药剂学
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第三节 表面活性剂

一、概述

(一)表面张力与表面活性剂

表面张力(surface tension)是指液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力。一定条件下的任何纯液体都具有表面张力。当溶剂中加入溶质时,溶液的表面张力因溶质的加入而发生变化。如20℃时水的表面张力为72.75mN·m-1,水溶液表面张力的大小因溶质不同会发生改变。当在水中加入无机盐或糖类物质时,可使水的表面张力略有增加。而加入一些低级脂肪醇、脂肪酸时则使水的表面张力略有下降,这类物质一般称为表面活性物质。使液体表面张力降低的性质即为表面活性。

表面活性剂(surfactants)是指能使表面张力急剧下降的物质。当在水中加入油酸钠、十二烷基硫酸钠时,可使水的表面张力显著下降。表面活性剂是一些具有很强表面活性、能使液体的表面张力显著下降。此外,作为表面活性剂还应具有增溶、乳化、润湿、去污、杀菌、消泡和起泡等应用性质,这是与一般表面活性物质的重要区别。

(二)表面活性剂的结构特征

表面活性剂之所以能降低表面张力是由于其结构上的特点(图2-1),它们大都是一些长链的有机化合物,并在分子中同时含有亲水基团和亲油基团。如肥皂是硬脂酸钠CH3(CH216COONa,即十八碳有机酸的钠盐,其中碳氢链为亲油基团,羧酸钠基—COONa为亲水基团。

图2-1 表面活性剂的分子结构

W:亲水基团;O:亲油基团

表面活性剂溶于水后,在低浓度时,被吸附在溶液与空气交界的表面上或水溶液与油交界的界面上,其亲水基团插入水相中,亲油基团朝向空气或油相中,并在界面上定向排列,这样就改变了液体的表面组成,此时,表面层的浓度大于溶液内部的浓度,称为溶液表面的吸附(图2-2),使表面张力明显降低。

图2-2 表面活性剂的表面吸附

二、表面活性剂的分类

表面活性剂按其分子组成特点和极性基团的解离性质,分为离子表面活性剂和非离子表面活性剂。根据离子表面活性剂所带电荷,又可分为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和两性离子表面活性剂。

(一)阴离子表面活性剂

阴离子表面活性剂起表面活性作用的部分是阴离子。

1.肥皂类 系高级脂肪酸盐,通式为(RCOO-nMn+。脂肪酸烃链R一般在C11~C17之间,以硬脂酸、油酸、月桂酸等较常见。根据M的不同,又可分碱金属皂(一价皂)、碱土金属皂(二价皂)和有机胺皂(三乙醇胺皂)等。它们均具有良好的乳化性能和分散油的能力,但易被酸破坏,碱金属皂还可被钙、镁盐等破坏,电解质可使之盐析。一般只用于外用制剂。

2.硫酸化物(sulfates)主要是硫酸化油和高级脂肪醇硫酸酯类,通式为R·O·SO-3M+,其中脂肪烃链R在C12~C18之间。硫酸化油的代表是硫酸化蓖麻油,俗称土耳其红油,为黄色或橘黄色黏稠液,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,亦可用于挥发油或水不溶性杀菌剂的增溶。高级脂肪醇硫酸酯类中常用的是十二烷基硫酸钠(又称月桂醇硫酸钠)、十六烷基硫酸钠(鲸蜡醇硫酸钠)、十八烷基硫酸钠(硬脂醇硫酸钠)等。它们的乳化性也很强,较肥皂类稳定,受酸和钙的影响较小,但可与一些高分子阳离子药物发生作用而产生沉淀,对黏膜有一定的刺激性,主要用作外用软膏的乳化剂,有时也用于片剂等固体制剂的润湿剂或增溶剂。

