Felületaktív anyagok

The world of neglected dimensions - Wolfgang Ostwald (1915) 2

Felületi feszültség 8

Felületaktív anyagok Jelentőségük a gyógyszer-technológiában nedvesítés, oldás, diszpergálás elősegítése abszorpció elősegítése, biológiai hasznosíthatóság növelése új gyógyszerhordozók kifejlesztése

A megfelelő emulgens gyógyszertechnológiai követelményei elősegíti az emulgeálást és segít fenntartani kompatibilis más a készítmény többi anyagával stabil nem toxikus íze, illata, színe enyhe, nem zavaró

Felületaktív anyagok Új típusú gyógyszerhordozók Emulziók Mikroemulziók Vezikulumok forma egyszerű és összetett külsőleges, vagy vascularis adás micellák liposzómák nioszómák alkalmazás szabályozott hatóanyag-leadás inkompatibilitás kiküszöbölése gombaellenes szer, mesterséges táplálás szabályozott hatóanyag-leadás célzott gyógyszerbevitel

Felületaktív anyagok Emulgensek molekula szerkezete Nátrium-dodecil-szulfát

Felületaktív anyagok Felületaktív anyagok térbeli rendeződése különálló molekulák egyrétegű lamella micella kétréteges lamella liposzóma 5 nm

Felületaktív anyagok Felületaktív anyagok térbeli rendeződése különálló molekulák szférikus forma hengeres elrendeződés normál micella inverz micella

Felületaktív anyagok Felületaktív anyagok rendeződése micella fordított micella nyújtott micella inverz nyújtott micella hexagonális szerkezet normál összenyomott forma hexagonális szerkezet inverz

Szolubilizáció Felületaktív anyagok oldékonyság hatóanyag CMC felület-aktív anyag koncentrációja Szolubilizációval, a rosszul oldódó anyagot micellába zárva az oldékonyság, ezzel a biológiai felhasználhatóság növelhető

Kritikus micella koncentráció Felületaktív anyagok oldékonyság CMC felület-aktív anyag koncentrációja C o C 1 C 2 C 3 C 4

Felületaktív anyagok Kritikus micella koncentráció meghatározása ozmózis nyomás turbiditás ekvivalens vezetőképesség felületi feszültség CMC

Csoportosítás Felületaktív anyagok Eredetük szerint Szerkezetük szerint Természetes Mesterséges Nemionos Ionos Egyéb Anionos Kationos Amfoter 19

Szerkezet szerinti csop. Anionos - Nemionos Kationos + Amfoter +/- Savas közeg + Lúgos közeg - 20

HLB érték Griffin szerint (1949) M h M a hidrofil rész molekulatömege a teljes molekulatömeg 22

HLB HLB érték számítása Többértékű alkoholok zsírsav észterei esetén S A elszappanosítási szám savszám

HLB HLB érték számítása Etoxi szám és alkohol csoportok alapján E P etoxi csoportok száma többértékű alkohol csoportok száma

HLB HLB érték számítása Emulgens-párok esetén HLB α, HLB β az α és a β emulgensek HLB értéke A az α emulgens aránya

Komplex emulgensek HLB értéke HLB 2 8% SPAN 80 / 92% SPAN 85 HLB 4 88% SPAN80 / 12% SPAN 85 HLB 6 83% SPAN 80 / 17% TWEEN 80 HLB 8 65% SPAN 80 / 35% TWEEN 80 HLB 10 46% SPAN 80 / 54% TWEEN 80 HLB 12 28% SPAN 80 / 72% TWEEN 80 HLB 14 9% SPAN 80 / 91% TWEEN 80 HLB 16 60% TWEEN 20 / 40% TWEEN 80 26

HLB Oldékonyság és HLB Felületaktív anyag oldékonysága HLB vízben nem diszpergálódik 1-4 vízben részleges oldékonyság 3-6 tejszerű diszperzió 6-10 enyhén zavaros oldat 10-13 tiszta oldat >13

