第二节　表面活性剂

表面活性剂通常是指具有固定的亲水亲油基团，能使表面张力显著下降的物质。表面活性剂的分子结构具有两亲性基团：一端为亲水基，另一端为疏水基；因此表面活性剂既亲油又亲水，不仅能防止油水相排斥，而且具有把两相结合起来的功能。亲水基常为极性基团如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，也可是羟基、酰胺基、醚键等；而疏水基常为非极性烃链，如8个碳原子以上的烃链。

一、表面活性剂的分类

1.阴离子表面活性剂

（1）肥皂类：有碱金属皂、碱土金属皂和有机胺皂等。具有良好的乳化能力，但容易被酸破坏，碱土金属皂还可被钙、镁盐等破坏，电解质可使之盐析；有一定的刺激性，一般只用于皮肤用制剂。

（2）硫酸化物：有硫酸化蓖麻油，俗称土耳其红油；高级脂肪醇硫酸酯类，常用的有十二烷基硫酸钠（月桂醇硫酸钠）、十六烷基硫酸钠等。具有乳化性强，并较肥皂类稳定等特点，主要用作外用软膏剂的乳化剂。

2.阳离子表面活性剂

起表面活性作用的部分是阳离子，如氯苄烷铵（洁尔灭）、溴苄烷铵（新洁尔灭）等。具有水溶性大，在酸性或碱性溶液中均较稳定，毒性大，杀菌力强等特点。一般主要用于杀菌和防腐。

3.两性离子表面活性剂

分子结构中同时具有正、负电荷基团，从而具有阴、阳离子表面活性剂结合的特性。有天然和合成两类来源，天然的如卵磷脂；合成的阴离子部分主要是羧酸盐，而阳离子部分主要是胺盐或季铵盐，由胺盐构成者即为氨基酸型，由季铵盐构成者即为甜菜碱型。

两性表面活性剂的特点：在碱性介质中呈阴离子型表面活性剂的性质，起泡性好，去污力强；在酸性介质呈阳离子型表面活性剂的性质，杀菌力强。

4.非离子型表面活性剂

用途广泛，其特点：毒性和溶血作用较小，不解离、不易受电解质和溶液pH值影响，能与大多数药物配伍应用，可供外用和内服，有的可用于注射剂。

（1）多元醇型：常用有失水山梨醇脂肪酸酯类，商品名为司盘（Span），亲油性较强，常用作W/O型乳化剂或O/W型辅助乳化剂；聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯类，商品名为吐温（Tween），亲水性强，为水溶性表面活性剂，主要用作O/W型乳剂的乳化剂和增溶剂。

（2）聚氧乙烯型：主要有醚型和酯型两类。水溶性和乳化性很强，常用作O/W型乳化剂。聚氧乙烯脂肪酸酯类，商品名为卖泽（Mrij）；聚氧乙烯脂肪醇醚类，商品名为苄泽（Brij），常用的品种有西土马哥、平平加O等。

（3）聚氧乙烯聚氧丙烯共聚物：常用的是泊洛沙姆类，商品名普朗尼克，如普朗尼克F-68。泊洛沙姆作为一种O/W型乳化剂，是目前用于静脉乳剂的极少数合成乳化剂之一。物理性质稳定，能够耐受热压灭菌和低温冰冻。

5.高分子型表面活性剂

高分子表面活性剂是指能显著降低液体表面张力的高分子物质，相对分子质量在数千以上。常用有非离子型的聚氧乙烯聚氧丙烯二醇醚，阴离子型的聚丙烯酸钠，水溶性的蛋白质、树脂、聚乙二醇、CMC-Na等。

二、表面活性剂的基本性质

1.临界胶束浓度

表面活性剂在水溶液中达到一定浓度后，会从单体缔合成为胶态聚合物，即胶束（胶团）。表面活性剂在溶液中开始形成胶团时的浓度称为临界胶团浓度（cmc）。表面活性剂在溶液中情况如图5-1所示。胶团的形状有球、棒、板、层状等，如图5-2所示。每种表面活性剂都有自己的cmc，只有浓度大于cmc时才能充分显示其作用。

2.亲水亲油平衡值（HLB值）

表面活性剂的亲水基和疏水基之间在大小和力量的平衡关系，反映这一平衡程度的量被称为亲水亲油平衡值（简称HLB值），是一相对值。以石蜡的HLB值为0、油酸的HLB值为1、油酸钾的HLB值为20、十二烷基硫酸钠的HLB值为40作为标准，阴、阳离子型表面活性剂的HLB值为1～40，非离子表面活性剂的HLB值为1～20。故HLB值是用来表示表面活性剂亲水亲油能力的数值。HLB值越小，则其亲油性强；HLB值越大，则亲水性越强。非离子型表面活性剂的HLB值具有加和性，混合表面活性剂的HLB值可用下式计算：

　　 （5-1） 　　

式中，WA、WB分别为A、B两种表面活性剂的质量。

例题：用司盘-80（HLB值4.3）和吐温-20（HLB值16.7）制备HLB值为9.5的混合乳化剂100g，问两者应各用多少克？

　　 解： 　　

解得：应使用司盘-80为58.1g，吐温-20为41.9g。

3.Krafft点

离子型表面活性剂的溶解度在某一温度K点急剧升高，转折点K对应的温度称为Krafft点，又称克氏点，此点对应的溶解度即为该离子型表面活性剂的临界胶团浓度。温度高于Krafft点时，才能更好发挥作用。

4.昙点

通常非离子表面活性剂的溶解度随温度升高而加大，当达到某一温度时，溶解度急剧下降，使溶液出现混浊或分层，但冷却后又恢复澄明。这种由澄清变成混浊或分层的现象称为起昙，该转变温度称为昙点或浊点。因此，制剂中含有能产生起昙现象的表面活性剂，应注意加热灭菌的温度。

三、表面活性剂的生物学性质

1.表面活性剂对药物吸收的影响

表面活性剂的存在可能增进药物的吸收，也可能降低药物的吸收，取决于多种因素的影响。如药物在胶束中的扩散、生物膜的通透性改变、对胃空速率的影响、黏度等，很难做出预测。

表面活性剂溶解生物膜脂质增加了上皮细胞的通透性，从而改善吸收，如十二烷基硫酸钠改进头孢菌素钠、四环素、磺胺脒、氨基苯磺酸等药物的吸收。如果药物可以顺利从胶束内扩散或胶束本身迅速与胃肠黏膜融合，则增加吸收，例如应用吐温-80明显促进螺内酯的口服吸收。

2.表面活性剂与蛋白质的相互作用

蛋白质分子在碱性条件下解离而带负电荷，在酸性条件下则带正电荷。因此在两种不同带电情况下，分别与阳离子表面活性剂或阴离子表面活性剂发生电性结合，从而破坏蛋白质二级结构中盐键、氢键、疏水键，使蛋白质变性。

3.表面活性剂的毒性

一般而言，阳离子表面活性剂的毒性最大，其次是阴离子表面活性剂，非离子表面活性剂毒性最小，两性离子表面活性剂的毒性小于阳离子表面活性剂，一般认为非离子表面活性剂口服无毒性。

阴离子及阳离子表面活性剂不仅毒性较大，而且还有较强的溶血作用。如十二烷基硫酸钠溶液就有强烈的溶血作用。非离子表面活性剂的溶血作用较轻微，吐温类的溶血作用最小，目前吐温类表面活性剂仍只用于某些肌内注射液中。溶血作用顺序为：聚氧乙烯烷基醚>聚氧乙烯烷芳基醚>聚氧乙烯脂肪酸酯>吐温类，吐温-20>吐温-60>吐温-40>吐温-80。

4.表面活性剂的刺激性

表面活性剂长期应用或高浓度使用可能造成皮肤或黏膜损害。例如季铵盐类化合物高于1％即可对皮肤产生损害。十二烷基硫酸钠产生损害的浓度在20％以上，吐温类对皮肤和黏膜的刺激性很低。

四、表面活性剂在药物制剂中的应用

1.增溶作用

非极性药物在水中的溶解度小，加入表面活性剂增大难溶性药物的溶解度并形成澄清溶液的过程称为增溶。用于增溶的表面活性剂称为增溶剂，被增溶的物质称为增溶质。增溶剂是药物制剂中的重要组成部分，可增加药物溶解度，提高制剂中药物含量，使药物以足量浓度到达组织部位而起到治疗作用。

HLB在8～16时，作为O/W型乳化剂；HLB在3～8时作为W/O型乳化剂；HLB在13～18时润湿和增溶作用最强。增溶剂不但可用于内服和外用制剂，还用于注射剂。常用的增溶剂有聚山梨酯类和聚氧乙烯脂肪酸酯类。

加入增溶剂时，一般应先将增溶剂与增溶质混合，再加水稀释，增溶效果较好；若先将增溶剂与水混合，再逐渐加入增溶质，则增溶效果较差。

增溶剂一般以HLB值在15～18时为佳，此范围内增溶量大、无毒副作用、性质稳定、刺激性小、生物降解性能优异为佳。通常阳离子型表面活性剂不用作增溶剂，阴离子型表面活性剂仅用于外用制剂，而非离子型表面活性剂在口服、外用制剂以及注射剂中均有应用。在所有增溶剂中，以聚山梨酯类应用最普遍，它对非极性化合物和含极性基团的化合物均能增溶。

2.乳化作用

表面活性剂能降低油-水界面张力，使乳浊液易形成。表面活性剂分子在分散相液滴周围形成保护膜，防止液滴相互碰撞时聚集，提高乳浊液的稳定性。为使乳状液稳定存在加入的表面活性剂称为乳化剂，其稳定作用叫乳化作用。

3.润湿作用

能促进液体在固体表面铺展或渗透的表面活性剂称为润湿剂。湿润剂能增大有效成分的铺展面积，提高药物防病治病效果。作为润湿剂的表面活性剂，HLB值一般在7～9。在制备混悬液时常发生液体不易在药物粉末或颗粒表面铺展，使后者在液体表面漂浮或下沉的现象，这时常加入润湿剂，降低固-液之间的界面张力和接触角，使润湿容易发生。片剂颗粒成分中加入适当润湿剂，可增加制剂或颗粒表面与胃肠液的亲和力，加速片剂的润湿、崩解和溶出过程。

4.起泡和消泡作用

在皮肤、黏膜给药制剂中，通过加入具有较强亲水性和较高HLB值的表面活性剂，可产生持久稳定的泡沫，从而使药物在用药部位均匀铺展、促进吸收、提高药效，此类表面活性剂称为起泡剂。有些中药水浸液因含有皂苷、蛋白质等，在蒸发浓缩或剧烈搅拌时产生大量泡沫，给浓缩和萃取操作带来诸多困难，此时加入少量HLB值为1～3的亲油性表面活性剂，可降低液膜强度，破坏泡沫、防止事故，这种使原有泡沫破坏消失的表面活性剂称为消泡剂。

5.去污作用

去污剂亦称洗涤剂，系指用于除去污垢的表面活性剂，HLB值为13～16。常用的去污剂有脂肪酸的钠皂、钾皂、十二烷基硫酸钠等。

6.消毒、杀菌作用

在医药行业中可作为杀菌剂和消毒剂使用，其杀菌和消毒作用归结于它们与细菌生物膜蛋白质的强烈相互作用使之变性或失去功能，这些消毒剂在水中溶解度大，可用于手术前皮肤、伤口或黏膜消毒、器械消毒和环境消毒等。