المستحضرات الصيدلانية وأهمية المحتملة زيتا على المستحضرات الصيدلانية و

الموضوعات التي تغطيها

خلفية
ما هو زيتا المحتملة؟
كيف تقاس زيتا المحتملة؟
زيتا المحتملة والشوارد
احتمال تحديد الأيونات
زيتا المحتملة والتلبد
دراسة زيتا المحتملة
فات المستحلبات الوريدية
صياغة بروتوكول
مشاكل ربط استقرار المستحلبات المحتملة مع زيتا
استهداف المخدرات وأنظمة التوصيل
غير مائي نظم

خلفية

على الرغم من حجم الجسيمات وقياسه هي مألوفة لحدسي التكنولوجيين الجسيمات ، هو أقل مفهومة على نطاق واسع لمفهوم المحتملة زيتا والتطبيقية. هذا أمر مؤسف لأنه لا يقل أهمية جوهرية في حجم الجسيمات في تحديد سلوك المواد الجسيمية ، وخصوصا تلك ذات أحجام الغروية في نطاق أقل من ميكرون. ويرتبط زيتا المحتملة لهذه التهمة على سطح الجسيمات ، وتأثيرات ذلك مجموعة واسعة من خصائص المواد الغروية ، مثل استقرارها ، والتفاعل مع بالكهرباء ، والتعليق الريولوجيا.

ما هو زيتا المحتملة؟

عندما يتم مغمورة جسيم في السوائل ، مجموعة من العمليات يسبب الواجهة لتصبح مشحونة كهربائيا. بعض من الآليات الأكثر شيوعا وجدت شحن تشمل امتزاز السطحي المحملة على سطح الجسيمات (على سبيل المثال في مستحلب استقرت قبل بالسطح الأيونية) ، وفقدان أيونات من الكريستال المشبك الصلبة (الجسيمات هاليد الفضة المستخدمة في المستحلبات الفوتوغرافية) وتأين مجموعات السطحية (الكاربوكسيلات المجهرية في البوليمر). هذه العمليات تؤدي إلى إنتاج سطح كثافة تهمة ، وأعرب في المعلقات لكل متر مربع ، والذي هو المقياس الأساسي في واجهة الاتهام. لا يمكن أن يقاس هذا الاتهام بشكل مباشر ، ولكن فقط عبر مجال كهربائي يخلق حول الجسيمات. وهكذا يتميز عادة تهمة السطحية من حيث الجهد على سطح الجسيمات ، فإن احتمال السطحية ، بدلا من الكثافة تهمة ، على الرغم من أن تحسب عادة واحدة من جهة أخرى. إمكانات زيتا يحدث على مسافة من السطح وهذا سيكون مختلفا إلى إمكانية السطح. في أبسط تقريب ، فإن احتمال يضمحل بشكل كبير ، مع البعد عن السطحية للجسيمات (الشكل 1). كما سنرى ، فإن معدل تسوس تعتمد على محتوى بالكهرباء من السوائل.

الشكل 1. إمكانات تقريب زيتا كدالة للمسافة واحدة من سطح الجزيئات.

كيف تقاس زيتا المحتملة؟

حتى الآن ، ونحن لم تحدد زيتا المحتملة ، ولكي نفعل هذا نحتاج لفهم الطريقة الأساسية للقياس ، والتي هي الكهربائي. للكثيرين ، هذا الأسلوب هو مألوف بسبب استخدامه لفصل الجزيئات والجسيمات الكهربائي ظاهرة مماثلة. توضع الجزيئات في المتوسط ​​على تعليق في الحقل الكهربائي ، وإذا اتهم ، وسوف تنجرف في هذا المجال ، والجسيمات إيجابية الانجراف نحو القطب السالب ، والجزيئات سلبية ينجرف باتجاه القطب الموجب. ومع ذلك ، فإن الجزيئات لا تنجرف لوحدهم ، بل تحمل طبقة رقيقة من الأيونات ومذيب حولهم. يسمى السطح الفاصل بين متوسطة ثابتة من الجسيمات المتحركة والأيونات لها مقيدة والمذيبات سطح القص الهيدروديناميكية ، وإمكانية زيتا هو المحتملة في هذا السطح. وبالتالي يمكن أن تحدد زيتا المحتملة من خلال قياس سرعة الانجراف للجسيمات في مجال كهربائي قوة معروفة. استخدام الصكوك في وقت مبكر لهذا الغرض (جهاز رتبة الكهربائي الجزئي) دليل مراقبة الجزيئات ، وهو إجراء كان محفوفا الخطأ أيضا وبطيئة للغاية. لحسن الحظ ، لدينا الآن مجموعة من الأدوات التي تقيس سرعة باستخدام دوبلر التحول من الضوء المتناثرة من الجزيئات تتحرك -- في مالفيرن Zetasizer السلسلة. تقنيات قياس التقدم الانتعاش إشارة موثوق التحول دوبلر الصغيرة نظرا لحركة الجسيمات (فقط بضع عشرات من هرتز في 1015 هرتز) ، وتلقائيا بحساب توزيع إمكانات زيتا في العينة. عادة هذه القيمة تقع ضمن نطاق + / -- بالنسبة لمعظم النظم 100mV منغمسين في الوسط المائي.

