表面活性剂知识

二、表面活性剂的类型 表面活性剂分类方法有多种，根据来源可分为 天然表面活性剂与合成表面活性剂； 根据溶解性质可分为水溶性表面活性剂与油溶 性表面活性剂； 根据极性基团的解离性质分为离子型表面活性 剂与非离子型表面活性剂两大类； 再根据离子型表面活性剂所带电荷，又分为阳 离子、阴离子、两性离子表面活性剂。
4.蔗糖脂肪酸酯
药用蔗糖脂肪酸酯(sucrose esters，简称SE) 是国内研制成功的一类非离子型表面活性剂。 这类化合物由蔗糖分子中一个或数个羟基 与脂肪酸（硬脂酸、软脂酸、棕榈酸等）酯化 而成。 其最大特点是无毒、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。
（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 发生解离而带有负电荷，在酸性条件下则结构 中的氨基或胍基发生解离而带有正电荷。 因此在两种不同带电情况下，分别与阳离子表 面活性剂或阴离子表面活性剂发生电性结合。 此外，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。
第一节 表面活性剂分类
一、表面活性剂 纯液体在一定温度有一定的表面张力，是 液体的物理常数。 当在水中加入无机盐或糖类物质时，则水 的表面张力略有升高； 当在水中加入低级脂肪醇、脂肪酸时，则 水的表面张力下降，称此类物质为水的表面活 性物质。 当在水中加入油酸钠、十二烷基硫酸钠时， 则水的表面张力能够显著的降低，称此类物质 为该溶剂的表面活性剂(surfactant)。
五、表面活性剂的去污作用 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。去 污剂的机理较为复杂，包括对污物表面 的润湿、分散、乳化或增溶、起泡等多 种过程。
（二）阳离子表面活性剂 1.胺盐型 [RNH3+]X-，[R2NH2+]X-， 如氯苄甲乙胺等。 2.季铵盐型 [R1R2N+R3R4]X-，如洁尔 灭、新洁尔灭等。
（三）两性离子表面活性剂 1.氨基酸型 RN＋H2CH2CH2COO－ 2.磷脂类 磷脂类表面活性剂可用于 医药品、营养品、化妆品、食品中， 有广泛的应用前途。磷脂可用于静 注用乳剂与脂质体的制备，具有更 重要的意义。磷脂是天然表面活性 剂。
在产生稳定的泡沫情况下，加入一些 HLB值为1~3的亲油性较强的表面活性剂， 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，这种用来消除泡沫的表面活性剂 称为消泡剂（antifoaming agent）。少量 的辛醇、戊醇、醚类、硅酮等也可起到 消泡作用。
不同类型的表面活性剂，在浓度由小到大所形 成的胶束有不同的形状，如下所述（球＼棒＼ 束＼板＼层状）。
若在表面活性剂浓溶液中加入适量的非极性液 体，则可形成亲水基指向胶束内，烃链指向非 极性液体的胶束，称为反胶束。
（二）临界胶束浓度的测定
由于表面活性剂的物理性质在临界 胶束浓度附近的较小范围内会发生 突变，所以利用此特性，可测定 CMC 值。测定方法有多种，二种常 用的方法是表面张力法、电导法 。
2.聚氧乙烯型 (1) 酯型 由聚乙二醇与长链脂肪酸缩合而成的 酯，是卖泽(Myrij)类表面活性剂，这类表面活 性剂有较强的水溶性乳化能力强，为水包油型 乳化剂。 (2) 醚型 ，由聚乙二醇与脂肪醇缩合而成的醚， 是苄泽(Brij)类表面活性剂。常用做增溶剂及 水包油型乳化剂。
3.聚氧乙烯－聚氧丙烯型
（二）昙点（Cloud Point） 非离子型表面活性剂在水溶液中的溶解度随温 度升高而下降，使溶液变浊，称此变浊温度为 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 ℃，例如吐温 20 为 90 ℃；吐温 60为 76℃；吐温 80为 93℃。吐温 类产生昙点的原因是温度升高，聚氧乙烯链与 水之间的氢键断裂，水合能力下降，溶解度反 而减小，溶液变浊出现昙点，冷却时氢键重新 形成，又澄明。
