁，2022年，8月28日①增溶機理：增溶劑濃度>CMC，形成膠束。影響因素：增溶劑，CMC越小，膠束聚集數(shù)越多，增溶劑的增溶作用越強。增溶質(zhì)，溫度的影響。②藥物增溶體系與膠束和藥物的穩(wěn)定性相關(guān)③表面活性劑的復配：減少用量，提高增溶能力。第五十四頁，共七十頁，2022年，8月28日影響增溶的因素1、增溶劑的性質(zhì)碳氫鏈

CMC。同系物中，每增C原子，CMC近減半，同時增加分子締合數(shù)。碳數(shù)相同時，含支鏈或不飽和鍵多者，CMC。2、增溶質(zhì)的性質(zhì)極性的影響結(jié)構(gòu)的影響解離度的影響等第五十五頁，共七十頁，2022年，8月28日（2）增溶的原理一般認為是由于表面活性劑在水中形成膠團（膠束）的結(jié)果。

（1）非極性藥物的增溶：藥物分子鉆到膠團內(nèi)部非極性中心區(qū)，使藥物被包圍在疏水基內(nèi)部而被增溶。第五十六頁，共七十頁，2022年，8月28日（2）極性藥物的增溶：與增溶劑的親水基團絡合，而被完全吸附在膠團表面的親水基之間而被增溶。（3）半極性藥物的增溶：其分子中非極性部分插入膠團的油滴（非極性中心區(qū)）中，其極性部分則伸入到表面活性劑的親水基之間而被增溶。第五十七頁，共七十頁，2022年，8月28日膠束對油脂的增溶作用第五十八頁，共七十頁，2022年，8月28日表面活性劑的復配與中性無機鹽的配伍離子型表面活性劑：少量的無機鹽可引起CMC（主要是反離子結(jié)合率），膠束數(shù)量，烴核體積，非極性增溶質(zhì)增溶量：極性增溶質(zhì)有效增溶空間增溶量高濃度反離子可使離子型表面活性劑溶解度下降而發(fā)生沉淀(鹽析)。第五十九頁，共七十頁，2022年，8月28日表面活性劑的復配非離子型表面活性劑：低濃度鹽對CMC影響較小，但在高濃度鹽的存在下出現(xiàn)鹽析（影響親水鏈的水化）或鹽溶（帶較強電性、本身水化能力強的離子促使親水鏈的水化）。第六十頁，共七十頁，2022年，8月28日表面活性劑的復配與有機添加劑脂肪醇及多元醇（果糖、木糖、山梨醇）：與表面活性劑分子形成混合膠束，烴核體積增大，非極性增溶質(zhì)增溶量增加。短鏈醇：破壞膠束形成極性有機物：表面活性劑的助溶劑，增加溶解度，可升高CMC。第六十一頁，共七十頁，2022年，8月28日表面活性劑的復配與水溶性高分子明膠、PEG和PVP等：吸附表面活性劑分子，游離表面活性劑分子減小，CMC升高含羧基基團的高分子：+陽離子表面活性劑，沉淀；高分子溶液中膠束一旦形成，其增溶效果顯著增強。第六十二頁，共七十頁，2022年，8月28日表面活性劑混合體系同系物混合體系：混合物的表面活性介于兩者之間，而更趨于活性較高（即碳鏈更長）的同系物。非離子與離子表面活性劑混合體系：離子表面活性劑分子間電斥力減弱，非離子表面活性劑通過極化作用對離子表面活性劑實現(xiàn)電吸引，增強分子間作用力，增強膠束形成能力，更容易形成混合膠束。第