Malvern 著製造者データの薬剤の公式へのゼータの潜在性の薬剤の公式そして重要性

カバーされるトピック

背景
ゼータの潜在性は何ですか。
ゼータの潜在性はどのように測定されますか。
ゼータの潜在性および電解物
イオンを定める潜在性
ゼータの潜在性および凝結
ゼータの潜在性の調査
静脈内の脂肪質乳剤
公式のプロトコル
ゼータの潜在性に乳剤の安定性を関連させる問題
薬剤の目標とするおよび投射手段
非水システム

背景

粒度および測定が粒子の科学技術者に直観的によく知られているが、ゼータの潜在性の概念はより少なく広く理解され、適用されます。 これはそれが少なくとも微粒子材料の動作の決定の粒度同様に基本的に重要であるのでマイクロメートルの下で不運、コロイド範囲のサイズとの特にそれらです。 ゼータの潜在性は粒子および従って影響の表面の料金と電解物との安定性、相互作用、および中断レオロジーのようなコロイド材料の特性の広い範囲、関連しています。

ゼータの潜在性は何ですか。

粒子が液体で浸るとき、プロセスの範囲によりインターフェイスは電気で満たされるようになります。 最も一般に見つけられた充満メカニズムのいくつかは粒子の表面 (例えばイオンの界面活性剤によって安定する乳剤で)、固体結晶格子 (写真乳剤で使用される銀製ハロゲン化物の粒子) からのイオンの損失および表面のグループ (ポリマー microspheres のカルボン酸塩) のイオン化に満たされた界面活性剤の吸着を含んでいます。 これらのプロセスはインターフェイスに料金の基本的な測定である 1 平方メートルあたりクーロンに表現される面電荷密度の生産の原因となります。 料金は粒子のまわりで作成する電場によってだけ、直接測定することができませんが。 従って表面電荷は電荷密度よりもむしろ粒子の表面、表面の潜在性の電圧の点では普通 1 つが通常他から計算することができるが、特徴付けられます。 ゼータの潜在性は表面からの間隔に発生し、これは表面の潜在性に異なっています。 最も簡単な近似では、潜在性は粒子 (図 1) の表面からの間隔と指数関数的に腐ります。 私達が見るので、腐食のレートは液体の電解物の内容に依存しています。

粒子からの間隔の機能としてゼータの潜在性の図 1. 近似は」浮上します。

ゼータの潜在性はどのように測定されますか。

これまでは、私達はゼータの潜在性を定義しないし、私達が電気泳動である測定のための基本的な方法を理解する必要があるこれをするため。 多数に、この方法は高分子の分離のための使用のためによく知られて、粒子の電気泳動は同じような現象です。 中断媒体の粒子は電界に置かれます; 満たされたら、それらは否定的な電極の方に漂う肯定的な電極の方に漂うフィールド、肯定的な粒子および否定的な粒子で漂います。 ただし、粒子は自分自身で漂いません; それらはそれらのまわりでイオンおよび溶媒の薄層を運びます。 移動粒子から静止した媒体をおよびバインドされたイオンおよび溶媒分ける表面は流体力学のせん断の表面と呼出され、ゼータの潜在性はこの表面に潜在性です。 その結果ゼータの潜在性は知られていた強さの電場の粒子のドリフト速度の測定によって定めることができます。 早い器械はこのために (臭いマイクロ電気泳動の器具) 粒子の手動観察、エラーに満ちていた使用し、また非常に遅れますプロシージャを。 幸いにも、私達に今移動粒子 - Malvern Zetasizer シリーズから分散するライトのドップラーシフトを使用して速度を測定する器械の範囲があります。 先発のシグナルの回復技術は確実に粒子の動き (1015 の Hz の Hz の少数の 10 だけ) による小さいドップラーシフトを測定し、自動的にサンプルのゼータの潜在性の分布を計算します。 通常この値は範囲 +/- 水様媒体で浸るほとんどのシステムのための 100mV の内にあります。

図 2。 ゼータの潜在性の測定のための Malvern Zetasizer。

ゼータの潜在性および電解物

ゼータの潜在性の主要な使用の 1 つはコロイド電解物の相互作用を調査することです。 ほとんどのコロイド以来、イオンの界面活性剤によって安定する特にそれらは複雑な方法の電解物と相互に作用していても、それではないです不思議満たされます。 表面 (counterions) のそれと反対の料金のイオンはそれに料金 (共同イオン) のようなのイオンはそれから撃退されるが、引き付けられます。 その結果表面の近くのイオンの集中は解決の大部分のそれらと図 3. に示すように同じ (すなわち表面からの長距離で) ではないです。 従って表面の近くの counterions の蓄積は粒子の料金を選別しますゼータの潜在性を減らします。 イオンは 3 つのクラスに分ける表面とどのようにによって相互に作用しているか便利にことができます:

近のイオンの図 3. 集中解決の粒子の表面に。

無関心なイオンは全く静電気の方法の料金によって表面にだけ引き付けられるイオン、無指定の吸着として知られているプロセスです。 そのようなイオンの集中の機能としてコロイドのゼータの潜在性を測定すれば、私達はイオンのスクリーン効果が次第にゼータの潜在性 (ない表面の潜在性) を減らす、および漸近線高い電解物の集中 (図 4a) でゼロにこのことが分ります。

