Эмульгаторы (терминология, общие понятия, функции, классы)
Общие понятия
Эмульгатор - это дифильные ПАВ, которые ориентированы распределяются на границе раздела двух жидкостей; их условно классифицируют по структуре и свойствам молекул, механизмом действия, медицинскому назначению.
Эмульгаторы, адсорбируясь на границе фаз и накапливаясь на поверхности раздела, понижающих поверхностное натяжение, а главное, обволакивая капли диспергированной вещества, образуют адсорбционную пленку, которая имеет механическую прочность, препятствует образованию крупных частиц и слиянию капель в сплошной слой (коалесценции) и предоставляет эмульсии устойчивости. Научной школой академика Ребиндера экспериментально доказано, созданной пленка - основной фактор стабилизации эмульсий. Защитные пленки могут состоять из одного или нескольких эмуотгирующих молекулярных слоев (моно- и полимолекулярной пленки).
Строение
Молекулы веществ эмульгаторов состоят из полярной участка, образованного одним или несколькими полярными группами, и неполярной (углеводородного и др. групп). В зависимости от преобладания в молекуле той или иной части эмульгаторы лучше растворяться в полярном (вода) или неполярной (масло) растворителе.
Мицеллы, или молекулы эмульгаторов, которые находятся в близлежащем слое, имеют векторные свойства, то есть определенным образом ориентированы. Характер этой ориентации зависит от соответствующих полярных или неполярных групп мицелл или молекул. Полярные группы - гидрофильные - способны к гидратации, причем гидратированные группы на поверхности раздела ориентированы водной фазы и погружены в нее.
Неполярные участки молекул или мицелл не гидратируются, поскольку по своей природе являются гидрофобными, они ориентируются на масляной фазы и растворяются в ней. При выборе эмульгатора для фармацевтических эмульсий рекомендуется учитывать их свойства, механизм их стабилизации, токсичниcть, уровень рН, химическую совместимость с лекарственным препаратом. Для эмульсий для орального применения используют эмульгаторы, не имеют неприятного вкуса, поскольку это ограничивает использование большинства синтетических ПАВ (см. Поверхностно-активные вещества).
Функции
Эмульгаторы, используемых для получения эмульсий для парентерального применения, не должны иметь гемолитических свойств. Для стабилизации эмульсий эмульгатирующих субстанций используют в широком диапазоне концентраций от 0,1 до 25%.
По способности стабилизировать эмульсии типа в / в или в / о их можно разделить на эмульгаторы первого (в / в) и второго (в / в) рода.
По химической природе эмульгирующие субстанции разделяют на три класса:
- вещества с дифильных строением молекул
- ВМС
- неорганические вещества
По способу получения эмульгаторы могут быть синтетические, полусинтетические и природные.
Последние делятся на эмульгирующие вещества животного и растительного происхождения. Эмульгаторы также можно разделить на низко- и высокомолекулярные. К высокомолекулярным принадлежат желатин, белки, поливиниловый спирт, полисахариды растительного и микробного происхождения и др. На поверхности раздела фаз они образуют трехмерную сетку с определенными параметрами и стабилизируют эмульсии за счет создания структурно-механического барьера в объеме дисперсионной среды. Свойства эмульгаторов зависят не только от общей величины гидрофильной и липофильной частей их молекул, но и от соотношения между ними, которое выражается через гидрофильные-липофильный баланс.
Наибольшее значение как эмульгаторы имеют низкомолекулярные ПАВ. По способности к ионизации в воде их можно разделить на четыре класса: анионные, катионные, неионогенные и амфолитные.