HLB Felületaktív anyagok csoportosítása felhasználás szerint Az amfifil jellegű felületaktív anyagok a Hydrophilic-lipophilic balance (HLB) a poláris és apoláris csoportok relatív arányával jellemezhetők: HLB alkalmazás 1-3,5 habzásgátlók 3,5-8 v/o emulgens 7-9 nedvesítő szerek 8-16 o/v emulgens 13-16 mosószerek 15-40 szolubilizálók

HLB 1 4 6 8 10 13 15 18 HLB O / V emulgensek Tisztítószerek

HLB érték hátrányai nem veszi számításba a hőmérsékletet más segédanyagok jelenlétét az emulgens koncentrációját

Természetes eredetű felületaktív anyagok szénhidrát származékok: akácia, tragakanta, agar-agar, pektin fehérjék: zselatin, kazein- o/v emulzió nagy molekulatömegű alkoholok: sztearil-alkohol, cetil-alkohol, koleszterin egyéb: lecitin

Természetes eredetű felületaktív anyagok koleszterin lecitin

Anionaktív felületaktív anyagok alkáli fémek zsírsavakkal alkotott sói (szappanok), pl. nátrium-palmitát nátrium-sztearát nátrium-oleát kénsavészter sók, szulfonátok Pl. Natrii laurilsulfas nátrium-laurilszulfát CH 3 (CH 2 ) 10 CH 2 OSO 3 Na mesterséges anyag, samponokban használják tisztító és habképző tulajdonságai miatt (HLB=40)

Kationaktív felületaktív anyagok Az ammónium 4 hidrogénjét alkil-, vagy aril-gyökkel helyettesítve kapjuk a kvaterner-ammónium bázisokat, melyeknek sói a kvaterner-ammónium sók vagy invert szappanok. R 1 =R 2 =CH 3 R 3 =CH 3 vagy CH 2 C 6 H 5 R= hosszú szénlánc (C 12 -C 18 )

főbb típusok Kationaktív felületaktív anyagok cetavlon típus: trimetil-alkil-ammóniumsók sapamin típus: trimetil-acilamidalkil-ammóniumsók zephirol típus: benzil-dimetil-alkil-ammóniumsók sterogenol típus: hosszú szénlánccal kvaternerezett nitrogén vegyületek, melyek a nitrogént aromás gyűrűben tartalmazzák, pl. Nitrogenol.

Kationaktív felületaktív anyagok Benzalkonium chloratum (Zephirol), Benzalkonii chloridum Cetylpyridinium chloratum Cetylpyridinii chloridum Az ionos felületaktív anyagokat csak külsőleges célra alkalmazzuk.

Amfoter felületaktív anyagok Az amfoter felületaktív anyagok a közeg ph-jától függően lehetnek anion-, vagy kation-aktívak. alacsony ph magas ph kation-aktív anion-aktív Pl. lecitin, amit i.v. zsíremulziókban stabilizáló szerként, liposzómák falképző anyagaként használunk

polietilkén glikol, Makrogol Nem ionos felületaktív anyagok

Polietilénglikol-zsíralkohol éterek (pl. Brij) Macrogolum Nem ionos felületaktív anyagok összetétel Gyk.név HLB Makrogol-lauril-éter Macrogoli aether laurilicum 10 Makrogol-cetosztearil-éter Macrogoli aether cetostearylicus 16 Makrogol-sztearil-éter Macrogoli aether stearylicus 18 Makrogol-oleil-éter Macrogoli aether oleicum 15 Savas és lúgos közegben is alkalmazhatók.

Nem ionos felületaktív anyagok Egyéb polietilénglikol-zsíralkohol éterek Makrogol-cetil-sztearil-éter Makrogol-glicerin-hidroxisztearát Makrogol-glicerin-kaprilátok-kaprátok Makrogol-6-glicerin-kaprilátok-kaprátok Makrogol-glicerin-kokoátok Makrogol-glicerin-laurátok Makrogol-glicerin-linoleátok Makrogol-20-glicerin-monosztearát Makrogol-glicerin-oleátok Makrogol-glicerin-ricinoleát Makrogol-glicerin-sztearátok Makrogol-15-hidroxisztearát