3.磺酸化物(sulfonates)主要是脂肪酸或脂肪醇经磺酸化后,用碱中和所得的化合物,具有R· M+的通式。脂肪酸磺酸化物如二辛基琥珀酸磺酸钠(商品名阿洛索-OT)、二己基琥珀酸磺酸钠,烷基芳基磺酸化物如十二烷基苯磺酸钠等均为目前广泛应用的表面活性剂。磺酸化物类表面活性剂有很好的保护胶体的性质,具有很强的渗透性,有渗透剂之称,而且黏度低,起泡性、去污力、油脂分散性都很强,为优良的洗涤剂。另外,甘胆酸钠、牛磺胆酸钠等胆酸盐也属此类,常用做胃肠道脂肪的乳化剂和单硬脂酸甘油酯的增溶剂。

(二)阳离子表面活性剂

这类表面活性剂起作用的部分是阳离子,也称阳性皂。其分子结构的主要部分是一个五价的氮原子,也称为季铵化物。其特点是水溶性大,在酸性与碱性溶液中较稳定,除具有良好的表面活性作用外,还具有很强的杀菌作用,所以主要用于杀菌和防腐。但它们不能与大分子的阴离子药物共用,可与之结合而失去活性或产生沉淀。目前常用的品种有苯扎氯铵和苯扎溴铵等。

(三)两性离子表面活性剂

这类表面活性剂的分子结构中同时具有正、负电荷基团,随着介质pH值的不同,可表现出阳离子或阴离子型表面活性剂的性质。两性离子型表面活性剂既有天然的,也有人工合成的产品。

1.卵磷脂 为天然的两性离子表面活性剂。其主要来源是大豆和蛋黄,根据来源不同,又可称豆磷脂或蛋磷脂。卵磷脂对油脂的乳化作用很强,可用作静脉乳剂的乳化剂,对热敏感,在酸、碱及酶的作用下易分解。

2.氨基酸型和甜菜碱型 这两类表面活性剂为合成化合物,阴离子部分主要是羧酸盐,其阳离子部分为季铵盐或胺盐,由胺盐构成者即为氨基酸型(R·+NH2·CH2CH2·COO-),此类型在等电点时亲水性减弱,并可能产生沉淀;由季铵盐构成者即为甜菜碱型(R·+N·(CH32·CH2·COO-),此类最大的优点是不论在酸性、中性或碱性溶液中均易溶,在等电点时也无沉淀。

两性离子表面活性剂在碱性水溶液中呈阴离子表面活性剂的性质,起泡性良好,去污力亦强;在酸性溶液中则呈阳离子表面活性剂的性质,具有很强的杀菌能力。常用的一类氨基酸型两性离子表面活性剂羧酸型α-亚氨基乙酸商品名“Tego”,杀菌力很强,毒性比阳离子表面活性剂要小。

(四)非离子表面活性剂

此类表面活性剂在水溶液中不解离,其分子中的亲水基团一般是甘油、聚乙二醇和山梨醇等多元醇,亲油基团为长链脂肪酸或长链脂肪醇以及烷基或芳基等,它们以酯键或醚键与亲水基团结合,品种很多,应用较广,不但可供外用,亦可供内服,某些品种尚可用于静脉注射剂。非离子表面活性剂,除应用较早的单硬脂酸甘油酯、单油酸甘油酯外,常用的有以下几类。

1.脱水山梨醇脂肪酸酯类 系由山梨醇与各种不同的脂肪酸所组成的酯类化合物,商品名为司盘(spans)。脱水山梨醇实际上是一次脱水物和二次脱水物的混合物,所生成的酯也是混合物。根据反应的脂肪酸不同可分为:司盘20(脱水山梨醇单月桂酸酯)、司盘40(脱水山梨醇单棕榈酸酯)、司盘60(脱水山梨醇单硬脂酸酯)、司盘80(脱水山梨醇单油酸酯)、司盘85(脱水山梨醇三油酸酯)等。其结构式如下。

本类表面活性剂由于亲油性较强,不溶于水,易溶于乙醇,在酸、碱和酶的作用下易水解,其HLB值为1.8~3.8,是常用的W/O型乳化剂,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类 系由脱水山梨醇脂肪酸酯与环氧乙烷反应生成的亲水化合物。氧乙烯链节数约为20,可加成在山梨醇的多个羟基上,所以也是一种复杂的混合物。商品名为吐温(Tweens)。其系列产品有:吐温20(聚氧乙烯脱水山梨醇单月桂酸酯)、吐温40(聚氧乙烯脱水山梨醇单棕榈酸酯)、吐温60(聚氧乙烯脱水山梨醇单硬脂酸酯)、吐温80(聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯)、吐温85(聚氧乙烯脱水山梨醇三油酸酯)等。

其结构式如下。

吐温对热稳定,但在酸、碱和酶作用下也会水解。在水和乙醇以及多种有机溶剂中易溶,不溶于油;常用作难溶性药物的增溶剂及O/W型乳化剂。

3.聚氧乙烯脂肪酸酯类 系由聚乙二醇与长链脂肪酸缩合而成,卖泽(Myrij)类表面活性剂就是其中的一类,通式为R·COO·CH2(CH2OCH2nCH2·OH。根据聚乙二醇部分的分子量和脂肪酸品种不同而有不同品种。这类表面活性剂有较强水溶性,乳化能力强,为O/W型乳化剂,常用的有聚氧乙烯40硬脂酸酯(polyoxyl 40 stearate)等。

4.聚氧乙烯脂肪醇醚类 系由聚乙二醇与脂肪醇缩合而成的醚类产品,通式为R·O·(CH2OCH2nH,商品名为苄泽(Brij)。本品因聚氧乙烯基聚合度n和脂肪醇的种类不同而有不同的品种,如Brij30和Brij35即为不同分子量的聚乙二醇与月桂醇缩合而成的产品。n为10~20时作O/W型乳化剂用。属于本类的表面活性剂还有西土马哥(Cetomacrogol)、平平加O(Peregol O)、埃莫尔弗O(Emolphor O)等。

5.聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物 系由聚氧乙烯和聚氧丙烯聚合而成。本品又称泊洛沙姆(Poloxamer),商品名普郎尼克(Pluronic)。通式为HO(C2H4O)a-(C3H6O)b-(C2H4O)c H,式中abc表示各自的聚合度。本品作为高分子非离子表面活性剂,具有乳化、润湿、分散、起泡和消泡等多种优良性能,但增溶能力较弱;并且对皮肤无刺激性和过敏性,对黏膜的刺激性极小,毒性也比其它非离子表面活性剂小。Poloxamer 188(Pluronic F68)作为一种O/W型乳化剂,是目前用于静脉乳剂的极少数合成乳化剂之一,用该品制备的乳剂能够耐受热压灭菌和低温冰冻而不改变其物理稳定性。

6.蔗糖脂肪酸酯 简称蔗糖酯,是蔗糖与脂肪酸反应生成的一大类化合物,属多元醇型非离子表面活性剂,根据与脂肪酸反应生成酯的取代数不同,有单酯、二酯、三酯及多酯。改变取代脂肪酸及酯化度,可得到不同HLB值(5~13)的产品。本品在室温下稳定,高温时可分解或发生蔗糖的焦化,在酸、碱和酶的作用下可水解成游离脂肪酸和蔗糖。蔗糖酯不溶于水,但在水和甘油中加热可形成凝胶,可溶于丙二醇、乙醇及一些有机溶剂,但不溶于油。主要用做O/W型乳化剂、分散剂。一些高脂肪酸含量的蔗糖酯也用做阻滞剂。

三、表面活性剂的性质

(一)胶束

表面活性剂溶于水中,当其浓度较低时,以单分子形式分散或被吸附在溶液的表面而降低表面张力。当表面活性剂的浓度增加至溶液表面已经饱和而不能再吸附时,表面活性剂的分子即开始转入溶液的内部,由于表面活性剂分子的疏水部分与水的亲和力较小,而疏水部分之间的吸引力较大,所以当浓度较大时,许多表面活性剂分子的疏水部分便相互吸引,缔合在一起,形成了缔合胶体,这种缔合胶体称为胶束(micelles)(图2-3)。在一定温度和一定的浓度范围内,表面活性剂胶束有一定的分子缔合数,但不同表面活性剂胶束的分子缔合数各不相同,离子表面活性剂的缔合数约在10~100,少数大于1000;非离子表面活性剂的缔合数一般较大,如月桂醇聚氧乙烯醚在25℃的缔合数为5000。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(critical micelle concentration, CMC),不同表面活性剂的CMC不同。具有相同亲水基的同系列表面活性剂,若亲油基团越大,则CMC越小。在CMC时,溶液的表面张力基本上到达最低值。在CMC到达后的一定范围内,单位体积内胶束数量和表面活性剂的总浓度几乎成正比。

