三、溶胶剂
(一)概述
溶胶剂(sols)系指固体药物以多分子聚集体分散于水中形成的非均相液体制剂。又称疏水胶体溶液。溶胶剂其外观与溶液一样为透明液体,但具有丁达尔(Tyndall)效应,分散的微细粒子在1~100nm,胶粒是多分子聚集体,有极大的分散度,属热力学不稳定系统。由于溶胶剂中质点小,分散度大,存在强烈的布朗运动,能克服重力作用而不下沉,因而具有动力学稳定性,但由于系统内离子界面能大,促使质点聚集变大,以降低界面能。当聚集质点的大小超出了胶体分散体系的范围时,质点本身的布朗运动不足以克服重力作用,从而导致分散介质中析出沉淀,这个现象称为聚沉。溶胶聚沉后往往不能恢复原态。
溶胶剂在制剂中目前直接应用很少,通常是使用经亲水胶体保护的溶胶制剂,如氧化银溶胶就是被蛋白质保护而制成的制剂,用作眼、鼻收敛杀菌药。
(二)溶胶剂的性质
1.光学性质
当强光线通过溶胶剂时从侧面可见到圆锥形光束,称为丁铎尔效应。这是由于胶粒粒度小于自然光波长引起光散射所致。溶胶剂的混浊程度用浊度表示,浊度愈大表明散射作用愈强。另外,不同溶胶剂对不同光波长的光线有特定的吸收作用,使溶胶剂产生不同的颜色,如氯化金溶胶呈深红色,碘化银溶胶呈黄色,蛋白银溶胶呈棕色。
2.电学性质
溶胶剂由于双电层结构而荷电,可以荷正电,也可以荷负电。在电场的作用下胶粒或分散介质产生移动,在移动过程中产生电位差,这种现象称为界面动电现象。溶剂的电泳现象就是界面动电现象所引起的。动电电位越高电泳速度就越快。
3.动力学性质
溶胶剂中的胶粒在分散介质中有不规则的运动,这种运动称为布朗运动。布朗运动是由于胶粒受溶剂水分子不规则地撞击产生的。胶粒越小运动速度越大。溶胶粒子的扩散速度、沉降速度及分散介质的黏度等都与溶胶的动力学性质有关。
(三)溶胶剂的稳定性
溶胶剂属于热力学不稳定系统,主要表现为聚结不稳定性。
1.溶胶的稳定机理
溶胶胶粒上既有使其带电的离子,也含有一部分反离子,形成的带电层称为吸附层。另一部分反离子散布在吸附层的外围,形成与吸附层电荷相反的扩散层。这种由吸附层和扩散层构成的电性相反的电层称双电层,又称扩散双电层(如图2-12所示)。由于双电层的存在,在电场中胶粒与扩散层之间发生相对移动,表现出电位差,在滑动面上的电位称ζ电位。溶胶ζ电位的高低可以表示胶粒与胶粒之间的斥力,阻止胶粒因碰撞而发生聚集,所以大多数情况下可用ζ电位作为估计溶胶稳定性的指标。溶胶质点还因具有双电层而水化,溶胶的质点是疏水的,但表面形成双电层,由于双电层中离子的水化作用,使胶粒外形成水化膜。胶粒的电荷越多,扩散层就越厚,水化膜也就越厚,溶胶越稳定。
图2-12 胶粒的双电子层结构示意图
2.影响溶胶稳定性的因素
(1)电解质的作用 电解质的加入对ζ电位的影响很大,如使扩散层变薄,较多的离子进入吸附层,使吸附层有较多的电荷被中和,胶粒的电荷变少,使水化膜也变薄,胶粒易合并聚集。
(2)高分子化合物对溶胶的保护作用 当溶胶中加入高分子溶液达到一定浓度时,能显著提高溶胶的稳定性,使其不易发生聚集,这种现象称为保护作用,形成的溶液称为保护胶体。保护作用的原因是由于足够数量的高分子物质被吸附在溶胶粒子的表面上,形成类似高分子粒子的表面结构,因而稳定性增高(如图2-13所示)。此外,被保护了的溶胶聚集后再加入分散介质,能重新变成溶胶。但如加入溶胶的高分子化合物的量太少,则反而降低了溶胶的稳定性。甚至引起聚集,这种现象称为敏化作用。
