Кинетическая (седиментационная) и агрегативная (конденсационная) устойчивости растворов защищенных коллоидов, суспензий и эмульсий

Гетерогенные системы характеризуются кинетиче­ской (седиментационной) и агрегативной (конденса­ционной) неустойчивостью.

Кинетическая (седиментационная) устойчивость—

это способность дисперсной системы сохранять равно­мерное распределение частиц по всему объему (или массе) препарата. Суспензии и эмульсии — кинетиче­ски не устойчивые системы. Частицы вследствие до­вольно крупных размеров по сравнению с коллоид­ными растворами под дейотвием силы тяжести опус­каются на дно или всплывают в зависимости от отно­сительных плотностей дисперсинной среды и дисперс­ной фазы.

Кинетическая устойчивость характеризуется фор­мулой Стокса:

2r²(d, - d₂)s

где v — скорость оседания частиц, м/с; г — радиус частиц, м; d\ — плотность фазы, г/м³; с/2 — плотность среды, г/м³; ц — вязкость среды, Па-с; g — ускорение свободного падения, м/с².

Закон Стокса применим для монодисперсных сис­тем, в которых частицы сферической формы. В суспен­зиях, где безусловно не все частицы сферические и процесс седиментации более сложный, закон Стокса применим, но описывает скорость оседания частиц в приближенном виде. Исходя из формулы Стокса, скорость седиментации прямо пропорциональна раз­ности плотности фазы и среды. В зависимости от разности плотностей частицы могут оседать или всплы­вать. Если d]>d₂, то происходит оседание частиц, если di>d\ — всплывание частиц. При di = d₂ система наиболее устойчива.

В аптеке подобрать среды, имеющие плотность, близкую к плотности фазы, провизор-технолог не может, так как существует определенная пропись рецепта — среда и фаза. Подбор среды, близкой к плотности фазы, имеет значение при разработке новых лекарственных препаратов, так как одним из основных требований, предъявляемых к ним, является устойчивость. Скорость оседания частиц обратно про­порциональна вязкости среды. Следовательно, для придания устойчивости системе следует в пропись вводить вещества, повышающие вязкость — сироп сахарный, глицерин и др. Однако изменить пропись рецепта может только врач. Как следует из формулы, скорость седиментации зависит прямо пропорцио­нально от размера частиц, чего, как указывалось выше, можно достичь, используя специальные правила и приемы.

Таким образом, чтобы повысить устойчивость системы, следует уменьшить размер частиц. Малый размер частиц обусловливает их большую удельную поверхность, что приводит к увеличению свободной поверхностной энергии.

где AF — изменение свободной поверхностной энергии,

I

— -Масло-----

н/м; AS — изменение поверхности, м , о — поверх­ностное натяжение, н/м.

Измельчение частиц до бесконечно малых размеров невозможно (см. главу 8). Из следствия 2-го закона термодинамики свободная поверхностная энергия стре­мится к минимуму. Уменьшение свободной поверхност­ной энергии может происходить за счет агрегации частиц. Задачей технолога является обеспечение мак­симального терапевтического действия лекарственного препарата, т. е. в данном случае сохранение макси­мально большей поверхности контакта лекарственного вещества с тканями организма. Для этого следует оставить наибольшим значение свободной поверхност­ной энергии, сохранив площадь поверхности и умень­шив поверхностное натяжение, что будет препятство-вать агрегации частиц.

Агрегативная устойчивость — способность частиц дисперсной фазы противостоять слипанию, агрегации. Агрегативная устойчивость обеспечивается наличием заряда на поверхности частиц (диссоциация вещества, адсорбция одноименных ионов), сольватным слоем, оболочкой из ВМС, ПАВ вокруг частиц дисперсной фазы, препятстцу-Ющей слипанию. Кроме того, вокруг оболочки ПАВ ориентируются молекулы дисперсион­ной среды, т. е. образуется сольватный слой.