無関心な電解物 (a) ととりわけ吸着された電解物 (b) のための電解物の集中の機能として図 4. ゼータの潜在性。

具体的には吸着されたイオンは表面のグループとの complexation によって表面と、例えば化学的に相互に作用しています。 その結果集中が高められると同時に、それらはまたゼータの潜在性を選別しますが、電解物の集中として中和し、次に逆転する元の粒子の料金のためのイオンの表面の原因の十分な吸着で結合する追加化学薬品は (静電気は除外して) 増加します (図 4b)。 そのようなシステムでは私達は料金の逆転前に明示されている電解物の集中でゼロ料金または PZC のポイントが、つかめます。

イオンを定める潜在性

イオンを潜在性定めて (PDI)とりわけ吸着されたイオンの特例でであって下さい; このタームは通常どんなプロセスが粒子の料金に責任があるにかかわるそれらのために予約です。 例えば、ほとんどのポリマー microspheres は表面のカルボン酸塩グループがあるので満たされます; これらのグループのイオン化は料金の原因となります、従って H+ はこの表面の PDI です。 同様に Ag+ および I- はヨウ化銀の粒子の PDI です。 とりわけ吸着される間のイオンを定める区別および潜在性は頻繁に表面化学が十分に理解されないそれらのシステムで不明瞭、特にです。

ゼータの潜在性および凝結

コロイド電解物現象のアプリケーションの主要な領域は安定性および凝結の効果を理解することです。 これらの現象の最も簡単なモデルは図 4 から直接起こり、 DLVO (Deryaguin- のランドー馬車Verwey Overbeek) 理論として知られています。 これはコロイドの安定性が魅力的なヴァン der Waals 間のバランス」力および表面電荷による電気拒絶であることを単に示します。 ゼータの潜在性がある特定のレベルの下で下れば、コロイドは引力が原因で集約します。 逆に、高いゼータの潜在性は安定システムを維持します。 」バランスを丁度強制する電気およびヴァン der Waals のポイントは重大な凝結の集中か CFC (図 5) として知られている特定の電解物の集中と識別することができます。 無関心なイオンにより絶えず高い濃度で低下するゼータの潜在性を引き起こします従って私達はすべてのより高い電解物の集中で単一 CFC およびコロイドの総計を見ます。 それに対して、コロイドを再安定させて十分かもしれないとりわけ吸着されたイオン原因の料金の逆転。 この場合私達はその間の不安定な状態の領域の上部および下の CFC を、見ます。

図 5。 凝結に対する電解物の集中の効果。

ゼータの潜在性の調査

前議論は周囲の環境とどのように相互に作用しているか特定システムで測定されるゼータの潜在性が表面の化学に依存している、またことを私達に示し。 これは重要な点です; 明示されている環境 (pH でゼータの潜在性がおよびイオン強さ) 常にとりわけ調査されなければデータは無価値です。 条件が指定されなければ 「表面のゼータの潜在性」述べていることはかなり無意味です。 ゼータの潜在的な調査の計画を説明するためには、特定システムのケーススタディを取ることは有用です。 私達はある年のためのトリグリセリドの脂肪質乳剤を調査し、これらの調査は複雑なシステムの理解のコロイドの安定性のゼータの潜在的な測定の力の有用な実例を提供します。

静脈内の脂肪質乳剤

トリグリセリドの乳剤は医学の製品です; それらは高いゼータの潜在性を提供する、および相応じて長い保存性 (2-3 年) ですリン脂質までに乳状になる水の植物油の補助的なミクロンの乳剤。 だれが口頭で入れることができないか乳剤が患者を静脈内で入れるのに使用されています (例えば胃腸外科が原因で)。 そのような患者はまたアミノ酸、ブドウ糖および電解物を含む他の栄養素を、必要とします。 しばらくの間それはこれらの材料すべてを、単一の液体混合物のさまざまな割合で、 (総非経口的な栄養物か TPN のずっと混合物) 混合し、約 3 リットルのレートで日患者に、注ぎこむ一般的な方法です。 当然、そのような混合物で、コンポーネント間の相互作用のための広いスコープがあり、多くの混合物で脂肪質乳剤は数日に不安定になり、合体するか、または綿状の固まりになります。 この条件ではそれは注入のために不適当、であり従って混合物は生殖不能の技術を使用して管理の直前に普通、構成されています。 これらのシステムの乳剤の安定性の理解はどの混合物が不安定であり、長い保存性かかの安定した混合物の作成で可能予測で有用です。

公式のプロトコル

早い調査は乳剤自体に、 7 の pH および低い電解物の集中で、少なくとも 2 年のよい安定性そして保存性を提供して十分である - 40 - 50mV のゼータの潜在性があったことを示しました。 この潜在性は無関心で一価陽イオンが電解物によって著しく、が 3 つの mM の PZC ととりわけ吸着された二価陽イオンおよび重要な程度の料金の逆転減りました。 これらのイオンは TPN の混合物にすべてのあり、これはこれらのシステムの乳剤の不安定な状態を説明します。

