表面活性剂增溶理论与技术

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(三)两性离子型表面活性剂
分子上同时具有正负电荷的表面活性剂，随介
质的PH可成阳或阴离子型。 ①分类及常用品种
卵磷脂： 天然的，注射用乳剂和脂质体的主要
辅料。
氨基酸型和甜菜碱型两性离子型表面活性剂：
合成的。
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最大优点：适用于任何PH溶液，在等电
点时也无沉淀。
②性质：
碱性水溶液中呈阴离子性质，起泡性良
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3）埃莫尔弗(Emlphor)为一类聚氧乙烯蓖麻油化合物， 由20个单位以上的氧乙烯与油醇缩合而成。
Emlphor易溶于水和醇及多种有机溶剂，HLB12~18，
具有较强亲水性，乳化能力强，作增溶剂和油/水型乳 化剂，如Cremophore EL为聚氧乙烯蓖麻油甘油醚的
氧乙烯单位为35~40，HLB12~14。此类表面活性剂亲
胶束中的溶解度以及增加表面活性剂的溶解度。
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当温度升高至某一温度时，离子表面活性剂在水
中的溶解度急剧升高，该温度称为krafft点，相
对应的溶解度即为该离子表面活性剂的临界胶束
浓度(CMC)。
krafft点是离子表面活性剂的特征值，krafft点越
高，则CMC越小。
krafft点亦是离子表面活性剂应用温度的下限，
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4、常用品种
①脂肪酸甘油酯 ：主要有脂肪酸单甘油 酯和脂肪酸二甘油酯。
性质：不溶于水，在水、热、酸、碱及
酶等作用下易水解成甘油和脂肪酸。
应用：HLB 3~4，表面活性弱，主要用
作W/O型辅助乳化剂。
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②蔗糖脂肪酸酯：简称蔗糖酯，是蔗糖和脂肪酸反应
生成的一大类化合物，属于多元醇型非离子表面活
吐温类由于聚氧乙烯基的存在易与尼泊金、洁尔灭、
苯甲酸等防腐剂络合而失活。
酸碱酶的作用下易水解。
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⑤聚氧乙烯脂肪酸酯：卖泽类[Myrj]，系聚乙二醇 与长链脂肪酸缩合而成的酯。
通式：R· COO· 2(CH2O CH2)nCH2· CH OH
因n不同，产品常用的有：
Myri-45
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脱水山梨醇脂肪酸酯+环氧乙烷→Tweens(亲水性化合物), 有一次和二
次脱水，故为混合物。 脂肪酸品种和数量不同分为：
Tween
-20
-40
-60
65
-80
-85
三油
脂肪酸 单月桂 单棕榈 单硬脂 三硬脂 单油
应用：亲水性大大增加，一般用作O/W乳剂的乳化剂，用作增
溶剂、分散剂和润湿剂。HLB值: 8-16.
物的吸收。 (1)若药物系被增溶在胶束内，且能顺利从胶束内扩散或 胶束本身迅速与胃肠粘膜融合，则可增加吸收，如吐 温80促进螺内酯口服吸收。
亲油基向内，亲水基向外，在水相中温度分散，大 小在胶体粒子范围的缔合体，称为胶束。
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• 临界胶束浓度(critical micell concentration， CMC)：表面活性剂形成胶束的最低浓度。
• CMC与物质的结构、组成有关。 • 亲水基相同，亲油基越大，CMC越小。
CMC
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胶体溶液的性质
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2、硫酸化物
①通式：R· SO3-M+ 硫酸化油，高级脂肪醇硫酸 O· 脂类。
②分类：硫酸化油(硫酸化蓖麻油称土耳其红油)；
硫酸化脂肪醇脂(十二烷基硫酸钠，SDS，SLS) 。 ③性质：可与水混溶，为无刺激的去污剂和润湿 剂；乳化性很强，稳定、耐酸、钙，易与一些大 分子阳离子药物发生沉淀。 ④应用：代替配皂洗涤皮肤；有一定刺激性，用 于外用软膏的乳化剂。
HLB=∑(亲水基团HLB)+∑(亲油基团HLB)+7
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五 表面活性剂的增溶作用
1、胶束增溶
表面活性剂在水中达到CMC后，一些水不溶性或微溶性物质
在胶束溶液中得溶解度可显著增加，形成透明胶体溶液，这种 作用称为增溶作用（solubilization）
当表面活性剂用量固定和增溶达到饱和的增溶质的浓度即为最
CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3-1 Na+1
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表面活性剂的作用原理
表面活性剂分子结构含有亲水基团和亲油基团，
当被溶于水中时，在低浓度时几乎集中于液体 表面形成单分子层，其亲水基团插入水中，亲 油基团向空中，从而改变了液体的表面张力。
表面活性剂在溶液表面层聚集的现象称为正吸
