Теории стабилизации эмульсий

Теориям стабилизации эмульсий посвящено большое ко-ичество работ, но для технологии фармацевтических эмуль-ий наибольший практический интерес представляют труды академика П. А. Ребиндера и его школы. Он выдвинул и разра­ботал представление о двух факторах устойчивости: структур­но-механическом барьере и термодинамической устойчивости. Оба фактора взаимосвязаны и дополняют друг друга.

Сущность теории П. А. Ребиндера заключается в следую­щем. Эмульгирование, как и всякое изменение, связано с уве­личением поверхности раздела между двумя жидкостями. Об­разующаяся новая поверхность является носителем свободной поверхностной энергии, которая зависит от площади повер­хности и межфазного поверхностного натяжения.

Из этого следует, что чем больше поверхность раздела между фазами, тем больше ее избыточная свободная поверх­ностная энергия. Согласно второму закону термодинамики та­кая система становится термодинамически неустойчивой и бу­дет стремиться самопроизвольно перейти в устойчивое состоя­ние путем уменьшения запаса свободной поверхностной энер­гии. Это возможно или за счет уменьшения величины поверх­ности, или за счет уменьшения поверхностного натяжения. Если понижение запаса свободной поверхностной энергии пойдет за счет уменьшения суммарной поверхности — это вы­разится в слиянии капелек жира и уменьшении числа жировых капелек (коалесценция). Такой процесс быстро заканчивается расслоением системы на две отдельные жидкие фазы с мини­мальной поверхностью раздела, что приводит к разрушению эмульсии.

Понизить запас свободной поверхностной энергии без уменьшения величины образовавшейся новой поверхности мож­но, если в объеме дисперсионной среды и на границе поверхно­сти раздела фаз создать структурно-механический барьер, ха­рактеризующийся высокими значениями структурной вязкос­ти.

Этого можно достичь путем введения в систему какого-либо поверхностно-активного вещества (ПАВ), способного адсорби­роваться на поверхности капелек эмульсии и препятствовать их слиянию, а также введением в систему высокомолекуляр­ных веществ (производные целлюлозы, альгинат натрия и др.), повышающих вязкость водной среды.

Подобные вещества, стабилизирующие эмульсию, называ­ют эмульгаторами.

Классификация и характеристика эмульгаторов

При выборе эмульгаторов для фармацевтических эмульсий рекомендуется учитывать механизм их стабилизации, токсич­ность, величину рН, химическую совместимость с лекарствен­ными веществами.

Для пероральных внутренних эмульсий необходимо исполь­зовать эмульгаторы, не обладающие неприятным вкусом, что ограничивает применение большинства синтетических поверх­ностно-активных веществ (ПАВ). Эмульгаторы, используемые для получения парентеральных эмульсий, не должны обладать гемолитическими свойствами. Для стабилизации эмульсий эмульгаторы используют в широком диапазоне концентраций от 0,1 до 25%.

По способности стабилизировать эмульсии м/в или в/м эмульгаторы можно разделить на следующие группы:

• эмульгаторы первого рода (масло в воде) — для прямого типа эмульсий;

• эмульгаторы второго рода (вода в масле) — для обратного типа эмульсий.

По химической природе эмульгаторы подразделяют на 3 класса:

· вещества с дифильным строением молекул: ПАВ — твины, спены и др.;

· высокомолекулярные вещества: желатин, белки, поливи­ниловый спирт, полисахариды и др;

· неорганические вещества: бентонит, аэросил и др.