图2-3 胶束的形成

在一定浓度范围的表面活性剂溶液中,胶束呈球形结构(图2-4a),其碳氢链无序缠绕构成内核,具非极性液态性质。碳氢链上一些与亲水基相邻的次甲基形成整齐排列的栅状层。亲水基则分布在胶束表面,由于亲水基与水分子的相互作用,水分子可深入到栅状层内。对于离子表面活性剂,则有反离子吸附在胶束表面。当溶液中表面活性剂浓度增加到20%以上,胶束不再保持球形结构,则转变成具有更高分子缔合数的棒状胶束(图2-4b),甚至呈六角束状结构(图2-4c),表面活性剂浓度更大时,成为板状(图2-4d)或层状结构(图2-4e)。从球形结构到层状结构,表面活性剂的碳氢链从紊乱分布转变成规整排列,完成了从液态向液晶态的转变,在层状结构中,表面活性剂分子的排列已接近于双分子层结构。在高浓度的表面活性剂水溶液中,如有少量的非极性溶剂存在,则可能形成反向胶束,即亲水基团向内,亲油基团朝向非极性液体。油溶性表面活性剂如钙肥皂、丁二酸二辛基磺酸钠和司盘类表面活性剂在非极性溶剂中也可形成类似反向胶束。

图2-4 胶束的形态

a.球状胶束;b.棒状胶束;c.束状胶束;d.板状胶束;e.层状胶束

(二)亲水亲油平衡值(HLB值)

如前所述,表面活性剂分子是由亲水基团和亲油基团所组成,所以它们能在油-水界面上进行定向排列。如果分子过分亲水或过分亲油,表面活性剂就会完全溶解在水相或油相中,很少存在于界面上,就难以降低界面张力。因此,表面活性剂分子的亲水基团和亲油基团的适当平衡尤为重要。表面活性剂亲水亲油性的强弱是以亲水亲油平衡值(hydrophile-lipophile balance, HLB)来表示的。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。例如司盘类是亲油的,具有较低的HLB值(1.8~8.6),吐温类是亲水的,则具有较高的HLB值(9.6~16.7)。不同HLB值的表面活性剂适合于不同的用途,如增溶剂HLB值的最适范围为15~18以上;O/W型乳化剂为8~16; W/O型乳化剂为3~8;润湿剂与铺展剂为7~9等,如图2-5所示。

图2-5 不同HLB值表面活性剂的适用范围

HLB值是由Griffin于1949年提出的,通过大量实验,他把完全没有亲水基的石蜡的HLB值定为0,而把亲水性很强的聚氧乙烯的HLB值定为20,非离子型表面活性剂的HLB值介于0~20之间。但随着新型表面活性剂的不断问世,已有亲水性更强的品种应用于实践,如月桂醇硫酸钠的HLB值为40。

一些常用表面活性剂的HLB值列于表2-2。

表2-2 常用表面活性剂的HLB值

非离子表面活性剂的HLB值具有加和性,简单的二组分非离子表面活性剂体系的HLB值可按下式计算:

例2-1 非离子型表面活性剂的计算

现需制备制备HLB为10.31的混合乳化剂100g应用吐温60和司盘60各多少克?

