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【学习目标】
知识目标
掌握表面活性剂的含义、特点及分类。
熟悉表面活性剂的基本性质。
了解表面活性剂的选用原则。
能力目标
熟练掌握表面活性剂在药剂中的应用。
学会分析处方中表面活性剂的具体应用。
液体的表面张力是指一种使表面分子具有向内运动的趋势，并使表面自动收缩至最小面积的力。由于液体表面分子受力不平衡而产生表面张力。任何纯液体在一定温度下都具有一定的表面张力。
表面活性剂是指能够显著降低两相间表面张力（或界面张力）的物质。
表面活性剂之所以能降低表面张力，是由于其分子中同时含有极性的亲水基团和非极性的亲油基团，具有“两亲性”（图4-1）。非极性基团是由8个以上碳原子组成的烃链；极性基团是羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，也可是羟基、酰胺基、醚键等。
图4-1 表面活性剂的两亲性
表面活性剂按其解离情况不同可分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂（在水中不解离），其中离子型表面活性剂又分为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂和两性离子型表面活性剂。常用表面活性剂的品种、性质特点和应用如下：
1.阴离子型表面活性剂
（1）肥皂类 是高级脂肪酸的盐。通式为（RCOO - ） n M n + ，因M不同，又分为一价皂（如钾皂、钠皂等）、二价或多价皂（钙皂、铅皂等）、有机胺皂（如三乙醇胺皂）等。一价皂和有机胺皂为亲水性，二价或多价皂为亲油性。本类表面活性剂具有良好的乳化能力和分散油的能力，但容易被酸破坏，碱土金属皂还可被钙、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 是硫酸化脂肪油和高级脂肪醇硫酸酯类。通式ROSO 3 - M + 。其中高级脂肪醇烃链R在C 12 ～C 18 范围。代表物有：
①硫酸化蓖麻油：又称土耳其红油，为黄色或橘黄色黏稠液体，有微臭，可与水混合，为无刺激性的去污剂和润湿剂。可代替肥皂洗涤皮肤，亦可作载体使挥发油或水不溶性杀菌剂溶于水中。
②十二烷基硫酸钠：乳化能力很强，并较肥皂类稳定，对黏膜有一定的刺激性。主要用作外用软膏的乳化剂，有时还可以用作片剂等固体制剂的润湿剂和增溶剂。
（3）磺酸化物 是脂肪酸或脂肪醇经磺酸化后，用碱中和所得到的化合物，主要有脂肪族磺酸化物、烷基芳基磺酸化物和烷基萘磺酸化物。通式为RSO 3 - M + 。常用品种为十二烷基苯磺酸钠，是目前广泛应用的表面活性剂，有较好的保护胶体的性质，黏度低，去污力、起泡性和油脂分散能力都很强，是优良的洗涤剂。
2.阳离子型表面活性剂 此表面活性剂起表面活性作用的部分是阳离子，带有正电荷，又称为阳性皂。是季铵化合物，通式为R 1 R 2 N + R 3 R 4 。其特点是水溶性大，在酸性或碱性溶液中均较稳定，具有良好的表面活性作用和杀菌、防腐作用。毒性较大，只能外用，临床主要用于皮肤、黏膜和手术器械的消毒。常用的品种有苯扎氯铵（洁尔灭）、苯扎溴铵（新洁尔灭）、度米芬等。
3.两性离子型表面活性剂 在不同pH介质中可表现阳离子或阴离子表面活性剂的性质。在碱性水溶液中呈现阴离子表面活性剂的性质，具有较好的起泡性，去污力强；在酸性水溶液中则呈现阳离子表面活性剂的性质，具有很强的杀菌能力。
两性离子型表面活性剂有天然的与合成的两种类型。
（1）卵磷脂类 是天然的两性离子型表面活性剂，主要来源于大豆和蛋黄，根据来源不同又分为豆磷脂和卵磷脂。外观呈透明或半透明黄色或黄褐色油脂状，对热非常敏感，在酸性、碱性和酯酶作用下易水解，对油脂的乳化能力很强，常用于注射用乳剂及脂质体的制备。
（2）氨基酸型和甜菜碱型 为合成类的两性离子型表面活性剂。