图2-13 保护胶示意图
(3)溶胶的相互作用 两种带有相反电荷的溶胶互相混合,也会产生沉淀。聚沉的程度与两胶体的比例有关,两种溶胶的用量应当恰好能使其所带的总电荷量相等时,才会完全沉淀,否则可能不完全沉淀或不沉淀。
(四)溶胶剂的制备
1.分散法
分散法是将药物的粗粒子分散达到溶胶粒子分散范围的方法。
(1)研磨法 用机械力粉碎脆性强而易碎的药物,对于柔韧性的药物必需使其硬化后才能粉碎,常用的设备是胶体磨。
(2)超声分散法 利用超声波所产生的能量进行分散的方法。当超声波进入粗分散系统后,可产生相同频率的振动波,而使粗分散相粒子分散成胶体粒子。
(3)胶溶法 使新生的粗分散粒子重新分散的方法。如新生的AgCl粗分散粒子加稳定剂,经再分散可制得AgCl溶胶剂。
2.凝聚法
药物在真溶液中可因物理条件的改变或化学反应而形成沉淀,若条件控制适度,使溶液有一个适当的过饱和度,就可以使形成的质点大小恰好符合溶胶分散相质点的要求。凝聚法包括:
(1)化学凝聚法 借助于氧化、还原、水解、复分解等化学反应制备溶胶。如硫代硫酸钠溶液与稀盐酸作用,产生新生态的硫分散于水中,形成溶胶。这种新生态的硫具有很强的杀菌作用。
(2)物理凝聚法 常用更换溶剂法,即将药物先制成真溶液,再向真溶液中加入其他溶剂,使溶质的溶解度骤然降低聚结成胶粒。
(五)典型处方与分析
例9:甲酚皂溶液(来苏儿、煤酚皂溶液)
【处方】甲酚 50ml
植物油 17.3g
氢氧化钠 2.7g
纯化水 适量
共制 100ml
【制法】取氢氧化钠加水10ml溶解后,放冷至室温,不断搅拌下加入植物油中使均匀乳化,放置30min后慢慢加热(水浴或蒸汽夹层),当皂化颜色加深呈透明状时再搅拌;并可按比例配成小样,检查未皂化物,如合格,则认为皂化完成,趁热加甲酚搅拌至皂块全溶,放冷,再添加纯化水使成100ml,即得。
【注释】
(1)消毒防腐药 用于手、器械和排泄物的消毒;消毒手用1%~2%水溶液;消毒器械和处理排泄物用5%~10%水溶液。
(2)本处方中植物油与氢氧化钠起皂化反应生成钠肥皂作增溶剂,增大甲酚的溶解度而形成溶胶剂。处方中生成的钠皂,可用钾皂代替,不需临时皂化。也可用硫酸化蓖麻油(也称土耳其红油)及其他增溶剂代替肥皂。
(3)氢氧化钠溶液与植物油的皂化反应是否完全,可用下法检查:取反应液1滴,加至适量纯化水中,应无油滴析出。反应中可加少量乙醇以加速皂化反应。
(4)当皂化反应完全后,应趁热加甲酚搅拌至皂块全溶,放冷,再加纯化水至足量。
(5)本品的皂化反应于水浴上进行。
(6)本品在水中浓度为10%(ml/ml)以下时,能任意混合。例如:本品5ml加水95ml混合后,应为澄清溶液。放置3h如呈混浊,系油未皂化完全,或肥皂用量不足,或甲酚(或煤粉)质量不佳所致。若加水稀释后,呈胶冻状,可能由于肥皂过多所致,可以减少肥皂用量矫正之。
(7)本品为黄棕色至红棕色的黏稠液体,含甲酚(C7H8O)应为48%~52%(ml/ml)。有甲酚臭,与皮肤接触润滑如肥皂样。本品能与水、醇、醚混合。