Nem ionos felületaktív anyagok Szorbitanhidrid (szorbitán) zsírsavészterei Sorbitanum (SPAN) A Span-ek hidrofilitása azáltal növelhető, hogy molekulájuk hidrofób szénláncába hidrofil gyököt építenek be (pl. OH vagy CH 2 -O-CH 2 -O-), melyek mellék vegyértékeikkel vízmolekulák megkötésére képesek. 1,5- szorbitán (szorbitanhidrid) R =zsírsav-lánc

Nem ionos felületaktív anyagok Szorbitanhidrid (szorbitán) zsírsavészterei Sorbitanum (SPAN) név Gyk.név HLB Sorbitani lauras 8,6 Sorbitani palmitas 6,7 Sorbitani stearas 4,7 szorbitánmonolaurát szorbitánmonopalmitát szorbitánmonostearát szorbitántristearát szorbitánmonooleát Sorbitani tristearas 2,1 Sorbitani oleas 4,3 szorbitán-trioleát Sorbitani trioleas 1,8

Nem ionos felületaktív anyagok Szorbitán zsírsavészterei és polioxietilén éterei Polysorbatum (TWEEN) 1,5- szorbitán (szorbitanhidrid) R=-(CH 2 -O-CH 2 )-CH 2 O R =zsírsav-lánc

Nem ionos felületaktív anyagok Szorbitán zsírsavészterei és polioxietilén éterei Polysorbatum (TWEEN) név Gyk.név HLB PEG-szorbitánmonolaurát PEG-szorbitánmonopalmitát PEG-szorbitánmonostearát PEG-szorbitánmonooleát Polysorbatum 20 16,7 Polysorbatum 40 15,6 Polysorbatum 60 14,9 Polysorbatum 80 15,0

Ionos és nemionos emulgensek felületi elhelyezkedése 48

Felületaktív anyagok érzékenysége Érzékenység Nemionos Ionos Amfoter Elektrolit NEM IGEN ph függő Hőmérséklet IGEN NEM NEM ph NEM NEM IGEN 49

Glyceroli monostearas 40-55 Egyéb felületaktív anyagok a sztearinsav lehet 40-60%, 60-80%, 90-99%, palmitinsavval együtt legalább 90, 90 ill. 96 % HLB értéke: 3,8 Olvadáspont: 55-60 C

Egyéb felületaktív anyagok Trolaminum - Triethanolaminum HLB értéke: 12 Olvadáspont: 20-21 C Általánosan 2-4%-ban alkalmazzák emulgeálószerként

Pickering emulziók (1907) 52

Janus részecskék (2008) 53

Ajánlott HLB értékek különböző kenőcsalapanyagok esetén Oil O/W emulsion W/O emulsion Stearic acid 15 6 Cetyl alcohol 15 ------------- Stearyl alcohol 14 ------------- Lanolin, anhydrous 12 8 Mineral oil, light 12 4 Liquid paraffin 10.5 4 Castor oil 14 ------------- Beeswax 9 5 Petrolatum 7-8 4 Wool fat 10 8 54

Példa O / V emulziós rendszer előállítása mineral oil 8 % caprylic/capric triglyceride 2 % isopropyl isostearate 2 % cetyl alcohol 4 % emulsifiers 4 % polyols 5 % water soluble active 1 % water 74 % perfume q.s. preservative q.s.

Meghatározzuk az olajfázis mennyiségét mineral oil 8 % caprylic/capric triglyceride 2 % isopropyl isostearate 2 % cetyl alcohol 4 %» 16 emulsifiers 4 % polyols 5 % water soluble active 1 % water 74 % perfume q.s. preservative q.s.

Meghatározzuk az egyes komponensek részarányát az olajfáziban Mineral oil 8 / 16 = 50% caprylic/cap. trig. 2 / 16 = 12.5% isopropyl isostearate 2 / 16 = 12.5% cetyl alcohol 4 / 16 = 25%

Az optimális HLB érték meghatározása Olajfázis komponense Részarány Szükséges HLB komponensenként Eredmény Mineral oil 50.0% 10.5 5.250 Caprylic cap. trig. Isopropyl isostearate 12.5% 5 0.625 12.5% 11.5 1.437 Cetyl alcohol 25.0% 15.5 3.875 Összesen 11.2