الشكل 2 ، وZetasizer مالفيرن لقياس المحتملة زيتا.

زيتا المحتملة والشوارد

واحد من الاستخدامات الرئيسية المحتملة زيتا هو دراسة التفاعلات الغروانية - بالكهرباء. لأن معظم المتهمين الغرويات ، ولا سيما تلك التي استقرت السطحي الأيونية ، فإنه ليس من المستغرب أن تتفاعل مع الشوارد بطريقة معقدة. تنجذب أيونات من تهمة العكس من ذلك السطح (counterions) لأنها ، في حين صدت أيونات من تهمة مثل (شارك في الأيونات) منه. وبالتالي فإن تركيز أيونات بالقرب من السطح ليست هي نفسها كما هو الحال في الجزء الأكبر من الحل (أي على مسافة بعيدة من السطح) كما هو مبين في الشكل 3. تراكم counterions بالقرب من السطح أسباب التهم الجسيمات ليتم عرضه ، وبالتالي تقليل احتمال زيتا. ويمكن بسهولة أيونات تقسم الى ثلاث فئات تبعا لكيفية تفاعلها مع السطح :

الشكل 3. تركيز أيونات بالقرب من سطح الجسيمات في الحل.

الأيونات غير مبال هي تلك التي تنجذب إلى السطح فقط بحكم عهدتهم بطريقة كهرباء بحتة ، وهي عملية تعرف باسم المنظمات غير محددة الامتزاز. إذا أردنا قياس المحتملة زيتا من غرواني كدالة للتركيز أيون من هذا القبيل ، نجد أن تأثير الفرز من الأيونات تدريجيا يقلل احتمال زيتا (وليس المحتملة السطح) ، وهذه المقاربة إلى الصفر بتركيزات عالية بالكهرباء ( الشكل 4A).

الشكل 4. زيتا المحتملة كدالة للتركيز الكهارل لالمنحل بالكهرباء غير مبال (أ) ، وكثف لبالكهرباء تحديدا (ب).

الأيونات تتفاعل كيميائيا كثف تحديدا مع السطح ، على سبيل المثال complexation مع الجماعات على السطح. وبالتالي يتم زيادة تركيزهم ، فهي الشاشة أيضا إمكانية زيتا ، ولكن هذه المادة الكيميائية إضافية (تمييزا لها من كهرباء) ملزمة على سطح الامتزاز أسباب كافية من الأيونات بتهمة الجسيمات الأصلي ليتم تحييد ثم عكسها كما يزيد تركيز الكهارل ( الشكل 4B). في مثل هذا النظام نرى نقطة مقابل صفر أو PZC بتركيز welldefined بالكهرباء ، وذلك قبل توجيه الاتهام الانعكاس.

احتمال تحديد الأيونات

أيونات المحتملة ، تحديد (PDI) هي حالة خاصة من الأيونات كثف تحديدا ؛ محجوز عادة هذا المصطلح للمعنيين في العملية مهما كانت هي المسؤولة عن هذا الاتهام الجسيمات. على سبيل المثال ، اتهم معظم البوليمر المجهرية لأن لديهم مجموعات الكاربوكسيلات على السطح ؛ تأين هذه الجماعات يؤدي إلى التهمة ، لذلك هو H + PDI على هذا السطح. وبالمثل حج + I - هي لحزب النضال الديمقراطى الاندونيسى على جزيئات يوديد الفضة. التمييز بين كثف تحديدا والمحتملة أيونات الحاسم هو غالبا ما تكون غامضة ، ولا سيما في تلك النظم التي ليست مفهومة تماما الكيمياء السطحية.