(三)昙点

表面活性剂的溶解度通常随温度的升高而增大,但某些含聚氧乙烯基的非离子型表面活性剂的溶解度,开始随温度的升高而增大,但当温度上升到一定程度时,聚氧乙烯链可发生强烈脱水和收缩,使增溶空间减小,增溶能力下降,表面活性剂溶解度急剧下降和析出,溶液出现混浊。这种因加热聚氧乙烯型非离子表面活性剂溶液而发生混浊的现象称为起昙,此时的温度称为昙点(cloud point)或浊点。在聚氧乙烯链相同时,碳氢链越长,昙点越低;在碳氢链长相同时,聚氧乙烯链越长则昙点越高。如吐温20为90℃,吐温60为76℃,吐温80为93℃,大多数此类表面活性剂的昙点在70~100℃,但也有一些聚氧乙烯类非离子表面活性剂在常压下观察不到昙点,如泊洛沙姆108、泊洛沙姆188等。

(四)Krafft point

离子型表面活性剂在水中的溶解度随着温度的增加而增大,当温度升高至某一点时,其溶解度急剧上升,则此时的温度称之为Krafft point(克氏点、卡拉夫特点)。

Krafft point是离子型表面活性剂应用温度的下限,只有在温度高于Krafft point时离子型表面活性剂才能更大程度地发挥作用。如十二烷基硫酸钠的Krafft point为8℃,而十二烷基磺酸钠的Krafft point为70℃,在室温条件下使用,前者作增溶剂为好,后者因Krafft point高就不够理想。

(五)表面活性剂的配伍

阳离子型表面活性剂与阴离子型表面活性剂具有相反电荷,配伍在一起时,会反应而形成沉淀,这不论从生理观点或药学观点上看都是有害的。如溴化十六烷三甲铵与十二烷基硫酸钠形成沉淀,所产生的化合物的疏水基团把离子基团包围起来,故不溶于水,亦不能离解。

阴离子表面活性剂与许多带正电荷的药物如生物碱、局部麻醉剂、许多拟交感神经药等发生反应,而使效价或生物利用度降低。

阳离子表面活性剂与带负电荷的水溶性聚合物能形成复凝聚物,如含羧酸的阿拉伯胶、果胶酸、海藻酸、羧甲基纤维素钠;含磷酸根的聚合物如核糖核酸、去氧核糖核酸等,与阳离子表面活性剂结合均因亲水性降低,形成复凝聚物而沉淀。

许多不溶性无机盐如硫酸钡能化学吸附阴离子型表面活性剂,使溶液中表面活性剂浓度下降,也改变了分散固体的表面性质。季铵盐与皂土、白陶土、滑石粉及其它具阴离子的固体之间也产生配伍禁忌。

(六)表面活性剂的生物学性质

1.表面活性剂对药物吸收的影响 通常较低浓度的表面活性剂因具有降低表面张力的作用,能使固体药物与胃肠道体液间的接触角变小,增加药物的润湿,加速药物的溶解和吸收。但当表面活性剂的浓度增加到CMC以上,药物被包裹或镶嵌于胶团中而又不易被释放出时,会大大减少游离药物的浓度,胶束太大时还不能透过生物膜,从而降低了药物的吸收。

表面活性剂有溶解脂质的作用,能溶蚀胃肠道黏膜的类脂屏障而改变生物膜分子排列,增加上皮细胞的通透性,从而改善吸收,如十二烷基硫酸钠改进头孢菌素钠、四环素、磺胺脒、氨基苯磺酸等药物的吸收。但长期的类脂质的损失可能造成肠黏膜的损害。

2.表面活性剂与蛋白质的相互作用 蛋白质分子结构中的氨基酸在酸性条件下其氨基或胺基发生解离而带有正电荷,在碱性条件下羧基发生解离而带有负电荷。因此在两种不同带电情况下,分别与阴离子表面活性剂或阳离子表面活性剂发生电性结合。此外,表面活性剂还可能破坏蛋白质二维结构中的盐键、氢键和疏水键,从而使蛋白质各残基之间的交联作用减弱,螺旋结构变得无序或受到破坏,最终使蛋白质发生变性。

3.表面活性剂的毒性 表面活性剂的毒性大小一般为:阳离子型>阴离子型>非离子型。作为杀菌剂应用的一些两性离子型表面活性剂,如氨基酸型表面活性剂等其毒性和刺激性均小于阳离子型。

表面活性剂静脉给药比口服给药有更大的毒性。仍以非离子表面活性剂毒性较低,供静脉注射的Poloxamerl88毒性很低,麻醉小鼠可耐受静脉注射10%该溶液10mL。

