Суспензии. Растворы Суспензии Эмульсии Инъекционные и инфузионные ЛФ

Средой в суспензиях выступает жидкость, а фазой – твердые вещества. В эмульсиях среда – жидкость и фаза тоже жидкость.

Определение

Суспензия представляет собой взвесь микроскопических твердых частиц в жидкости, в качестве которой, как правило, выступает вода или масло. Другими словами, суспензия – это нерастворимый порошок в воде (масле). Суспензии нашли применение в фармакологии, строительной технологии, выпуске бумаги, лакокрасочных изделий и прочих строительных материалов.

Эмульсия – взвесь микроскопических частиц какой-либо жидкости, неспособной растворяться в другой жидкости. Классическая эмульсия – масло в воде. Их используют в приготовлении лекарств, строительных материалов, косметических средств, пищевой промышленности, мыловарении, живописи, автомобильной промышленности и сельском хозяйстве.

Сравнение

Если в качестве среды в эмульсиях и суспензиях выступает жидкость, то в роли дисперсионной фазы задействованы жидкости и твердые вещества соответственно.

Частицы в суспензиях, несмотря на свою мизерность, достаточно крупны, чтобы оказывать противостояние броуновскому движению. Они сравнительно быстро всплывают или выпадают в осадок.

Эмульсии бывают прямыми (масло в воде), когда в полярной среде распределяются капли неполярной жидкости (к примеру, водоэмульсионные краски). Кроме того, существуют обратные (вода в масле) эмульсии. К ним относятся нефтяные эмульсии.

Выводы сайт

Суспензия – это система твердое вещество-жидкость, а эмульсия – жидкость-жидкость.
Для эмульсии требуются малорастворимые или вовсе нерастворимые друг в друге жидкости.
Для суспензии необходимы твердые вещества нерастворимые или практически нерастворимые в представленной жидкой среде.

Цель лекции: Ознакомить студентов с суспензиями и эмульсиями, их характеристикой, классификацией. Сформировать у студентов следующие профессиональные компетенции:

Когнитивный компонент (теоретические знания);

Коммуникативные навыки;

Нормативную базу (ГФ РК, положение о регламентах и др.);

Самообразование.

Тезисы лекции:

Суспензия - жидкая лекарственная форма, содержащая в качестве дисперсной фазы одно или несколько измельченных порошкообразных веществ, распределенных в жидкой дисперсионной среде. Суспензии выпускаются готовыми к применению или в виде порошков и гранул, предназначенных для приготовления суспензий, к которым перед применением прибавляют воду или другую жидкость. Размер частиц дисперсной фазы в суспензиях может быть в пределах от 0,1 до 1 мкм (в тонких суспензиях) или более 1 мкм (в грубодисперсных суспензиях).

По способу применения суспензии классифицируют : для внутреннего, наружного и парентерального. Суспензии для парентерального применения вводят в организм только внутримышечно. Не допускается изготовление суспензий, содержащих сильнодействующие и ядовитые вещества, употребление которых при неточном дозировании может привести к нежелательным последствиям.

Одно из наиболее важных требований, предъявляемых к суспензиям, - их агрегативная и седиментационная устойчивость, чтобы при приеме лекарственную форму можно было достаточно точно дозировать. Явления происходящие на границе раздела фаз, зависят также от величины смачиваемости гидрофильных или гидрофобных частиц, присутствующих в гетерогенной дисперсной системе.

Гидрофобные частицы легко слипаются, образуя агрегаты-хлопья, которые быстро

оседают или всплывают, если плохо смачиваются водой, - такое явление называется флоккуляцией. Суспензии гидрофильных веществ более стойки по сравнению с суспензиями гидрофобных веществ, вследствие того, что частицы гидрофильных веществ смачиваются дисперсионной средой и вокруг каждой частицы образуется жидкостная (гидратная) оболочка, не позволяющая мелким частицам сливаться в более крупные, имеющие большую скорость оседания. Гидрофобные вещества не защищены такой оболочкой и при взаимном соприкосновении происходит их слипание.

Увеличение степени дисперсности в суспензиях при механическом способе диспергирования достигается путем измельчения вещества в ступке в жидкой смачивающей среде. При таком способе измельчения наблюдается так называемый «Эффект Ребиндера». Сущность эффекта Ре-биндера состоит в том, что снижается твердость измельчаемого вещества за счет расклинивающего действия жид-костей, проникающих в микротрещины твердой фазы. При этом образуется жидкий клин, который вызывает адсорбционное понижение прочности и создает расклинивающее давление. Б.В. Дерягин установил, что максимальный эффект диспергирования в жидкой среде при измельчении твердой фазы будет наблюдаться, если 1,0 г твердого вещества измельчается в присутствии 0,4-0,6 мл жидкости.

Эмульсия - однородная по внешнему виду лекарственная форма, состоящая из взаимно нерастворимых тонкодиспергированных жидкостей, предназначенная для внутреннего, наружного или парентерального применения. Эмульсии относятся к микрогетерогенным системам, состоящим из дисперсной фазы и дисперсионной среды. Различают два основных типа эмульсий - дисперсии масла в воде (м/в) и воды в масле (в/м). Для их приготовления в качестве масляной фазы используют персиковое, оливковое, подсолнечное, касторовое, вазелиновое и эфирные масла, а также рыбий жир, бальзамы и другие несмешивающиеся с водой жидкости.

