藥物微粒分散系的基礎(chǔ)理論演示文稿

藥物微粒分散系的基礎(chǔ)理論演示文稿目前一頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)優(yōu)選藥物微粒分散系的基礎(chǔ)理論目前二頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)藥物微粒分散系的基礎(chǔ)理論第一節(jié)概述第二節(jié)性質(zhì)與特點(diǎn)第三節(jié)物理穩(wěn)定性目前三頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)學(xué)習(xí)要點(diǎn)掌握微粒分散體系基本概念及其在藥劑學(xué)中的重要意義熟悉微粒分散體系的主要性質(zhì)及特點(diǎn)熟悉微粒分散體系的熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性絮凝與絮凝、DLVO理論了解空間穩(wěn)定理論、空缺穩(wěn)定理論、聚結(jié)動(dòng)力學(xué)目前四頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)第一節(jié)概述一.分散體系(dispersesystem)分散相(dispersephase)、分散介質(zhì)(dispersemedium)按分散相直徑小分子真溶液＜10–9m(1nm)膠體分散體系10–7~10–9m(1-100nm)粗分散體系＞10–7m(100nm)微粒分散體系10–9~10–4

m(1nm-100μm）膠體分散體系的微粒給藥系統(tǒng)包括納米微乳、脂質(zhì)體、納米粒、納米囊、納米膠束等。它們的粒徑全都小于100nm。粗分散體系的微粒給藥系統(tǒng)包括混懸劑、乳劑、微囊、微球等。它們的粒徑在500nm～100m范圍內(nèi)。目前五頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)10-9m10-4m10-7m小分子真溶液膠體分散體系粗分散體系微粒分散體系目前六頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)二.微粒給藥系統(tǒng)500nm-100m:混懸液（Suspension）溶膠（Sol）、乳劑（Emulsion）多層乳劑（Multipleemulsion）.1-1000nm:微乳劑（Microemulsion）亞微乳劑（Submicronizedemulsion）微囊（Microcapsale）、毫微囊（Mano

—capsale）、脂質(zhì)體（Liposome）微球劑（Microsphere）.第一節(jié)概述目前七頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)①多相性：分散相與分散介質(zhì)之間存在著相界面，因而會(huì)出現(xiàn)大量的表面現(xiàn)象；②熱力學(xué)不穩(wěn)定性：隨分散相微粒的減小，微粒比表面積顯著增大，使微粒具有較高的表面自由能。因此，微粒分散系具有易絮凝、聚結(jié)、沉降的趨勢(shì)；③分散性：與微粒的大小相關(guān)，膠粒還具有明顯的布朗運(yùn)動(dòng)、丁鐸爾現(xiàn)象、電泳等性質(zhì)。三、微粒分散體系的基本特性：第一節(jié)概述目前八頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)四、微粒分散系在藥劑學(xué)的重要意義①生物利用度：難溶性藥物減小粒徑，有助于提高藥物的溶解速度及溶解度，有利于提高生物利用度；②靶向性：大小不同的微粒在體內(nèi)分布上具有一定的選擇性；③緩釋性：微囊、微球等微粒具有明顯的緩釋作用，可延長(zhǎng)藥物體內(nèi)的作用時(shí)間，減少劑量，降低毒副作用；④穩(wěn)定性：有利于提高藥物微粒在分散介質(zhì)中的分散性與穩(wěn)定性；還可以改善藥物在體內(nèi)外的穩(wěn)定性。目前九頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)四存在問題穩(wěn)定性不好(體系)符合注射用輔料較少第一節(jié)概述世界范圍微粒給藥系統(tǒng)的研究比較活躍目前十頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)五、微粒大小與體內(nèi)分布微粒分散制劑可供靜脈、動(dòng)脈、肌肉、皮下、關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射,口服，還可供眼內(nèi)及鼻腔用藥等。靜注微粒的大小有嚴(yán)格要求，80%以上微粒在1μm附近，一般不大于5μm，以防止堵塞血管與產(chǎn)生靜脈炎第一節(jié)概述目前十一頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)微粒粒徑大小與體內(nèi)吸收分布有關(guān)：0.1~0.2μm，靜、動(dòng)脈，可迅速被網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)巨噬細(xì)胞從血流中清除，最終到達(dá)肝臟。<50nm，能穿過肝臟內(nèi)皮，或通過淋巴轉(zhuǎn)運(yùn)至脾和骨髓，也可到達(dá)腫瘤組織>7μm，靜注后可被肺部機(jī)械地濾?。ㄈ朔蚊?xì)血管2μm，紅細(xì)胞7μm，可變型）>50μm，在癌癥的化療中，進(jìn)行動(dòng)脈栓塞，治療肝癌、腎癌等，已顯示其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。目前十二頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)50nm100nm3um7um12um50um骨髓肝、脾巨噬細(xì)胞肺據(jù)注射部位，可被截留于腸、肝、腎目前十三頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)六、微粒大小與測(cè)定方法多分散體系，存在粒度分布粒徑表示：幾何學(xué)粒徑、比表面積徑、有效粒徑等（見粉體學(xué)）測(cè)定方法電子顯微鏡法透射電鏡（TEM）掃描電鏡（SEM）激光散射法第一節(jié)概述目前十四頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)一、微粒分散系的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)微粒分散體系的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面。當(dāng)微粒較小時(shí)(r≤10-7m)，主要是分子熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的布朗運(yùn)動(dòng)；提高微粒分散體系的物理穩(wěn)定性當(dāng)微粒較大時(shí)(r≥10-5m)，主要是重力作用產(chǎn)生的沉降。降低微粒分散體系的物理穩(wěn)定性第二節(jié)微粒分散系的物理化學(xué)性質(zhì)目前十五頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)一、微粒的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)<10-7m布朗運(yùn)動(dòng)明顯二、微粒的光學(xué)性質(zhì)低分子---光透射粗分散體系---光反射交體分散體系---光散射---丁鐸爾現(xiàn)象---粒徑四、微粒分散系的電學(xué)性質(zhì)

