Технология растворов ВМС в зависимости от строения их молекул.

К высокомолекулярным относятся субстанции, имеющие молекулярную массу от нескольких тысяч до миллиона и более. ВМС классифицируют по источникам получения:

ü природные - белки, полисахариды;

ü синтетические - поливиниловый спирт, поливинилпирролидон;

ü полусинтетические - производные целлюлозы (метилцеллюлоза, натрий-карбоксиметилцеллюлоза).

ВМС природного происхождения имеют свои недостатки, а именно:

ü непостоянство состава,

ü подверженность обсеменению микроорганизмами,

ü из-за присутствия ферментов - способность вызывать гидролиз некоторых лекарственных средств.

ВМС классифицируют также по применению какфармацевтические субстанции (пепсин, трипсин, панкреатин) и вспомогательные вещества, используемые в производстве различных лекарственных форм - основы для мазей, пленкообразователи, стабилизаторы суспензий и эмульсий.

По способности к растворению различают ВМС ограниченно набухающие и ВМС неограниченно набухающие.

Классификация, предусматривающая форму молекул различают ВМС:

ü со сферическими (изодиаметрическими) молекулами (гемоглобин, гликоген, пепсин, трипсин, панкреатин) - обычно это порошки, при растворении практически не набухающие. Их растворы обладают высокой вязкостью. Они подчиняются законам диффузии и осмотического давления Вант-Гоффа;

ü с линейными (анизодиаметричными) молекулами, длина которых значительно больше поперечника (длина молекулы целлюлозы 400-500 нм, а поперечник - 0, 3-0, 5 нм). Растворы таких ВМС имеют сходство как с истинными растворами низкомолекулярных соединений, так и с коллоидными растворами. Как и истинные, растворы ВМС - гомогенные системы. Им свойственна обратимость. С коллоидными растворами растворы ВМС сближает неспособность к диализу, малая скорость диффузии, способность к светорассеянию (рис. 9).

Все ВМС нелетучи и не перегоняются с водяным паром, так как имеют большую молекулярную массу. По этой же причине ВМС весьма чувствительны к действию внешних факторов (разлагаются под действием кислорода, при нагревании размягчаются и не имеют определенной температуры кипения).

Рис. 9 - Растворение в воде ВМС со сферической (а) и линейной (б) формой молекул.

 

Наряду с природными ВМС широко применяют полусинтетические и синтетические, свойства которых подробно рассматривались в статье «Вспомогательные вещества» раздела 1:

ü МЦ - метилцеллюлоза растворимая (methylcellulosum solubile);

ü NаКМЦ- натрий-карбоксиметилцеллюлоза (methylcellulosum-natrium);.

ü поливинилпирролидон (polyvinylpirrolidonum);.

ü поливиниловый спирт (polyvinolum);.

ü макроголы (полиэтиленоксиды) - Macrogolas (Polyaethilenoxida)

Гигантские цепочкообразные молекулы ВМС неоднородны. Отдельные звенья состоят из атомных групп, имеющих полярный характер:

ü COOH- группы могут удерживать 4 молекулы воды;

ü СОН- и СО- группы могут удерживать 3 молекулы воды;

ü ОН^--группа может удерживать 2 молекулы воды.

Эти радикалы хорошо взаимодействуют с водой, как с полярной жидкостью - это гидрофильные группы. Кроме того, молекулы ВМС содержат неполярные (гидрофобные) радикалы (CH₃, C₂H₅ и др.). Эти группы могут сольватироваться неполярными жидкостями (бензол, петролейный эфир). Таким образом, молекула ВМС дифильна. Однако в ней всегда значительно преобладают гидрофильные группы. Поэтому при соприкосновении с водой молекулы ВМС ведут себя как высоко гидрофильные субстанции. И чем больше в молекуле ВМС гидрофильных участков, тем лучше ее растворимость в воде.

Растворению ВМС предшествует набухание. Это явление характерно только для ВМС и никогда не наблюдается у низкомолекулярных соединений. Процесс набухания протекает в 2 стадии. На первой стадии молекулы низкомолекулярной жидкости-растворителя проникают в свободные пространства между макромолекулами ВМС. Полярные группы гидратируются, образуется мономолекулярный слой растворителя. Первая стадия характеризуется убылью свободной энергии и выделением тепла молекулами ВМС в больших количествах. Происходит значительное увеличение объема набухающего ВМС - в 10-15 раз. Это необходимо учитывать при подборе посуды для изготовления раствора.

Набухание ВМС может быть:

ü ограниченным - процесс набухания ограниченно набухающих ВМС заканчивается образованием студня (желатин, производные целлюлозы при комнатной температуре; при нагревании желатина студень переходит в раствор).