Кроме того, есть и «множественные» эмульсии, в каплях дисперсной фазы которых диспергирована жидкость, являющаяся дисперсионной средой.

При разработке составов и технологии эмульсий необходимо учитывать общие свойства ингредиентов, способ получения, реологические, электрические и диэлектрические свойства, а также стабильность при хранении.

Проблема физической стабильности является центральной в технологии эмульсий. Различается несколько видов неустойчивости эмульсий.

Термодинамическая неустойчивость - свойственна эмульсиям как дисперсным системам со значительной поверхностью раздела фаз, обладающей избытком свободной энергии. При этом выделяются отдельные фазы эмульсии. При слиянии отдельных капель дисперсной фазы в агрегаты наблюдается флоккуляция, соединение всех укрупненных капель в одну большую является коалесценцией.

Кинетическая неустойчивость может проявляться в виде осаждения частиц дисперсной фазы (седиментация) или их всплывание (кремаж) под влиянием силы тяжести.

Третий вид нестабильности - обращение (инверсия) фаз, т. е. изменение состояния эмульсии от м/в в в/м, или наоборот. В промышленном производстве в основном готовятся эмульсии, имеющие сложный состав.

С целью повышения агрегативной устойчивости в суспензии и эмульсии вводят стабилизаторы-эмульгаторы и стабилизаторы-загустители , которые понижают межфазное поверхностное натяжение на границе раздела двух фаз, образуют прочные защитные оболочки на поверхности частиц, повышают вязкость дисперсионной среды.Значительная стабилизация, предотвращающая флоккуляцию, коалесценцию и кинетическую неустойчивость, может быть достигнута, если в объеме дисперсионной среды и на границе раздела фаз возникает структурно-механический барьер, характеризующийся высокими значениями структурной вязкости.

Что такое суспензия и эмульсия

Эмульсии и суспензии – неоднородные непрозрачные системы. Между капельками вещества или частицами и молекулами растворителя не возникает ни физических, ни химических взаимодействий. Эмульсии и суспензии не устойчивые системы, они с течением времени отстаиваются и расслаиваются на дисперсионную среду и дисперсионную фазу (на два несмешивающихся вещества: воду и глину, масло и воду). Например, частицы глины в воде оседают на дно.
Суспензия представляет собой взвесь микроскопических твердых частиц в жидкости, в качестве которой, как правило, выступает вода или масло. Другими словами, суспензия – это нерастворимый порошок в воде (масле). Суспензии нашли применение в фармакологии, строительной технологии, выпуске бумаги, лакокрасочных изделий и прочих строительных материалов.
Эмульсия – взвесь микроскопических частиц какой-либо жидкости, неспособной растворяться в другой жидкости. Классическая эмульсия – масло в воде. Их используют в приготовлении лекарств, строительных материалов, косметических средств, пищевой промышленности, мыловарении, живописи, автомобильной промышленности и сельском хозяйстве.

Сравнение суспензии и эмульсии

В чем разница между эмульсией и суспензией? Если в качестве среды в эмульсиях и суспензиях выступает жидкость, то в роли дисперсионной фазы задействованы жидкости и твердые вещества соответственно.
Частицы в суспензиях, несмотря на свою мизерность, достаточно крупны, чтобы оказывать противостояние броуновскому движению. Они сравнительно быстро всплывают или выпадают в осадок.
Эмульсии бывают прямыми (масло в воде), когда в полярной среде распределяются капли неполярной жидкости (к примеру, водоэмульсионные краски). Кроме того, существуют обратные (вода в масле) эмульсии. К ним относятся нефтяные эмульсии.

TheDifference.ru определил, что отличие суспензии от эмульсии заключается в следующем:

Суспензия – это система твердое вещество-жидкость, а эмульсия – жидкость-жидкость.
Для эмульсии требуются малорастворимые или вовсе нерастворимые друг в друге жидкости.
Для суспензии необходимы твердые вещества нерастворимые или практически нерастворимые в представленной жидкой среде.

Суспензии

Суспензии - дисперсные системы с жидкой дисперсионной средой и твердой дисперсной фазой. Они похожи на золи, но отличаются значительной большим размером частиц. Получают их теми же методами, что и золи - диспергированием и конденсацией. Однако для практических целей суспензии получают чаще всего диспергированием нерастворимых твердых веществ в жидкой среде или взмучиванием в этой среде предварительно полученного порошка.

Не обладая седиментационной устойчивостью, суспензии могут быть устойчивы агрегативно, т. е. их частицы сохраняют постоянные размеры. Агрегативная устойчивость суспензий обусловлена тем, что их частицы имеют на поверхности двойной электрический слой или сольватную оболочку. Механизм образования двойного электрического слоя преимущественно адсорбционный, т. е. он формируется благодаря адсорбции одного из ионов дисперсионной среды электролита . Значение электрокинетического потенциала суспензии близко к потенциалу золя, и агрегативная устойчивость определяется электростатическим отталкиванием одноименно заряженных частиц.