ゼータの潜在性に乳剤の安定性を関連させる問題

ゼータの潜在性に特定の混合物の乳剤の安定性を関連させるのに DLVO 理論を使用することは可能なはずです; 不運にもそのような測定にかかわるいくつかの問題があります。 混合物は光散乱の測定が行うことができる前に乳剤の大きい段階の一部分 (1-5%) を、含み従って非常に turbid、そして薄くならなければなりません。 ゼータの潜在性の性質を理解しなかった早い労働者は蒸留水と混合物を単に薄くしました。 結果として生じるゼータの潜在性は元の混合物の乳剤のそれらに支配的なイオンがある一桁によって集中で減ったので類似を退屈させません! 関連したゼータの潜在性を得るためには希薄の連続的な段階の構成を維持することは必要です。 この問題へ 2 つのアプローチがあります; 連続的な段階の構成が知られていれば、乳剤のコンポーネントなしで準備され、希釈剤として使用することができます。 共通の状態は連続的な段階の構成が不確かであることです; 入ったものがそれに知っていても、ディスパース段階への吸着はあるコンポーネントを減らすかもしれません。 この場合、通常のトリックは希薄のための連続的な段階のきれいなサンプルを得るために分散を遠心分離機にかけることです。

この測定を用いる第 2 問題は従って高い伝導性のおよび急速なサンプル暖房および大きいセル電圧低下原因となる非常に高いイオン強さ (0.2-0.4M) です。 早い Zetasizer 2 はこの問題に特によく対処できませんでしたが Zetasizer の現在の範囲に中間の流れを固定するセル電圧脈打つことがあります; そして電気泳動のセルのリエンジニアリングは電気安定性の主な改善で起因しました。 定期的にこれらの高い伝導性の混合物のゼータの潜在性を測定するのにこの器械を使用することは今可能であり生じる値 (± 1-5mV) は混合物の乳剤の安定性によく関連します。 このタイプの調査は今私達が複雑なコロイドシステムの乳剤の動作を理解し、公式の為に実質の予言する力を提供することを可能にしています。

薬剤の目標とするおよび投射手段

乳剤はまた薬剤の投射手段として使用され、多くの場合電気泳動の特性の理解は公式デザインで重大です。 ほとんどの薬剤が水溶性であるが、増加する番号は表面活性また更に疎水性であり、そのような材料は慣習的な公式の技術に重要な問題を提供できます。 従って疎水性薬剤の候補者は通常ノートとの化学部に水溶性のアナログを準備するために差し向けられます! 場合によってはこれは処置のモードが lipophilicity、例えば麻酔薬、催眠薬および鎮静剤と関連しているところに可能、例えばある天然産物か人間工学材料、またはではないです。 このような場合乳剤配達はますます使用されます。 例は ICI の Diprivan、静脈麻酔薬、および Kabi の Diazemuls の鎮静剤です。

このアプローチで見つけることができる問題の例はでゼータの潜在性 - このタイプの pH 7. データで綿状の固まりになる薬物含んでいる乳剤のための pH のカーブである図 6 のゼータの潜在性およびそれ故に乳剤の安定性を最大化するようにします公式 pH および乳化剤の理性的な選択が示されています。

図 6. pH 対ゼータの潜在的なデータ乳剤の安定性の最適化を許可します。

非水システム

理解の中断安定性のゼータの潜在性の使用のそれ以上の例は吸入によって薬剤使用するエーロゾルの推進体の薬剤の中断で例えば bronchodilators の配達に行われます。 micronised 薬剤はエーロゾルの推進体でエーロゾルが発射されるとき、薬剤の粒子が吹きかかり、吸い込むことができるように、中断されます。 患者に反復可能な線量を保証するゼータの潜在性の制御によって粒度を制御することは重要です。 問題はこの場合粒子の移動性が非常に小さいので CFC の推進体のような非水媒体で中断される粒子のゼータの潜在性を測定することは非常に困難であることです。 ただし、それは電気泳動のセルの適切なデザインとすることができ Malvern の器械は Zetasizer のためのそのようなセルを作ります。 図 7 はクロロホルム (モデル非水媒体) でレシチンの集中、イオンの界面活性剤の機能としてラクトーゼ (モデル固体分散) のゼータの潜在性を示します。 レシチンにより小さい集中ではっきり潜在性への重要な変更点を引き起こします; 中断はレシチンがない時綿状の固まりになりますが、約 10% の上のレシチン集中で分散されるようになります。 非水システムの電気泳動の私達の理解がまだ基本的であるが、そのような調査はこれらのシステムの安定性の少なくとも経験的な理解および界面活性剤の吸着を可能にします。

イオンの界面活性剤がゼータの潜在性にどのようにの影響を与えることができるか図 7. デモンストレーション。

ソース: 「薬剤の公式のゼータ潜在性」の、 Malvern の器械によるアプリケーションノート。

このソースのより多くの情報のために Malvern の器械株式会社 (イギリス) または Malvern の器械 (米国) を訪問して下さい。

Date Added: May 12, 2005 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 01:30

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