ü неограниченным - для неограниченно набухающих субстанций процесс набухания заканчивается растворением. Связь между молекулами ослабляется настолько, что они диффундируют в воду и образуется раствор. Так происходит процесс растворения ВМС сферической структуры. Изготовление таких растворов мало отличается от технологии изготовления растворов низкомолекулярных соединений.

На величину набухания оказывают влияние следующие факторы:

ü форма макромолекул ВМС (с изодиаметрическими макромолекулами при растворении набухают незначительно, а с асимметрическими макромолекулами - при комнатной температуре только набухают);

ü температура (для получения растворов желатина и крахмала необходимо повышение температуры, что способствует переходу нерастворимого при комнатной температуре студня в раствор, а для получения раствора метилцеллюлозы (МЦ) необходимо понижение температуры);

ü наличие в прописи электролитов и водоотнимающих субстанций, представляющих собой фармацевтические субстанции (при этом величина набухания уменьшается);

ü степень измельченности ВМС (предварительное измельчение увеличивает скорость набухания).

К ВМС относится пепсин - протеолитический фермент, получаемый из слизистой оболочки желудка свиньи. Молекулярная масса 35000. Он легко растворяется в воде, образуя бесцветные, слегка опалисцирующие растворы слабокислой реакции. Протеолитическую активность пепсин проявляет только в кислой среде. Оптимум активности наблюдается при рН 1, 0-2, 0. Поэтому в рецепте пепсин прописывается в концентрации 2, 4 и 6 % в сочетании с кислотой хлористоводородной. Кислота также стабилизирует пепсин (в неподкисленных и щелочных растворах пепсин очень быстро разрушается).

Пепсин свертывается при нагревании, осаждается крепким спиртом этиловым, солями тяжелых металлов, дубильными веществами. Инактивируется пепсин под действием света. Разрушают его концентрированные кислоты. Поэтому при изготовлении микстур пепсина с кислотой хлористоводородной имеет значение порядок смешивания компонентов прописи. Например, по рецепту

Rp.: Pepsini	2, 0	2, 0
Acidi Hydrochlorici 2 % – 200 ml	4 мл	1: 10–40
Misce. Da. Signa. По 1 столовой ложке 3 раза в день во время еды.	196 мл	160 мл

сначала готовят подкисленную воду и растворяют в ней пепсин. Процеживают растворы пепсина в случае необходимости и только через рыхлый ватный тампон. Фильтровальная бумага адсорбирует значительное количество пепсина. Реализуют микстуры с пепсином в контейнерах оранжевого стекла с дополнительной этикеткой «Хранить в прохладном месте».

Сухие и густые экстракты, наряду с низкомолекулярными соединениями, содержат ВМС. Большинство экстрактов растворимо в воде с образованием темноокрашенных мутноватых растворов. При растворении экстрактов в подставке растворение задерживается. Густые экстракты образуют на дне сосуда концентрированные, очень вязкие, труднодиффундирующие растворы. Сухие порошки легко компактируются и тоже медленно растворяются в воде. Поэтому растворение густых и сухих экстрактов удобнее всего производить в ступке под пестиком при постепенном добавлении воды. В аптечной практике используются стандартизированные сухие экстракты-концентраты корня алтея и травы термопсиса.

Желатин получают путем частичного гидролиза коллагена, содержащегося в соединительной ткани кожи, хрящах, костях животных. Неизмельченный желатин представляет собой бесцветные или желтоватые просвечивающие листочки. Порошок имеет белый или желтоватый цвет. Молекулы желатина имеют нитевидное строение. Между сближенными сегментами молекул образуются сшивающиеся водородные мостики. Получается единая непрерывная сетка. Поэтому в присутствии воды при температуре ниже 22°С желатин ведет себя как ограниченно набухающий студень. Набухание сухого желатина сопровождается значительным поглощением воды. Первоначальный объем субстанции увеличивается при этом в 14 раз.

При нагревании сшивающие водородные мостики между молекулами желатина разрываются. Упругий желатиновый студень плавится и превращается в раствор. Теплый желатиновый раствор смешивается в любых соотношениях с водой и глицерином.

При понижении температуры желатиновые растворы постепенно теряют текучесть и застудневают. Не превращаются в студень только растворы с концентрацией желатина менее 0, 9 %. Плавление и застудневание желатинового студня может повторяться неограниченное число раз. В аптечной практике растворы желатина изготавливают при получении желатино-глицериновых мазей и суппозиториев. Водные желатиновые растворы используют для внутреннего и инъекционного применения для остановки кровотечений. Так, по рецепту

Rp.: Sol. Gelatini 10 % – 200 ml	20, 0
Da. Signa. Для клизмы.

