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1、第三章 表面活性剂,药剂学,学习要求,第三章 表面活性剂,第一节 概述第二节 表面活性剂的分类第三节 表面活性剂的基本性质 第四节 表面活性剂的应用,第一节 概述,表面张力：使液体表面分子向内收缩至最小面积的这种力,第一节 概述,二、表面活性剂的结构特点,第一节 概述,三、表面活性剂的吸附性,2.表面活性剂分子在溶液中的正吸附,第一节 概述,三、表面活性剂的吸附性,2.表面活性剂分子在溶液中的正吸附,第一节 概述,第一节 概述,表面活性剂溶液与固体接触时，表面活性剂分子可能在固体表面发生吸附，使固体表面性质发生改变。对于极性固体物质在表面活性剂浓度较低时形成单层吸附，当其达到临界胶束浓度时，转
2、为双层吸附。对于非极性固体，一般只发生单分子层吸附。,三、表面活性剂的吸附性,2.表面活性剂在固体表面的吸附,第二节 表面活性剂的分类,第二节 表面活性剂的分类,第二节 表面活性剂的分类,第二节 表面活性剂的分类,一、离子表面活性剂,起表面活性作用的部分是阴离子,第二节 表面活性剂的分类,一、离子表面活性剂,（一）阴离子表面活性剂,第二节 表面活性剂的分类,一、离子表面活性剂,（一）阴离子表面活性剂,第二节 表面活性剂的分类,一、离子表面活性剂,（二）阳离子表面活性剂,第二节 表面活性剂的分类,一、离子表面活性剂,（三）两性离子表面活性剂,第二节 表面活性剂的分类,二、非离子表面活性剂,第二节
3、 表面活性剂的分类,二、非离子表面活性剂,第二节 表面活性剂的分类,二、非离子表面活性剂,第二节 表面活性剂的分类,二、非离子表面活性剂,（二）多元醇型,第二节 表面活性剂的分类,二、非离子表面活性剂,（二）多元醇型,第二节 表面活性剂的分类,二、非离子表面活性剂,第二节 表面活性剂的分类,二、非离子表面活性剂,（三）聚氧乙烯型,第二节 表面活性剂的分类,二、非离子表面活性剂,（四）聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物,第二节 表面活性剂的分类,二、非离子表面活性剂,（四）聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物,第三节 表面活性剂的基本性质,（一）表面活性剂胶束,1.临界胶束浓度,一、物理化学性质,临界胶束浓度（cri
4、tical micell concentration,CMC）：表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度。,第三节 表面活性剂的基本性质,（一）表面活性剂胶束,一、物理化学性质,2.胶束的结构,第三节 表面活性剂的基本性质,（一）表面活性剂胶束,一、物理化学性质,2.胶束的结构,第三节 表面活性剂的基本性质,（一）表面活性剂胶束,一、物理化学性质,3.临界胶束浓度的测定,CMC，溶液表面张力基本达到最低值，而且溶液的多种物理性质如摩尔电导、粘度、渗透压、密度、光散射等多种物理性质发生急剧变化。利用这些性质与表面活性剂浓度之间的关系，可推测出表面活性剂的临界胶束浓度,（1）表面张力法（2）电导法（3
5、）增溶法（4）颜料法（5）光散射法,第三节 表面活性剂的基本性质,（一）表面活性剂胶束,一、物理化学性质,4.影响临界胶束浓度的因素,（1）碳氢链的长度（2）碳氢链的分支（3）极性基团的位置（4）疏水链性质的影响（5）亲水基团的种类（6）表面活性剂的种类（7）温度对胶束形成的影响,第三节 表面活性剂的基本性质,（二）亲水亲油平衡值,一、物理化学性质,1.HLB值的概念,亲水亲油平衡值(hydrophile-lipophile balance，HLB)系表面活性剂分子中亲水和亲油基团对油或水的综合亲合力。数值范围：HLB值范围为040，其中非离子表面活性剂HLB值范围为020。HLB 值愈大，亲