При большом запасе свободной поверхностной энергии в суспензиях может происходить процесс флокуляции (от лат. flocke — хлопья). Флокулы способны оседать или всплывать, т. е. нарушение агре-гативной устойчивости приводит к нарушению кинети­ческой устойчивости. Однако систему можно восста­навливать путем взбалтывания. Осадки могут быть различной структуры — плотные, творожистые, хлопье­видные, волокнистые, кристаллоподобные. В последнем случае частицы вещества не сохраняют свою индиви­дуальность, систему нельзя восстановить взбалтыва­нием, происходит образование конденсата — процесс необратимый.

В эмульсиях может наблюдаться явление коалес-ценции. В результате также образуются два слоя.

Классификация и характеристика вспомогательных веществ, в том числе и ПАВ, представлена в главе 5. В данной главе следует напомнить, что ПАВ — вещества, способные адсорбироваться на границе раз­дела фаз. По Международной номенклатуре такие

Рис. 16.1.Стабилизирующее действие ПАВ в эмульсиях типа масло в воде (а) и вода в масле (б).

вещества называют тензидами (от лат. tension —
натяжение), характерной особенностью которых яв­
ляется дифильность. Молекулы тензидов в структуре
имеют полярные и неполярные группы, сбалансирован­
ные определенным образом. О поверхностно-активных
свойствах тензидов можно судить по величине гидро-
фильно-липофильного баланса (ГЛБ). ГЛБ — это
соотношение гидрофильных и гидрофобных групп в
молекуле. Значение ГЛБ для каждого тензида выра­
жено определенным числом. В фармацевтической тех­
нологии эмульсий ориентируются на шкалу ГЛБ от
1 до 20. Полярность эмульгатора увеличивается к 20.
Эмульгаторы эмульсии типа вода и /

имеют низкий ГЛБ (от 3 до 6),

Л (от 3 до 6), эмульгал^ры-змульсаи-™па масло в воле (м4*Х.— от 8 до 18. Максимальное значение ГЛБ имеют солюбилизирующие вещества. По величине ГЛБ нельзя судить об эффективности эмульгирующего действия, а только о типе образую­щейся эмульсии.

Стабилизирующее действие ПАВ на примере эмульсий представлено на рис. 16.1.

Механизм стабилизирующего действия ПАВ и ВМС заключается в том, что они адсорбируются на поверх­ности твердых частиц вещества (суспензии) либо на капельках жидкости (эмульсии). ПАВ ориенти­руются на границе раздела таким образом, что своей полярной частью обращены к полярной фазе, а непо­лярной частью — к неполярной, образуя на поверх-

ности фазы мономолекулярный слой. Ионы ПАВ, адсорбированные на поверхности раздела, обладают поверхностной активностью, при этом возникают силы отталкивания между частицами и снижается их поверхностное натяжение, что, как известно, способ­ствует агрегативной устойчивости, а следовательно, и кинетической. Кроме того, вокруг пленки эмульга­тора, окружающей частицу, ориентируются молекулы сольватного слоя, а в водной среде — диполи воды, в результате чего образуется гидратная оболочка. В не­которых случаях при введении ПАВ повышается вязкость раствора, способствующая стабилизации системы.

Устойчивость коллоидных систем по сравнению с суспензиями и эмульсиями повышена за счет кол­лоидной защиты. Защитный слой (белок) обеспечивает сольватацию частиц, что создает повышенную устой­чивость системы. Вследствие малого размера частиц в растворах защищенных коллоидов в значительно большей степени выражено броуновское движение, что приводит к отталкиванию гибких макромолекул и повышает устойчивость системы.

Однако коллоидные растворы агрегативно неустой­чивы. Частицы дисперсной фазы имеют большую удельную поверхность вследствие малого размера частиц, следовательно, система обладает большим запасом свободной поверхностной энергии, которая стремится к уменьшению (следствие 2-го закона термодинамики).

