Применение поверхностно-активных веществ в фармации

Минздравсоцразвития России.

ГБОУ ВПО СПХФА.

Кафедра технологии лекарственных форм.

Курсовая работа

на тему: «Поверхностно-активные вещества в фармации».

Выполнила: студентка 4го курса 387

Преподаватель: доцент кафедры ТЛФ Смехова И.Е.

Санкт-Петербург.

2011 год.

Содержание.

1. Введение…………………………………………………………………………….3
2. Поверхностно-активные вещества………………………………………………...4
3. Классификация ПАВ……………………………………………………………….4
4. Гидрофильно-липофильный баланс………………………………………………6
5. Применение ПАВ в фармации…………………………………………………….6
6. ПАВ как эмульгаторы……………………………………………………………...7

       Стабилизация эмульсий……………………………………………………7

       Синергизм и антагонизм эмульгаторов…………………………………...9

       Основные эмульгаторы, применяемые при приготовлении эмульсий….9

       Основные эмульгаторы, применяемые при приготовлении эмульсионных мазей…………………………………………………………………………11

       Твердые эмульгаторы………………………………………………………13

       Новые эмульгаторы в фармацевтической технологии…………………...14

7. ПАВ как солюбилизаторы………………………………………………………….17
8. Липосомы……………………………………………………………………………19
9. Заключение…………………………………………………………………………..21
10. Список использованной литературы……………………………………………….22

Введение.

Мировое производство ПАВ постоянно возрастает, причём доля неионогенных и катионных веществ в общем выпуске всё время увеличивается. В зависимости от назначения и химического состава ПАВ выпускают в виде твёрдых продуктов (кусков, хлопьев, гранул, порошков), жидкостей и полужидких веществ (паст, гелей). Особое внимание всё больше и больше уделяется производству ПАВ с линейным строением молекул, которые легко подвергаются биохимическому разложению в природных условиях и не загрязняют окружающую среду.

                ПАВ находят широкое применение в промышленности, сельском хозяйстве, медицине, быту. Важнейшие области потребления ПАВ: фармацевтическая технология, производство мыл и моющих средств, лакокрасочной продукции. ПАВ используют во многих технологических процессах химических, нефтехимических, химико-фармацевтических, пищевой промышленности.

В своей работе я рассмотрела природу поверхностно-активных веществ, их свойства, применение в различных областях фармации, новые достижения в разработке ПАВ.

Поверхностно-активные вещества.

Поверхностно-активные вещества (ПАВ) – это вещества, способные из раствора (истинного или коллоидного) в жидкой среде адсорбироваться на поверхности раздела фаз (жидкость – газ, жидкость – жидкость, жидкость – твердое тело) с соответствующим понижением свободной энергии (поверхностного натяжения) на этой поверхности. Такие свойства обусловлены особенностями их строения. Все ПАВ – это дифильные вещества, т.е. имеют гидрофильные и гидрофобные группы. Полярная группа ( -ОН, -NH2,  -СООН, -ОSO3Na , -SO3Na и др.) служит носителем дипольного момента и проявляет способность к гидратации, т.е. сообщает молекуле гидрофильные свойства. Углеводородный радикал (в простейшем случае прямая насыщенная алкильная цепочка) имеет дипольный момент, равный или близкий к нулю, и проявляет сродство к близким по полярности фазам – углеводородам и другим нерастворимым или слаборастворимым в воде органическим соединениям (маслам).

Такая двойственность молекулы ПАВ способствует самопроизвольному накапливанию их на границе раздела фаз, где каждая из частей молекулы может взаимодействовать со средой, к которой имеет наибольшее сродство. Такая ориентация молекул отвечает наименьшей энергии Гиббса системы.

