第十一章药物微粒分散系课件.ppt

1、 How the controlled-release encapsulation system works.1901-2007年靶向制剂年靶向制剂的专利技术发展的专利技术发展趋势趋势.天然天然多糖多糖药物药物载体载体微球微球 VB1 MicrocapsuleA nanoemulsion(a)and a macroemulsion(b)micropelletLiposome难点：难点：微粒分散系的物理稳定性及相关理论微粒分散系的物理稳定性及相关理论1.1.掌握微粒分散系的主要性质与特点掌握微粒分散系的主要性质与特点2.2.掌握絮凝与反絮凝的概念及特性掌握絮凝与反絮凝的概念及特性3.3.了解微粒

2、分散体系意义及粒径大小测定方了解微粒分散体系意义及粒径大小测定方法法4.4.了解微粒分散系的物理稳定性相关理论了解微粒分散系的物理稳定性相关理论重点：重点：微粒分散系的主要性质与特点微粒分散系的主要性质与特点本本 章章 要要 求求物理药剂学物理药剂学（physical pharmacy)physical pharmacy)by Alfred N.Martin,Physical Pharmacy,Purdue University coarse disperse system 10-7maccording to the particulate size of the disperse phase

3、disperse systemdisperse phasedisperse mediummolecular solution 10-9mcolloid disperse system 10-7-10-9m10-4-10-9m Particulate disperse systemSuspensionSolEmulsionMicrocapsulemicrosphere粒径粒径 100nm1000nmnanoemulsionLiposomenanoparticleNanocapsuleNanomicell粒径粒径 100nml Many drugs have poor solubility,a m

4、ajor problem when the human body is 70%water.In general,poor water solubility correlates with slow dissolution rate,by decreasing the particle size the surface area increases,which leads to an increase in dissolution rate.体内分布的选择性体内分布的选择性 喜树碱纳米球混悬液喜树碱纳米球混悬液提高药物在分散介质中的分散性和稳定性提高药物在分散介质中的分散性和稳定性(米索前列腺醇

5、固体分散体稳定性明显提高米索前列腺醇固体分散体稳定性明显提高)Encapsulation of insulin in liposomes l 7m 微粒，静注后可微粒，静注后可被被肺部肺部机械滤取机械滤取治疗肺癌的卡铂微球治疗肺癌的卡铂微球l注射注射50m mm 微粒分别被截留在微粒分别被截留在肠、肝、肾肠、肝、肾等相应部位等相应部位 单分散体系单分散体系 多分散体系多分散体系几何学粒径、比表面粒径、有效粒径几何学粒径、比表面粒径、有效粒径常用粒径表示方法：常用粒径表示方法：测定方法测定方法光学显微镜、光学显微镜、电子显微镜电子显微镜、激光散射激光散射、库尔特计数法、库尔特计数法、stokes

6、沉降法、吸附法沉降法、吸附法测定纳米级粒子大小测定纳米级粒子大小电子显微镜法电子显微镜法1.1.以电子束为照明源，通过电子流对样品的以电子束为照明源，通过电子流对样品的透射或反射及电磁透镜的多级放大后在荧光透射或反射及电磁透镜的多级放大后在荧光屏上成像的大型仪器屏上成像的大型仪器.包括透射电镜（包括透射电镜（TEMTEM）和扫描电镜（和扫描电镜（SEMSEM）。）。1 1）景深大，图象富）景深大，图象富立体感立体感2 2）放大范围宽）放大范围宽3 3）样品制备方便等）样品制备方便等能获得高分辨率超微能获得高分辨率超微结构图像。样品为很结构图像。样品为很薄切片常用于测定微薄切片常用于测定微粒分散

7、系粒径粒分散系粒径(4)材料：陶瓷、高分子、粉末、环氧树脂材料：陶瓷、高分子、粉末、环氧树脂(5)化学、物理、地质、冶金、矿物、污泥化学、物理、地质、冶金、矿物、污泥(杆菌杆菌)、机械、电子、机械、电子(1)生物：种子、花粉、细菌生物：种子、花粉、细菌(2)医学：血球、病毒医学：血球、病毒(3)动物：大肠、绒毛、细胞、纤维等动物：大肠、绒毛、细胞、纤维等扫描电镜下冰岛蓼属扫描电镜下冰岛蓼属6种植物的花粉形态种植物的花粉形态SEMJEM-1011 TEM爱爱滋滋病病毒毒载载药药包包囊囊核核壳壳结结构构2.2.激光散射法激光散射法2022024230224nnnnVII瑞利散瑞利散射公式射公式激光

