第二節　表面活性劑

表面活性劑通常是指具有固定的親水親油基團，能使表面張力顯著下降的物質。表面活性劑的分子結構具有兩親性基團：一端為親水基，另一端為疏水基；因此表面活性劑既親油又親水，不僅能防止油水相排斥，而且具有把兩相結合起來的功能。親水基常為極性基團如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其鹽，也可是羥基、酰胺基、醚鍵等；而疏水基常為非極性烴鏈，如8個碳原子以上的烴鏈。

一、表面活性劑的分類

1.陰離子表面活性劑

（1）肥皂類：有堿金屬皂、堿土金屬皂和有機胺皂等。具有良好的乳化能力，但容易被酸破壞，堿土金屬皂還可被鈣、鎂鹽等破壞，電解質可使之鹽析；有一定的刺激性，一般只用于皮膚用制劑。

（2）硫酸化物：有硫酸化蓖麻油，俗稱土耳其紅油；高級脂肪醇硫酸酯類，常用的有十二烷基硫酸鈉（月桂醇硫酸鈉）、十六烷基硫酸鈉等。具有乳化性強，并較肥皂類穩定等特點，主要用作外用軟膏劑的乳化劑。

2.陽離子表面活性劑

起表面活性作用的部分是陽離子，如氯芐烷銨（潔爾滅）、溴芐烷銨（新潔爾滅）等。具有水溶性大，在酸性或堿性溶液中均較穩定，毒性大，殺菌力強等特點。一般主要用于殺菌和防腐。

3.兩性離子表面活性劑

分子結構中同時具有正、負電荷基團，從而具有陰、陽離子表面活性劑結合的特性。有天然和合成兩類來源，天然的如卵磷脂；合成的陰離子部分主要是羧酸鹽，而陽離子部分主要是胺鹽或季銨鹽，由胺鹽構成者即為氨基酸型，由季銨鹽構成者即為甜菜堿型。

兩性表面活性劑的特點：在堿性介質中呈陰離子型表面活性劑的性質，起泡性好，去污力強；在酸性介質呈陽離子型表面活性劑的性質，殺菌力強。

4.非離子型表面活性劑

用途廣泛，其特點：毒性和溶血作用較小，不解離、不易受電解質和溶液pH值影響，能與大多數藥物配伍應用，可供外用和內服，有的可用于注射劑。

（1）多元醇型：常用有失水山梨醇脂肪酸酯類，商品名為司盤（Span），親油性較強，常用作W/O型乳化劑或O/W型輔助乳化劑；聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯類，商品名為吐溫（Tween），親水性強，為水溶性表面活性劑，主要用作O/W型乳劑的乳化劑和增溶劑。

（2）聚氧乙烯型：主要有醚型和酯型兩類。水溶性和乳化性很強，常用作O/W型乳化劑。聚氧乙烯脂肪酸酯類，商品名為賣澤（Mrij）；聚氧乙烯脂肪醇醚類，商品名為芐澤（Brij），常用的品種有西土馬哥、平平加O等。

（3）聚氧乙烯聚氧丙烯共聚物：常用的是泊洛沙姆類，商品名普朗尼克，如普朗尼克F-68。泊洛沙姆作為一種O/W型乳化劑，是目前用于靜脈乳劑的極少數合成乳化劑之一。物理性質穩定，能夠耐受熱壓滅菌和低溫冰凍。

5.高分子型表面活性劑

高分子表面活性劑是指能顯著降低液體表面張力的高分子物質，相對分子質量在數千以上。常用有非離子型的聚氧乙烯聚氧丙烯二醇醚，陰離子型的聚丙烯酸鈉，水溶性的蛋白質、樹脂、聚乙二醇、CMC-Na等。

二、表面活性劑的基本性質

1.臨界膠束濃度

表面活性劑在水溶液中達到一定濃度后，會從單體締合成為膠態聚合物，即膠束（膠團）。表面活性劑在溶液中開始形成膠團時的濃度稱為臨界膠團濃度（cmc）。表面活性劑在溶液中情況如圖5-1所示。膠團的形狀有球、棒、板、層狀等，如圖5-2所示。每種表面活性劑都有自己的cmc，只有濃度大于cmc時才能充分顯示其作用。