電泳\微粒的雙電層結(jié)構(gòu)第二節(jié)微粒分散系的物理化學(xué)性質(zhì)目前十六頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子熱運(yùn)動(dòng)撞擊微粒的結(jié)果。

布朗運(yùn)動(dòng)是微粒擴(kuò)散的微觀基礎(chǔ)，而擴(kuò)散現(xiàn)象又是布朗運(yùn)動(dòng)的宏觀表現(xiàn)。布朗運(yùn)動(dòng)使很小的微粒具有了動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性。微粒運(yùn)動(dòng)的平均位移Δ可用布朗運(yùn)動(dòng)方程表示：（一）Brown運(yùn)動(dòng)r愈小，介質(zhì)粘度愈小，溫度愈高，粒子的平均位移愈大，布朗運(yùn)動(dòng)愈明顯。t-時(shí)間；T-熱力學(xué)溫度；η-介質(zhì)粘度；r-微粒半徑；NA-介質(zhì)微粒數(shù)目目前十七頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)粒徑較大的微粒受重力作用，靜置時(shí)會(huì)自然沉降，其沉降速度服從Stoke’s定律：

V-微粒沉降速度；r-微粒半徑；ρ1、ρ2-分別為微粒和分散介質(zhì)密度；-分散介質(zhì)粘度；g-重力加速度常數(shù)。

（二）Stoke’s定律r愈大，微粒和分散介質(zhì)的密度差愈大，分散介質(zhì)的粘度愈小，粒子的沉降速度愈大。目前十八頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)當(dāng)一束光照射到微粒分散系時(shí)，可以出現(xiàn)光的吸收、反射和散射等。光的吸收主要由微粒的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)所決定；而光的反射與散射主要取決于微粒的大小。當(dāng)一束光線在暗室通過膠粒分散系，在其側(cè)面可看到明顯的乳光，即Tyndall現(xiàn)象。丁鐸爾現(xiàn)象是微粒散射光的宏觀表現(xiàn)。低分子溶液—透射光；粗分散體系—反射光；膠體分散系—散射光。三、微粒分散系的光學(xué)性質(zhì)目前十九頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)