Для получения стабильной суспензии необходимо:

1) достигнуть требуемую степень дисперсности труднорастворимого вещества в жидкой среде;

2) добавкой соответствующих поверхностно-активных веществ добиться, чтобы поверхность частиц дисперсной фазы смачивалась жидкой дисперсионной средой;

3) подобрать и ввести подходящий стабилизатор (электролит, ПАВ или защитный высокополимер).

Суспензии могут быть агрегативно устойчивы и без двойного электрического слоя. При наличии стабилизатора на границе раздела фаз образуются адсорбционные слои, препятствующие слипанию частиц. В случае полимерных стабилизаторов на поверхности частиц суспензии возникают механически прочные поверхностные студнеобразные пленки. При достаточной концентрации суспензии и стабилизатора-высокополимера поверхностные студнеобразные пленки объединяются в единый пространственный каркас-сетку и вся система застудневает.

Суспензии одновременно поглощают и рассеивают свет, хотя их частицы по размеру больше коллоидных частиц, при этом в отличие от опалесцирующих золей суспензии проявляют мутность не только при боковом освещении, но и в проходящем свете. Однако суспензии, так же как и золи, способны проявлять двойственное лучепреломление в потоке.

Поскольку частицы суспензий сравнительно больших размеров, в них нет броуновского движения, а, следовательно, они не проявляют таких молекулярно-кинетических свойств, как диффузия и осмос.

Для суспензий характерен ряд процессов, не свойственных коллоидным системам. К таким процессам относятся седиментация, флотация, фильтрация.

Фильтрация суспензий определяется дисперсностью и степенью агрегации частиц, а также образованием коагуляционной структуры и способностью ее к самоуплотнению в фильтрующем осадке. Поэтому фильтрация является сложным физико-химическим процессом, на который влияют все факторы, управляющие агрегированием частиц и развитием коагуляционных структур.

Суспензии имеют исключительно большое значение в природе и технике, далеко превосходящее значение типичных золей с твердой дисперсной фазой. К суспензиям при достаточном содержании влаги относятся почвы и грунты; глиняное тесто, используемое в гончарном, фаянсовом и фарфоровом производствах; цементные и известковые растворы, краски, лаки применяемые в строительном деле; графитовые и угольные суспензии используются для предотвращения образования накипи на котлах; суспензия металлического никеля применяется в качестве активного катализатора при гидрировании растительных масел; для облегчения процесса бурения применяют глинистые суспензии; в пищевой промышленности к суспензиям относятся шоколадная масса, крахмальное “молоко”, порошок какао в воде, помадные массы кондитерского производства.

Эмульсии

полярной неполярная или малополярная эмульгатором

Отличительной особенностью не очень концентрированных эмульсий является сферическая форма частиц (капелек).

От типичных лиофобных эмульсий отличаются так называемые критические лиофильные эмульсии (эмульсолы). Критические эмульсии - это системы, образующиеся обычно из двух ограниченно смешивающихся жидкостей (например, анилина и воды; изоамилового спирта и воды) при температурах, близких к критической температуре смешения, когда поверхностное натяжение на границе раздела фаз становится весьма малым и теплового движения молекул уже достаточно для диспергирования одной жидкости в другой. В результате такого самопроизвольного диспергирования образуется тончайшая эмульсия, в которой коалесценция (сливание) отдельных капелек уравновешивается стремлением обеих жидкостей равномерно распределяться в объеме.

Классификация эмульсий . Обычные лиофобные эмульсии классифицируют либо по полярности дисперсной фазы и дисперсионной среды, либо по концентрации дисперсной фазы в системе.

Согласно первой классификации, различают эмульсии неполярной или слабополярной жидкости в полярной (например, эмульсия масла в воде) - эмульсии первого рода или прямые и эмульсии полярной жидкости в неполярной (например, вода в масле) - эмульсии второго рода или обратные.

Эмульсии первого рода (прямые) обозначают м/в, где под буквой “м” подразумевается масло или иная неполярная жидкость, а под буквой “в” - вода или другая полярная жидкость. Эмульсии второго рода (обратные) обозначают соответственно в/м.

Тип эмульсии легко установить путем определения свойств ее дисперсионной среды. Для этого либо определяют способность эмульсии смачивать гидрофобную поверхность; либо проверяют возможность эмульсии разбавляться водой; либо испытывают способность эмульсии окрашиваться при введении в нее красителя, растворяющегося в дисперсионной среде; либо, наконец, определяют электропроводность эмульсии.

Согласно второй классификации, эмульсии делят на разбавленные, концентрированные и высококонцентрированные или желатинированные.

К разбавленным относятся эмульсии, содержащие до 0,1 % дисперсной фазы. Типичным примером такой системы может служить эмульсия машинного масла в конденсате, образующаяся при работе паровых машин. Разбавленные эмульсии по размеру частиц резко отличаются от концентрированных, являясь наиболее высокодисперсными. Диаметр капелек в разбавленных эмульсиях составляет порядка 10 -5 см, т. е. близок к размеру коллоидных частиц. Разбавленные эмульсии обычно образуются без введения в систему специальных эмульгаторов. Частицы этих эмульсий несут электрический заряд, который возникает в результате адсорбции ионов неорганических электролитов, присутствующих в среде в малых количествах.

Разбавленные эмульсии по свойствам более всего сходны с лиофобными золями. Они могут существовать в метастабильном состоянии лишь в очень благоприятных условиях (малая концентрация электролита). Влияние электролитов соответствует правилу Шульце-Гарди, многозарядные ионы изменяют знак заряда частиц, в устойчивых эмульсиях наблюдается заметный электрофорез и т. д.

