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表面活性剂一、概念：表面活性剂（surfactant）被誉为“工业味精”，是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使溶液表面张力显著下降的物质。二、作用机理凡加入少量而能显著降低液体表面张力的物质，统称为表面活性剂。它们的表面活性是对某特定的液体而言的，在通常情况下则指水。表面活性剂一端是非极性的碳氢链（烃基），与水的亲和力极小，常称疏水基或亲油基；另一端则是极性基团（如—OH、—COOH、—NH₂、—SO₃H等），与水有很大的亲和力，故称亲水基，总称“双亲分子”（亲油亲水分子）。为了达到稳定,表面活性剂溶于水时，可以采取两种方式：1、在液面形成单分子膜。将亲水基留在水中而将疏水基伸向空气，以减小排斥。而疏水基与水分子间的斥力相当于使表面的水分子受到一个向外的推力，抵消表面水分子原来受到的向内的拉力，亦即使水的表面张力降低。这就是表面活性剂的发泡、乳化和湿润作用的基本原理。在油-水系统中，表面活性剂分子会被吸附在油-水两相的界面上，而将极性基团插入水中，非极性部分则进入油中，在界面定向排列。这在油-水相之间产生拉力，使油-水的界面张力降低。这一性质对表面活性剂的广泛应用有重要的影响。2、形成“胶束”。胶束可为球形，也可是层状结构，都尽可能地将疏水基藏于胶束内部而将亲水基外露。如以球形表示极性基，以柱形表示疏水的非极性基，则单分子膜和胶束。如溶液中有不溶于水的油类（不溶于水的有机液体的泛称），则可进入球形胶束中心和层状胶束的夹层内而溶解。这称为表面活性剂的增溶作用。三、分类表面活性剂根据其分子能否解离成离子，分为离子型和非离子型两大类。离子型又分为阴离子型、阳离子型和两性离子型三类。1、阴离子型表面活性剂带负电荷的表面活性剂称为阴离子型表面活性剂。起表面活性作用的是阴离子。（一）肥皂类系高级脂肪酸的盐，通式:(RCOOˉ)nM。脂肪酸烃R一般为11~17个碳，表面活性剂肥皂的长链，常见有硬脂酸、油酸、月桂酸。根据M代表的物质不同，又可分为碱金属皂、碱土金属皂和有机胺皂。它们均有良好的乳化性能和分散油的能力。但易被破坏，碱金属皂还可被钙、镁盐破坏，电解质亦可使之盐析。（二）、硫酸化物系硫酸化油和高级脂肪醇硫酸酯类，通式为R.O.SO3ˉM+，主要有硫酸化蓖麻油（俗称土耳其红油）、十二烷基硫酸钠（SDS，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。本类有较强的乳化能力，较耐酸和钙、镁盐。对粘膜有刺激性，主要作为外用软膏的乳化剂，有时作为片剂等固体制剂的润湿剂或增溶剂。（三）、磺酸化物系脂肪族磺酸化物、烷基芳基磺酸化物、烷基萘磺酸化物等，通式为R.SO3ˉM+。本类在酸性水溶液中稳定，但水溶性及耐酸和钙、镁盐性比硫酸化物稍差，渗透力强，易起泡和消泡。如十二烷基苯磺酸钠为目前广泛应用的洗涤剂。二辛基琥珀酸磺酸钠（阿洛索-OT）、二己基琥珀酸磺酸钠等可用于非口服途径的药物吸收促进剂。胆石酸盐类如甘胆酸钠、牛磺胆酸钠等，常作为单脂肪酸甘油酯的增溶剂和胃肠道中脂肪的乳化剂使用。2、阳离子表面活性剂带正电荷的表面活性剂称为阳离子型表面活性剂。起表面活性作用的是阳离子，又称阳性皂。其分子结构的主要部分是一个五价的氮原子，为季铵类化合物，主要有苯扎氯铵（洁尔灭）、苯扎溴铵（新洁尔灭）、氯化苯甲烃铵等。