Вконтакте Одноклассники Фейсбук Гугл+ Английский Испанский Итальянский Русский Украинский

Реклама

Аэросил – диоксид кремния



Аэросил – диоксид кремния

Физико-химические свойства аэросила (диоксида кремния)

Аэросил (от латинского слова - Aerosilum), оксилы (от латинского слова - Oxylum) кремния диоксид, Silica colloidalis anhydrica (Ph. Eur.), Colloidal silicon dioxide (USP), Colloidal anhydrous silica (BP), Silica (CAS № 7631-86-9) - аморфный диоксид кремния безводный, относится к группе синтетических активных высокодисперсных минеральных наполнителей. В фармации аэросил (диоксид кремния) используется как вспомогательное вещество, стабилизатор, гелеобразователь, адсорбент, улучшает текучесть таблетированных, мазевых, гелевых и других смесей. Иногда диоксид кремния используется как активный фармакологичекий ингридиент (обладает бактерицидными свойствами, детоксикант, сорбент).

Получают диоксид кремния путем гидролиза паров кремния тетрахлорида в пламени водорода при температуре> 1000 ° С (1100-1400 ° С). Полученный продукт - белый, аморфный, непористый, индифферентный порошок распыляется, содержит 99,3% SiO2; имеет высокую дисперсность (диаметр частиц 4-40 мкм, имеют сферическую или почти сферическую форму), удельная адсорбционная поверхность составляет 50-450 м2/г; насыпной объем приблизительно 50 г/л, плотность - 2,36 г/см3; рН водной суспензии - 4,0; показатель преломления n20D = 1,46. Аэросил не растворяется в воде, кислотах и разбавленных щелочах. При концентрации аэросила в воде в количестве 10-12% образуется маловязкая текучая суспензия, при 17% - полужесткая масса, при 20% - крупчатая, которая при растирании превращается в гомогенную мазеобразный массу. В связи с большим сродством к воде аеросил относят к гидрофильным веществам. Зато диоксид кремния (аэросил) марки R972 имеет гидрофобные свойства.

Существует несколько торговых марок аэросила (диоксида кремния), которые различаются в основном по величине удельной поверхности, степенью гидрофильности или гидрофобности, а также наличием других веществ-наполнителей. Согласно определению номенклатурной комиссии аморфный диоксид кремния получил название оксида. В Украине химико-металлургическим комбинатом по лицензии фирмы «Degussa» производятся немодифицированный стандартный аэросил марок 175; 300 380 с гидрофильной поверхностью; метилаэросил АМ-1/175 и АМ-1/300, модифицированный диметилдихлорсиланом; эфироорганоаэросил марок АДЕГ-175 и АДЕГ-300, модифицированных этиленгликолем и диэтиленгликолем, и АМ-2, модифицированный аминоспиртами. В США производят модифицированный аэросил - органосил и кебосил (фирма «Cabot»), в России - бутосил, аэросил-К, который составляет сочетание 85% диоксида кремния и 15% крахмала, аэросил марки СОК-84, который является коагулянтом 85% диоксида кремния и 14% оксида аммония. В Германии фирма «Degussa» производит гидратированные марки аэросила, содержащих связанную воду (дуросил, вулкасин, сифлокс, ультрасил и др.), которые отличаются содержанием SiO2, диаметром частиц, плотностью и свойствами), аэросил в виде суспензий (К-314, содержит 14% А., К-328, содержит 28% А.). В Японии производится микросил и носил, во Франции - франсил, в Англии - маносил. Для косметики может производиться в виде пасты. Недавно аэросил внесен в фармакопеи различных стран (Венгрии, Дании, Австрии и др.). В США диоксид кремния (аэросил) разрешен также как добавка к пищевым продуктам в количестве 2%.

Аэросил относят к теории «чистых» веществ, которые высвобождают активные ингредиенты без затраты энергии. Электронно-микроскопические исследования показали, что каждая основная частица аэросила состоит из четырех отдельных слоев (рисунок). Ядро этой частицы является трехмерным полимером из элементов SiO2. Имея на поверхности частиц Силан Si-OН и силоксановые Si-O-Si группы, аэросил способен за счет водородных связей создавать узороподобный каркас, позволяющий ограничивать температурное расширение загущенной жидкости. Силоксановые и силановые группы в аэросиле являются функциональными, а связь кремний - кислород характеризуется высокой прочностью (достигает 372,5 Дж / моль), что объясняется его полярностью, благодаря которой ковалентная связь приближается к ионной связи.