Примером устойчивых эмульсий является сырая нефть, в которой капельки воды образуют эмульсии обратного типа, а также прямые разбавленные эмульсии масла в воде, образующиеся при конденсации отработанного пара в паровых двигателях.

К концентрированным относятся эмульсии со значительным содержанием дисперсной фазы (до 74 объемных процентов). Эта концентрация является максимальной потому, что она в случае монодисперсной эмульсии соответствует максимально возможному объемному содержанию недеформированных сферических капель независимо от их размеров.

Концентрированные эмульсии обычно получаются методом диспергирования и размер капель относительно велик и составляет 0,1-1,0 мкм и больше, поэтому капельки видны под обычным микроскопом. Такие системы не могут быть устойчивы без стабилизатора, легко седиментируют, причем седиментация происходит тем быстрее, чем больше разница между плотностями дисперсной фазы и дисперсионной среды. Если дисперсная фаза обладает меньшей плотностью, чем среда, то наблюдается всплывание капель дисперсной фазы.

К высококонцентрированным или желатинированным , эмульсиям относят системы с содержанием дисперсной фазы выше 74 объемных процентов. Отличительной особенностью таких эмульсий является взаимное деформирование капелек дисперсной фазы, и они приобретают форму многогранников (полиэдров), разделенных тонкими пленками - прослойками дисперсионной среды. Такая эмульсия при рассмотрении в микроскоп напоминает соты. Вследствие плотной упаковки капелек эти эмульсии не способны седиментировать и обладают свойствами, сходными со свойствами гелей, например, их можно резать ножом.

Высококонцентрированные эмульсии можно приготовить с содержанием дисперсной фазы до 99 %. Например, эмульгируя бензол в 1 % растворе олеата натрия, можно получить эмульсию, содержащую выше 99 процентов объемных дисперсной фазы. В такой предельно концентрированной эмульсии раствор эмульгатора находится между частицами дисперсной фазы в виде тончайших пленок (100 ангстрем и ниже).

Агрегативная устойчивость эмульсий и природа эмульгатора .

Эмульсии, как и все коллоидные системы, агрегативно неустойчивы из-за избытка свободной энергии на межфазной поверхности. Агрегативная неустойчивость эмульсий проявляется в самопроизвольном образовании агрегатов капелек с последующим слиянием (коалесценцией) отдельных капелек друг с другом. Это приводит к полному разрушению эмульсии и разделе ее на два слоя - жидкость дисперсной фазы и жидкость дисперсионной среды.

Агрегативную устойчивость эмульсий характеризуют либо скоростью ее расслаивания, либо продолжительностью существования (время жизни) отдельных капелек в контакте друг с другом или с межфазной поверхностью.

На агрегативную устойчивость эмульсий сильнее всего влияют природа и содержание в системе эмульгатора. Эмульгатор, адсорбируясь на межфазной границе, понижает межфазное поверхностное натяжение и в отдельных случаях может приводить даже к образованию равновесных коллоидных систем. Другое объяснение заключается в том, что при наличии стабилизатора на границе раздела фаз между капельками возникают силы отталкивания (энергетический барьер). Повышение концентрации эмульгатора в системе способствует устойчивости эмульсии.

Природа эмульгатора определяет не только устойчивость, но и тип эмульсии. Опыт показывает, что гидрофильные эмульгаторы, лучше растворимые в воде, чем в углеводородах, способствуют образованию эмульсий типа м/в, а гидрофобные эмульгаторы, лучше растворимые в углеводородах, - эмульсий типа в/м (правило Банкрофта). Это объяснимо, так как эмульгатор препятствует слипанию, или коалесценции, капелек только тогда, когда он находится у поверхности с наружной стороны капелек, т. е. лучше растворяется в дисперсионной среде.

В качестве эмульгаторов могут применяться самые различные по природе вещества: поверхностно-активные вещества, молекулы которых содержат ионогенные полярные группы, неионогенные ПАВ, высокомолекулярные соединения (ВМС). Эффективность эмульгатора характеризуется специальной величиной - гидрофильно-липофильным балансом (ГЛБ). Если число ГЛБ лежит в пределах 3-6, образуются эмульсии типа в/м. Эмульгаторы с числом ГЛБ 8-13 дают эмульсию типа м/в. Изменяя природу эмульгатора и его концентрацию, можно добиться обращения фаз эмульсии.

Стабилизирующее действие мыл и мылоподобных веществ на эмульсии типа м/в объясняется несколькими факторами устойчивости. Первый фактор - электрический заряд, возникший на поверхности капелек эмульсий, стабилизированных ионогенными мылами при адсорбции органических ионов мыла. В результате образуется двойной электрический слой, аналогичный тому, который существует на поверхности частиц типичных гидрофобных золей. Двойной электрический слой и обусловливает устойчивость эмульсий. Поэтому эмульсии м/в характеризуются свойствами, присущими типичным гидрозолям, т. е. для них соблюдается правило Шульце-Гарди , возможность перезарядки частиц эмульсий с помощью поливалентных ионов и т. д.