丁達(dá)爾現(xiàn)象丁達(dá)爾現(xiàn)象（Tyndallphenomena）在暗室中，將一束光通過溶膠時(shí)，在側(cè)面可看到一個(gè)發(fā)亮的光柱，稱為乳光，即丁達(dá)爾（Tyndall）現(xiàn)象。目前二十頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)(一)電泳（electronphoresis).電泳速度與粒徑大小成反比(二)微粒的雙電層結(jié)構(gòu)反離子、吸附層、擴(kuò)散層動(dòng)電位ζ微粒越小，動(dòng)電位ζ越高電解質(zhì)水化三、微粒分散系的電學(xué)性質(zhì)目前二十一頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)（一）電泳在電場(chǎng)的作用下微粒發(fā)生定向移動(dòng)——電泳（electronphoresis).微粒在電場(chǎng)作用下移動(dòng)速度與粒徑大小成反比，微粒越小，移動(dòng)越快。（二）微粒的雙電層結(jié)構(gòu)在微粒分散系溶液中，微粒表面的離子與近表面的反離子構(gòu)成吸附層；同時(shí)由于擴(kuò)散作用，反離子在微粒周圍呈現(xiàn)漸遠(yuǎn)漸稀的梯度分布擴(kuò)散層，吸附層與擴(kuò)散層所帶電荷相反，共同構(gòu)成雙電層結(jié)構(gòu)。三、微粒分散系的電學(xué)性質(zhì)目前二十二頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)微粒的雙電層結(jié)構(gòu)吸附層：微粒表面→切動(dòng)面由定位離子+反離子+溶劑分子組成。擴(kuò)散層：切動(dòng)面→電勢(shì)為零由反離子組成。ζ電位：切動(dòng)面→電勢(shì)為零處的電位差，也叫動(dòng)電位。ζ電位是衡量膠粒帶電荷多少的指標(biāo)。微粒表面切動(dòng)面吸附層擴(kuò)散層ψ

xζ目前二十三頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)一、熱力學(xué)穩(wěn)定性二、動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性三、絮凝與反絮凝四、DLVO理論五、空間穩(wěn)定理論六、空缺穩(wěn)定理論七、微粒聚結(jié)動(dòng)力學(xué)第三節(jié)微粒分散體系的物理穩(wěn)定性目前二十四頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)三、絮凝與反絮凝微粒分散度大，有聚集趨勢(shì)，如微小粒子聚集形成新的大粒子并且不再分散，則體系粒子數(shù)目減少，分散度降低，聚集穩(wěn)定性差。若微小粒子長(zhǎng)期地不聚集，則聚集穩(wěn)定性高。絮凝：中和部分電荷，ζ電位在20—25mV，疏松，不結(jié)塊（絮凝劑—電解質(zhì)）。反絮凝:ζ電位在>50mV，阻礙聚集，結(jié)塊，不易再分散（反絮凝劑—電解質(zhì)）。第三節(jié)微粒分散體系的物理穩(wěn)定性目前二十五頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)微粒表面電學(xué)特性會(huì)影響微粒分散系物理穩(wěn)定性。擴(kuò)散雙電層：使微粒表面帶有同種電荷，互相排斥而穩(wěn)定。雙電層厚度越大，微粒越穩(wěn)定。加入一定量的電解質(zhì)，降低ζ電位，出現(xiàn)絮凝狀態(tài)，微粒形成疏松體，但振搖可重新分散均勻。加入的電解質(zhì)叫絮凝劑。加入電解質(zhì)，升高ζ電位，靜電排斥力阻礙了微粒間的聚集，稱為反絮凝，加入的電解質(zhì)稱為反絮凝劑。同一電解質(zhì)因加入量的不同，起絮凝作用或反絮凝作用。如枸櫞酸鹽、酒石酸鹽、磷酸鹽和一些氯化物(如三氯化鋁)等。三、絮凝與反絮凝目前二十六頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)離子價(jià)數(shù)越高，絮凝作用越強(qiáng)。當(dāng)絮凝劑的加入使ζ電位降至20～25mv時(shí)，形成的絮凝物疏松、不易結(jié)塊，而且易于分散；增加離子濃度，降低雙電層厚度，可促進(jìn)絮凝；高分子電解質(zhì)，如羧甲基纖維素等帶負(fù)電荷，低濃度時(shí)具有絮凝劑作用；若同時(shí)使用帶正電荷物質(zhì)會(huì)發(fā)生聚集，促進(jìn)體系絮凝；加入高分子物質(zhì)可在微粒周圍形成機(jī)械屏障或保護(hù)膜，阻止絮凝發(fā)生；有時(shí)加入帶有某種電荷的表面活性劑可避免或減少由相反電荷造成的絮凝。