Таблица – Основные свойства диоксида кремния (аэросила)

Структура аэросила (сегмент основного участка) Описание Реакция на повышение температуры
Несвязанная вода Освобождается при 105 °С
Связанная вода Освобождается при 105–200 °С
Группы SiOН на поверхности кремнезема Превращается в силоксановые группы при ≥200 °С2SiOН = Si–O–Si + Н2О
Ядро кремнезема Тпл 1700 °С
Структура аэросила – диоксида кремния

Рисунок. Структура пространственной сетки аэросила в гидрогеле

Силаноловые группы распределены неравномерно. Различают поверхностные силановые группы, которые могут быть свободными или соединенными водородными мостиками, и силанола группы внутри молекулы, которых также могут быть соединены между собой водородными мостиками. В результате создается разветвленная объемная структура, в результате чего аэросил относят к неорганическим полимерам. Силоксановые группы имеют гидрофобные свойства, они стабильны (ОН силaноловои группы отщепляются при температуре> 300 ° С), обусловливают кислую реакцию; имеют гидроксильные группы как на поверхности, так и внутри молекулы аэросила. При равномерном распределении каждый второй атом кремния имеет гидроксильную группу на поверхности.

Это и обуславливает три вида взаимодействия аэросила: физическую адсорбцию, химическую адсорбцию (образование водородных мостиков группами силанола с водой, спиртами, кислотами и другими веществами) и химические реакции на поверхности молекулы. Так, группы силанола взаимодействуют со спиртами, образуя эфиры.

Аэросил (диоксид кремния) имеет хорошие сорбционные свойства, поглощает от 15 до 60% различных жидкостей в зависимости от их природы, не меняя внешнего вида и сыпучести порошка. Первый слой воды абсорбируется аэросилом за счет создания водородных мостиков (химическая адсорбция), а последующие слои - за счет физической адсорбции. Физически адсорбированная вода высвобождается при температуре 25-150 ° С, тогда как химически адсорбированная - при 800 ° С.

Аэросил, который используется для производства лекарств, должен иметь высокую чистоту. В таблице 1 приведен химический состав различных торговых марок аэросила, которые могут иметь определенные примеси, образующиеся при производственных процессах, например, следы соляной кислоты, которая вызывает рН 4% водной суспензии полимера (3,6-4,3). Итак, аэросил (диоксид кремния) ведет себя как слабая кислота.

Таблица 1 - Химический состав различных марок аэросила (в пересчете на сухое вещество, по М.М. Астраханову)

Содержание, % Марки аэросила, состав, %
200; 300; 380 0 СОК84 R972 Комбинированный
SiO2 >99,87 >99,8 82–86 >98,3 85
Al2O2 <0,05 <0,03 14–18 <0,05
Fe2O3 <0,003 <0,001 <0,1 <0,01
TiO2 <0,03 <0,02 0,03
Na2O <0,0009
As <0,0001
B2O3 <0,003
Bi2O3 <0,0003
P2O5 <0,0005
HCl <0,025 <0,025 <0,1 0,05
Крахмал

В таблице 2 приведены важнейшие физико-химические свойства разных марок аэросила, которые нашли широкое использование при производстве лекарств

Таблиця 2. Физико-химические свойства разных марок аэросила

Показатель Марки аэросила
200 300 380 0 СОК-84 R-972
Удельная поверхность, м2/г 200±25 300±30 380±30 200±25 170±30 120±30
Потери при прокаливании,% 1 2 2,5 1 1 2
Средний размер частиц 12 7 7 12 16
Содержание влаги, % (высушенный при 105 °С) 1,5 1,5 1,5 0,5 2,5
Насыщенная масса, г/л, стандарт (непрессованый) прессованный ≈60≈120
Пористость Пористый Непористый
рН 4% водной дисперсии 3,6–4,3 3,6–4,3
3,5–4,1 (в метаноле)