Чтобы происходила адсорбция органического иона, он должен хорошо адсорбироваться дисперсной фазой, т. е. иметь достаточно длинную углеводородную цепь. Поэтому эмульсии типа м/в могут быть стабилизированы только сравнительно высокомолекулярными мылами (щелочными солями лауриновой и более высокомолекулярных жирных кислот).

Второй фактор устойчивости концентрированных эмульсий типа м/в заключается в образовании на поверхности их капелек структурированных гелеобразных слоев эмульгатора, обладающих высокой структурной вязкостью и прочностью при одновременной гидратированности.

Устойчивость эмульсий типа в/м, стабилизованных мылами с поливалентным катионом, ранее объяснялась наличием на поверхности капелек эмульсии структурно-механического барьера. В последние годы было показано, что даже в неполярных средах может происходить некоторая диссоциация молекул эмульгатора. Соли поливалентных металлов и органических кислот в углеводородных средах обычно имеют константы диссоциации порядка 10 -8 , следовательно, если, например, концентрация такой соли в бензоле равна 10 ммоль/л, то концентрация ионов в растворе будет иметь значение порядка 10 -14 .

При таких условиях двойной электрический слой будет очень диффузным, его толщина составит несколько микрометров. Емкость двойного слоя в неполярной жидкости весьма невелика и нужен очень небольшой заряд для того, чтобы обусловить значительный поверхностный потенциал. Таким образом, электростатические силы отталкивания могут играть существенную роль и в устойчивости обратных эмульсий, особенно не очень концентрированных.

Эмульгирующее действие как ионогенных, так и неионогенных ПАВ тем эффективнее, чем лучше сбалансированы полярные и неполярные части молекулы эмульгатора между обеими фазами эмульсии. Дифильная молекула хорошего эмульгатора должна обладать сродством как к полярным, так и к неполярным средам, только в этом случае она будет находиться на межфазной поверхности. Сбалансированность молекул эмульгатора определяется длиной углеводородной цепи и сродством ионогенной или полярной группы к воде (рис. 11.2).

Рис. 11.2. Поведение различно сбалансированных дифильных молекул эмульгатора:

а - молекулы с преобладающей полярной частью; б - хорошо сбалансированные молекулы ; в - молекулы с преобладающей полярной частью

Именно хорошей сбалансированностью объясняется наилучшее стабилизирующее действие мыл, содержащих в углеводородной цепочке от 12 до 18 атомов углерода. Сбалансированностью молекул эмульгатора объясняется и род эмульсий, которые получаются с применением этого эмульгатора. Эмульгаторы с превалирующим действием в молекуле полярной группы над неполярной и которые лучше растворяются в воде, образуют эмульсии первого рода (м/в). Эмульгаторы, у которых действие неполярной группы молекулы преобладает над действием полярной и которые лучше растворяются в углеводородах, способствуют образованию эмульсий второго рода (в/м).

Итак, несомненным и вполне однозначным является факт стабилизации прямых эмульсий (м/в) гидрофильными веществами, обратных (в/м) - гидрофобными. Дисперсионной средой эмульсии становится жидкость, лучше взаимодействующая с эмульгатором.

Уже давно известно, что хорошей стабилизирующей способностью обладают не только ПАВ, но и тонкоизмельченные порошки, например, глина, мел, сажа, гипс и др. При встряхивании полярной жидкости в неполярной в присутствии твердого эмульгатора его крупинки прилипают к межфазной поверхности, причем большая часть поверхности частиц эмульгатора находится в той жидкости, которая их лучше смачивает. На капельках образуется как бы “бронь”, предотвращающая их коалесценцию.

Если твердый эмульгатор лучше смачивается водой (например каолин), такая броня возникает со стороны водной фазы, при этом образуется эмульсия типа м/в. Если же твердый эмульгатор лучше смачивается неполярным углеводородом (например сажа), то образуется эмульсия типа в/м (рис.11.3) В случаях Iа и IIб крупинки твердого эмульгатора находятся с наружной стороны капель и эмульсии устойчивы. В случаях Iб и IIа крупинки твердого эмульгатора находились бы у межфазной поверхности с внутренней стороны капель, в результате чего образование таких эмульсий невозможно.

Рис. 11.3. Модель эмульгирующего действия порошковых эмульгаторов:

I - гидрофильный эмульгатор (каолин); II - гидрофобный эмульгатор (сажа)

Стабилизация эмульсий твердыми эмульгаторами возможна только при условии, что размер частиц порошка меньше размера капелек эмульсии. Но слишком малые частицы порошка из-за броуновского движения не прилипают к поверхности капелек и не образуют защитного слоя.

Методы получения и разрушения эмульсий . Эмульсии получают механическим диспергированием фазы в дисперсионной среде в присутствии соответствующего эмульгатора. Жидкости сильно перемешивают, встряхивают, подвергают вибрационному воздействию. Для этого используют специальные мешалки, коллоидные мельницы. Иногда полученные грубые эмульсии подвергают дополнительной гомогенизации в специальных гомогенизаторах разных конструкций. При обработке в таких гомогенизаторах диаметр капелек понижается, при этом значительно увеличивается седиментационная устойчивость.

Часто требуется не получить эмульсию, а предупредить ее образование или разрушить (диэмульгировать) уже полученную систему. Эмульсии типа м/в, полученные с применением ионогенных эмульгаторов, обычно разрушают с помощью коагуляции электролитами с поливалентными ионами.