本类水溶性好，有良好的表面活性作用，且在酸性和碱性溶液中均较稳定。因有很强的杀菌作用，故主要用于皮肤、粘膜、手术器械等的消毒。某些品种如苯扎氯铵，可作为抑菌剂用于眼用溶液。3、两性离子表面活性剂两性离子表面活性剂分子结构中同时具有正电荷和负电荷基团，在不同pH值介质中可表现出阳离子或阴离子表面活性剂的性质。卵磷脂是天然的两性离子表面活性剂，主要来源于大豆和蛋黄。卵磷脂的组成非常复杂，是多种化合物的混合物。因其来源和制备过程不同，各组分的比例也会不同，因而使用性能也会有所不同。卵磷脂对热非常敏感，在酸性、碱性和酯酶作用下易水解，不溶于水，溶于氯仿、乙醚、石油醚等有机溶剂，是制备注射用乳剂和脂质微粒的主要辅料。氨基酸型和甜菜碱型两性离子表面活性剂为合成化合物。其阴离子部分主要是羧酸盐，其阳离子部分为胺盐的即为氨基酸型，为季铵盐的即为甜菜碱型。常用的氨基酸型两性离子表面活性剂TegoMHG（十二烷基双（氨乙基）-甘氨酸盐酸盐），杀菌作用强且毒性比阳离子表面活性剂小。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，具有很好的起泡、去污作用；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。4、非离子型表面活性剂（一）、脂肪酸甘油酯主要是脂肪酸单甘油酯和脂肪酸二甘油酯，如单硬脂酸甘油酯等。不溶于水，易水解成甘油和脂肪酸，表面活性不强，HLB值为3～4，常作W／O型辅助乳化剂。（二）、蔗糖脂肪酸酯简称蔗糖酯，属多元醇型非离子表面活性剂，是蔗糖与脂肪酸反应生成的一类化合物，包括单酯、二酯、三酯、多酯。在体内可分解为蔗糖和脂肪酸而被利用。HLB值为5～13，常作O／W型乳化剂和分散剂。本品也是常用的食品添加剂。（三）、脂肪酸山梨坦系脱水山梨醇脂肪酸酯，由脱水山梨醇及其酐与脂肪酸反应而得的酯类化合物的混合物，商品名为司盘。本类品由于其亲油性较强，常作W／O型乳化剂，HLB值为1.8～3.8，多用于搽剂和软膏中。但司盘20和司盘40与吐温配伍常作O／W型的混合乳化剂。（四）、聚山梨酯系聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯。在司盘类剩余的-OH上，再结合上聚氧乙烯基而得的醚类化合物，商品名为吐温（Tween）。本类由于增加了亲水性的聚氧乙烯基，大大增加了亲水性，成为水溶性的表面活性剂。HLB值为9.6～16.7，常作增溶剂和O／W型乳化剂。（五）、聚氧乙烯脂肪酸酯系聚乙烯二醇和长链脂肪酸缩合生成的酯，商品名卖泽（Myrij）为其中的一类。本类为水溶性的，乳化性能强，常作O／W型乳化剂和增溶剂。（六）、聚氧乙烯脂肪醇醚系聚乙烯二醇和脂肪酸缩合生成的醚类，商品名苄泽（Brij）是其中的一类。常作O／W型乳化剂和增溶剂。（七）、聚氧乙烯一聚氧丙烯聚合物系聚氧乙烯与聚氧丙烯聚合而成，又称泊洛沙姆（Poloxamer），商品名普流罗尼克（Pluronic）。本类对皮肤、粘膜几乎无刺激和过敏性、毒性小，有优良的乳化、润湿、分散、起泡、消泡性能，可用作静脉乳剂的O／W型乳化剂。四、基本性质1.胶束和临界胶束浓度在低浓度时，表面活性剂在水溶液中主要以单分子或离子状态分散，当浓度增加至一定范围时，表面活性剂分子急速地聚集形成分子或离子的缔合体，这种缔合体称为胶束或胶团。在水溶液中，胶束中各分子的亲水基向外对着水，疏水基互相靠近缔合于内，定向排列。