根据脂肪酸品种数量不同分为：
Span -20 -40 -60 65 -80 -85 三油
脂肪酸 单月桂 单棕榈
单硬脂 三硬脂 单油
应用 ： HLB 1.8~3.8，因其亲油性较强 ，一般用作
W/O乳剂的乳化剂。用于搽剂，软膏，亦可作为乳 剂的辅助乳化剂。
酸碱酶的作用下易水解。
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④聚山梨酯(polysorbate)：吐温[Tweens]： 即聚氧乙烯脱水山梨醇 脂肪酸酯
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二、亲水亲油平衡值[HLB]
(一)定义：HLB(hydrophile-lipophile balance)系表面活性 剂中亲水和亲油基团对油或水的综合亲合力，是用来 表示表面活性剂的亲水亲油性强弱的数值。
( 二 ) 数 值 范 围 ： HLB 0~40， 其 中 非 离 子 表 面 活 性 剂
随聚氧乙烯比例增加，则亲水性增强；具有乳化、 润湿、分散、起泡和消泡等多种优良性能，但增溶 能力较弱。
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特点：对皮肤无刺激和过敏性，对粘膜刺激性很大，
毒性中较小，Poloxamer188 (pluronic F68)可作为 O/W型乳化剂，是目前用于静脉乳剂少数合成的乳 化剂之一，用本品制备的乳剂能耐受热压灭菌和低
性剂。根据脂肪酸取代数不同分为：单酯、二酯、 三酯及多酯。
性质：溶于丙二醇、乙醇，但不溶于水和油；在酸、
碱及酶等作用下易水解成蔗糖和脂肪酸。
应用：HLB5~13，表面活性弱，主要用作O/W型乳
化剂、分散剂。
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③脂肪酸山梨坦：司盘类[Span] ，即脱水山梨醇脂肪
酸酯
山梨糖醇及其单酐和二酐+各种脂肪酸→Spans(混合物)
高分子表面活性剂降低表面张力的能力较小，
增溶能力和渗透力弱，乳化能力较强。
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一 离子表面活性剂
(一)阴离子型表面活性剂
起表面活性作用部分是阴离子，即带负电荷。
1、肥皂类
①通式：(RCOO)n-Mn+脂肪酸盐。
②分类：一价金属皂(钾、钠皂)；二价或多价皂(铅、钙、 铝皂)；有机胺皂(三乙醇胺皂) 。 ③性质：具有良好的乳化能力，易被酸及多价盐破坏， 电解质使之盐析。 ④应用：具有一定的刺激性，只供外用。
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胶束的结构
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CMC的测定方法
1、表面张力法：适合于离子表面活性剂和非离子型表
面活性剂；无机离子的存在不影响表面张力； 少量类似物的存在降低纯表面活性剂的表面张力。 2、电导法：适合于离子表面活性剂；无机离子存在影 响表面张力测定； 3、染料法：表面活性剂溶液增溶染料前后吸收光谱的 变化；染料的存在影响CMC的准确性； 4光散射法：胶束形成与散射光强度成正比；
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在聚氧乙烯链相同时，碳氢链越长，浊点越
低；碳氢链长相同时，聚氧乙烯链越长，浊
点越高。如 tween20为90℃，tween60为76℃，
tween80为94℃ 。
大多数聚氧乙烯表面活性剂的浊点在
70~100℃。
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六 表面活性剂的生物学性质
1、对药物吸收的影响
表面活性剂的存在可能增加药物吸收，也可能降低药
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-52
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应用：具有较强水溶性，乳化能力强，作增溶
剂和油/水型乳化剂。
常用的有polyoxyl 40 stearate(聚氧乙烯40硬脂酸酯)。
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⑥聚氧乙烯脂肪醇醚：系聚乙二醇与脂肪醇缩合而 成的醚。通式为:R· (CH2O CH2)nH O·
产品:
1）苄泽类(Brij)，如Brij-30 和-35分别为不同分子量 的聚乙二醇与月桂醇的缩合物，n为10-20时作油/ 水乳化剂 。 2）西土马哥(Cetomacrogol)为聚乙二醇与十六醇的 缩合物。
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3、磺酸化物
①通式：R· 3-M+ SO ②分类： 脂肪族磺酸化物，如二辛琥珀酸脂磺酸钠；烷
基芳基磺酸化物，如十二烷基苯磺酸钠，常用洗涤剂；烷 基苯磺酸化物；ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ酸盐，如牛磺胆酸钠。
③性质：水溶性, 耐酸、钙、镁盐性比硫酸化物差, 不易
水解。
④应用：用作胃肠脂肪的乳化剂和单脂肪酸甘油酸的增
溶剂；较好的洗涤剂。
好、去污力亦强；酸性水溶液中呈阳离 子性质，杀菌力很强，毒性小。