4.非离子型表面活性剂 在溶液中呈不解离状态，多为酯类或醚类化合物。其分子中构成亲水基团的是甘油、聚乙二醇和山梨醇等多元醇；构成亲油基团的是长链脂肪酸或长链脂肪醇，以及烷基或芳基，它们以酯键或醚键与亲水基团结合。本类表面活性剂毒性低，不解离，不受溶液pH的影响，能与大多数药物配伍，因此广泛应用于外用制剂、内服制剂和注射剂。常用品种主要有以下几类。
（1）脱水山梨醇脂肪酸酯类（又称脂肪酸山梨坦类） 系由脱水山梨醇与各种不同的脂肪酸组成的酯类化合物，商品名为司盘（Spans）。根据脂肪酸品种和数量的不同，有司盘20、40、60、80、85等。亲油性较强，常用作W/O型乳剂的乳化剂或O/W型乳剂的辅助乳化剂；多用于搽剂和软膏中，也可用作注射用乳剂的辅助乳化剂。
（2）聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯类（又称聚山梨酯类） 是在司盘类表面活性剂分子结构中的剩余—OH上再连接聚氧乙烯基而制成的醚类化合物。商品名为吐温（Tween），根据脂肪酸品种和数量的不同，有吐温20、40、60、80、85等。本类表面活性剂分子中含亲水性的聚氧乙烯基，亲水性强，主要用作增溶剂、O/W型乳化剂、润湿剂和分散剂。
（3）聚氧乙烯脂肪酸酯类 系聚乙二醇和长链脂肪酸缩合生成的酯，商品名为卖泽（Myrij）是其中的一类。本类表面活性剂水溶性和乳化性很强，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）聚氧乙烯脂肪醇醚类 系聚乙二醇和长链脂肪醇缩合生成的醚类，商品有苄泽（Brij）、西土马哥、平平加O。本类表面活性剂亲水性强，主要用作增溶剂、O/W型乳剂的乳化剂。
（5）聚氧乙烯聚氧丙烯共聚物 本类表面活性剂是由聚氧乙烯和聚氧丙烯聚合而成。又称泊洛沙姆（Poloxamer），是新型的优良乳化剂、食品添加剂、增溶剂、分散剂、高级化妆品辅助剂。由于其无毒、无抗原性、无致敏性、无刺激性、化学性质稳定、不溶血，是目前能应用于静脉注射用乳剂的一种合成的乳化剂。
1.胶束 表面活性剂在水溶液中，当低浓度时，产生界面吸附而降低溶液的界面张力。当达到一定浓度后，溶液的界面吸附达到饱和，表面活性剂的分子则转入溶液中。如图4-2所示。由于亲油基团的存在，水分子与表面活性剂分子相互间的排斥力远大于吸引力，导致表面活性剂分子自身依靠范德华力相互聚集，形成亲油基团向内，亲水基团向外的集合体，在水中稳定分散，大小在胶体粒子范围内的胶束。
2.临界胶束浓度（CMC） 是指表面活性剂在溶液中开始形成胶束时的浓度。达到CMC时，溶液的一些理化性质发生突变，分散系统由真溶液转变成胶体溶液。CMC的大小与其结构、组成有关，也受温度、pH及电解质等的影响。其浓度高于CMC值时，胶束排列成球状、棒状、束状、层状/板状等结构。其形态如图4-3所示。
图4-2 胶束形成
图4-3 胶束排列结构
图4-4 不同 HLB 值的表面活性剂的用途
亲水亲油平衡值用来表示表面活性剂分子亲水、亲油的综合亲和力（即强弱值）。表面活性剂分子是由亲水基团和亲油基团所组成，所以它们能在水-油界面上定向排列。如果过分亲水或过分亲油，就会溶解在水相或油相中，很少存于界面，就难以降低界面张力。因此，适当平衡尤为重要。根据经验，将表面活性剂的 HLB 值范围限定在0～40，其中非离子型表面活性剂的 HLB 值范围为0～20。表面活性剂的 HLB 值愈高，其亲水性愈强； HLB 值愈低，其亲油性愈强。每一种表面活性剂都有一定的 HLB 值（表4-1）； HLB 值不同，用途也不同，如图4-4。
表4-1 常用表面活性剂的 HLB 值
在实际药剂生产中，通常将两种或两种以上表面活性剂合并使用，以提高制剂的稳定性和质量。非离子型表面活性剂的 HLB 值具有加和性，混合后的 HLB 值用如下公式计算：（ HLB a 、 HLB b 分别表示两种表面活性剂的 HLB 值， W a 、 W b 分别表示两种表面活性剂的重量或比例量）