Эмульсии, стабилизированные неионогенными стабилизаторами, разрушаются гораздо труднее. Эффективным способом разрушения таких эмульсий является нагревание, введение в систему ПАВ, вытесняющего из адсорбционного слоя эмульгатор, но не способного стабилизировать эмульсию. Эмульсии можно также разрушать центрифугированием, фильтрацией, электрофорезом.

Обращение фаз эмульсий . При введении в эмульсию при интенсивном перемешивании большого количества ПАВ, являющегося стабилизатором эмульсий противоположного типа, первоначальная эмульсия может обращаться , т. е. дисперсная фаза становится дисперсионной средой, а дисперсионная среда - дисперсной фазой. Так, эмульсии типа м/в, стабилизованные олеатом натрия, могут быть превращены в эмульсию типа в/м путем введения в систему олеата кальция.

Обращение эмульсий может быть вызвано и длительным механическим воздействием. Так, сбивание сливок (м/в) ведет к получению масла (в/м).

Практическое значение эмульсий . К эмульсиям относятся молоко, сливки, майонез, яичный желток, латексы, битумные эмульсии, средства для опрыскивания растений, эмульсии воды в нефти и др. В фармацевтической промышленности многие лекарства применяются в виде эмульсий; в парфюмерной эмульсии - кремы.

Пены

Пенами называются грубые высококонцентрированные дисперсные системы, в которых дисперсионная среда - жидкость, а дисперсная фаза - газ. Пузырьки газа имеют размеры порядка нескольких миллиметров, а в отдельных случаях и сантиметров, форму многогранников и отделены друг от друга очень тонкими слоями жидкой дисперсионной среды. Пленки часто обнаруживают интерференцию, следовательно, их толщина соизмерима с длиной световых волн. Большой размер газовых пузырьков и тесное расположение их в пене исключают возможность броуновского движения устойчивые пены обладают некоторой жесткостью или механической прочностью. По строению обычные пены напоминают высококонцентрированные эмульсии.

Устойчивую пену можно получить только в присутствии стабилизатора - пенообразователя. Чистые жидкости не обладают способностью образовывать пену, наличие пены всегда говорит о присутствии в жидкости посторонних веществ, загрязнений.

Устойчивость пены зависит от природы пенообразователя, его концентрации, температуры, вязкости жидкости и присутствия электролитов. К типичным пенообразователям водных пен относятся такие ПАВ, как мыла, спирты, белки, сапонин, жирные кислоты и т. д. Низкомолекулярные ПАВ, уменьшая поверхностное натяжение (s), облегчают образование пены, но не придают ей стабильности, и она быстро разрушается. Пенообразующие вещества с длинной молекулярной цепью, адсорбируясь на границе вода -воздух, образуют высоковязкую структурированную пену, препятствующую стеканию жидкости. Толщина слоя жидкости между пузырьками газа уменьшается медленно, и пена может существовать долго.

С увеличением вязкости жидкости устойчивость пены возрастает. Электролиты, как правило, снижают время жизни пены. Таким образом, существует несколько факторов, объясняющих устойчивость пен. В настоящее время все больше исследователей приходят к выводу, что вообще не может быть единой теории устойчивости пен и что причины существования пен не зависят от пенообразователей и условий получения.

Методы получения и разрушения пен, их практическое значение . Пены получают путем пропускания пузырьков соответствующего газа (обычно воздуха) через раствор пенообразователя или путем интенсивного механического перемешивания раствора пенообразователя.

В ряде случаев образование пены нежелательно, она мешает перемешиванию и выпариванию жидкостей. Особенно вредны пены, образующиеся в сточных водах, которые содержат пенообразователи. Эти пены покрывают поверхность водоемов и, прекращая доступ кислорода в воду, убивают все живое. Пену можно разрушить введением в нее веществ, которые, обладая высокой поверхностной активностью, сами не дают пены. Такие вещества получили название пеногасителей. Эффективными пеногасителями являются сложные эфиры, жирные кислоты, спирты.

Другой метод пеногашения заключается в “пережигании” пены при воздействии высоких температур. Пены можно разрушить и механическим путем, продувая воздух над поверхностью пенящейся жидкости при кипении. Пленка как бы высыхает, и пузырьки образовавшейся пены разрушаются.

Пенообразование и пены имеют большое практическое значение. Известно положительное действие пен, мыла и других моющих средств при удалении загрязнений с любой поверхности. Очень важным является использование пен при тушении пожаров. Применяемая в этом случае пена содержит в виде дисперсной фазы диоксид углерода, имеет невысокую плотность, что позволяет применять ее для тушения горящих органических жидкостей. Устойчивые пены широко используются в флотационных процессах, например, при обогащении руд и минералов.

Эмульсии - дисперсные системы, состоящие из двух несмешивающихся жидкостей. Радиус взвешенных капелек жидкости в эмульсиях находится в пределах 10 -3 -10 -5 см. Для образования эмульсий берут жидкости, сильно отличающиеся по типу внутримолекулярных связей. Одна из них должна быть ярко выраженной полярной жидкостью (обычно вода), а вторая неполярная или малополярная (какая-либо органическая жидкость, не растворимая в воде и называемая независимо от ее химического состава “масло”). Обе жидкости, образующие эмульсию, должны быть нерастворимы или малорастворимы друг в друге. В системе должен присутствовать стабилизатор, который в этом случае называется эмульгатором . Эмульсии тем седиментационно устойчивее, чем ближе плотности обеих фаз.