2.親水親油平衡值（HLB值）

表面活性劑的親水基和疏水基之間在大小和力量的平衡關系，反映這一平衡程度的量被稱為親水親油平衡值（簡稱HLB值），是一相對值。以石蠟的HLB值為0、油酸的HLB值為1、油酸鉀的HLB值為20、十二烷基硫酸鈉的HLB值為40作為標準，陰、陽離子型表面活性劑的HLB值為1～40，非離子表面活性劑的HLB值為1～20。故HLB值是用來表示表面活性劑親水親油能力的數值。HLB值越小，則其親油性強；HLB值越大，則親水性越強。非離子型表面活性劑的HLB值具有加和性，混合表面活性劑的HLB值可用下式計算：

　　 （5-1） 　　

式中，WA、WB分別為A、B兩種表面活性劑的質量。

例題：用司盤-80（HLB值4.3）和吐溫-20（HLB值16.7）制備HLB值為9.5的混合乳化劑100g，問兩者應各用多少克？

　　 解： 　　

解得：應使用司盤-80為58.1g，吐溫-20為41.9g。

3.Krafft點

離子型表面活性劑的溶解度在某一溫度K點急劇升高，轉折點K對應的溫度稱為Krafft點，又稱克氏點，此點對應的溶解度即為該離子型表面活性劑的臨界膠團濃度。溫度高于Krafft點時，才能更好發揮作用。

4.曇點

通常非離子表面活性劑的溶解度隨溫度升高而加大，當達到某一溫度時，溶解度急劇下降，使溶液出現混濁或分層，但冷卻后又恢復澄明。這種由澄清變成混濁或分層的現象稱為起曇，該轉變溫度稱為曇點或濁點。因此，制劑中含有能產生起曇現象的表面活性劑，應注意加熱滅菌的溫度。

三、表面活性劑的生物學性質

1.表面活性劑對藥物吸收的影響

表面活性劑的存在可能增進藥物的吸收，也可能降低藥物的吸收，取決于多種因素的影響。如藥物在膠束中的擴散、生物膜的通透性改變、對胃空速率的影響、黏度等，很難做出預測。

表面活性劑溶解生物膜脂質增加了上皮細胞的通透性，從而改善吸收，如十二烷基硫酸鈉改進頭孢菌素鈉、四環素、磺胺脒、氨基苯磺酸等藥物的吸收。如果藥物可以順利從膠束內擴散或膠束本身迅速與胃腸黏膜融合，則增加吸收，例如應用吐溫-80明顯促進螺內酯的口服吸收。

2.表面活性劑與蛋白質的相互作用

蛋白質分子在堿性條件下解離而帶負電荷，在酸性條件下則帶正電荷。因此在兩種不同帶電情況下，分別與陽離子表面活性劑或陰離子表面活性劑發生電性結合，從而破壞蛋白質二級結構中鹽鍵、氫鍵、疏水鍵，使蛋白質變性。

3.表面活性劑的毒性

一般而言，陽離子表面活性劑的毒性最大，其次是陰離子表面活性劑，非離子表面活性劑毒性最小，兩性離子表面活性劑的毒性小于陽離子表面活性劑，一般認為非離子表面活性劑口服無毒性。

陰離子及陽離子表面活性劑不僅毒性較大，而且還有較強的溶血作用。如十二烷基硫酸鈉溶液就有強烈的溶血作用。非離子表面活性劑的溶血作用較輕微，吐溫類的溶血作用最小，目前吐溫類表面活性劑仍只用于某些肌內注射液中。溶血作用順序為：聚氧乙烯烷基醚>聚氧乙烯烷芳基醚>聚氧乙烯脂肪酸酯>吐溫類，吐溫-20>吐溫-60>吐溫-40>吐溫-80。