В производстве лекарств аэросил используют в качестве стабилизатора суспензионных маслянных линиментов. Обладает высокой способностью к адсорбции различных жидкостей. Добавление аэросила в состав масляных и водно-спирто-глицериновых суспензионных линиментов способствует повышению седиментационной, агрегационной и агрегативной устойчивости этих систем, созданию достаточно прочной пространственной структуры, способной удерживать в ячейках иммобилизованные жидкую фазу со взвешенными частицами фармацевтических субстанций. В водных и водно-спиртовых суспензиях стабилизирующее действие аэросила обусловлена главным образом электростатическими силами. Оседания частиц твердой фазы в стабилизированных водно-спиртовых суспензиях происходит в 3 раза медленнее, чем в нестабилизированных системах. Стабилизирующая действие аэросила возрастает при наличии небольшого количества ПАВ, например, твина-80. Наличие аэросила (в концентрации 1,0-5,0%) в эмульсиях и суспензиях повышает их стабильность, способность к лучшей фиксации на коже и эффективность терапевтического действия. С водой и спиртом диоксид кремния в концентрации 3% создает мутные суспензии, доли которых имеют отрицательный заряд.

Одним из свойств аэросила является его загустительная (загуститель) способность (табл. 3).

Таблица 3. Загустительный эффект аэросила-200

Жидкость Количество аэросила-200 (%), добавленная до получения плотно-вязко-пластичной массы
Рыбий жир 8–10
Вазелиновое масло 8
Арахисовое масло 10
Оливковое масло 8–10
Полиэтиленгликоль 400 8
Цетиловий спирт 8–12
Глицерин 8–10
Ванилин жидкий 8–12
Эсилон-4 8

Это свойство используется для получения аэросилсодержащих гелей и мазевых основ, в состав которых входит аэросил. Как жидкую фазу для их композиций используют полиэтилсилоксановую жидкость под названием Эсилон-5 или Эсилон-4, рыбий жир, ПЭГ-400, касторовое масло, жирные масла и тому подобное. Эсилон-5 загущенный 16% аэросила известный как Вазелин КВ-Е / 16, не раздражает кожу, не препятствует всасыванию действующих веществ. В качестве загустителя жидкой фазы используют аэросил (диоксид кремния) в количестве 8-16%. Полученные гели имеют мягкую пластичную консистенцию, хорошо распределяются и фиксируются на коже. Они имеют хорошую коллоидную стабильность при повышенной температуре (≥40 ° С), сохраняют необходимую консистенцию, которая не меняется даже при 100 ° С, а потому аэросилсодержащие гели и мази могут применяться в условиях тропического климата. По структурно-механическим свойствам гели, в состав которых входит аэросил, составляют тиксотропные пластические термостабильные системы и обладают антимикробной устойчивостью. Количественное содержание аэросила в системе влияет на реологические и биофармацевтические свойства гелей. Увеличение диоксида кремния в составе гелей приводит к росту их пластической вязкости и тиксотропных свойств, при этом заметно замедляется высвобождение активного фармакологического ингридиента.

Применение аэросила (диоксида кремния) в медицинской и ветеринарной фармацевтической промышлености

В производстве таблеток аэросил используется в концентрации 0,1-0,5% как скользящее и взрыхляющее (0,1-2,0%) вещество, что сокращает время их распада, облегчает процесс грануляции, улучшает текучесть таблетированной массы. Адсорбционные свойства аэросила используют в производстве порошков, экстрактов и других фармацевтических препаратов.

Многочисленными фармакологическими, токсикологическими и биофармацевтическими исследованиями подтверждено, что аэросил при внутреннем применении индифферентный, хорошо переносится больными, обладает лечебными свойствами при заболеваниях желудочно-кишечного тракта и других воспалительных процессах, может быть источником снабжения кремния в организме. Есть сведения о том, что аэросил (диоксид кремния) может способствовать сокращению гладких мышц и сосудов, а также обладает бактерицидными свойствами.

Аэросилсодержащие фармацевтические системы не проявляют раздражающего и токсического действия. Такие же свойства присущи мазям при использовании эсилона и аэросила как основы (композиция эсилона-5, загущенная 15% аэросилом при изготовлении мазей с антибиотиками и кортикостероидами). Мази с аэросилом (диоксидом кремния) легко выдавливаются из туб, хорошо фиксируются на коже, обладают пролонгированным действием.

Литература

Жогло Ф., Возняк В., Попович В., Богдан Я. Вспомогательные вещества и их применение в технологии лекарственных форм. - Львов, 1996; Перцев И.М., Котенко А.М., Чуешов А.В., Халеева Е.Л. Фармацевтические и биологические аспекты мазей: Монография. - Х., 2003; Печковская К.А. Наполнение резин. В кн .: Энциклопедия полимеров. В 3 т. - М., 1974.

^Наверх

Полезно знать