例题1：将司盘60（ HLB 值4.7）和吐温60（ HLB 值14.9）等量混合，问混合物的 HLB 值是多少？
已知 HLB a =4.7 HLB b =14.9 W a = W b
求 HLB ab =？
解：根据
答：将司盘60和吐温60等量混合后，混合物的 HLB 值为9.8。
例题2：用司盘80（ HLB 值4.3）和吐温20（ HLB 值16.7）制备 HLB 值为9.5的混合乳化剂100g，问两者应各用多少克？该混合物可作何用？
解：
答：应使用司盘80 58.1g，吐温20 41.9g。该混合物可作O/W型乳化剂、润湿剂等使用。
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，但冷却后又恢复澄明。这种由澄明变成浑浊或分层的现象称为起昙（或起浊），该转变点的温度称为昙点（或浊点）。产生起昙现象的主要原因是此类表面活性剂分子结构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，氢键又重新形成，溶液又变为澄明。
静脉给药制剂中的表面活性剂的毒性比口服给药大，外用表面活性剂的毒性相对较小。一般而言，阳离子型表面活性剂的毒性最大，其次是阴离子型表面活性剂，常用于外用制剂。非离子型表面活性剂毒性最小，用于口服制剂一般认为是无毒的。毒性的大小：阳离子型＞阴离子型＞非离子型；两性离子型＜阳离子型。泊洛沙姆（Polaxamer）188毒性最低，可静脉用。
溶血作用：阳离子和阴离子型表面活性剂有较强的溶血作用，非离子表面活性剂的溶血作用一般比较轻微，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。顺序为：聚氧乙烯烷基醚＞聚氧乙烯烷芳基醚＞聚氧乙烯脂肪酸酯＞聚山梨酯类（吐温类）。而吐温类的溶血作用顺序则为：吐温20＞吐温60＞吐温40＞吐温80。
表面活性剂在药剂中有着广泛的应用，阳离子表面活性剂可直接用于消毒、杀菌和防腐；其他类型表面活性剂常用于增溶、乳化、润湿、起泡与消泡等方面。一种表面活性剂通常都在一定程度上具有上述多种作用，但每一种表面活性剂可能在某一作用上更为突出或特别适用于某一方面。
增溶是指表面活性剂形成胶团后提高了某些难溶性药物在水中的溶解度，使形成澄明的液体的过程。具有增溶能力的表面活性剂称为增溶剂。最适宜的 HLB 值为15～18，其机理是难溶性药物被增溶剂胶束包藏或吸附，从而使其溶解度增大。增溶有如下三种形式：
1.非极性药物的增溶 溶解在胶束的烃核内部（非极性中心区）。
2.半极性药物的增溶 非极性基团插入胶束的非极性中心区，其极性基团则伸入胶束的亲水基团方向，在胶束中做定向排列。
3.极性药物的增溶 完全分布在胶束的栅状层（亲水基团）中。
两种或两种以上不相混溶的液体组成的体系，因第三种成分的存在，使其中一种液体得以细小的液滴分散在另一液体中，这一过程称为乳化。形成的体系称为乳状液或乳剂。具有乳化作用的物质称为乳化剂。药用乳化剂常用的有阿拉伯胶、西黄芪胶、琼脂、软肥皂、非离子表面活性剂等。
课堂活动
准备好两支带塞玻璃管，第一支管加入5mL油、25mL水，第二支管加入5mL油、25mL水和大概6滴吐温80，摇匀（摇匀时注意力度，不要产生太多气泡从而影响实验结果）后静置观察现象。发觉第一支管油水分层，油在上层，水在下层，非常明显。第二支出现乳白色液体，对比第一支管，发觉油水分层现象不再明显。
表面活性剂的 HLB 值可决定乳剂的类型。通常选用 HLB 值3～8的表面活性剂作为水/油型乳化剂，选用 HLB 值8～16的表面活性剂为油/水型乳化剂。
润湿是指液体在固体表面上的黏附现象。促进液体在固体表面铺展或渗透的表面活性剂称为润湿剂。表面活性剂可降低固体药物和润湿液体之间的界面张力，使液体能黏附于固体表面并在固-液界面上定向排列，排除固体表面所吸附的气体，降低润湿液体与固体表面间的接触角，使固体被润湿。