По способу получения:

• синтетические и полусинтетические (метилцеллюлоза, по-лиэтиленоксид, спены, твины, Т-2)

• природные: животного происхождения (желатин, белки); растительного происхождения (полисахариды, крахмал, ка­меди, альгинаты)

Наибольшее значение в качестве эмульгаторов имеют низкомолекулярные ПАВ. Их подразделяют на следующие груп­пы:

• неионогенные;

• ионогенные, которые в свою очередь делят на:

a) анионактивные

b) катионактивные

c) амфотерные (амфолитные)

Неионогенные ПАВ не образуют ионов. Растворимость их в воде определяется наличием полярных групп с сильным срод­ством к воде. К этому классу ПАВ относятся высшие жирные спирты и кислоты, сложные эфиры гликолей и жирных кис­лот, спены (эфиры высших жирных кислот и сорбита). Наибо­лее распространены такие неионногенные эмульгаторы м/в, как полиоксиэтиленгиколевые эфиры высших жирных спиртов, кислот и спенов. К неионогенным ПАВ относятся также жиро-сахара, которые в зависимости от строения молекул могут вы-полянть роль эмульгаторов м/в или в/м.

Для стабилизации фармацевтических эмульсий можно ре­комендовать следующие неионогенные ПАВ, выпускаемые оте­чественной промышленностью: твин-80, пентол, эмульгатор Т-2, спирты синтетические жирные первичные фракции С₁₆ — С₂₁. Неплохим стабилизатором (эмульгатором) для аптечных эмуль­сий из этого же класса оказался крахмал в виде клейстера, а также целлюлоза и ее производные.

Ионогенные ПАВ

Анионактивные ПАВ содержат в молекуле одну или не­сколько полярных групп и диссоциируют в водном растворе с образованием отрицательно заряженных длинноцепочечных органических ионов, определяющих их поверхностную актив­ность. Из анионактивных ПАВ для стабилизации эмульсий рекомендуются как наиболее перспективные мыла (соли выс­ших жирных кислот) и натриевые соли сульфоэфиров высших жирных спиртов, например натрия лаурильсульфат.

Свойства анионактивных ПАВ зависят от природы катио­на. Натриевые, аммониевые и триэтаноламиновые соли раство­римы в воде и служат эмульгаторами м/в, а мыла с такими катионами, как кальций, магний, алюминий, в воде нераство­римы и являются эмульгаторами в/м.

К этому же классу анионактивных ПАВ относятся и каме­ди (аравийская, абрикосовая), которые довольно часто исполь­зуются для изготовления аптечных эмульсий.

Катионактивные ПАВ диссоциируют в воде с образовани­ем положительно заряженных органических ионов, определя­ющих поверхностную активность. Катионактивные ПАВ, осо­бенно соли четвертичных аммониевых и пиридиниевых соеди­нений, обладают сильным бактерицидным действием. Их ре­комендуется включать в лекарственные препараты в качестве консервантов и антисептиков. Наибольшее применение в фар­мации из этого класса ПАВ нашли бензалконий хлорид, це-тилпиридиний хлорид, этоний.

Амфолитные ПАВ содержат несколько полярных групп; в воде в зависимости от рН они могут ионизироваться с образо­ванием либо длинноцепочечных анионов, либо катионов, что придает им свойства анионных или катионных ПАВ. Амфо­литные ПАВ обычно содержат одновременно аминогруппу с сульфоэфирной, карбоксильной или сульфонатной группами. Типичными представителями этого класса ПАВ являются бе­таин и лецитин.

К этому же классу ПАВ относятся и такие представители, широко используемые при изготовлении аптечных эмульсий, как желатоза — продукт неполного гидролиза желатина, казе­ин, казеинат натрия, сухое молоко.

Исходя из классификации ПАВ и характеристики каждого класса видно, что ПАВ имеют дифильное строение, т.е. содер­жат в молекуле как гидрофильные, так и гидрофобные груп­пы. Соотношение между гидрофильной и гидрофобной частью молекул есть величина, характеризующая гидрофильно-липофильный баланс (ГЛБ), числовые значения которого имеются в справочной литературе.

Таблица 1. Значение ГЛБ в области применения ПАВ

Значения ГЛБ	Области применения ПАВ
от 1,5 до 3,0	пеногасители
от 3,0 до 6,0	эмульгаторы типа в/м
от 7,0 до 9,0	смачивающие вещества
от 10,0 до 16,0	эмульгаторы типа м/в
от 13 до 15	моющие средства
от 15 до 18	солюбилизаторы
при ГЛБ 7-8	наблюдается инверсия

Дата добавления: 2014-01-15