6、水性愈强；HLB 值愈大，亲水性愈强；HLB 值愈小，亲油性愈强。值愈小，亲油性愈强。,第三节 表面活性剂的基本性质,（二）亲水亲油平衡值,一、物理化学性质,1.HLB值的概念,第三节 表面活性剂的基本性质,（二）亲水亲油平衡值,一、物理化学性质,2.表面活性剂的HLB值应用范围,第三节 表面活性剂的基本性质,（二）亲水亲油平衡值,一、物理化学性质,3.HLB值的计算,(1)非离子型表面活性剂的HLB值具有加和性，混合后的HLB值可通过经验式求得：HLBab=(HLBaWa+HLBbWb)/(Wa+Wb)(2)理论计算法：如果HLB值是由表面活性剂分子中各结构基团贡献的总和，则每个基团对HLB
7、值的贡献可用HLB基团数表示，则 HLB=(亲水基团HLB)+(亲油基团HLB)+7,第三节 表面活性剂的基本性质,（二）亲水亲油平衡值,一、物理化学性质,1.HLB值的概念,第三节 表面活性剂的基本性质,（二）亲水亲油平衡值,一、物理化学性质,4.HLB值的计算实例,1.乳化硅油所需HLB值为10.5，若选用55%的聚山梨酯60（HLB值为14.9）与45%另一待测表面活性剂混合取得最佳乳化效果，试计算该表面活性剂的HLB值？解：由乳化硅油的HLB值知，HLB=(HLB1W1+HLB2W2)/(W1+W2)=(14.90.55+HLB20.45)/(0.55+0.45)=10.5 由此，HL
8、B2=5.12 答：该表面活性剂的HLB值5.12。,第三节 表面活性剂的基本性质,（三）表面活性剂的增溶,一、物理化学性质,（1）胶束增溶一些挥发油、脂溶性维生素、甾体激素等许多难溶性药物在表面活性剂溶液中增溶，形成澄明溶液及提高浓度。胶束增溶体系是热力学稳定体系，也是热力学平衡体系。,第三节 表面活性剂的基本性质,（三）表面活性剂的增溶,一、物理化学性质,表面活性剂用量为1 g时增溶药物达到饱和浓度即为最大增溶浓度(maximum additive concentration,MAC)。一定条件下，增溶浓度是恒定值。举例：（1）1 g吐温80可增溶0.19 g丁香油。（2）煤酚在水中的溶解
9、度仅3%左右，但在肥皂溶液中，却能增加到50%左右，此即“煤酚皂”溶液。（3）甲酚，p40（4）非洛地平，黄体酮，丁香油，,（1）胶束增溶,第三节 表面活性剂的基本性质,（三）表面活性剂的增溶,一、物理化学性质,（2）温度对增溶的影响,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,对于离子表面活性剂，温度上升主要是增加增溶质在胶束中的溶解度以及增加表面活性剂的溶解度。,第三节 表面活性剂的基本性质,（三）表面活性剂的增溶,一、物理化学性质,（2）温度对增溶的影响,1.krafft点（熟练掌握定义）krafft点（克拉夫特点）：离子表面活性剂在水中的溶解度随温度升高，当至某一温度时，其溶
10、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点亦是离子表面活性剂应用温度的下限，即只有高于krafft点，表面活性剂才能更大程度地发挥作用。如SDS,第三节 表面活性剂的基本性质,（三）表面活性剂的增溶,一、物理化学性质,第三节 表面活性剂的基本性质,（三）表面活性剂的增溶,一、物理化学性质,（2）温度对增溶的影响,2.起昙与昙点,某些含聚氧乙烯基的非离子表面活性剂，温度升高至某一温度时，其溶解度急剧下降并析出，溶液出现混浊，此现象称为起昙，此时温度称为昙点(或浊点）。（熟练掌握昙点的定义）原因：温度升高到一定程度时，可导致聚