В настоящее время в медицинской практике применяется значительное количество суспензий и эмульсий для инъекционного введения.

Суспензии готовят в асептических условиях диспергированием стерильного лекарственного вещества в стерильном профильтрованном растворителе. Для улучшения качества получаемой продукции в некоторых случаях используют ультразвуковое воздействие, которое способствует дополнительному измельчению и диспергированию лекарственного вещества в растворителе, а с другой стороны, придает лекарственной форме стерильность. В этих условиях величина частиц уменьшается до 1-3 мкм и такие суспензии и эмульсии могут быть пригодны для введения в кровяное русло. Для повышения стабильности в технологии производства суспензий и эмульсий используют сорастворители, стабилизаторы, эмульгаторы и консерванты.

Эмульсии для парентерального питания. Лечебное парентеральное питание применяется в случаях, когда вследствие заболевания или травмы прием пищи естественным путем невозможен или ограничен. Поступление в организм питательных веществ при парентеральном питании обеспечивается путем внутривенного введения специально предназначенных для этой цели препаратов.

Исключительно важная задача парентерального питания - восполнение белковых потребностей - осуществляется введением азотсодержащих препаратов, выпускаемых в виде белковых гидролизатов, или растворов синтетических смесей кристаллических аминокислот. Введение этих препаратов позволяет восполнить азотистые потери, но практически мало влияет на общий энергетический баланс организма.

Общие энергетические потребности организма при парентеральном питании покрываются за счет введения препаратов энергетического назначения (растворы глюкозы, других углеводов, многоатомных спиртов), среди которых важное место занимают жировые эмульсии для внутривенного введения. Препараты эмульгированных жиров для парентерального питания, по сравнению с белковыми и углеводными, отличаются наиболее высокой энергетической ценностью, что облегчает составление парентеральных рационов без повышения физиологически допустимых количеств вводимой жидкости, что наблюдается при введении растворов, содержащих углеводы.

Значение жировых эмульсий в парентеральном питании не ограничено их энергетической ценностью. Входящие в состав этих препаратов растительные жиры и фосфолипиды содержат значительное количество незаменимых полиненасыщенных жирных кислот (линолевой, линоленовой, арахидиновой), которые выполняют исключительно важную роль в обменных процессах, составляют постоянные структурные элементы клеточных мембран (мембранные липиды) и являются предшественниками тканевых гормонов - простагландинов. В состав растительных эмульгирующих жиров входят жирорастворимые витамины А, Д, Е, К. Жировые эмульсии, в связи со сказанным, в настоящее время рассматриваются как источники эссенциальных липидов для организма и как незаменимые компоненты парентерального питания.

Размер частиц диспергированного масла в эмульсиях во много раз меньше диаметра эритроцитов (7-8 мкм). Основная масса частиц в жировых эмульсиях имеет размер 0,5 - 1,0 мкм, т.е. соответствует размерам хиломикронов крови. Эмульсии для парентерального питания можно отнести к лекарственным формам третьего поколения, так как масло может инкорпорировать в себя липофильные вещества, тем самым создавая «микрорезервуары», содержащие лекарственные вещества.

Для стабилизации жировых эмульсий в их составы вводят ПАВ, которые образуют вокруг жировых микрокапель молекулярные слои, ориентированные гидрофобными (липофильными) радикалами к жиру и гидрофильными к водной фазе. Так создаются структуры, известные под названием липосом (ЛС).

Наиболее часто в качестве эмульгаторов применяют фосфолипиды (ФЛ), выделенные из яичного желтка, мозга крупного рогатого скота, подсолнечника, сои.

Состав эмульгатора подбирается в зависимости от состава эмульсии и концентрации нейтральных липидов. Это такие, которые содержат фосфатидилхолин, сфингомиелин, фосфатидил-этаноламин, фосфатидилсерин.

Фосфолипиды практически не проявляют фармакологического действия, но являются полезными для организма фосфорсодержащими энергетическими соединениями. Выполняя функцию стабилизатора, они являются одновременно и нужными веществами для ослабленного организма больного.

Обязательным условием является отсутствие в составе эмульгаторов веществ с высокой гемолитической активностью, которые образуют малоактивный комплекс с протромбином, что в свою очередь приводит к снижению скорости взаимодействия активной протромбиназы с протромбином и, следовательно, к замедленному образованию продукта активации - тромбина. Активность тромбина снижается, а это приводит к замедлению воздействия тромбина с фибриногеном и замедлению образования мономерного фибрина.

Оптимальный размер частиц эмульсий для парентерального питания (не более 0,8-1 мкм) получают с помощью методов механического и ультразвукового диспергирования. Сложным вопросом технологии жировых эмульсий являются вопросы их стерилизации (кроме эмульсий, полученных методом ультразвукового диспергирования). В настоящее время основным способом стерилизации является термическая обработка, однако это приводит к окислению фосфолипидов и триглициридов, что снижает устойчивость жировых эмульсий при хранении. Более прогрессивным методом стерилизации является ультрафильтрация через различные мембранные фильтры.