二、亲水亲油平衡值（HLB） 表面活性剂是由亲水基团和亲油基团所 组成，其亲水性和亲油性的强弱是影响 表面活性剂性能的主要因素。 每一种表面活性剂都有一定的亲水基团 具有亲水能力，并对亲油基团的亲油能 力具有一定的平衡关系，这种关系称亲 水亲油平衡值。(Hydrophile-lipophile balance)即HLB值，是个相对值。
三、Krafft点与昙点 （一）Krafft点（克拉费特点） 对于离子型表面活性剂，例如十二烷基 硫酸钠在水中的溶解度随温度变化曲线 AKB，如图9-8。
图9-8 十二烷基硫酸钠在水中的溶解度与温度关系
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可以看出随温度升高，其溶解度在某一 温度K点急剧升高，转折点K对应的温度 称克拉费特点(Krafft point)。 而此点对应的溶解度即为该离子型表面 活性剂的临界胶团浓度（图中虚线对应 浓度）。
不含疏水基团的聚乙二醇HLB=20， 而无亲水基的石蜡的HLB=0。亲水基 重量所占的比例越大时亲水性也愈大。 根据HLB值就可以大致估计该表面活 性剂的用途。
混合乳化剂的 HLB 值，对非离子 型表面活性剂可按组成乳化剂的 各成分重量百分比加以计算。 HLBA,B = HLBA·A% + HLBB·B%
四、表面活性剂的起泡和消泡作用 泡沫是一层很薄的液膜包围着气体，是 气体分散在液体中的分散体系。 如中草药的乙醇或水浸出液含有皂甙、 蛋白质、树胶以及其它高分子化合物， 当剧烈搅拌或蒸发浓缩时可产生稳定的 泡沫。 这些表面活性剂通常有较强的亲水性和 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，称这些物质为 起泡剂（foaming agent）。
五）高分子型表面活性剂 这类表面活性剂的相对分子质量往往 在数千以上，有时达数十万；分子内有 极性和非极性部分。 常用的水溶性高分子化合物，如蛋白质、 树脂、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、聚 乙二醇等，都是高分子表面活性剂。
第二节 表面活性剂的理化性质与生物性质 一、临界胶束浓度 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）。开 始形成胶束的浓度称为临界胶束浓度 (critical micelle concentration) ，用 CMC表示。当溶液中形成胶束后溶液的 性质如渗透压、浓度、界面张力、摩尔 电导等都存在突变现象。
四、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 研究发现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。
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. 如吐温 80 和吐温 85 增加一些难溶性药物 的吸收，则是因其在胃肠中形成高粘度 团块，降低了胃排空速率。 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。
（一）胶束的形成、大小与形状 胶束的形成: 在临界胶束浓度时水分子的强大凝 聚力把表面活性剂分子从其周围挤开， 迫使表面活性剂分子的亲油基和亲水基 各自互相接近，排列成亲油基在内、亲 水基在外的球形缔合体，即胶束。 因此胶束的形成并不是由于亲油基 和水分子间的斥力或亲油基彼此间的 Vander waals引力所致，而是受水分子 的排挤所致 .
第三节 表面活性剂在药物制剂中的应用
表面活性剂的应用，除一部分具有药理作用及 直接用于消毒、杀菌、防腐之外，常用于油的 乳化、难溶药物的增溶、混悬液的分散与助悬、 增加药物的稳定性、促进药物的吸收、固体表 面的润湿、起泡与消泡、去垢等作用，在此仅 讨论其在药物制剂中的主要作用。
一、表面活性剂的乳化作用
Krafft点是离子型表面活性剂的特征值， Krafft点也是表面活性剂应用温度的下限， 或者说，只有在温度高于Krafft点表面活 性剂才能更好的发挥作用。 如十二烷基硫酸钠的Krafft点为8℃，而 十二烷基磺酸钠的Krafft点为70℃，在室 温条件下使用，前者作增溶剂为好，后 者的Krafft点高就不够理想 .