11、氧乙烯链与水之间的氢键断裂，聚氧乙烯链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降低。在聚氧乙烯链相同时，碳氢链越长，浊点越低；在碳氢链长相同时，聚氧乙烯链越长则浊点越高。,第三节 表面活性剂的基本性质,（三）表面活性剂的增溶,一、物理化学性质,（2）温度对增溶的影响,PEO与PEG的区别,主要是两者的合成方法不同：PEG（聚乙二醇）采用缩聚反应得到，所以两端都是羟基；而PEO（聚氧乙烯）是由环氧乙烷经烷氧化物引发阴离子开环聚合 得到，端基上会带上烷氧基团，所以由于聚合方法不一样，二者分子量会有差别。但不能把二者分子量的差异当成区分二者的标准，分子量是可以控制的。聚
12、合方法不同带来的实质区别是端基结构的不同。,第三节 表面活性剂的基本性质,二、表面活性剂的生物学性质,（一）对药物吸收的影响,表面活性剂可能增加药物吸收，也可能降低药物的吸收。若药物被增溶在胶束内，且能顺利从胶束内扩散或胶束迅速与胃肠粘膜融合，则增加吸收；表面活性剂溶解生物膜脂质，增加上皮细胞的通透性，从而改善吸收；形成高粘度团块，降低胃空速率，增加药物吸收。,第三节 表面活性剂的基本性质,二、表面活性剂的生物学性质,（二）表面活性剂与蛋白质的相互作用,离子型表面活性剂在酸性或碱性介质中都可能与蛋白质结合 蛋白质在碱性下，羧基解离而带负电荷时，与阳离子表面活性剂发生电性结合；蛋白质在酸性下，氨
13、基或胺基解离而带正电荷时，与阴离子表面活性剂发生电性结合。表面活性剂还可破坏蛋白质结构中的盐键、氢键和疏水键，使蛋白质的螺旋结构被破坏，最终蛋白质发生变性。,第三节 表面活性剂的基本性质,二、表面活性剂的生物学性质,（三）表面活性剂的毒性,1.表面活性剂毒性大小：一般是阳离子型阴离子型非离子型2.口服给药：阳离子型阴离子型非离子型，非离子型表面活性剂口服一般没有毒性。3.静脉给药的毒性口服，其中仍非离子型毒性较低，Poloxamer188静脉注射毒性很低。4.溶血作用：阴、阳离子表面活性剂不仅毒性较大，而且有溶血作用。非离子型表面活性剂也有溶血作用，但一般较小。,第三节 表面活性剂的基本性质,
14、二、表面活性剂的生物学性质,（四）表面活性剂的刺激性,各类表面活性剂以外用制剂的形式长期应用或高浓度使用时可能出现皮肤或粘膜损害。但仍以非离子型的对皮肤，粘膜的刺激性为最小。,第四节 表面活性剂的应用,一、增溶剂,增溶体系是溶剂、增溶剂和增溶质组成的三元体系，三元体系的最佳比例常通过实验制作三元相图来确定。制作三元相图：按一组比例取增溶剂和增溶质混匀，分别滴加蒸馏水，计算各混浊点处三组分的重量或体积百分数，并绘入三角坐标图中,（一）增溶相图,第四节 表面活性剂的应用,一、增溶剂,（二）影响增容作用的因素,1.增溶剂的性质2.增溶质的性质3.温度,第四节 表面活性剂的应用,一、增溶剂,（二）影响
15、增容作用的因素,1.增溶剂的性质,同系物增溶剂随碳原子数的增加而增大，CMC减小，胶束聚集数增加，增溶量增加。加入顺序：通常将增溶质与增溶剂先行混合要比增溶剂先与水混合的效果好,第四节 表面活性剂的应用,一、增溶剂,（二）影响增容作用的因素,2.增溶质的性质,当解离药物与带有相反电荷的表面活性剂混合时，在不同配比下可能出现增溶、形成可溶性复合物和不溶性复合物等复杂情况。解离药物与非离子表面活性剂配伍时，pH可明显影响药物的增溶量。弱酸性药物在偏酸性下有较大的增溶；弱碱性药物，则在偏碱性下有更多的增溶；两性药物则在等电点时有最大增溶量。,第四节 表面活性剂的应用,一、增溶剂,（二）影响增容作用的
16、因素,多组分增溶质的增溶制剂中有多组分时，对主药的增溶效果取决于各组分与表面活性剂的相互作用。多种组分与主药竞争同一增溶位置，主药的增溶量减少；某一组分吸附或结合表面活性剂分子，主药的增溶量减少；某些组分也可扩大胶束体积而增加主药的增溶量。抑菌剂或其他抗菌药物在表面活性剂溶液中易被增溶而降低其活性，需增加用量才能达到原来相同的抑菌效果。,2.增溶质的性质,第四节 表面活性剂的应用,一、增溶剂,（三）表面活性剂溶液的化学稳定性,药物增溶后的稳定性可能与胶束表面性质、结构和胶束缔合体的反应性、药物本身的降解途径、环境的pH、离子强度等多种因素有关。,第四节 表面活性剂的应用,一、增溶剂,（三）表面