Классификация ПАВ

1. По растворимости. Существуют ПАВ водорастворимые и жирорастворимые. Способность растворяться в полярной или неполярной жидкости зависит от соотношения полярной и неполярной частей ПАВ, что достаточно эффективно определяется по величине гидрофильно-липофильного баланса.
2. По способности молекул к диссоциации. По способности полярной группы молекулы ПАВ к диссоциации их подразделяют на два больших класса: ионогенные и неионогенные ПАВ. Ионогенные ПАВ спсобны к диссоциации с образованием поверхностно-активных ионов. По данному признаку можно выделить 4 группы ПАВ:

       Анионными ПАВ  называют вещества, образующие при диссоциации в водном растворе поверхностно-активный анион и гидратированные катионы, например, гидратированный катион щелочного металла или аммония:

          С12Н25ОSO3Na   С12Н25ОSO3-   +   Na+

К ним относят боль­шинство традиционных ПАВ, в том числе и жировое мыло. Гидрофобная часть обычно представлена предельными, непре­дельными алифатическими и алкилароматическими цепями. Гидрофильность молекулы обусловлена наличием функциональных групп -СООMe, —OSO2OMe, —SO3Me. Разнообразие свойств различных анионных ПАВ объясняется пространственным строением гидрофобной части и наличием промежуточных функциональных групп. Катион в анионных ПАВ может быть не только водородом или металлом, но и органическим основанием. Часто для этих целей применяют ди- и триэтаноламины.

       Катионными ПАВ называют такие вещества, которые диссоциируют в водных растворах с образованием поверхностно-активного катиона с гидрофобной цепью. В роли аниона чаще всего выступают галогены, но могут быть и анионы серной и фосфорной кислот, например:

К катионным ПАВ в основном относят азотсодержащие соединения, но в последние годы получили практическое развитие КПАВ, не содержащие азота: соединения сульфония и сульфоксония.

       Амфотерными (амфолитными) ПАВ называют вещества, содержащие в молекуле гидрофильный радикал, способный быть акцептором или донором протона в зависимости от рН раствора. АмПАВ содержат в молекуле одну или несколько щелочных и кислотных групп. В зависимости от рН они могут проявлять свойства катионных или анионных ПАВ. При некоторых значениях рН, называемых изоэлектрической точкой, молекулы АмПАВ существуют как диполярные сбалансированные ионы. Представлены они алкиламинокислотами, белками.

       Цвиттер-ионные ПАВ. Содержат полодительно заряженную (например, аммониевую) и отрицательно заряженную (например карбоксилат – ион) группы. К ним относят N-алкилпроизводные аминокислот (глицин, бетаин), имидазолины. Цвиттер-ионные ПАВ занимают промежуточное положение между ионогенными и неионогенными ПАВ.

Неионогенные ПАВ не диссоциируют на ионы.К неионогенным поверхностно-активным веществам относят продукты конденсации окиси этилена с различными высокомолекулярными жирными кислотами и спиртами, а также эфиры сорбитана, эфиры жирных кислот и сахарозы и др. В фармацевтической практике наиболее часто применяют поверхностно-активные вещества именно этой группы и среди них особенно такие, как спены – сложные эфиры жирных кислот и неполиоксиэтилированного сорбитана, твины – эфиры полиоксиэтилированного сорбитана и жирных кислот, монопальмитат сахарозы, моностеарат сахарозы, дистеарат сахарозы, эмульгатор Т-1, эмульгатор Т-2 и др.

3.       По способности к мицелообразованию. Существуют ПАВ, которые в растворах проявляют свойство самоагрегации с образованием мицелл. Такие ПАВ называют мицеллообразующими, или коллоидным ПАВ.

4.       Классификация ПАВ по физико-химическому механизму действия на поверхности раздела фаз. Способность ПАВ при адсорбции на поверхности раздела фаз радикально изменять ее свойства и тем самым влиять на многие важные свойства дисперсных систем широко используется в самых различных областях техники и многочисленных технологических процессах. При этом влияние ПАВ может быть существенно различным в зависимости от химической природы и строения граничащих фаз и молекул ПАВ, от условий их применения. Можно выделить четыре группы ПАВ по физико-химическому механизму их воздействия на поверхность раздела фаз и дисперсную систему в целом.

       Вещества, поверхностно-активные только на границе жидкость – газ, не образующие структур ни в объеме, ни в адсорбционных слоях  и являющиеся низкомолекулярными веществами, истинно растворимыми в воде. Являются слабыми смачивателями и пенообразователями, используются в качестве вспенивателей при флотации.