作为润湿剂的表面活性剂，其 HLB 值一般在7～9。
课堂活动
准备好两支带塞玻璃管，各加入2g沉降硫黄及30mL水，经振摇放置后，观察现象。硫黄是疏水性物质，一部分硫黄沉于底部，一部分上升并絮凝在液面上，不能均匀分散。主要是由于水与疏水性药物硫之间存在着很大的界面张力，硫不能被水润湿。但在第二管中加入少量吐温80或软肥皂等表面活性剂时，大部分硫沉降到试管底部并均匀分散，从而制得硫黄混悬液。这是由于所加入的表面活性剂可以降低固体药物和润湿液体之间的界面张力。
在皮肤、黏膜给药的制剂中，通过产生持久稳定的泡沫，使药物在用药部位均匀分散且不易流失。有发生泡沫作用和稳定泡沫作用的表面活性剂分别称为发泡剂和稳泡剂。
有些中药水浸出液，因含有天然两亲物质如皂苷、蛋白质、树胶等高分子化合物，在蒸发浓缩或剧烈搅拌时，产生大量泡沫，给操作带来许多困难。加入表面活性剂后可破坏泡沫，以便进一步加工操作。能使原来泡沫破坏消失的表面活性剂称为消泡剂。其 HLB 值通常为1～3。
表面活性剂在药剂中的应用十分广泛，且一种表面活性剂常常有多种作用。除上述应用外，表面活性剂还可能做去污剂，在中药提取中用于增加有效成分的提取，以及在某些特殊剂型（如软膏、栓剂等）中作基质。
1.概述
（1）表面活性剂的含义、特点、分类
（2）表面活性剂的基本性质
2.表面活性剂的应用
（1）增溶
（2）乳化
（3）润湿
（4）起泡和消泡
（5）其他
一、选择题
（一）单项选择题
1.下列具有起昙现象的表面活性剂是（ ）
A.硫酸化物 B.磺酸化物 C.脂肪酸山梨酯类
D.聚山梨酯类 E.肥皂类
2.表面活性剂的毒性大小（ ）
A.阴＞阳＞非 B.非＞阴＞阳 C.阳＞阴＞非
D.阳＞非＞阴 E.都不对
3.下列关于表面活性剂说法最完善的是（ ）
A.使溶液表面张力急剧上升的物质
B.能使溶液表面张力急剧下降的物质
C.能使液体表面活性增加的物质
D.能使液体表面活性减少的物质
E.能增强不溶性药物疗效的物质
4.新洁尔灭指的是下列哪种表面活性剂（ ）
A.氯苄烷胺 B.苯扎溴铵 C.氯化苯甲羟胺
D.氯化苄乙胺 E.聚二醇
5.可以作为静脉乳剂的乳化剂的表面活性剂的是（ ）
A.吐温20 B.司盘60 C.大豆磷脂
D.肥皂类 E.季铵类化合物
6.表面活性剂的增溶机理，是由于形成了（ ）
A.络合物 B.胶团（胶束） C.复合物
D.包合物 E.离子对
7.属非离子型表面活性剂的是（ ）
A.钙皂 B.月桂醇硫酸钠 C.新洁尔灭
D.卵磷脂 E.卖泽类
8.具有较强杀菌作用的表面活性剂是（ ）
A.阴离子型 B.阳离子型 C.两性离子型
D.非离子型 E.吐温类
9.极性药物被增溶时是存在增溶剂的（ ）
A.增溶剂胶团的核心区
B.增溶剂胶团的栅状层
C.在增溶剂胶团定向排列
D.存在增溶剂胶团的表面
E.以上均不对
（二）多项选择题
1.表面活性剂在药物制剂方面常用作（ ）
A.润湿剂 B.乳化剂 C.增溶剂
D.润滑剂 E.去污剂
2.以下属阴离子型表面活性剂的是（ ）
A.甘油 B.乙醇 C.司盘20
D.硬脂酸三乙醇胺皂 E.十二烷基硫酸钠
3.以下可用作增溶剂的表面活性剂有（ ）
A.甘油 B.卖泽51 C.聚山梨酯80
D.聚山梨酯60 E.司盘80
4.以下可供注射剂中使用的表面活性剂有（ ）
A.豆磷脂 B.聚山梨酯20 C.卵磷脂
D.泊洛沙姆 E.十二烷基硫酸钠
5.以下关于 HLB 值叙述中正确的是（ ）
A.每一种表面活性剂都有一定的 HLB 值
B. HLB 值表示表面活性剂亲水亲油性的强弱
C. HLB 值愈大，其亲油性愈强
D. HLB 值愈小，其亲油性愈强
E. HLB 值不同，其用途也不同
二、简答题
1.表面活性剂主要应用在哪些方面？
2.表面活性剂的分类？
3.表面活性剂的基本性质？
三、计算题
用吐温20（ HLB 值16.7）84g和司盘80（ HLB 值4.3）两者混合后配成混合乳化剂，混合后 HLB 值为9.7，问司盘80应加多少克？