17、活性剂的复配,1.与中性无机盐的配伍离子表面活性剂溶液中加入可溶性的中性无机盐，主要受反离子影响：反离子结合率和浓度越高，表面活性剂CMC就越低，从而增加了胶束数量，增加了烃类增溶质的增溶量，但却降低了极性药物的增溶量。2.有机添加剂脂肪醇与表面活性剂分子形成混合胶束，烃核的体积增大，对碳氢化合物的增溶量增加；极性有机物，如尿素、N-甲基乙酰胺、乙二醇等均升高表面活性剂的临界胶束浓度。,第四节 表面活性剂的应用,一、增溶剂,（三）表面活性剂的复配,3.水溶性高分子,水溶性高分子吸附表面活性剂，减少溶液中游离表面活性剂分子数量，临界胶束浓度升高；阳离子表面活性剂与含羧基的水溶性高分子生成不溶性复
18、凝聚物；但在含有高分子的溶液中，一旦有胶束形成，其增溶效果却显著增加。,第四节 表面活性剂的应用,一、增溶剂,（三）表面活性剂的复配,4.表面活性剂混合体系,（1）同系物混合体系二个同系物等量混合体系的表面活性介于各自表面活性之间，而更趋于活性较高（即碳链更长）的组分，对CMC较小组分有更大的影响。（2）非离子型表面活性剂与离子型表面活性剂混合体系两者更容易形成混合胶束，CMC介于两种表面活性剂CMC之间或低于其中任一表面活性剂的CMC。对于阴离子型表面活性剂-聚氧乙烯型非离子表面活性剂体系，当聚氧乙烯数增加时，可能发生更强的协同作用，但电解质可使协同作用减弱。,第四节 表面活性剂的应用,一、
19、增溶剂,（三）表面活性剂的复配,4.表面活性剂混合体系,（3）阳离子型表面活性剂与阴离子型表面活性剂混合体系,水溶液中，带有相反电荷的离子型表面活性剂的适当配伍可形成具有很高表面活性的分子复合物，对润湿、增溶、起泡、杀菌等均有增效作用。如混合比例不当、混合方法不适，可导致溶解度很小的离子化合物从溶液中沉淀,二、表面活性剂的其他应用,第四节 表面活性剂的应用,乳化剂：HLB=38，可作为W/O型乳化剂；HLB=816，可作为O/W型乳化剂。润湿剂：HLB=79，可作为润湿剂。起泡剂和消泡剂：起泡剂通常具有较强的亲水性和较高的HLB值。在产生稳定泡沫的情况下，加入一些HLB值为13的亲油性较强的表
20、面活性剂，可使泡沫破坏。去污剂：最适HLB值一般在1316，非离子表面活性剂去污最强，其次为阴离子表面活性剂。消毒剂和杀菌剂：大多数阳离子表面活性剂和两性离子表面活性剂都可用作消毒剂，少数阴离子表面活性剂也有类似作用。,本章考点1：HLB值和CMC的定义,1亲水亲油平衡值（HLB值）（1）定义：表面活性剂分子中亲水基团和亲油基团对油或水的综合亲和力称为亲水亲油平衡值（HLB）。（2）表面活性剂的HLB值越高，其亲水性越强；HLB值越低，其亲油性越强。非离子型表面活性剂的HLB值具有加和性。2 Critical micelle concentration(CMC).Critical micell
21、e concentration(CMC)：临界胶束浓度，表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度即为临界胶束浓度。（A卷考题）P37,本章考点2：表面活性剂的应用,表面活性剂作为W/O型乳化剂的HLB值：38；表面活性剂作为O/W 型乳化剂的HLB值：816。表面活性剂作为润湿剂的HLB值：79,本章考点3：HLB值的计算,例1：已知Span-80 的HLB值4.3，Tween-80的HLB值是15，两者等量混合后的HLB值为(A)A.9.65 B.19.3 C.4.3 D.15 E.12.6例2：45司盘（HLB4.7）和55吐温（HLB14.9）组成的混合表面活性剂的HLB值是（B）A.5.1
