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任务 2.7
乳剂

2.7.1概述

1)乳剂的定义与特点

(1)定义

乳剂是指互不相溶的两种液体混合,其中一种液体以液滴状态分散于另一种液体中形成的非均相液体分散体系。形成液滴的液体称为分散相、内相或非连续相,另一种液体则称为分散介质、外相或连续相。一般分散相液滴直径为 0.1~100 μm。乳剂中的液滴具有很大的分散度,其总表面积大,表面自由能很高,属热力学不稳定体系和动力学不稳定体系。乳剂可供内服,也可供外用,常用的有供口服的水包油型口服乳剂(如鱼肝油乳)、供注入体内的乳状液型注射液(如静脉脂肪乳)。

(2)乳剂的特点

乳剂中液滴的分散度很大,药物吸收和药效的发挥很快,生物利用度高;油性药物制成乳剂后分剂量准确,使用方便;水包油型乳剂可掩盖药物的不良臭味,并可加入矫味剂使之易于服用;外用乳剂能改善对皮肤、黏膜的渗透性,减少刺激性;静脉注射乳剂在体内分布较快、药效高、有靶向性;静脉营养乳剂,是高能营养输液的重要组成部分。

2)乳剂的分类

(1)乳剂的基本组成

乳剂由水相(W)﹑油相(O)和乳化剂组成,三者缺一不可。根据乳化剂的种类﹑性质及相体积比( φ )形成水包油(O/W)或油包水(W/O)型。也可制备复乳,如W/O/W或O/W/O型。水包油(O/W)或油包水型(W/O)型乳剂的主要区别方法见表 2.5。

表 2.5水包油(O/W)或油包水型(W/O)型乳剂的区别

(2)乳剂的类型

根据乳滴的大小,将乳剂分类为普通乳﹑亚微乳﹑纳米乳。

①普通乳:普通乳液滴大小一般为 1~100 μm,这时乳剂形成乳白色不透明的液体。

②亚微乳:粒径大小一般为 0.1~1.0 μm,亚微乳常作为胃肠外给药的载体。静脉注射乳剂应为亚微乳,粒径可控制为 0.25~0.4 μm。

③纳米乳:当乳滴粒子小于 100 nm时,乳剂粒子小于可见光波长的 1/4,即小于 120 nm时,乳剂处于胶体分散范围,这时光线通过乳剂时不产生折射而是透过乳剂,肉眼可见乳剂为透明液体,这种乳剂称为纳米乳,纳米乳粒径为 10~100 nm。

乳剂中的液滴具有很大的分散度,其总表面积大,表面自由能很高,属热力学不稳定体系。

2.7.2乳化剂

乳化剂是乳剂的重要组成部分,在乳剂形成、稳定性以及药效发挥等方面起重要作用。乳化剂应具备:较强的乳化能力,并能在乳滴周围形成牢固的乳化膜;有一定的生理适应能力,乳化剂都不应对机体产生近期的和远期的毒副作用,也不应该有局部的刺激性;价廉易得;稳定性好。

1)乳化剂的种类

(1)表面活性剂类乳化剂

这类乳化剂分子中有较强的亲水基和亲油基,乳化能力强,性质比较稳定,容易在乳滴周围形成单分子乳化膜。这类乳化剂混合使用效果更高。

①阴离子型乳化剂:硬脂酸钠、硬脂酸钾、油酸钠、硬脂酸钙、十二烷基硫酸钠、十六烷基硫酸化蓖麻油等。

②非离子型乳化剂:单甘油脂肪酸酯、三甘油脂肪酸酯、聚甘油硬脂酸酯、蔗糖单月桂酸酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯、卖泽、苄泽、泊洛沙姆等。

(2)天然乳化剂

天然乳化剂由于亲水性较强,能形成O/W型乳剂,多数有较大的黏度,能增加乳剂的稳定性。使用这类乳化剂需加入防腐剂。

①阿拉伯胶:是阿拉伯酸的钠、钙、镁盐的混合物,可形成O/W型乳剂。适用于制备植物油、挥发油的乳剂,可供内服用。阿拉伯胶使用浓度为 10%~15%,在pH值为 4~10 的乳剂稳定。阿拉伯胶内含有氧化酶,使用前应在 80℃加热加以破坏。阿拉伯胶乳化能力较弱,常与西黄蓍胶、琼脂等混合使用。