目前二十七頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)增加微粒分散體系的物理穩(wěn)定性方法：加入絮凝劑；加入親水性高分子物質(zhì)；加入絮凝劑和親水性高分子物質(zhì)。目前二十八頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)四、DLVO理論Derjaguin、Landau（前蘇聯(lián)）和Verwey、Overbeek（荷蘭）四人以微粒間的相互吸引和相互排斥力為基礎(chǔ)，提出DLVO理論，能夠比較完善地解釋電解質(zhì)對(duì)微粒多相分散系穩(wěn)定性的影響。第三節(jié)微粒分散體系的物理穩(wěn)定性目前二十九頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)四、DLVO理論DLVO理論是關(guān)于微粒穩(wěn)定性的理論。（一）微粒間的VanderWaals吸引能（ΦA(chǔ)）（二）雙電層的排斥作用能（ΦR）（三）微粒間總相互作用能（ΦT）（四）臨界聚沉濃度目前三十頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)(一)微粒間的VanderWaals吸引能任何兩個(gè)粒子之間都存在范德華引力，它是多個(gè)分子的色散力、極性力和誘導(dǎo)偶極力之和，其大小與粒子間距離的六次方成反比，稱為六次律。(二)雙電層的排斥作用能靜電斥力是由于微粒荷電，在微粒表面形成雙電層。四、DLVO理論目前三十一頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)第三節(jié)微粒分散體系的物理穩(wěn)定性(三)微粒間總相互作用能微粒間的勢(shì)能為吸引勢(shì)能VA與相斥勢(shì)能VR之和若令總勢(shì)能為V，則

V=VA+VR目前三十二頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)

斥力勢(shì)能為正，引力勢(shì)能為負(fù)，總的勢(shì)能曲線決定于膠粒間引力和斥力相互作用的結(jié)果。H粒子間距0勢(shì)能VA引力勢(shì)能VR1VR2斥力勢(shì)能V1V2總勢(shì)能微粒的物理穩(wěn)定性取決于總勢(shì)能曲線上勢(shì)壘的大小。目前三十三頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)總勢(shì)能曲線上的勢(shì)壘的高度隨溶液中電解質(zhì)濃度的加大而降低，當(dāng)電解質(zhì)濃度達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，勢(shì)能曲線的最高點(diǎn)恰好為零，勢(shì)壘消失，體系由穩(wěn)定轉(zhuǎn)為聚沉，這就是臨界聚沉狀態(tài)，這時(shí)的電解質(zhì)濃度即為該微粒分散體系的聚沉值。將在第一極小處發(fā)生的聚結(jié)稱為聚沉(coagulation)，將在第二極小處發(fā)生的聚結(jié)叫絮凝(flocculation)。（四）臨界聚沉濃度第三節(jié)微粒分散體系的物理穩(wěn)定性目前三十四頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)

S點(diǎn)，VA略>VR絮凝狀態(tài)M點(diǎn)，VR>>VAVmax，能壘，穩(wěn)定P點(diǎn)，VA>>VR

Vmin,

結(jié)塊第三節(jié)微粒分散體系的物理穩(wěn)定性絮凝聚沉位能OVRVA粒子間距PmSA曲線B曲線C曲線(VT)max目前三十五頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)聚沉值與聚沉能力