زيتا المحتملة والتلبد

المجال الرئيسي لتطبيق الغروانية - بالكهرباء هو فهم الظواهر والآثار التلبد الاستقرار. أبسط نموذج من هذه الظواهر ينشأ مباشرة من الشكل (4) ، وكما هو معروف في النظرية (Deryaguin ، لانداو ، Verwey - Overbeek) DLVO. هذه الدول ببساطة أن استقرار غرواني توازن بين القوات جذابة فان دير فال 'والتنافر الكهربائية بسبب تهمة السطحية. إذا كان احتمال زيتا تقع دون مستوى معين ، فإن إجمالي الغروانية بسبب قوى التجاذب. على العكس ، إلى احتمال زيتا عالية تحافظ على نظام مستقر. النقطة التي القوى الكهربائية وفان دير فال 'تماما ويمكن تحديد التوازن مع تركيز الكهارل محددة ، والمعروفة باسم تركيز التلبد الحرجة أو CFC (الشكل 5). الأيونات غير مبال يسبب المحتملة زيتا في الانخفاض بشكل مستمر في التركيز العالي ، ولذا فإننا نرى CFC واحد ، والمجاميع الغروانية على جميع تركيزات أعلى بالكهرباء. في المقابل ، كثف الأيونات على وجه التحديد سبب عكس التهمة التي قد تكون كافية لإعادة الغروانية الاستقرار. في هذه الحالة سوف نرى CFC العلوي والسفلي ، مع المنطقة من عدم الاستقرار فيما بينها.

الشكل 5. تأثير على تركيز الكهارل التلبد.

دراسة زيتا المحتملة

مناقشة ما سبق يبين لنا أن إمكانات زيتا تقاس في نظام خاص يعتمد على كيمياء السطح ، وكذلك الكيفية التي يتفاعل مع البيئة المحيطة بها. هذه هي النقطة الأكثر أهمية ، ويجب دائما أن يكون زيتا المحتملة درسوا في بيئات محددة جيدا (درجة الحموضة وتحديدا القوة الأيونية) أو بيانات لا قيمة لها. فإنه لا معنى له تماما الحديث عن "احتمال زيتا من السطح" ما لم يتم تحديد شروطه. من أجل توضيح التخطيط لدراسة إمكانات زيتا ، فمن المفيد ان نتوقف لدراسة الحالة على نظام معين. درسنا مستحلبات الدهون الثلاثية الدهون لعدة سنوات ، وهذه الدراسات تقدم نموذجا مفيدا لقياس قوة زيتا المحتملة في فهم الغروانية الاستقرار في الأنظمة المعقدة.

فات المستحلبات الوريدية

مستحلبات الدهون الثلاثية والمنتجات الطبية ، بل هي المستحلبات ميكرون فرعية من الزيوت النباتية في الماء ، والدهون الفوسفاتية التي مستحلب ، والتي توفر إمكانية زيتا عالية ، وحياة طويلة الجرف المقابل (2-3 سنوات). المستحلبات تستخدم لتغذية عن طريق الوريد المرضى الذين لا يمكن تغذيتها شفويا (على سبيل المثال بسبب جراحة الجهاز الهضمي). مثل هؤلاء المرضى يحتاجون أيضا المواد المغذية الأخرى ، بما في ذلك الأحماض الأمينية والغلوكوز والكهارل. لبعض الوقت ولقد كان من الشائع لخلط كل هذه المواد ، بنسب متفاوتة ، في مزيج السائل واحد (التغذية الوريدية الإجمالي أو خليط TPN) وضخه إلى المريض ، بمعدل حوالي 3 لترات في اليوم . بطبيعة الحال ، في خليط من هذا القبيل ، هناك مجالا واسعا للتفاعل بين المكونات ، وفي كثير من خلائط مستحلب الدهون يصبح غير مستقر ، وcoalesces flocculates أو في غضون أيام قليلة. في هذه الحالة فإنه غير مناسب للتسريب ، وهكذا تتم في العادة خليط حتى قبل الإدارة ، وذلك باستخدام تقنيات العقيمة. وفهم للاستقرار مستحلب في هذه النظم أن تكون مفيدة في التنبؤ الخلائط التي ستكون غير مستقرة ، وحتى من الممكن في إنتاج خلطات مستقرة مع الحياة الرف فترة طويلة.

صياغة بروتوكول

أظهرت الدراسات المبكرة أن مستحلب نفسها ، في درجة الحموضة من 7 وانخفاض تركيز بالكهرباء ، وكان من المحتمل زيتا -40 50mV إلى آخر ، وهو ما يكفي لتوفير الاستقرار والحياة الطيبة جرف ما لا يقل عن 2 سنوات. وخفضت بشكل ملحوظ هذه الإمكانات التي الشوارد ، مع الكاتيونات الأحادية التكافؤ يتم مبال ، في حين كثف الكاتيونات ثنائي التكافؤ على وجه التحديد مع PZC 3 مم ، ودرجة كبيرة من التراجع الاتهام. هذه الأيونات كلها موجودة في الخلائط TPN ، وهذا يفسر عدم الاستقرار في مستحلب في هذه النظم.