Растворы защищенных коллоидов способны коагу­лировать. Коагуляции способствуют: добавление ве­ществ, вызывающих десольватацию или понижающих диссоциацию молекул, стабилизирующих коллоиды (электролитов, этанола, глицерина, сиропа сахар­ного); действие физических факторов (нагревание, охлаждение); свет, время хранения.

16.2. ТЕХНОЛОГИЯ РАСТВОРОВ ЗАЩИЩЕННЫХ КОЛЛОИДОВ

В фармацевтической практике применяют главным образом два вещества — колларгол и протаргол — в качестве вяжущих, антисептических, противовоспа­лительных средств для смазывания слизистой оболоч­ки верхних дыхательных путей, промывания мочевого

пузыря, гнойных ран, в глазной практике. Колларгол содержит около 70 % серебра и 30 % белка (натрие­вые соли аминокислот лизальбиновой и протальбино-вой, полученных при щелочном гидролизе яичного белка). Протаргол содержит около 7—8% серебра оксида, остальное количество — продукты гидролиза белка. Раствор протаргола готовят, используя его способность (благодаря большому содержанию белка) набухать и затем самопроизвольно переходить в раствор.

Rp.: Solutionjs Protargoli 1 % 200 ml

D. S. Для промывания полости носа

Насыпают 2,0 г протаргола тонким слоем на по­верхность воды. Происходит набухание протаргола и растворение. При взбалтывании растворов протаргола образуется пена, которая обволакивает комочки про­таргола за счет слипания его частиц.

В связи с малым содержанием белка в колларголе (30%) происходит его медленное набухание при изготовлении растворов. Поэтому растворы колларгола готовят путем его растирания с небольшим коли­чеством воды и последующим разбавлением.

Растворы колларгола и протаргола процеживают через рыхлый тампон из ваты или фильтруют через беззольную бумагу. Зольную бумагу использовать не рекомендуется, так как ионы железа, кальция, магния, содержащиеся в ней, могут образовать с белком нерастворимые соединения, вызвать коагуляцию про­таргола и колларгола и за счет этого — потери лекар­ственных веществ на фильтре. Наиболее целесообраз­но применение для фильтрования стеклянных фильт­ров № 1 и 2.

Кроме протаргола и колларгола, к лекарственным веществам, образующим коллоидные растворы, отно­сится ихтиол, представляющий собой смесь сульфидов, сульфатов и гу.цьфонатоп, рллучярмыу из продуктов сухой перегонки битуминозных сланцев. Это сиропо­образная жидкость, растворимая в воде и частично в этаноле. При изготовлении растворов ихтиол разме­шивают пестиком в выпарительной чашке с небольшим количеством воды, затем добавляют остальную воду. Раствор процеживают через вату во флакон.

Как отмечалось выше, растворы защищенных кол­лоидов способны коагулировать под действием света,

нагревания, охлаждения, при длительном хранении. Поэтому их следует хранить в прохладном, защищен­ном от света месте.

Оценка качества растворов защищенных коллоидов производится так же, как и всех жидких лекарствен­ных форм.

16.3. СУСПЕНЗИИ. ТЕХНОЛОГИЯ СУСПЕНЗИЙ

Существует два метода изготовления суспензий: дисперсионный и конденсационный. Чаще всего сус­пензии готовят дисперсионным методом, который осно­ван на измельчении частиц лекарственного вещества. При изготовлении суспензий дисперсионным методом следует учитывать, что все лекарственные вещества по отношению к воде разделяют на две группы: гидро­фильные и гидрофобные. Классификация лекарствен­ных веществ представлена на схеме 16.1.

СХЕМА 16.1. Классификация лекарственных веществ по их отношению к воде

i------ С*	экарственные вещества г-	-
I
гидрофильные:		гидрофобные
цинка оксид,	I I
магния онсид, магния карбонат основной, глина белая, крахмал, тальк		с нерезковыра- жеиными свойствами: фенилсалицилат,		с резковыражен-ными свойствами: ментол, намфора, сера,
		сульфамонометок-син		тимол