二、表面活性剂的润湿作用 在固／液界面体系中加入表面活性 剂后可以降低固液界面张力，从而 降低固体与液体的接触角，对固体 表面起润湿作用。因此，作为润湿 剂的表面活性剂，要求分子中的亲 水基和亲油基应该具有适宜平衡， 其HLB值一般在7~11之间，并应有 适宜的溶解度。
三、表面活性剂的增溶作用 表面活性剂在水溶液中达到 CMC 值 后，一些水不溶性或微溶性物质在胶 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)。 在药剂中，一些挥发油、脂溶性维生 素、体激素等许多难溶性药物常可借 此增溶，形成澄明溶液或提高浓度。
表面活性剂
表面活性剂在药物制剂的制备中被广泛 应用，其结构特征是具有亲水性与亲脂 性两种基团，其作用是能显著降低分散 系的表面（界面）张力，因此可用作乳 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，是 药用乳剂、混悬剂、脂质体等的重要辅 料。本章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）与药剂学上的应用。
（一）降低界面张力 当水相与油相混合时，加入表面 活性剂（乳化剂）可降低油水的界 面张力，分散成稳定的乳剂。但要 根据所用油及乳剂的类型选择适宜 的乳化剂。
（二）形成牢固的乳化膜 乳化剂降低油水界面张力的同 时被吸附于乳滴的表面上，并有规 律地定向排列形成膜，可阻止乳滴 的合并。在乳滴周围形成的乳化剂 膜称为乳化膜。乳化剂在乳滴表面 上排列越整齐，乳化膜就越牢固， 乳剂也就越稳定。
（四）非离子型表面活性剂
1.多元醇型 (1) 脱水山梨醇脂肪酸酯类（司盘型：Span）
该表面活性剂为脂肪酸与山梨醇脱水 而环合。其有系列品种span 20，span 40 ；span 60；span 65；span 80 ； span 85 。
(2) 聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯类（吐温 型：Tween） 其系列品种有Tween 20，Tween 40， Tween 60，Tween 80，Tween 85。
（三）表面活性剂的毒性
阳离子及阴离子表面活性剂不仅毒 性较大，而且还有较强的溶血作用。 表面活性剂用于静脉给药的毒性大 于口服。 非离子表面活性剂的溶血作用较轻 微。
（四）表面活性剂的刺激性
虽然各类表面活性剂都可以用于外用制 剂，但长期应用或高浓度使用可能出现 皮肤或粘膜损害。例如季铵盐类化合物 浓度高于1%即可对皮肤产生损害。
常用的表面活性剂分类如下： （一）阴离子表面活性剂 1.高级脂肪酸盐 通式：RCOO－M＋, 如硬脂酸 钠、钙、镁等。 2.硫酸盐 通式：ROSO3－M＋，如十二烷基硫 酸钠、十六醇硫酸钠等。 3.磺酸盐 烷基磺酸盐通式：RSO3－M＋，如二 己基琥珀酸磺酸钠。 烷基苯基磺酸盐通式： RC6H5SO3－M＋，如十 二烷基苯磺酸钠等。 4.胆盐 如甘胆酸钠、牛胆磺酸钠等。
又 名 泊 洛 沙 姆 Poloxamer ， 国 外 商 品 名 （普朗尼克 pluronic），本品为聚氧乙烯丙烯 嵌段共聚物。 本品有很多种，从分子量1000到 7000以上。泊洛沙姆是新型的优良乳化剂、食 品添加剂、增溶剂、分散剂、高级化妆品辅助 剂，由于其无毒、无抗原性、无致敏性、无刺 激性、化学性质稳定、不溶血，是目前能应用 于静脉注射乳剂的一种合成的乳化剂，在药物 制剂中得到普遍的重视和广泛的应用。