②西黄蓍胶:可形成O/W型乳剂,其水溶液具有较高的黏度,pH值为 5 时溶液黏度最大,0.1%溶液为稀胶浆,0.2%~2%溶液呈凝胶状。西黄蓍胶乳化能力较差,一般与阿拉伯胶合并使用。

③明胶:O/W型乳化剂,用量为油量的 1%~2%。易受溶液的pH值及电解质的影响产生凝聚作用。使用时须加防腐剂。常与阿拉伯胶合并使用。

④杏树胶:为杏树分泌的胶汁凝结而成的棕色块状物,用量为 2%~4%。乳化能力和黏度均超过阿拉伯胶。可作为阿拉伯胶的代用品。

⑤卵黄:含有 7%的卵磷脂,为强O/W型乳化剂,可供内服,一个卵黄磷脂相当于 10 g阿拉伯胶的乳化能力,可乳化脂肪油 80~100 g、挥发油 40~50 g。受稀酸、盐类以及糖浆等影响较少,但应加防腐剂。

(3)固体微粒乳化剂

为不溶性、细微的固体粉末,乳剂制备时吸附于油水界面,形成固体微粒膜而起乳化作用。形成乳剂的类型由固体微粒的润湿性决定,如易被水润湿,形成O/W型乳剂;如易被油润湿,形成W/O型乳剂。 O/W型乳化剂有氢氧化镁、氢氧化铝、二氧化硅、皂土等。 W/O型乳化剂有氢氧化钙、氢氧化锌等。

(4)辅助乳化剂

辅助乳化剂是指与乳化剂合并使用能增加乳剂稳定性的乳化剂。辅助乳化剂的乳化能力一般很弱或无乳化能力,但能提高乳剂的黏度,并能增强乳化膜的强度,防止乳滴合并。

①增加水相黏度的辅助乳化剂:甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟丙基纤维素、海藻酸钠、琼脂、西黄蓍胶、阿拉伯胶、黄原胶、果胶、皂土等。

②增加油相黏度的辅助乳化剂:鲸蜡醇、蜂蜡、单硬脂酸甘油酯、硬脂酸、硬脂醇等。

2)乳化剂的选择

乳化剂的选择应根据乳剂的使用目的、药物的性质、处方的组成、欲制备乳剂的类型、乳化方法等综合考虑,适当选择。

(1)根据乳剂的类型选择

在乳剂的处方设计时应先确定乳剂类型,根据乳剂类型选择所需的乳化剂。 O/W型乳剂应选择O/W型乳化剂,W/O型乳剂应选择W/O型乳化剂。乳化剂的HLB值为这种选择提供了重要的依据。

(2)根据乳剂给药途径选择

口服乳剂应选择无毒的天然乳化剂或某些亲水性高分子乳化剂等。外用乳剂应选择对局部无刺激性、长期使用无毒性的乳化剂。注射用乳剂应选择磷脂、泊洛沙姆等乳化剂。

(3)根据乳化剂性能选择

乳化剂的种类很多,其性能各不相同,应选择乳化性能强、性质稳定、受外界因素(如酸碱、盐、pH值等)的影响小、无毒无刺激性的乳化剂。

(4)混合乳化剂的选择

乳化剂混合使用有许多特点,可改变HLB值,以改变乳化剂的亲油亲水性,使其有更大的适应性,如磷脂与胆固醇混合比例为 10∶1 时可形成O/W型乳剂,比例为 6∶1 时则形成W/O型乳剂。

2.7.3乳剂的稳定性

乳剂属热力学不稳定的非均匀相分散体系,乳剂常发生下列变化。

1)分层

乳剂的分层是指乳剂放置后出现分散相粒子上浮或下沉的现象,又称为乳析。分层的主要原因是分散相和分散介质之间的密度差。 O/W型乳剂一般出现分散相粒子上浮。乳滴上浮或下沉的速度符合Stokes公式。乳滴的粒子越小,上浮或下沉的速度就越慢。减小分散相和分散介质之间的密度差,增加分散介质的黏度,都可以减小乳剂分层的速度。乳剂分层也与分散相的相容积有关,通常分层速度与相容积成反比,相容积低于 25%乳剂很快分层,达 50%时就能明显减小分层速度。分层的乳剂经振摇后仍能恢复成均匀的乳剂。