表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度（CMC）。临界胶束浓度的大小与表面活性剂的结构和组成有关，同时受温度、pH以及电解质等外部条件的影响。表面活性剂胶束有相近的缔合度，并呈球形或板状等。2.亲水亲油平衡值表面活性剂的亲水亲油能力的强弱，常用亲水亲油平衡值（简称为HLB值）来表示。由于表面活性剂分子由亲水基团和亲油基团组成，表面活性剂的亲水亲油基团之间的比率有一定的平衡值。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。不同HLB值的表面活性剂有不同的用途，如水溶液中增溶剂的HLB值最适范围为15～18以上；去污剂的HLB值为l3～16；O／W型乳化剂的HLB值为8～16；润湿剂的HLB值为7～9；W／O型乳化剂的HLB值为3～8；大部分消泡剂的HLB值为0.8～3等。3.起昙与昙点通常表面活性剂的溶解度随温度升高而增大，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升高而加大，当达到某一温度时，其溶解度急剧下降，使溶液出现混浊或分层，冷却后又恢复澄明。这种由澄清变成混浊或分层的现象称为起昙。该转变温度称为昙点。产生起昙现象的主要原因是由于聚氧乙烯基中的氧原子与水分子中的氢原子以氢键缔合成水化物，加热至昙点后氢键断裂，从而导致溶解度急剧下降，出现混浊或分层，冷却后氢键重新形成，故恢复澄明。因此，含有能产生起昙现象表面活性剂的制剂，应注意加热灭菌温度对制剂稳定性的影响。4.毒性一般而言，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，非离子型表面活性剂的毒性最小。阳离子型和阴离子型表面活性剂还有较强的溶血作用。非离子型表面活性剂的溶血作用一般比较轻微，其中聚山梨酯类的溶血作用通常较其他含聚氧乙烯基的表面活性剂更小。静脉给药制剂中的表面活性剂的毒性比口服给药时大。外用时表面活性剂的毒性相对较小，但仍以非离子型表面活性剂对皮肤和黏膜的刺激性为最小。五、表面活性剂的应用表面活性剂在药剂中有着广泛的应用，阳离子型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难溶性药物的增溶、油的乳化、混悬微粒的润湿与助分散、促进药物吸收等方面。1.增溶作用表面活性剂在溶液中形成胶束后可增大难溶性药物在溶剂中的溶解度，具有增溶作用的表面活性剂称为增溶剂。应用增溶剂可增加难溶性药物的溶解度，改善液体制剂的澄明度，同时提高制剂的稳定性。2.乳化作用表面活性剂能降低油-水界面张力，使乳浊液易形成，同时表面活性剂分在分散相液滴周围形成保护膜，防止液滴相互碰撞时聚集，提高乳浊液的稳定性。3.润湿作用液体在固体表面铺展或渗透的作用称为润湿。制备混悬液时，常出现分散介质不易在药物粉末表面铺展的现象，使药物粉末漂浮或下沉。润湿剂降低了固-液界面张力，使固体被润湿。4.起泡与消泡皂苷、树胶等化合物具有表面活性，在浸提、浓缩时产生稳定的泡沫而影响操作。为了破坏泡沫，加入少量HLB值为1～3的亲油性表面活性剂（消泡剂），可与泡沫液层争夺液膜表面而吸附在泡沫表面上，替代泡沫表面原来的表面活性物质（起泡剂），而本身不能形成稳定的液膜，使泡沫破坏。5.去污作用去污剂亦称洗涤剂，系指用于除去污垢的表面活性剂，常用的去污剂有脂肪酸的钠皂、钾皂、十二烷基硫酸钠等。