مشاكل ربط استقرار المستحلبات المحتملة مع زيتا

ينبغي أن يكون من الممكن استخدام نظرية DLVO لربط الاستقرار في المستحلبات في خليط خاص مع إمكانات زيتا والخمسين ؛ للأسف هناك عدد من المشاكل التي ينطوي عليها اتخاذ مثل هذا القياس. ومخاليط تحتوي على نسبة كبيرة المرحلة (1-5 ٪) من مستحلب ، وهكذا يتم عكر جدا ، ويجب تخفيفه قبل أن تتمكن من تنفيذ القياسات تشتت الضوء. إمكانات العمال الأوائل الذين لم يفهموا طبيعة زيتا المخفف ببساطة مخاليط مع الماء المقطر. تحمل زيتا الناتجة إمكانات لا تشبه تلك التي المستحلب في الخليط الأصلي منذ أن خفض تركيز أيونات المهيمنة في بعض أوامر من حجمها! من أجل الحصول على إمكانية زيتا ذات الصلة فمن الضروري للحفاظ على تكوين المستمر على مرحلة التخفيف. هناك طريقتان لهذه المشكلة ، وإذا هو معروف في تكوين مرحلة مستمرة ، ويمكن إعداده من دون أي مكون مستحلب ويستخدم مخفف. والحالة الأكثر شيوعا هو أن التكوين المستمر المرحلة غير مؤكد ؛ حتى لو كنت أعرف ما ذهب إليه ، والامتزاز في المرحلة تفريق قد استنفدت بعض المكونات. في هذه الحالة ، فإن الحيلة المعتادة هي تشتت الطرد المركزي للحصول على عينة نظيفة في المرحلة المستمر للتخفيف.

المشكلة الثانية مع هذا القياس هو قوة عالية للغاية الأيونية (0.2 - 0.4M) مما يؤدي إلى ارتفاع التوصيل السريع وبالتالي تسخين العينة والجهد الكبير قطرات الخلية. في وقت مبكر Zetasizer 2 لا يمكن التعامل بشكل جيد مع هذه المشكلة ، ولكن التيار Zetasizer نطاق الخلية والنبض الجهد الذي يبقي الحالية يعني أسفل ؛ وإعادة الهيكلة للخلية الكهربائي أدى إلى تحسن كبير في استقرار التيار الكهربائي. ومن الممكن الآن لاستخدام هذه الأداة بشكل روتيني لقياس إمكانات زيتا في هذه الخلائط الموصلية العالية ، والقيم الناتجة (± 1 - 5mV) ترتبط بشكل جيد مع استقرار مستحلب في الخلائط. دراسات من هذا النوع هي السماح لنا الآن أن نفهم سلوك المستحلبات الغروية في نظم معقدة وتوفير القدرة على التنبؤ الحقيقي لأغراض الصياغة.

استهداف المخدرات وأنظمة التوصيل

المستحلبات قد استخدمت أيضا كما نظم لتقديم الأدوية ، وفي كثير من الحالات على فهم خصائص الكهربي أمرا حاسما في صياغة تصميم. على الرغم من أن معظم الأدوية للذوبان في الماء ، فإن عددا متزايدا من surfaceactive مسعور أو حتى ، وهذه المواد يمكن أن توفر مشاكل كبيرة لتقنيات صياغة التقليدية. بالتالي ترسل عادة المرشحين المخدرات مسعور الى قسم الكيمياء مع ملاحظة أن يعد التماثلية للذوبان في الماء! في بعض الحالات لم يكن ذلك ممكنا ، على سبيل المثال بعض المنتجات الطبيعية أو المواد الحيوية ، أو حيث يتم المتعلقة طريقة عمل بالانجذاب إلى مثل التخدير والمنومات والمهدئات. في هذه الحالات تستخدم بشكل متزايد التسليم مستحلب. الأمثلة Diprivan ICI ، ومخدر في الوريد ، وDiazemuls كابي ، وهو مهدئ.

ويرد مثالا على المشاكل التي يمكن مواجهتها في هذا النهج في الشكل 6 ، الذي هو احتمال زيتا -- منحنى درجة الحموضة عن مستحلب التي تحتوي على المخدرات التي يتم flocculated عند pH 7. بيانات من هذا النوع يتيح الاختيار العقلاني للحموضة لصياغة ومستحلب المحتملة زيتا والاستقرار وبالتالي تحقيق أقصى قدر من مستحلب.

الشكل 6. الحموضة البيانات زيتا مقابل المحتملة مما يسمح الأمثل للاستقرار مستحلب.