阳离子和阴离子表面活性剂不仅毒性较大,而且还有较强的溶血作用。例如,0.001%十二烷基硫酸钠溶液就有强烈的溶血作用。非离子表面活性剂的溶血作用较轻微,在亲水基为聚氧乙烯基的非离子表面活性剂中,以吐温类的溶血作用最小,其顺序为:聚氧乙烯烷基醚>聚氧乙烯芳基醚>聚氧乙烯脂肪酸酯>吐温类;其中吐温类的溶血顺序为:吐温20>吐温60>吐温40>吐温80。目前吐温类表面活性剂仍只用于某些肌内注射液中。

4.表面活性剂的刺激性 各类表面活性剂均可用于外用制剂,就其对皮肤和黏膜的刺激性而言,仍以非离子型表面活性剂最小,但长期应用或高浓度使用可能出现皮肤或黏膜损害。

四、表面活性剂在制剂中的应用

(一)表面活性剂的增溶作用

在表面活性剂胶体粒子存在下,增大难溶性药物的溶解度并形成澄清溶液的过程称为增溶(solubilization),用于增溶的表面活性剂称为增溶剂(solubilizer)。如甲酚在水中的溶解度仅3%左右,但在肥皂溶液中却能增大到约50%,即甲酚皂溶液,此处肥皂即为增溶剂。

由于合成的无毒非离子表面活性剂的发展,用表面活性剂增大难溶性药物溶解度的方法也得到了进一步发展,例如可用于脂溶性维生素、激素、抗生素、挥发油及其它许多有机物的增溶,不但可用于内服和外用的制剂,而且还用于注射剂的增溶。用作增溶剂的表面活性剂的最适HLB值为15~19。

1.增溶原理 表面活性剂能增大难溶性药物在水中的溶解度,一般认为是表面活性剂在水中形成胶束的结果。整个胶束内部是非极性的,外部为极性的。由于胶束是微小的胶体粒子,其分散体系属于胶体溶液,肉眼观察为澄明溶液,难溶性药物被胶束包藏或吸附后而使溶解量增大。根据被增溶药物性质不同,增溶形式主要有以下几种。

(1)非极性药物的增溶 如苯、甲苯等非极性分子,由于其亲油性强,与增溶剂的亲油基团有较强的亲和能力,在增溶时,药物分子进入胶束内部非极性中心区,使药物被包围在疏水基内部而被增溶(图2-6a)。

图2-6 表面活性剂增容的原理

a.非极性药物的增溶;b.极性药物的增溶;c.两性药物的增溶

(2)极性药物的增溶 如对羟基苯甲酸等极性占优势的分子能与增溶剂的亲水基团络合,被完全吸附在胶束表面的亲水基之间而增溶(图2-6b)。

(3)两性药物的增溶 具有极性又具有非极性部分的药物,如水杨酸、甲酚、脂肪酸等增溶时,其分子中非极性部分插入胶束的非极性中心区,其极性部分则伸入到表面活性剂的亲水基之间而被增溶(图2-6c)。

2.影响增溶作用的因素 难溶性药物的增溶量在一定增溶剂及温度下有一定的限度,影响增溶量的因素主要有:①增溶剂的性质:增溶剂的种类不同,或同系物增溶剂由于分子量的差异都可能影响增溶效果。如同系物的碳链越长,其增溶量也越大。②被增溶药物的性质:由于表面活性剂所形成胶束的体积大体是一定的,因此,药物的分子量越大,其摩尔体积也越大,在增溶剂浓度一定时,能溶解的药物量必然越少。对于同系物药物则分子量越大,增溶量通常越小。药物的同分异构体对增溶也有一定影响,如吐温20和吐温40能使对羟基及间羟基苯甲酸增溶,却不能使邻羟基苯甲酸增溶。③增溶剂HLB值:增溶剂HLB值与增溶效果的关系还没有统一的规律,对极性或两性药物来说,非离子表面活性剂的HLB值越大,其增溶效果也越好,但对极性小的药物其结果恰好相反。④加入顺序:一般应先将增溶剂与难溶性药物混合,最好使之完全溶解,然后再加水稀释,则能很好溶解,否则增溶效果不好。⑤增溶剂的用量:温度一定时向药物中加入适量的增溶剂,可制得澄清溶液,即使稀释仍能保持澄清。若配比不当,则不能得到澄清溶液或在稀释时由澄清变混浊。增溶剂的用量一般是通过实验来确定的。