2)絮凝

乳剂中分散相的乳滴发生可逆聚集的现象称为絮凝。但由于乳滴荷电以及乳化膜的存在,阻止了絮凝时乳滴的合并。发生絮凝的条件是:乳滴的电荷减少,使ζ电位降低,乳滴产生聚集而絮凝。絮凝状态仍保持乳滴及其乳化膜的完整性。乳剂中的电解质和离子型乳化剂的存在是产生絮凝的主要原因,同时絮凝与乳剂的黏度、相容积以及流变性有密切关系。由于乳剂的絮凝作用,限制了乳滴的移动并产生网状结构,可使乳剂处于高黏度状态,有利于乳剂稳定。絮凝与乳滴的合并是不同的,但絮凝状态进一步变化也会引起乳滴的合并。

3)转相

由于某些条件的变化而改变乳剂类型的称为转相。由O/W型转变为W/O型或由W/O型转变为O/W型。转相主要是由乳化剂的性质改变而引起的。如油酸钠是O/W型乳化剂,遇氯化钙后生成油酸钙,变为W/O型乳化剂,乳剂则由O/W型变为W/O型。向乳剂中加入相反类型的乳化剂也可使乳剂转相,特别是两种乳化剂的量接近相等时,更容易转相。转相时两种乳化剂的量比称为转相临界点。在转相临界点上乳剂不属于任何类型,处于不稳定状态,可随时向某种类型乳剂转变。

4)合并与破裂

乳剂中的乳滴周围有乳化膜存在,但乳化膜破裂导致乳滴变大,称为合并。合并进一步发展使乳剂分为油、水两相称为破裂。乳剂的稳定性与乳滴的大小有密切关系,乳滴越小乳剂就越稳定,乳剂中乳滴大小是不均一的,小乳滴通常填充于大乳滴之间,使乳滴的聚集性增加,容易引起乳滴的合并。所以为了保证乳剂的稳定性,制备乳剂时尽可能地保持乳滴均一性。此外分散介质的黏度增加,可使乳滴合并速度降低。影响乳剂稳定性的各因素中,最重要的是形成乳化膜的乳化剂的理化性质,单一或混合使用的乳化剂形成的乳化膜越牢固,就越能防止乳滴的合并和破裂。

5)酸败

乳剂受外界因素及微生物的影响,使油相或乳化剂等发生变化而引起变质的现象称为酸败。所以乳剂中通常须加入抗氧剂和防腐剂,防止氧化或酸败。

2.7.4乳剂的制备

根据所需乳剂的要求及乳化剂的性质,可以选用以下方法制备。

1)乳剂的制备方法

(1)油中乳化剂法

油中乳化剂法又称为干胶法。本法的特点是先将乳化剂(胶)分散于油相中研匀后加水相制备成初乳,然后稀释至全量。在初乳中油、水、胶的比例是:植物油为 4∶2∶1,挥发油为2∶2∶1,液体石蜡为 3∶2∶1。本法适用于阿拉伯胶或阿拉伯胶与西黄蓍胶的混合胶。

(2)水中乳化剂法

水中乳化剂法又称为湿胶法。本法先将乳化剂分散于水中研匀,再将油加入,用力搅拌使其成初乳,加水将初乳稀释至全量,混匀,即得。初乳中油水胶的比例与上法相同。

(3)新生皂法

将油水两相混合时,两相界面上生成的新生皂类产生乳化的方法。植物油中含有硬脂酸、油酸等有机酸,加入氢氧化钠、氢氧化钙、三乙醇胺等,在高温下(70 ℃以上)生成的新生皂为乳化剂,经搅拌即形成乳剂。生成的一价皂则为O/W型乳化剂,生成的二价皂则为W/O型乳化剂。本法适用于乳膏剂的制备。

(4)两相交替加入法

向乳化剂中每次少量交替地加入水或油,边加边搅拌,即可形成乳剂。天然胶类、固体微粒乳化剂等可用本法制备乳剂。当乳化剂用量较多时,本法是一个很好的方法。

(5)机械法

将油相、水相、乳化剂混合后用乳化机械制备乳剂的方法。机械法制备乳剂时可不用考虑混合顺序,借助于机械提供的强大能量,很容易制成乳剂。

(6)纳米乳的制备

纳米乳除含有油相、水相和乳化剂外,还含有辅助成分。很多油,如薄荷油、丁香油等,还有维生素A、D、E等均可制成纳米乳。纳米乳的乳化剂,主要是表面活性剂,其HLB值为 15~18,乳化剂和辅助成分应占乳剂的 12%~25%。通常选用聚山梨酯 60 和聚山梨酯 80 等。制备时取 1 份油加 5 份乳化剂混合均匀,然后加于水中,如不能形成澄明乳剂,可增加乳化剂的用量。如能很容易形成澄明乳剂可减少乳化剂的用量。