       Вещества, поверхностно-активные на границе 2-х несмешивающихся жидкостей или на твердых поверхностях раздела, но также не образующих структур ни в объеме раствора, ни в поверхностных слоях. Такие вещества являются диспергаторами, они облегчают процесс образования новых поверхностей и применяются  при диспергировании твердых тел, распылении жидкостей и эмульгировании. Адсорбируясь на поверхности, они изменяют ее природу . При этом  происходит гидрофобизация гидрофильных поверхностей и гидрофилизация гидрофобных поверхностей. Используются при флотации в качестве реагентов – собирателей. Адсорбционная гидрофобизация важна при получении паст, стекловолокон, при стабилизации суспензий в углеводородных средах.

       ПАВ, образующие гелеобразную структуру как в адсорбционном слое, так и  в растворе и являющимися хорошими стабилизаторами дисперсных систем.  Примером таких ПАВ могут служить белки, глюкозиды, поливиниловый спирт и другие высокомолекулярные соединения.

       Четвертую группу ПАВ образуют моющие средства, занимающие 1 место по объему их практического использования. Наряду с высокой поверхностной активностью они обладают специфическим свойством образовывать в водных растворах выше определенной концентрации агрегаты молекул (мицеллы ПАВ).

Фторуглеродные ПАВ.

ПАВ, содержащие в гидрофобной части вместо атомов водорода атомы фтора заслуживают отдельного рассмотрения, т.к. они обладают рядом уникальных свойств, обусловленных  строением перфторалкильных цепей. Поверхности фторированных углеводородов и, в частности, перфторалкильные цепи ПАВ имеют чрезвычайно низкий запас поверхностной энергии. Перфторалкильные цепи гораздо менее склонны к межмолекулярным взаимодействиям, чем алифатические цепи. Атомы углерода и фтора близки по своим параметрам, поэтому образуемые ими ковалентные связи, хотя и поляризованы, характеризуются высокой симметрией и плотностью электронных облаков. В сравнении с атомами водорода, атомы фтора больше в диаметре и эффективнее экранируют углеродную цепь, что придает ей уникальную химическую, биологическую инертность и термостойкость. Эти качества наряду с высокой поверхностной активностью, являются наиболее ценными свойствами фторуглеродных ПАВ.

В малых концентрациях фторуглеродные ПАВ весьма эффективно понижают поверхностное натяжение водных и неводных жидкостей, хорошо “работают” в кислых, щелочных, высокотемпературных средах.  Адсорбируясь на твердой поверхности, они способны придавать ей водо-, масло-, и грязеотталкивающие свойства.  Понижая поверхностное натяжение водных растворов, фторуглеродные ПАВ способны обеспечивать самопроизвольное их растекание на низкоэнергетических поверхностях углеводородов.

Полярные группы, которые обеспечивают требуемую степень сродства к растворителю, как правило, не имеют особых отличий от полярных групп, придающих дифильность молекулам обычных ПАВ. Это могут быть карбоксильные, сульфонатные, сульфатные и фосфатные группы – в случае анионоактивных ПАВ; аминогруппы, группы четвертичного аммониевого основания, пиридиния – в случае катионоактивных ПАВ; полиалкиленоксидная или полиглицериновая цепь – в случае неиногенных ПАВ; аминокислотная или бетаиновая структуры – у амфолитных и цвиттер-ионных ПАВ.

ФторПАВ являются уникальными смачивателями, пенообразователями, диспергаторами, антистатиками, гидро- и олеофобизаторами. Однако их стоимость на два порядка выше стоимости углеродных ПАВ, что сдерживает их широкое применение, за исключением сферы высоких технологий.

Гидрофильно-липофильный баланс.

Соотношение гидрофильной и гидрофобной части в молекуле ПАВ в значительной степени определяет ее свойства и область применения.

         Гриффин (1949) ввел полуэмпирическую систему оценки свойств одного или нескольких ПАВ, в основу которой положен гидрофильно-липофильный баланс (ГЛБ). ГЛБ – соотношение между гидрофильными и гидрофобными группами. Величина его фактически определяется разностью работ адсорбции ПАВ на поверхности воды и неполярной жидкости, т.е. оно отражает растворимость ПАВ в  воде и в «масле»

Табл.1. Влияние числа ГЛБ на характер диспергируемости в в оде и облать применения ПАВ.