8、的两个特性激光的两个特性:相干性相干性 高度集中性高度集中性(单色单色)单色单色 相干光相干光电子云极化电子云极化诱导偶极子诱导偶极子辐射电磁波辐射电磁波形成二次光源形成二次光源激光散射法测定粒径用仪器激光散射法测定粒径用仪器Zetaplus BrookhavenZetasizerMarerven一、微粒分散体系的热力学稳定性一、微粒分散体系的热力学稳定性G=s s A热力学不稳定体系，微粒越小，聚结趋势越大热力学不稳定体系，微粒越小，聚结趋势越大1.1.表面积增加表面积增加聚结结果：聚结结果：粒度变大，分散性下降粒度变大，分散性下降2.2.表面张力降低表面张力降低 加入表面活性剂加入表面活性

9、剂 加入助表面活性剂加入助表面活性剂增加介质黏度增加介质黏度二、微粒分散体系的动力学性质二、微粒分散体系的动力学性质布朗运动布朗运动温度温度越高、越高、微粒微粒越小、越小、介质介质粘度粘度越小，介质越小，介质中中粒子数粒子数越少、则布越少、则布朗运动越强烈，体系朗运动越强烈，体系动力学稳定性越高动力学稳定性越高grv)(92212Stokes公式公式沉降速度沉降速度分散介质粘度分散介质粘度微粒密度微粒密度分散介质密度分散介质密度（二）（二）toketokes s定律定律二、微粒分散体系的动力学性质二、微粒分散体系的动力学性质 V V越小体系越稳定，减小越小体系越稳定，减小粒径粒径、增加介质、增

10、加介质粘度粘度、减、减小小密度差密度差、控制、控制温度温度变化、提高微粒变化、提高微粒粒径均匀性粒径均匀性、防止晶型转变防止晶型转变 Tyndall 现象现象表面活性剂对油水界面性质及油水分离的影响表面活性剂对油水界面性质及油水分离的影响五、微粒的电学性质五、微粒的电学性质Electrophresis 现象现象v=s sE/6r微粒在电场微粒在电场作用下的移作用下的移动速度与其动速度与其粒径大小成粒径大小成反比反比（一）电泳（一）电泳微粒的双电层结微粒的双电层结构构z z=se se/r（二）微粒的双电层结构（二）微粒的双电层结构第三节与微粒分散体系物理稳定性有关的理论第三节与微粒分散体系物理

11、稳定性有关的理论z z 电势降至电势降至20-25mV絮凝絮凝(flocculation)：加入电加入电介质介质 z z 电势电势反絮凝反絮凝 deflocculating）：）：加入电加入电介质介质 z z 电势电势一、絮凝与反絮凝一、絮凝与反絮凝l 混悬剂混悬剂絮凝剂絮凝剂微粒微粒 微粒絮凝，微粒絮凝，网状疏松的聚集体网状疏松的聚集体絮凝混悬剂絮凝混悬剂特点特点：沉降速度快，沉降物体积大，沉降物易再分：沉降速度快，沉降物体积大，沉降物易再分散，其物理稳定性好散，其物理稳定性好 l混悬剂混悬剂反反絮凝剂絮凝剂微粒微粒 减少微粒聚集减少微粒聚集反絮凝混悬剂反絮凝混悬剂特点特点：沉降速度慢，沉降

12、物体积小，沉降物结块，：沉降速度慢，沉降物体积小，沉降物结块，不宜再分散，物理稳定性差。不宜再分散，物理稳定性差。但这种混悬剂由于微粒小，混悬液流动性好，易于但这种混悬剂由于微粒小，混悬液流动性好，易于倾倒，是适于在短时间内应用的混悬剂。倾倒，是适于在短时间内应用的混悬剂。v混悬微粒的荷电与水化混悬微粒的荷电与水化v混悬微粒的润湿混悬微粒的润湿v 絮凝与反絮凝絮凝与反絮凝 v结晶增大与转型结晶增大与转型 v分散相的浓度和温度分散相的浓度和温度 影响混悬剂稳定性因素影响混悬剂稳定性因素11.3.4 DLVO 11.3.4 DLVO 理论理论F FT=F FA+F FR溶液中粒子稳定性溶液中粒子稳

13、定性取决于粒子总势能取决于粒子总势能F FA=-A/(12 H2)两板之间距离两板之间距离F FA=-A a/12 H两球间最短距离两球间最短距离两球半径两球半径Hamaker常数常数适用于微粒大小比微粒间距离大得多的情形，适用于微粒大小比微粒间距离大得多的情形，若微粒非常小，须考虑对板厚与球半径的校正若微粒非常小，须考虑对板厚与球半径的校正A131微粒在介质中有效微粒在介质中有效Hamaker常数常数A11微粒微粒Hamaker常数常数A33介质本身介质本身Hamaker常数常数A131=(A111/2-A331/2)11.3.4 DLVO 理论理论（二）（二）双电层排斥能双电层排斥能F F