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二 非离子型表面活性剂
在水溶液中不是解离状态故称之。
1、结构组成：①亲水基团(甘油、聚乙二醇、山梨醇)； ②亲油基团(长链脂肪酸、长链脂肪醇、烷基或芳基)；
③酯键、醚健。
2、性质：毒性、溶血作用较小，化学上不解离，不易受 电解质、pH值的影响；能与大多数药物配伍，应用广 泛(外用、内服、个别可注射)。 3 、亲水亲油平衡值：HLB小，亲脂性强。
大增溶浓度（maximum additive concertration, MAC）
CMC越低， MAC就越高。
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2 、温度对增溶的影响
(1)温度对增溶存在三方面的影响
影响胶束的形成
影响增溶质的溶解
影响表面活性剂的溶解度
(2)Krafft点
对于离子表面活性剂，温度上升主要是增加增溶质在
附。
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三、表面活性剂的种类
根据极性基团的解离性质进行分类：
①离子型表面活性剂(阴离子型活性剂；阳离
子型活性剂，两性离子型)；
②非离子型表面活性剂。
混合型的
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根据分子量大小进行分类：
①低分子表面活性剂； ②高分子表面活性剂[如海藻酸钠、聚乙烯醇(PVA)、
Pluronic)等 ]
聚维酮(PVP)、聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物(Poloxamer，
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(二)阳离子型表面活性剂
起作用的是阳离子称阳性皂。
1、结构：含有一个五价氮原子。
2、特点：良好的表面活性，很强的杀菌作用。
3、应用：杀菌、防腐、皮肤、粘膜手术器械的消毒。
4、 常 用品种 ： ① 苯扎 氯 铵 ( 洁尔 灭 ) ： 常用 浓 度 0.010.02%杀菌力强稳定可降低溶液的表面张力。 ②苯扎溴铵 (新洁尔灭)
水性强，常做为O/W型乳化剂。
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⑦聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物：即泊洛沙姆(poloxamer)， 商品名普流罗尼克类(Pluronic)。
通式：HO(C2H4O)a-(C3H6O)b-(C2H4O)cH
性质：为淡黄色液体或固体；分子量103~1.4×103；
HBL0.5~30；随聚氧丙烯比例增加，则亲油性增强；
第三章 表面活性剂
中国药科大学药剂学教研室
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第一节 表面活性剂
一、概念
表面张力：使液体表面分子向内收缩至最小
面积的一种力。
表面活性剂(surfactant)：能使液体的表面张
力显著下降的物质。如肥皂水溶液。
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结构特征：两亲性，一端为亲油的非极
性烃链，C数大于8；另外一端为亲水的 极性基团，羧酸，磺酸，氨基或胺基及 它们的盐。
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四 HLB值计算
非离子表面活性剂的HLB具有加和性。
(1) 对非离子型表面活性， 可能过经验式求得:
HLBab=(HLBa×Wa+HLBb×Wb)/(Wa+Wb)
(2)理论计算法：如果HLB值是由表面活性剂分子中各种结构
基团贡献的总和，则每个基团对HLB值的贡献可用数值表示，此
数值称为HLB基团数(group number)。
HLB0~20，即石蜡为0，聚氧乙烯为20，十二烷基硫酸
钠为40。
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三 特性与应用
亲水性表面活性剂的HLB高；亲油性表面活性剂的
HLB低，
HLB值在3~6的表面活性剂适合作W/O型乳化剂； HLB值在8~18的表面活性剂适合作O/W型乳化剂； HLB值在13~18的表面活性剂适合作增溶剂； HLB值在7~9(11)的表面活性剂适合作润湿剂。
温冰冻而不改变其物理稳定性。
药剂学主要应用:增溶剂,静脉注射乳化剂,栓剂基质
等
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第二节 表面活性剂的基本特性
一、胶束(micelles)
溶液的表面正吸附达到饱和后，当溶液内表面活性
剂分子数目不断增加时，分子转入溶液中，其疏水 部分相互吸引，缔合在一起。
表面活性剂分子自身依靠范德华力相互聚集，形成
即只有高于krafft点，表面活性剂才能更大地发 挥作用。
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(3)浊点或昙点(cloud point)
对聚氧乙烯型非离子表面活性剂，温度升高
可导致聚氧乙烯链与水之间的氢键断裂，当 温度上升到一定程度时，聚氧乙烯链可发生 强烈的脱水和收缩，使增溶空间减小，增溶 能力下降，表面活剂溶解度急剧下降和析出， 溶液出现混浊，此现象称为起昙，此时温度 称为昙点。