Медицинской промышленностью зарубежных стран выпускаются и широко используются в лечебной практике такие препараты жировых эмульсий для парентерального питания, как «Интралипид» (Швеция), «Липофундин» (ФРГ, Финляндия), «Венолипид» (Япония), «Липозин» (США и другие. Отечественная фармацевтическая практика (Львовский НИИ гематологии и переливания крови) выпускает препарат «Липидин», который представляет собой 20% эмульсию подсолнечного масла, стабилизированную 1% растительным фосфатидилхолином.

К настоящему времени определяется довольно однотипный, не только в качественном, но и в количественном отношении состав жировых эмульсий для парентерального питания: фракционированное и специально очищенное растительное масло (соевое, подсолнечное, оливковое и др.) - 10-20%, фракционированные фосфолипиды (соевые, яичные) - 1,2%, углеводная добавка для обеспечения изотоничности (глицерин, ксилит, сорбит) и вода для инъекций. В эмульсии вводят также токоферолы и метионин для достижения антиоксидантного эффекта и улучшения утилизации жира.

Энергетическая ценность одного флакона у всех жировых эмульсий составляет 1000 ккал. Поэтому их использование предусматривается в послеоперационный период, при заболеваниях пищеварительного тракта, в случае бессознательных состояний, при голодании.

Особую группу составляют жировые эмульсии, содержащие различные лекарственные вещества, способные доставлять препараты в определенные органы и ткани - «ультраэмульсии». Они способны проходить через гематоэнцефалический барьер, избирательно накапливаться в глиобластоме и саркоме (например, жирорастворимый цитостатик), с их помощью можно доставлять в ткани транквилизаторы, витамины и другие лекарственные вещества.

Разработка и приготовление жировых эмульсий для парентерального питания, отличающихся сверхвысокой дисперсностью, сохраняющихся годами, нетоксичных, апирогенных, пригодных для внутривенного введения в больших дозах (до 200 г жира в сутки для взрослого человека) представляет весьма сложную и ответственную задачу. Жировые эмульсии для парентерального питания на сегодняшний день самые сложные по своей физико-химической природе препараты в трансфузиологии.

В то же время нельзя не учитывать, что ввиду своих физико-химических особенностей эти препараты весьма уязвимы к всевозможным неблагоприятным механическим, физическим и другим воздействиям, таким как длительное хранение при комнатной температуре, замерзание, частые взбалтывания, воздействие солнечного света и т.п., которые могут привести к нарушению их стабильности и накоплению продуктов окисления - перекисей, альдегидов, кетонов, что отрицательно отражается на их безвредности.

Обязательными для дачи заключения о пригодности для клинического применения препаратов жировых эмульсий для парентерального питания следует считать следующие исследования:

1. визуальное исследование препарата;
2. проверка стабильности эмульсии методом центрифугирования;
3. измерение диаметра микрочастиц масла в эмульсии под иммерсионным микроскопом;
4. определение рН эмульсии;
5. контроль стерильности;
6. испытания на общую токсичность;
7. испытания на пирогенность.

Антигемолитические эмульсии. Исследования фосфатидилэтаноламина (ФЭ) яичного желтка показали, что он способен задерживать гемолиз эритроцитов. Создание на его основе липидной эмульсии позволяет предотвратить специфический иммунный гемолиз эритроцитов. Однако, созданные до настоящего времени препараты задерживают гемолиз лишь на 40-60%. Максимально высоким эффектом обладают препараты, содержащие не менее 60-65% фосфатидилэтаноламина.

Жировые эмульсии, созданные на его основе укрепляют на мембрану эритроцитов, инактивируют комплемент сыворотки крови и задерживают гемолиз на 95-100%. Одним из препаратов этой группы жировых эмульсий является «Аминофосфатид», который содержит до 3% фосфолипидов, среди которых: 60-65% фосфатидилэтаноламина, 20-30% фосфатидилхолина, 10-20% сфингомиелина и цереброзид. Препарат апирогенен, безвреден и применяется внутривенно при лечении гемолитических явлений различной этиологии.

Эмульсии для кровезамещения. Широкое распространение получили эмульсии на основе фторуглеродных соединений, использование которых предназначено для переноса кислорода в организме. Роль стабилизатора в них выполняют фосфолипиды, выделенные из различных природных источников. При этом использование липидных эмульгаторов зависит от их биологической активности, структуры и жирокислотного состава липида. Оптимальным эмульгатором этой группы препаратов считают фосфолипид, содержащий 20% фосфатилидэтаноламина, 60% фосфатидилхолина и 20% холестерина. Такой эмульгатор с высокой эмульгирующей активностью, получают из яичного желтка. Он представляет собой спиртовой раствор липида, содержащий 18-21% фосфатилидэтаноламина, 15-18% холестерина, 47-55% фосфатидилхолина, остальное приходится на сфингомиелин и лизофосфатидилхолин.

Основными требованиями к подобным веществам являются безвредность, апирогенность, негемолитичность, что позволяет использовать их при лечении геморрагического шока, кардиоплегии, регионарной перфузии конечностей, кровезамещении.

Использование липидных лечебных эмульсий расширяет арсенал лечебных препаратов из природного сырья. Поиски новых лекарственных средств в этом направлении является актуальным.