聚沉值：一定時(shí)間內(nèi)，電解質(zhì)使一定量的溶膠完全聚沉?xí)r所需的最小濃度為該電解質(zhì)的聚沉值。

聚沉能力：聚沉值的倒數(shù)為聚沉能力。電解質(zhì)的聚沉值越小，其聚沉能力越大。舒-哈規(guī)則：使溶膠聚沉的主要是反離子，反離子價(jià)數(shù)越高，聚沉值越小，聚沉能力越大。目前三十六頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)影響電解質(zhì)聚沉能力的因素反離子的價(jià)數(shù)*反離子的大小同號(hào)離子的影響不規(guī)則聚沉相互聚沉目前三十七頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)五、空間穩(wěn)定理論空間穩(wěn)定作用在微粒分散系中加入一定量的高分子化合物或締合膠體，可顯著提高體系的穩(wěn)定性，這種現(xiàn)象稱為高分子的保護(hù)作用，近年來又稱為空間穩(wěn)定性（stericstability）。高分子，阻礙微粒接近與溶劑、微粒的親和力分子量大，效果好溶劑影響第三節(jié)微粒分散體系的物理穩(wěn)定性目前三十八頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)五、空間穩(wěn)定理論實(shí)驗(yàn)規(guī)律1.分子穩(wěn)定劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：高分子應(yīng)于微粒有很強(qiáng)的親和力，同時(shí)應(yīng)與溶劑具有良好的親和性。2.高分子的濃度與分子量的影響：通常，分子量越大，高分子在微粒表面上形成的吸附層越厚，穩(wěn)定效果越好。高分子低于臨界分子量時(shí)，無保護(hù)作用（敏化作用）。3.溶劑的影響：高分子在良溶劑中鏈段能伸展，吸附層變厚，穩(wěn)定作用增強(qiáng)。在不良溶劑中，高分子的穩(wěn)定作用變差。溫度的改變可改變?nèi)軇?duì)高分子的性能。目前三十九頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)五、空間穩(wěn)定理論1.兩種穩(wěn)定理論（二）理論基礎(chǔ)體積限制效應(yīng)理論混合效應(yīng)理論目前四十頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)（二）理論基礎(chǔ)（1）體積限制效應(yīng)理論兩微粒接近時(shí)，吸附層不能互相穿透，造成了空間限制，高分子鏈可能采取的構(gòu)型數(shù)減少，構(gòu)型熵降低。熵的降低引起自由能增加，從而產(chǎn)生排斥作用。

（2）混合效應(yīng)理論微粒表面的高分子吸附層可以互相穿透，兩個(gè)一定濃度的高分子液混合，其中高分子鏈段之間及高分子與溶劑之間相互作用發(fā)生變化。若自由能變化為正，微粒互相排斥，起保護(hù)作用；若自由能為負(fù)，則起絮凝作用，吸附層促使微粒聚結(jié)。兩種穩(wěn)定理論目前四十一頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)六、空缺穩(wěn)定理論1975年B.Vincent等人首先發(fā)現(xiàn)自由聚合物對(duì)膠體的穩(wěn)定作用，它們并不吸附于微粒表面，微粒表面上高分子的濃度低于體相溶液的濃度是負(fù)吸附，在表面上形成一種空缺的表面層，這種體系的高分子濃度達(dá)到一定程度以后，可以起到穩(wěn)定膠體的作用。在微粒界面間的空間存在著自由高分子。微粒相互靠近時(shí)，具有一定擴(kuò)散能力的高分子從微粒間的間隙中被擠走，致使在二個(gè)微粒間隙區(qū)域內(nèi)只有溶劑分子，而沒有高分子，稱為空缺作用(Depletion)。在微粒之間存在斥力勢(shì)能，稱此為空缺穩(wěn)定

。

目前四十二頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)六、空缺穩(wěn)定理論自學(xué)七、微粒聚結(jié)動(dòng)力學(xué)第三節(jié)微粒分散體系的物理穩(wěn)定性目前四十三頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)六、空缺穩(wěn)定理論聚合物沒有吸附于微粒表面時(shí)，粒子表面上聚合物的濃度低于體相溶液的濃度，形成負(fù)吸附，使粒子表面上形成一種空缺表面層。在這種體系中，自由聚合物的濃度不同，大小不同可能使膠體聚沉，也可能使膠體穩(wěn)定。使膠體分散體系穩(wěn)定的理論稱為空缺穩(wěn)定理論(thetheoryofdepletionstabilization)，亦稱自由聚合物穩(wěn)定理論。第三節(jié)微粒分散體系的物理穩(wěn)定性目前四十四頁\總數(shù)四十七頁\編于十一點(diǎn)空缺穩(wěn)定理論

空缺穩(wěn)定理論是從空缺區(qū)聚合物鏈節(jié)密度的變化及自由能的變化研究的。1．空缺區(qū)的聚合物鏈節(jié)密度