(7)复合乳剂的制备

采用二步乳化法制备,第一步先将水、油、乳化剂制成一级乳,再以一级乳为分散相与含有乳化剂的水或油再乳化制成二级乳。如制备O/W/O型复合乳剂,先选择亲水性乳化剂制成O/W型一级乳剂,再选择亲油性乳化剂分散于油相中,在搅拌下将一级乳加于油相中,充分分散即得O/W/O型乳剂。

2)药物的加入方法

乳剂是药物很好的载体,可加入各种药物使其具有治疗作用。若药物溶解于油相,可先将药物溶于油相再制成乳剂;若药物溶于水相,可先将药物溶于水后再制成乳剂;若药物不溶于油相也不溶于水相时,可用亲和性大的液相研磨药物,再将其制成乳剂;也可将药物先用已制成的少量乳剂研磨至细再与乳剂混合均匀。

制备符合质量要求的乳剂,要根据制备量的多少、乳剂的类型及给药途径等多方面加以考虑。黏度大的乳剂应提高乳化温度。足够的乳化时间也是保证乳剂质量的重要条件。

3)影响乳剂制备的因素

乳化剂的性质与用量、分散介质的黏度与乳化温度、乳化时间、原辅料的加入顺序、搅拌速度均影响乳剂的制备。温度升髙,可降低连续相黏度,有利于乳剂形成;但增加了乳滴动能,乳滴易聚集合并,乳剂稳定性降低。乳剂形成后,持续搅拌则增加乳滴碰撞机会,促使乳滴聚集合并。因此,通常乳化温度控制在 70 ℃左右,避免乳化时间过长。

案例
鱼肝油乳剂

【处方】鱼肝油 500 mL,阿拉伯胶细粉 125 g,西黄蓍胶细粉 7 g,糖精钠 0.1 g,挥发杏仁油1 mL,尼泊金乙酯 0.5 g,纯化水加至 1 000 mL。

【注解】鱼肝油为主药和油相,阿拉伯胶为乳化剂,西黄蓍胶为稳定剂、增加连续相黏度,糖精钠为矫味剂,挥发杏仁油为矫味剂,尼泊金乙酯为防腐剂,纯化水为水相。

【制法】将阿拉伯胶与鱼肝油研匀,一次加入 250 mL纯化水,用力沿一个方向研磨制成初乳,加糖精钠水溶液、挥发杏仁油、尼泊金乙酯醇液,再缓缓加入西黄蓍胶胶浆,加纯化水至全量,搅匀,即得。

【适应证】用于预防和治疗维生素A及维生素D的缺乏症。如佝偻病、夜盲症及小儿手足抽搐症。

2.7.5乳剂的质量评价

乳剂给药途径不同,其质量要求也各不相同,很难制定统一的质量标准。但对所制备的乳剂的质量必须有最基本的评定。

1)乳剂粒径大小的测定

乳剂粒径大小是衡量乳剂质量的重要指标。不同用途的乳剂对粒径大小要求不同,如静脉注射乳剂,其粒径应在 0.5 μm以下。其他用途的乳剂粒径也都有不同要求。

①显微镜测定法:用光学显微镜测定,可测定粒径为 0.2~100 μm粒子,常用平均粒径,测定粒子数不少于 600 个。

②库尔特计数器测定法:库尔特计数器可测定粒径为 0.6~150 μm粒子和粒度分布。方法简便、速度快、可自动记录并绘制分布图。

③激光散射光谱(PCS)法:样品制备容易,测定速度快,可测定 0.01~2 μm的粒子,最适于静脉乳剂的测定。

④透射电镜(TEM)法:可测定粒子大小及分布,可观察粒子形态。测定粒子范围 0.01~20 μm。

2)分层现象的观察

乳剂经长时间放置,粒径变大,进而产生分层现象。这一过程的快慢是衡量乳剂稳定性的重要指标。为了在短时间内观察乳剂的分层,用离心法加速其分层,用 4 000 r/min离心15 min,如不分层可认为乳剂质量稳定。此法可用于比较各种乳剂间的分层情况,以估计其稳定性。将乳剂置 10 cm离心管中以 3 750 r/min速度离心 5 h,相当于放置 1 年的自然分层的效果。 nm32OXmcUPV6/INTDIl+d2Ea0NW+9ivqp+xlj8ms2OHgrerpvQI5ruj4TQl7hqSF

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