22、55 B.10.31 C.6.873 D.20.62 E.14.9,本章考点4：Krafft point,Krafft point：即克拉夫特点，离子型表面活性剂在温度较低时溶解度很小，但随温度升高而逐渐增加，当到达某一特定温度时，溶解度急剧陡升，把该温度称为克拉夫特点。P41,起昙和cloud point:（1）cloud point:昙点，某些含聚氧乙烯基的非离子型表面活性剂的溶解度开始随温度升高而加大，当达到某一温度时，其溶解度急剧下降，溶液出现浑浊或分层，但冷却后又恢复澄清。这种由澄清变成浑浊或分层的现象称为起昙，该转变温度称为昙点。（2）产生起昙现象的主要原因是此类表面活性剂分子结构
23、中所含的聚氧乙烯基与水分子形成的氢键在温度升高到昙点后断裂，从而引起表面活性剂溶解度急剧下降，出现浑浊或分层现象，当温度下降至昙点以下时，氢键又可重新形成。,本章考点5：cloud point,阳离子表面活性剂的毒性一般较大，其次是阴离子表面活性剂，非离子表面活性剂的毒性相对较小。阳离子和阴离子的表面活性剂还有较强的溶血作用，非离子表面活性剂的溶血作用比较轻微，其中聚山梨酯类表面活性剂的溶血作用通常较其他含聚氧乙烯基的表面活性剂更小。,本章考点6：表面活性剂的毒性,本章考点7：常用的表面活性剂,1阴离子表面活性剂（1）高级脂肪酸盐（肥皂类）：具有良好的乳化能力，但容易被酸破坏，碱土金属皂还可被
24、钙、镁盐等破坏，电解质可使之盐析，具有一定的刺激性，一般只用于外用制剂。（2）硫酸化物：常用的有硫酸化蓖麻油（俗称土耳其红油）和高级脂肪醇硫酸酯类（主要用作外用软膏的乳化剂）。（3）磺酸化物：常用的有脂肪族磺酸化物和烷基芳基磺酸化物。2阳离子表面活性剂起表面活性作用的是阳离子。常用的有苯扎氯铵（洁尔灭）、苯扎溴铵（新洁尔灭）等。,本章考点7：常用的表面活性剂,3两性离子表面活性剂（1）天然的两性离子表面活性剂：主要有豆磷脂和卵磷脂，常用的是卵磷脂。（2）合成的两性离子表面活性剂：阴离子部分主要是羧酸盐，阳离子部分主要是胺盐或季铵盐。4非离子表面活性剂（1）脱水山梨醇脂肪酸酯：亲油性较强，常用作
25、W/O型乳剂的乳化剂或O/W型乳剂的辅助乳化剂。（2）聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯：商品名为吐温类。常用的有：吐温20（聚山梨酯20）、吐温40（聚山梨酯40）、吐温60（聚山梨酯60）、吐温80（聚山梨酯80）、吐温85（聚山梨酯85）等。（3）聚氧乙烯脂肪酸酯：常用作O/W型乳剂的乳化剂。常用的有聚氧乙烯40硬脂酸酯。（4）聚氧乙烯脂肪醇醚：常用的有西土马哥、平平加O及埃莫尔弗等。（5）聚氧乙烯聚氧丙烯共聚物：常用的有普朗尼克类，如普朗尼克F-68等。,本章考点8：常用的表面活性剂的中英文名称,SDS：十二烷基硫酸钠p32（也可写为：月桂基硫酸钠，简写为 SLS,但简写为SDS 更常用）Tween 80：聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯（或：聚山梨酯80）p35Span 80：脱水山梨醇单油酸酯p34Tween:聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯 p35Span:脱水山梨醇脂肪酸酯 p34Poloxamer：泊洛沙姆p35,297,本章考点9：增溶的定义及增溶的原理,增溶:某些难溶性药物在表面活性剂的作用下，在溶剂中增加溶解度并形成溶液的过程，叫做增溶。p23,Homework,1.名词解释 CMC，HLB值，Krafft点，cloud point2.论述题：按分子组成特点，表面活性剂分为哪几类，每一类中至少举出一例。,