3.增溶制剂的稳定性 如果被增溶的药物是被包藏在增溶剂胶束的内部,则因与外界(氧、金属离子等)隔绝,得到了保护,防止了药物的氧化、分解,从而可增加药物的稳定性。如维生素A和D都极易氧化失效,如用非离子型表面活性剂增溶,则能防止其氧化,这是因为增溶制剂中的维生素仅亲水部分向水,而不饱和部分在胶束内与氧隔绝而受保护,此时金属离子的催化作用也影响很小。

4.增溶制剂的生理活性 由于表面活性剂具有增溶、乳化、润湿、分散、改变剂型的理化性质和改善生物膜的通透性等作用,因此常能改善药物的吸收,增强其生理、药理作用,使疗效更加显著。如经增溶后的维生素A,其吸收作用远大于乳剂和油溶液。但应注意,增溶制剂并不能增加药物的生理活性,如水杨酸及含酚羟基的消毒防腐剂等,加入表面活性剂(特别是含聚氧乙烯基的)后,由于药物被增溶在胶束内部,不仅降低了活性,而且还由于聚氧乙烯基与酚羟基之间发生氢键络合而影响药物的释放,反而使其作用降低。所以在含有吐温类表面活性剂的制剂中,不宜使用尼泊金类作防腐剂或抑菌剂。

(二)表面活性剂的其他应用

表面活性剂除用于增溶外,还常用做乳化剂、润湿剂和助悬剂、起泡剂和消泡剂、去污剂、消毒剂或杀菌剂等。有关乳化剂、润湿剂和助悬剂的应用可参见本章第九节、第十节。

1.起泡剂和消泡剂 泡沫是气体分散在液体中的分散体系。一些含有表面活性剂或具有表面活性物质的溶液,如中草药的乙醇或水浸出液,含有皂苷、蛋白质、树胶以及其他高分子化合物的溶液,当剧烈搅拌或蒸发浓缩时,可产生稳定的泡沫。这些表面活性剂通常有较强的亲水性和较高的HLB值,在溶液中可降低液体的界面张力而使泡沫稳定,这些物质即称为“起泡剂”。在产生稳定泡沫的情况下,加入一些HLB值为1~3的亲油性较强的表面活性剂,则可与泡沫液层争夺液膜表面而吸附在泡沫表面上,代替原来的起泡剂,而其本身并不能形成稳定的液膜,故使泡沫破坏,这种用来消除泡沫的表面活性剂称为“消泡剂”。少量的辛醇、戊醇、醚类、硅酮等也可起到类似作用。

2.去污剂 去污剂或称洗涤剂是用于除去污垢的表面活性剂,HLB值一般为13~16。常用的去污剂有油酸钠和其他脂肪酸的钠皂、钾皂、十二烷基硫酸钠或烷基磺酸钠等阴离子表面活性剂。去污的机理较为复杂,包括对污物表面的润湿、分散、乳化、增溶、起泡等多种过程。

3.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做消毒剂,少数阴离子表面活性剂也有类似作用,如甲酚皂、甲酚磺酸钠等。表面活性剂的消毒或杀菌作用可归结于它们与细菌生物膜蛋白质的强烈相互作用使之变性或破坏。这些消毒剂在水中都有比较大的溶解度,根据使用浓度,可分别用于手术前皮肤消毒、伤口或黏膜消毒、器械消毒和环境消毒等,如苯扎溴铵为一种常用广谱杀菌剂,皮肤消毒、局部湿敷和器械消毒分别用其0.5%醇溶液,0.02%水溶液和0.05%水溶液(含0.5%亚硝酸钠)。