- Анионные ПАВ содержат в молекуле полярные группы и диссоциируют в воде с образованием отрицательно заряженных длинноцепочечных органических ионов, определяет их поверхностную активность. Из анионных ПАВ для стабилизации фармацевтических эмульсий как наиболее перспективные рекомендуются мыла (соли высших жирных кислот) и натриевые соли сульфоэфиры высших жирных спиртов, например, натрия лаурилсульфат. Свойства анионных ПАВ зависят от природы катиона. Натриевые, аммониевые и триэтаноламин соли растворимы в воде и служат эмульгаторы типа в / в, а мыла с такими катионами, как кальций, магний, алюминий и железо, в воде нерастворимые и является эмульгирующие вещества типа в / о;
- катионные ПАВ диссоциируют в воде с образованием положительно заряженных органических ионов, определяет их поверхностную активность. Катионоактивные ПАР, особенно соли четвертичных аммониевых и пиридиниевих соединений, имеющих выраженное бактерицидное действие, рекомендуется включать в ЛП как консерванты и антисептики. Наиболее широко применяют в фармации из этого класса ПАР бензалкония хлорид, цетилпиридиния хлорид, этоний;
- неионогенные ПАВ не образуют ионов. Растворимость их в воде определяется наличием полярных групп с сильной сродством к воде. К этому классу ПАВ принадлежат высшие жирные спирты и кислоты, сложные эфиры гликолей и жирных кислот, Спен (эфиры высших жирных кислот и сорбита). Наиболее распространены такие неионные эмульгаторы типа в / в, как полиоксиэтиленгликоль эфиры Спен.
Представителями полимерных ПАВ является блоксополимеры - макромолекулы, состоящие из полиоксиетиленових (а) и полиоксипропиленових (b) цепей и имеют общие формулы:
- 1. R-O - (- СН 2 СН 2 O-) a - (- СН 2 СН (СН 3) -O-) b-H.
- 2. R-O- (CH2-CH2- (СН3) -O) b- (СН 2 СН 2 O-) a-H.
Полимеры первого типа имеют более низкие точки помутнения и образуют высшую пену по сравнению со вторым типом: их моечная способность одинакова, но мл. м. составляет от 5000 до 20000 (вязкие жидкости, пастообразные или твердые вещества). Растворимость блоксополимеров в воде зависит от содержания в молекуле гидроксильных оксиэтиленовых цепей. Они малогигроскопичный, растворимые в спиртах, растворителях, содержащих хлор; нерастворимые в глицерине, минеральных кислотах; малотоксичны, не раздражают слизистых оболочек, биологически безвредны. К неионогенным ПАВ относятся также жиросахара, которые в зависимости от строения молекул могут выполнять роль Е. типа в / в или в / о. Жиросахара - это неполные сложные эфиры сахарозы с высшими жирными кислотами (стеариновой, пальмитиновой, лауриновой). Это сравнительно новый класс ПАВ твердой, вязкой и жидкой консистенции с довольно ценными свойствами. Не имеют запаха и вкуса. В организме разлагаются на жирные кислоты, фруктозу и сахарозу. Жиросахара применяют как солюбилизаторы, эмульгаторы (для парентеральных эмульсий), стабилизаторы. Для стабилизации фармацевтических эмульсий можно рекомендовать такие неионогенные ПАВ: твин-80, препарат ОС-20, пентол, эмульгатор Т-1, Т-2, МГД, МД, спирты синтетические жирные первичные фракции С16-С21;
амфолитные ПАВ содержат несколько полярных групп; в воде в зависимости от рН они могут ионизироваться с образованием или длинноцепочечных анионов, или катионов, что придает им свойства анионных или катионных поверхностно-активных веществ. Амфолитные ПАВ обычно одновременно содержат аминогруппу с сульфоэфирною, карбоксильною или серною группами. Типичными представителями этого класса ПАВ является бетаин и лецитин. Среди синтетических ПАВ менее токсичные неионогенные ПАВ, а катионные - токсичные; анионные ПАВ занимают между ними промежуточное положения.
Литература
- Жогло Ф., Возняк В., Попович В., Богдан Я. Вспомогательные вещества и их применение в технологии лекарственных форм. - Львов, 1996;
- Жогло Ф.А. Жиросахара (Получение, свойства, применение). - М., 1975; Муравьев И.А. Технология лекарств. В 2 т. - М., 1980.