14、R=64 a 0 0kTg g02e-c cH/c c微粒半径微粒半径两球间最近距离两球间最近距离波兹曼常数波兹曼常数1/c1/c双电层厚度双电层厚度分散介质粘度分散介质粘度与表面电荷量有关与表面电荷量有关的参数的参数 粒子能量小于能垒粒子能量小于能垒总势能曲线一般形状总势能曲线一般形状FRFAFTk 0k=109 m-1电解质浓度对两球形微粒相互作电解质浓度对两球形微粒相互作用能的影响用能的影响处于临界聚沉状态的势能曲线在最高处满足两个条件：处于临界聚沉状态的势能曲线在最高处满足两个条件：F F F FR+F FA=01.1.聚沉值与反离子价数的关系在聚沉值与反离子价数的关系在z z-2-2

15、 z z-6-62.2.聚沉值与介质的介电常数聚沉值与介质的介电常数3 3次方成正比次方成正比3.3.规定零势垒为临界聚沉条件时，聚沉值与微粒规定零势垒为临界聚沉条件时，聚沉值与微粒大小无关大小无关三、三、空间稳定理论空间稳定理论（一）（一）实验规律实验规律相对分子质量大小高分子对微粒保护作用的影响相对分子质量大小高分子对微粒保护作用的影响(a)较小相对分子量高分子；较小相对分子量高分子；(b)中等相对分子量高分子；中等相对分子量高分子；(c)较高相对分子量高分子较高相对分子量高分子敏化作用敏化作用(sensitization)：高分子在粒子表面覆：高分子在粒子表面覆盖度盖度q q 0.5时絮

16、凝效果最好，微粒聚集下沉时絮凝效果最好，微粒聚集下沉（二）（二）理论基础理论基础1、两种稳定理论、两种稳定理论1）体积限制效应理论：体积限制效应理论：两微粒接近时，彼此的吸附层不能互相穿透两微粒接近时，彼此的吸附层不能互相穿透2）混合效应理论：混合效应理论：微粒表面上的高分子吸附层可以互相穿透。微粒表面上的高分子吸附层可以互相穿透。GR=HR-TSR;GR 0 胶粒稳定胶粒稳定(1)HR 0 SR 0;HR SR 加热易聚沉加热易聚沉(2)HR 0 SR 0;HR 0 SR 2(r2)1/2(b)(r2)1/2H2(r2)1/2(c)H2(r2)1/2 空缺吸附层不发生重叠；无自由能变化空缺吸

17、附层不发生重叠；无自由能变化(2)(r2)1/2H2(r2)1/2 空缺层发生重叠；自由能增加空缺层发生重叠；自由能增加(3)H(r2)1/2 链节密度为零；自由能减少，产生吸力位能链节密度为零；自由能减少，产生吸力位能大分子量聚合物既是良好聚沉剂，又是良好大分子量聚合物既是良好聚沉剂，又是良好稳定剂稳定剂同一聚合物高浓度下发生稳定作用，低浓度同一聚合物高浓度下发生稳定作用，低浓度下聚沉作用下聚沉作用临界聚沉及临界稳定浓度均与临界聚沉及临界稳定浓度均与M1/2成正比成正比（三）影响空缺稳定的因素（三）影响空缺稳定的因素1.聚合物分子量的影响聚合物分子量的影响（三）影响空缺稳定的因素（三）影响空

18、缺稳定的因素2.微粒大小影响微粒大小影响较大微粒于高浓度聚合物中较大微粒于高浓度聚合物中 呈较大稳呈较大稳定性，低浓度聚合物中呈较大聚沉性定性，低浓度聚合物中呈较大聚沉性3.溶剂影响溶剂影响良溶剂：良溶剂：V2*V2*都较小都较小不良溶剂：不良溶剂：V2*V2*都较大都较大五、微粒聚结动力学五、微粒聚结动力学（一）快聚结（一）快聚结dN/dt=-4 DRN21ml体积中微粒全体积中微粒全部消失的速度；部消失的速度；相接触的两个微粒相接触的两个微粒中心之间的距离中心之间的距离质点浓度质点浓度扩散系数扩散系数微粒由初始数目微粒由初始数目N0减少减少至一半所需时间至一半所需时间（二）（二）理论基础理论基础七、微粒聚结动力学七、微粒聚结动力学（二）慢聚结（二）慢聚结两微粒聚结常数两微粒聚结常数构成势垒的因子构成势垒的因子两微粒各自半径两微粒各自半径影响影响G的因素的因素电解质；微粒大小；电解质；微粒大小；（三）架桥聚结（三）架桥聚结敏化作用敏化作用