4.表面活性劑的刺激性

表面活性劑長期應用或高濃度使用可能造成皮膚或黏膜損害。例如季銨鹽類化合物高于1％即可對皮膚產生損害。十二烷基硫酸鈉產生損害的濃度在20％以上，吐溫類對皮膚和黏膜的刺激性很低。

四、表面活性劑在藥物制劑中的應用

1.增溶作用

非極性藥物在水中的溶解度小，加入表面活性劑增大難溶性藥物的溶解度并形成澄清溶液的過程稱為增溶。用于增溶的表面活性劑稱為增溶劑，被增溶的物質稱為增溶質。增溶劑是藥物制劑中的重要組成部分，可增加藥物溶解度，提高制劑中藥物含量，使藥物以足量濃度到達組織部位而起到治療作用。

HLB在8～16時，作為O/W型乳化劑；HLB在3～8時作為W/O型乳化劑；HLB在13～18時潤濕和增溶作用最強。增溶劑不但可用于內服和外用制劑，還用于注射劑。常用的增溶劑有聚山梨酯類和聚氧乙烯脂肪酸酯類。

加入增溶劑時，一般應先將增溶劑與增溶質混合，再加水稀釋，增溶效果較好；若先將增溶劑與水混合，再逐漸加入增溶質，則增溶效果較差。

增溶劑一般以HLB值在15～18時為佳，此范圍內增溶量大、無毒副作用、性質穩定、刺激性小、生物降解性能優異為佳。通常陽離子型表面活性劑不用作增溶劑，陰離子型表面活性劑僅用于外用制劑，而非離子型表面活性劑在口服、外用制劑以及注射劑中均有應用。在所有增溶劑中，以聚山梨酯類應用最普遍，它對非極性化合物和含極性基團的化合物均能增溶。

2.乳化作用

表面活性劑能降低油-水界面張力，使乳濁液易形成。表面活性劑分子在分散相液滴周圍形成保護膜，防止液滴相互碰撞時聚集，提高乳濁液的穩定性。為使乳狀液穩定存在加入的表面活性劑稱為乳化劑，其穩定作用叫乳化作用。

3.潤濕作用

能促進液體在固體表面鋪展或滲透的表面活性劑稱為潤濕劑。濕潤劑能增大有效成分的鋪展面積，提高藥物防病治病效果。作為潤濕劑的表面活性劑，HLB值一般在7～9。在制備混懸液時常發生液體不易在藥物粉末或顆粒表面鋪展，使后者在液體表面漂浮或下沉的現象，這時常加入潤濕劑，降低固-液之間的界面張力和接觸角，使潤濕容易發生。片劑顆粒成分中加入適當潤濕劑，可增加制劑或顆粒表面與胃腸液的親和力，加速片劑的潤濕、崩解和溶出過程。

4.起泡和消泡作用

在皮膚、黏膜給藥制劑中，通過加入具有較強親水性和較高HLB值的表面活性劑，可產生持久穩定的泡沫，從而使藥物在用藥部位均勻鋪展、促進吸收、提高藥效，此類表面活性劑稱為起泡劑。有些中藥水浸液因含有皂苷、蛋白質等，在蒸發濃縮或劇烈攪拌時產生大量泡沫，給濃縮和萃取操作帶來諸多困難，此時加入少量HLB值為1～3的親油性表面活性劑，可降低液膜強度，破壞泡沫、防止事故，這種使原有泡沫破壞消失的表面活性劑稱為消泡劑。

5.去污作用

去污劑亦稱洗滌劑，系指用于除去污垢的表面活性劑，HLB值為13～16。常用的去污劑有脂肪酸的鈉皂、鉀皂、十二烷基硫酸鈉等。

6.消毒、殺菌作用

在醫藥行業中可作為殺菌劑和消毒劑使用，其殺菌和消毒作用歸結于它們與細菌生物膜蛋白質的強烈相互作用使之變性或失去功能，這些消毒劑在水中溶解度大，可用于手術前皮膚、傷口或黏膜消毒、器械消毒和環境消毒等。