20, 0 г тонкоизмельченного желатина помещают в фарфоровую чашку, заливают 80 мл (4-хкратное количество) воды очищенной и оставляют для набухания на 1, 5-2 ч. Затем к набухшему желатину добавляют остальное количество воды очищенной и нагревают на водяной бане при температуре 40-50°С до полного растворения желатина, при необходимости раствор процеживают через двойной слой марли в отпускной контейнер.

Крахмал на холоду лишь слегка набухает, не образуя растворов. В горячей воде, набухая, крахмал образует слизистый раствор -клейстер. Фармакопейными являются пшеничный, кукурузный, рисовый и картофельный крахмал. Температура клейстеризации у различных крахмалов неодинакова (62-72°С). По химической структуре крахмал представляет собой сочетание двух полисахаридов - амилозы и аминопектина. Молекулы амилозы имеют нитевидное строение. Амилоза растворима в горячей воде и образует прозрачный раствор. При охлаждении раствора она выпадает в осадок. Амилопектин имеет разветвленные цепи. Его содержание в крахмале составляет 10-20 %. В горячей воде он сильно набухает, образуя при этом непрочные студни, В крахмальном клейстере амилопектин выполняет роль стабилизатора, удерживая молекулы амилозы в растворе.

При обработке горячей водой ненабухшего крахмала он склеивается в комки. Они очень плохо распределяются в воде. Поэтому вначале крахмал смешивают с холодной водой, затем обрабатывают кипящей.

Раствор (слизь) крахмала готовится 2 % концентрации, для чего 2, 0 г крахмала взмучивают с 8 мл холодной воды очищенной. Полученную взвесь вливают в кипящую воду (воду нагревают до кипения на плитке). Кипятят 0, 5-1 мин до просветления раствора. В случае необходимости процеживают через двойной слой марли, проверяют массу, и, в случае необходимости, доводят до 100, 0 г.

Раствор крахмала быстро «стареет», выделяя студенистый осадок. Легко обсеменяется микроорганизмами. Поэтому лекарственную форму реализуют с предупредительными этикетками «Хранить в прохладном месте» и «Перед употреблением взбалтывать».

При добавлении к растворам ВМС других веществ и под воздействием факторов внешней среды могут наблюдаться явления высаливания, коацервации, желатинирования, синерезис.

Высаливание - ухудшение растворимости ВМС при понижении температуры и добавлении электролитов. При высаливании главную роль играет гидратируемость ионов. По убывающей активности высаливающего действия анионы можно расположить в следующий ряд:

сульфатÞ цитратÞ ацетатÞ хлоридÞ нитрат.

Из катионов значительным высаливающим действием обладают ионы натрия и калия. Высаливающим действием обладают также спирт этиловый и глицерин. Для предупреждения высаливающего действия указанных веществ их предварительно растворяют в воде и в виде водного раствора добавляют к раствору ВМС.

Коацервация - расслаивание системы на 2 слоя - концентрированный раствор ВМС в растворителе и разбавленный раствор ВМС в растворителе. Происходит под действием тех же факторов, что и высаливание.

Желатинирование (застудневание) - это переход раствора из свободнодисперсного состояния в связнодисперсное (гель). Переход сопровождается полной утратой текучести. Наблюдается при воздействии низких температур.

Синерезис - процесс застудневания самого геля, когда из студня выделяется вода.

При нагревании растворов систему можно восстановить, например, раствор желатина восстанавливает свою текучесть. В данном рецепте

Rp.: Mucilaginis Amyli 100, 0

Chlorali hydrati 1, 0

Natrii bromidi 2, 0

Misce.Da. Signa. На 2 клизмы.

с раствором крахмала прописаны электролиты. Добавление их к раствору может привести к высаливанию. Раствор при этом мутнеет, меняется его вязкость. Во избежание явления высаливания электролиты предварительно растворяют в воде и в виде водного раствора приливают к раствору ВМС. Если концентрация электролита меньше 1%, высаливания не наблюдается.

Хлоралгидрат - субстанция списка «Б». Проверяют дозу. При нагревании он разлагается. Поэтому раствор хлоралгидрата и бромида натрия приливают к охлажденному раствору ВМС. 2, 0 г крахмала взмучивают с 8 мл холодной воды очищенной. 45 мл воды ставят на плитку, доводят до кипения. Вливают взвесь крахмала, кипятят до просветления, охлаждают. В 45 мл воды растворяют 1, 0 г хлоралгидрата и 2, 0 г натрия бромида, процеживают в раствор крахмала. Реализуют в контейнере оранжевого стекла, так как хлоралгидрат и крахмал - светочувствительные субстанции.

⇐ Предыдущая891011121314151617Следующая ⇒

Поделиться: