ТЕМА: РАСТВОРЫ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ ВЕЩЕСТВ И КОЛЛОИДНЫЕ РАСТВОРЫ
Значимость изучаемой темы.
Развитие химической промышленности во второй половине XX века привело к появлению на рынке большого числа синтетических высокомолекулярных веществ, многие из которых нашли применение в фармацевтической практике.
В аптечной технологии лекарственных форм высокомолекулярные вещества (ВМВ) широко используются как лекарственные так и вспомогательные вещества. Из коллоидных препаратов в фармацевтической практике используют растворы защищенных коллоидов. Знание основных теоретических положений, требований нормирующих документов и практических рекомендаций по изготовлению растворов ВМВ и коллоидных растворов необходимы для изучения таких тем курса как: «Суспензии», «Эмульсии», «Мази», «Суппозитории», «Лекарственные формы для инъекций», «Глазные лекарственные формы». В указанных лекарственных формах ВМВ и защищенные коллоиды используются как лекарственные вещества. Многие ВМВ в качестве вспомогательных веществ используется как стабилизаторы, эмульгаторы, основы для мазей и суппозиториев, пролонгаторов, солюбилизаторов и т.д. Некоторые ВМВ могут быть как лекарственными так и вспомогательными веществами: желатин, крахмал, поливинилпирролидон, поливиниловый спирт и др.
Знание свойств растворов ВМВ и коллоидных растворов, влияние их на биофармацевтическую доступность может служить основанием для прогнозирования и оценки фармакологической активность указанных форм.
|
|
|
2. Цель. Уметь готовить жидкие лекарственные формы с ВМВ и веществами защищенных коллоидов, оценивать их качество и оформлять к отпуску.
2.1. Целевые задачи:
Знать:
ü свойства ВМВ и коллоидных веществ;
ü теоретические положения изготовления растворов ВМВ и коллоидных растворов;
ü требования нормативной документации по изготовлению, оценке качества, оформлению к отпуску, хранению растворов ВМВ и коллоидных растворов.
Уметь:
ü рассчитывать количества лекарственных веществ и воды;
ü выбирать и теоретически обосновывать оптимальную технологию растворов ВМВ и защищенных коллоидов по индивидуальным прописям;
ü готовить растворы ВМВ и коллоидные растворы с последовательным выполнением основных технологических операций;
ü выбрать фильтрующий материал с учетом свойств ВМВ и защищенных коллоидов;
ü оценивать качество изготовленных растворов;
ü оформлять лекарственную форму к отпуску.
3. Вопросы, отражающие содержание занятия.
1. Что представляют собой ВМВ?
2. По каким критериям классифицируют ВМВ?
3. Как влияет структура молекул ВМВ на процесс растворения?
4. Какие факторы влияют на величину набухания ВМВ?
|
|
|
5. Какие существуют виды нарушения стабильности растворов ВМВ?
6. Как обосновать особенности изготовления растворов неограниченно набухающих ВМВ?
7. Как обосновать особенности изготовления растворов ограниченно набухающих ВМВ?
8. Каковы правила оформления к отпуску растворов ВМВ?
9. Что представляют собой коллоидные растворы?
10. Каковы общие свойства коллоидных растворов?
11. Какие существуют виды устойчивости гетерогенных систем?
12. Что представляют собой защищенные коллоиды и полуколлоиды?
13. Как обосновать особенности изготовления растворов защищенных коллоидов и полуколлоидов?
14. В какой последовательности вводят лекарственные вещества к растворам коллоидов?
15. Каковы правила оформления к отпуску растворов защищенных коллоидов и полуколлоидов?
4. Самостоятельная внеаудиторная работа студента по подготовке к занятию.
4.1. Задания по подготовке к занятию.
Задание №1. Изучить учебный материал по теме занятия, приведенный в данных методических указаниях и рекомендуемой литературе.
Учебный материал
Растворы высокомолекулярных веществ
Высокомолекулярными веществами (ВМВ) называются соединения, состоящие из больших молекул (макромолекул) с молекулярной массой от нескольких тысяч до миллиона и более. Макромолекулы имеют форму длинных вытянутых или свёрнутых в клубки цепей или сферических глобул. В настоящее время в медицине используют свыше трёх тысяч наименований ВМВ.
|
|
|
Классификации и свойства ВМВ
Существует несколько классификаций ВМВ (по химическому составу основной цепи, по способности к диссоциации и т. д.). С технологической точки зрения, наиболее важными являются классификации по способу получения и по применению:
По способу получения:
· Природные ВМВ
– белки – животные по происхождению (желатин, желатоза, коллаген и др. в том числе ферменты: пепсин, трипсин, дезоксирибонуклеаза и т. д.);
– высшие полисахариды (крахмал, целлюлоза и её производные, декстрины, пектиновые вещества, слизи, камеди);
· Синтетические и полусинтетические ВМВ
– карбоцепные: поливиниловый спирт, полистерол, поливинилпирролидон и т. д.;
– гетероцепные: производные целлюлозы: метилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, полигликоли, полиамиды и т. д.
По применению ВМВ:
· Лекарственные вещества;
· Вспомогательные вещества (основы или компоненты основ для мазей и суппозиториев, эмульгаторы, стабилизаторы, пролонгаторы и др.).
|
|
|
Некоторые ВМВ применяют как лекарственные и как вспомогательные вещества.
Вследствие большой молекулярной массы ВМВ нелетучи, не перегоняются с водяным паром, не имеют определённой температуры плавления, отличаются высокой вязкостью, чувствительны к факторам внешней среды. Большинство ВМВ представляют собой аморфные или твёрдые стеклообразные массы, или эластические тела. Растворы ВМВ являются разновидностью истинных растворов и являются однофазными молекулярно-дисперсными системами (степень дисперсности 10-7-10-9 м).
Большие размеры молекул являются причиной значительного своеобразия в свойствах и поведении растворов ВМВ. Хотя макромолекулы не обнаруживаются в электронном микроскопе, растворы ВМВ обладают способностью светорассеивания, приводящей к опалесценции. Молекулы ВМВ – дифильны, т. е. содержат атомные группы обоих типов. К числу полярных атомных групп относятся: -СООН, -NH2, -ОН и т. д. Эти радикалы хорошо взаимодействуют с водой, гидратируются, они гидрофильны. К числу неполярных, гидрофобных радикалов относятся: -СН3, -СН2, -С6Н5 и т. п. Они сольватируются неполярными жидкостями (бензол, петролейный эфир и т. д.) и могут гидратироваться. В молекулах ВМВ всегда значительно преобладают полярные группы, в связи с чем, попадая в воду, они ведут себя как высокогидрофильные вещества.
Растворы ВМВ занимают промежуточное положение между истинными и коллоидными растворами. С истинными растворами их объединяет: молекулярная степень дисперсности, физико-химическая природа растворения, процесс растворения, самопроизвольность процесса растворения, а так же агрегативная и термодинамическая устойчивость. К свойствам характерным для коллоидных растворов относятся слабая степень диффузии, непрозрачность в отражённом свете, большая молекулярная масса, однако в отличие от коллоидных растворов, растворы ВМВ представляют собой однофазную, гомогенную систему. Растворению ВМВ всегда предшествует набухание.
Набухание – это самопроизвольный процесс увеличения объёма ВМВ за счёт поглощения низкомолекулярного растворителя. Процесс набухания протекает в две стадии: первая стадия - происходит гидратация (сольватация) макромолекул ВМВ молекулами растворителя. Процесс сопровождается выделением теплоты набухания и сжатием системы. На второй стадии растворитель проникает между макромолекулами ВМВ, заполняя свободные пространства. Сначала растворитель проникает благодаря капиллярным силам, а далее начинает проникать внутрь набухающего тела в нарастающем количестве благодаря гидратации полярных групп ВМВ (ориентировочно, карбоксильная группа удерживает четыре молекулы воды, гидроксильная - три, кето- и альдегидная группа по две и т. д.). Гидратация ослабляет межмолекулярные связи. Образующиеся просветы заполняются новыми молекулами растворителя. Раздвиганию звеньев и цепей макромолекул способствуют также и осмотические явления. Макромолекулы получив способность к тепловому движению, начинают медленно диффундировать в фазу растворителя.
Набухание может быть неограниченным и ограниченным. Неограниченное набухание заканчивается растворением: соединение поглощает растворитель, а затем при той же температуре переходит в раствор. При ограниченном набухании ВМВ поглощает растворитель, а само а нём не растворяется (образуется студень) т. к. сохраняются прочные мостики, которые растворитель не в состоянии разорвать. Для получения раствора необходима дополнительная энергия, обычно тепловая.
На этих свойствах основано деление ВМВ на ограниченно и неограниченно набухающие. ВМВ с изодиаметрической формой молекул (сферической, глобулярной) – белки, в т. ч. ферменты – гликоген, пепсин, трипсин и т. д. обычно представляют собой порошкообразные вещества и при растворении почти не набухают, а растворы этих веществ не обладают высокой вязкостью даже при сравнительно больших концентрациях, и подчиняются закону диффузии и закону осмотического давления Вант-Гоффа. Растворение веществ со сферической формой молекул мало отличается от процесса растворения низкомолекулярных веществ. Дисперсионная связь между такими молекулами невелика, молекулы легко гидратируются и переходят в раствор. Такие ВМВ называют неограниченно набухающими, стадия набухания непосредственно переходит в растворение. ВМВ с сильно ассиметричными, вытянутыми молекулами (желатин, целлюлоза, и её производные) при растворении сильно набухают и образуют высоковязкие растворы не подчиняющиеся закономерностям растворения низкомолекулярных веществ – такие ВМВ называют ограниченно набухающими. Набухание является первой стадией растворения таких ВМВ.
На величину набухания оказывают влияние следующие факторы:
ü форма макромолекул ВМВ: с изодиаметрическими макромолекулами (пепсин, лидаза, трипсин) при растворении набухают незначительно; с ассиметрическими макромолекулами (желатин, целлюлоза и её производные) при растворении набухают;
ü температура: для получения раствора желатина и крахмала необходимо повышение температуры, что способствует переходу нерастворимого при комнатной температуре студня в раствор, а для получения раствора метилцеллюлозы необходимо понижение температуры;
ü наличие в прописи электролитов и водоотнимающих веществ, представляющих собой лекарственные вещества, при этом величина набухания уменьшается;
ü степень измельчённости ВМВ: предварительное измельчение увеличивает скорость набухания;
ü срок годности ВМВ (особенно для белков).
ü Количественной мерой ограниченного набухания является степень набухания, методика определения которой рассматривается в курсе коллоидной химии.
Растворы ВМВ обладают значительной вязкостью поэтому их процеживают через крупнопористый материал – марлю, вату или фильтруют через крупнопористые стеклянные фильтры. Растворы ВМВ – устойчивые системы, однако, при определённых условиях возможно нарушение устойчивости, что приводит к высаливанию, коацервации, студнеобразованию, синерезису. Фармацевт должен это учитывать, т. к. лекарственные формы с нарушенной устойчивостью отпуску не подлежат.
Высаливание – это выпадение в осадок ВМВ, вызываемое добавлением к раствору достаточно больших количеств низкомолекулярных электролитов или водоотнимающих веществ (сахарный сироп, спирт, глицерин). Высаливание наступает вследствие дегиратации (десольватации) макромолекул ВМВ, при этом молекулы воды, формирующие пространственную рыхлую структуру ВМВ, покидают её и молекула ВМВ уменьшается в объеме, растёт её удельная плотность и она оказывается в осадке. Для предотвращения высаливания низкомолекулярные электролиты и водоотнимающие вещества следует добавить к раствору ВМВ в виде растворов небольшими порциями при помешивании.
Коацервация – образование двух жидких фаз, одна из которых концентрированный раствор ВМВ, а вторая разбавленный раствор ВМВ. Коацервация наступает после добавления к раствору ВМВ низкомолекулярного электролита (простая коацервация) или высокомолекулярного электролита (комплексная коацервация).
В процессе хранения и при определённых условиях растворы ВМВ теряют свою текучесть, т. е. переходят в студни. Процесс называется студнеобразованием, он происходит в результате образования пространственной структуры за счёт взаимодействия негидратированных участков макромолекул. В начальной стадии студнеобразования возможен переход студня в раствор под действием механических сил (встряхивание, перемешивание) – явление тиксотропии. Поэтому при отпуске лекарственной формы следует сделать предупредительную надпись «Перед употреблением взбалтывать» (для обеспечения точности дозирования гетерогенной системы), «Хранить в прохладном, защищённом от света месте» (быстро подвергаются микробной порче).
В процессе хранения студня возможно отделение низкомолеклярного растворителя от студня – явление синерезиса.
Коллоидные растворы
Коллоидные растворы (золи) – ультрамикрогетерогенные системы, в которых дисперсная фаза нерастворима в дисперсионной среде.
В коллоидных растворах каждая частица является не просто дисперстной частицей в виде полимолекулярного агрегата коллоидных размеров с определенными физическими свойствами (кинетической подвижностью –электрическим зарядом и т.д.), а представляет собой весьма сложное образование. Такое образование получило название - мицелла (размер от 10-7 до 10-9 м).
В состав мицеллы входят: ядро кристаллической структуры или аморфного строения, двойной электрический слой из гидратированных ионов, диффузная часть двойного слоя, состоящего из противоионов. На поверхности ядра прочно адсорбированы ионы, которые определяют характер заряда частицы (потенциалопределяющие ионы). За слоем потенциалопределяющих адсорбированных ионов следует слой противоионов, который составляет адсорбционную оболочку (среду) мицеллы. Ядро вместе с адсорбционной оболочкой называют коллоидной частицей (или гранулой), потому что она имеет конкретную физическую поверхность и обеспечивает гетерогенность коллоидных растворов. Остальное количество противоионов располагается во внешней части мицеллы. Эти противоионы способны к проникновению диффузии в дисперсионную среду, образуя диффузионную оболочку-сферу. В целом, мицелла электронейтральна, хотя гранула всегда имеет заряд.
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 1203; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!