Способы стабилизации суспензий

суспензия лекарственный мазь линимент

Устойчивость суспензии зависит от многих факторов: формы частиц, их моно- или полидисперсности, размера, величины свободной поверхностной энергии (энергии Гиббса); вязкости среды; соотношение плотностей дисперсной фазы и дисперсионной среды; наличия адсорбционного слоя ПАВ и плотности электрического заряда на поверхности частиц, их потенциала (потенциал Штерна); величины межфазного натяжения, степени сродства частиц дисперсной фазы к дисперсионной среде. Для обеспечения высокой эффективности лекарственная форма «суспензии» должна обладать высокой агрегативной и кинетической устойчивостью и низкой скоростью седиментации. [8]

Седиментационная устойчивость суспензий (способность дисперсной системы сохранять равномерное распределение частиц по всему объему или массе препарата) определяется законом Стокса, согласно которому скорость седиментации прямо пропорционально квадрату диаметра частиц, разности плотностей частиц и дисперсной среды и в 18 раз пропорциональна вязкости среды [1]:

 

 

где V - скорость оседания частиц, м/с; r - радиус частиц, м; d₁ - плотность фазы, г/м³; d₂ - плотность среды, г/м³; η - вязкость среды, Па∙ с; g - ускорение свободного падения, м/с².

На практике часто используют понятие гидравлической крупности суспензии (ГКС), характеризующее скорость оседания частиц (мм/с) в неподвижной жидкой среде. В зависимости от разности плотностей частицы могут оседать (d₁> d₂) или всплывать (d₁< d₂), или находиться во взвешенном состоянии (d₁=d₂).Подбор среды, близкой по плотности к дисперсной фазе, имеет значение при разработке новых лекарственных препаратов. [8]

Стабилизирующим фактором является и вязкость среды, поскольку по мере ее повышения уменьшается скорость оседания частиц. По этой причине масляные суспензии более устойчивы, чем водные. Еще большей стабильностью обладают глицериновые суспензии вследствие высокой вязкости глицерина. Увеличить степень вязкости жидкой фазы можно введением сиропов, глицерина, камедей, слизей, крахмального клейстера, производных целлюлозы, желатозы и других. Более удобно изменить вязкость путем введения в пропись вспомогательных веществ, повышающих вязкость, - сиропа сахарного, глицерина и т.д. Однако изменить пропись рецепта может только врач. [9]

Исходя из формулы Стокса, наибольшее влияние на скорость осаждения твердых частиц оказывает величина их радиусов. Уменьшение размера частиц вдвое обозначает уменьшение скорости отстаивания дисперсной фазы или увеличение устойчивости системы вчетверо, и т.д. Поэтому для достижения устойчивости суспензий необходимо стремиться к максимальному уменьшению размера частиц [8, 9]. Однако малый размер частиц обуславливает их большую удельную поверхность, что приводит к увеличению свободной поверхностной энергии (энергии Гиббса). Изменение свободной поверхностной энергии ∆ G, Н∙ м, выражается формулой:

 

∆ G → ∆ Sσ,

 

Увеличение свободной поверхности при измельчении ведет к увеличению энергии Гиббса, которая стремясь к минимуму, будет способствовать обратной агрегации частиц. Чтобы сохранить высокую дисперсность суспензии, нужно добиться того, чтобы уменьшение энергии Гиббса не происходило за счет уменьшения удельной поверхности (т.е. за счет агрегации, укрупнения частиц).[8]

Агрегативную устойчивость суспензии (способность противостоять укрупнению частиц и образованию агрегатов) приобретают в тех случаях, когда частицы дисперсной фазы покрыты сольватными оболочками, состоящими из молекул дисперсионной среды. Для того, чтобы на твердых частицах образовалась сольватная оболочка, дисперсионная среда должна хорошо смачивать поверхность частиц дисперсной фазы, что зависит от лиофильности суспендированного вещества. [9]

Такие гидрофильные порошки как магния оксид, магния карбонат, кальция карбонат, цинка оксид и т.п., взмученные воде дают достаточно агрегативно-устойчивые суспензии благодаря образованию на них упругих водных оболочек, препятствующих сцеплению частиц. Гидрофобные частицы сами по себе не в состоянии образовать стабилизирующую водную оболочку, а потому легко самопроизвольно слипаются, образуя в последующей стадии агрегаты-хлопья, которые быстро оседают. Если при коагуляции суспензий образующие хлопья плохо смачиваются водой, то они всплывают на поверхность воды. Такое явление получило название флокуляции. Плохое смачивание твердой фазы содействует прилипанию пузырьков воздуха, поэтому флокуляция усиливается при взбалтывании суспензии с воздухом. [4]

Для получения устойчивой взвеси гидрофобного вещества необходимо добавление стабилизаторов. К группе термодинамических (структурно-механических) стабилизаторов дисперсных систем относятся следующие вещества: диспергаторы, загустители, структурообразователи, ПАВ, т.е. те вещества, способные повышать агрегативную и седиментационную устойчивость. Из большого многообразия веществ этой группы наибольшего внимания заслуживают ПАВ благодаря полифункциональности [4, 8].

Механизм стабилизирующего действия ПАВ обусловлен их способностями [2]:

) адсорбироваться на поверхности твердых частиц, ориентируясь определенным образом;

) снижать межфазное натяжение на границе раздела фаз и, соответственно, поверхностной энергии (энергии Гиббса), так как ∆ G = ∆ Sσ; ∆ G → min, если σ → min;

) образовывать защитную пленку (моно- или полимолекулярный слои); сольватный слой; двойной электрический слой (в случае ионогенных ПАВ)

) повышать вязкость.

В качестве стабилизаторов суспензий используют неионогенные ПАВ (например, крахмал, микробные полисахариды, спены, твины и т.д.), ионогенные ПАВ, из них чаще используются анионоактивные (камеди, соли альгиновой кислоты, мыла) и амфотерные (желатоза).

Наибольшее предпочтение отдают неионогенных ПАВ, которые малочувствительны к изменению рН, способны проявлять свои свойства в любой среде, как правило, биологически безвредны.[8]

Для стабилизации суспензий ПАВ должны добавляться в оптимальных количествах, значения которых, приведены в справочных материалах.

 

⇐ Предыдущая12345

Поделиться: