Фармацевтические Образования и Важность Потенциала Zeta к Фармацевтическим Образованиям С Данными По Поставщика Malvern

Покрытые Темы

Предпосылка
Что Потенциал Zeta?
Как Потенциал Zeta Измерен?
Потенциал и Электролиты Zeta
Потенциал Определяя Ионы
Потенциал и Хлопьеобразование Zeta
Изучать Потенциал Zeta
Внутривенные Тучные Эмульсии
Протокол Образования
Проблемы Сопоставляя Стабилность Эмульсий с Потенциалом Zeta
Пристреливать и Средства Доставки Снадобья
Неводные Системы

Предпосылка

Хотя размер частицы и свое измерение интуитивно знакомы к технологам частицы, принципиальная схема потенциала zeta более менее широко понята и прикладной. Это несчастливо в виду того что хотя бы как фундаментально важно как размер частицы в определять поведение частичных материалов, специально те с размерами в коллоидном ряде под микрометром. Потенциал Zeta отнесен к обязанности на поверхности частицы, и поэтому влияний широкий диапазон свойств коллоидных материалов, как их стабилность, взаимодействие с электролитами, и реология подвеса.

Что Потенциал Zeta?

Когда частица погружена в жидкости, ряд процессов причиняет интерфейс стать электрически порученным. Некоторые из наиболее обыкновенно ых поручая механизмов включают адсорбцию порученных сурфактантов к поверхности частицы (например в эмульсии стабилизированной ионным сурфактантом), потере ионов от твердой кристаллической решетки (частиц серебряного галоида используемых в фотографических эмульсиях) и ионизации поверхностных групп (карбоксилата в микросферах полимера). Эти процессы водят к продукции плотности поверхностной обязанности, выраженной в кулонах на квадратный метр, который основное измерение обязанности на интерфейсе. Обязанность нельзя измерить сразу, но только через электрическое поле она создается вокруг частицы. Таким Образом поверхностная обязанность нормально охарактеризована оперируя понятиями напряжения тока на поверхности частицы, поверхностном потенциале, вернее чем плотность обязанности, хотя одно можно обычно высчитывать от другого. Потенциал zeta происходит на расстоянии от поверхности и это будет различно к поверхностному потенциалу. В самом простом приближении, потенциал распадается в геометрической прогрессии с расстоянием от поверхности частицы (FIG. 1). По Мере Того Как мы увидим, тариф спада зависел на содержании электролита жидкости.

Диаграмма 1. Приближение потенциала zeta как функция расстояния от частиц' отделывает поверхность.

Как Потенциал Zeta Измерен?

До тех пор, мы не определяли потенциал zeta, и сделать это нам нужно понять основной метод для своего измерения, которое электрофорез. К много, этот метод знаком из-за своей пользы для разъединения макромолекул, и электрофорез частицы подобное явление. Частицы в их суспендируя средстве помещены в электрическом поле; если поручено, они будут перемещаться в поле, положительные частицы перемещаясь к отрицательному электроду, и отрицательные частицы перемещаясь к положительному электроду. Однако, частицы не перемещаются на их; они носят тонкий слой ионов и растворителя вокруг их. Поверхность отделяя неподвижное средство от moving частицы и своих связанных ионов и растворителя вызвана поверхностью гидродинамических ножниц, и потенциал zeta потенциал на этой поверхности. Следовательно потенциал zeta может быть определен путем измерять дрейфовую скорость частицы в электрическом поле известной прочности. Предыдущие аппаратуры в этой цели (Шереножный микро- прибор электрофореза) использовали ручное замечание частиц, процедуру которая была чревата с ошибкой и также весьма замедляют. К радости, мы теперь имеем ряд аппаратур которые измеряют скорость используя перенос doppler света разбросанный от moving частиц - серии Malvern Zetasizer. Предварительные методы спасения сигнала надежно измеряют малюсенький перенос doppler должный к движению частицы (только немного 10 Hz в 1015 Hz) и автоматически высчитывают распределение потенциалов zeta в образце. Нормально это значение лежит в пределах ряда +/- 100mV для большинств систем погруженных в водяных средствах.

Диаграмма 2. Malvern Zetasizer для измерения потенциала zeta.

Потенциал и Электролиты Zeta

Одна из главных польз потенциала zeta изучить взаимодействия коллоид-электролита. С большинств коллоидов, в частности те стабилизированные ионными сурфактантами, поручены, оно не удивительно что они взаимодействуют с электролитами в сложном образе. Ионы обязанности напротив той из поверхности (counterions) привлечены к ей, пока ионы как обязанности (co-ионов) оттолкнуты от ее. Следовательно концентрация ионов около поверхности нет этих же как те в большом части разрешения (т.е. на long-distance от поверхности) как показано в Диаграмме 3. Накопление counterions около поверхности причиняет обязанности частицы быть экранированным, таким образом уменьшающ потенциал zeta. Ионы можно удобно разделить в 3 типа в зависимости от как они взаимодействуют с поверхностью:

Диаграмма 3. Концентрация ионов близко к поверхности частицы в разрешении.

Равнодушные ионы те которые только привлечены к поверхности на основании их обязанности в чисто электростатическом образе, процесс известный как неспецифичная адсорбция. Если мы измеряем потенциал zeta коллоида как функция концентрации такого иона, то мы находим что влияние скрининга ионов постепенно уменьшает потенциал zeta (не поверхностный потенциал), и эт асимптоты до нул на высокой концентрации электролита (Диаграмме 4a).

Диаграмма 4. потенциал Zeta как функция концентрации электролита для равнодушного электролита (a) и для специфически адсорбированного электролита (b).

Специфически адсорбированные ионы взаимодействуют химически с поверхностью, например комплексованием с группами на поверхности. Следовательно по мере того как их концентрация увеличена, они также экранируют потенциал zeta, но дополнительный химикат (в отличии от электростатического) связывая на адсорбции поверхностных причин достаточной ионов для первоначально обязанности частицы, котор нужно нейтрализовать и после этого обращенную как концентрация электролита увеличивает (Диаграмма 4b). В такой системе мы видим пункт zero обязанности или PZC на welldefined концентрации электролита, до реверсирования обязанности.

Потенциал Определяя Ионы

Потенциал-Определяющ ионы (PDI) специальный случай специфически адсорбированных ионов; эта термина обычно сдержанно для термин, которвключили в любой процесс ответствен для обязанности частицы. Например, большинств микросферы полимера поручены потому что они имеют группы карбоксилата на поверхности; ионизация этих групп водит к обязанности, поэтому H+ PDI на этой поверхности. Подобно Ag+ и I PDI на частицах серебряного иодида. Различение между специфически адсорбировано и потенциал определяя ионы часто смутны, в частности в тех системах в которых поверхностная химия полно не понята.

Потенциал и Хлопьеобразование Zeta

Главная зона применения явлений коллоид-электролита понять влияния стабилности и хлопьеобразования. Самая простая модель этих явлений возникает сразу от Диаграммы 4, и как теория DLVO (Ландо-Verwey-Overbeek Deryaguin-). Это просто заявляет что стабилность коллоида баланс между привлекательным усилия Van der Waals' и электрическое отталкивание должное к поверхностной обязанности. Если потенциал zeta понижается под некоторым уровнем, то коллоид суммирует должное к привлекательным усилиям. Наоборот, высокий потенциал zeta обслуживает устойчивую систему. Пункт на котором электрическо и Van der Waals' принуждает точно баланс можно определить при специфическая концентрация электролита, известная как критические концентрация хлопьеобразования или CFC (Диаграмма 5). Равнодушные ионы причиняют потенциал zeta непрерывно склонять на высокой концентрации, поэтому мы видим одиночный CFC, и компоситы коллоида на всей более высокой концентрации электролита. В контрасте, специфически адсорбированное реверсирование обязанности причины ионов которое может быть достаточно для того чтобыстабилизировать коллоид. В этот случай мы увидим верхнюю и понижаем CFC, с зоной нестабильности между ими.

Диаграмма 5. Влияние концентрации электролита на хлопьеобразовании.

Изучать Потенциал Zeta

Foregoing обсуждение показывает нам что потенциал zeta измеренный в определенной системе зависел на химии поверхности, и также как он взаимодействует с своей окружающей окружающей средой. Это большинств важный аспект; потенциал zeta необходимо всегда изучать в чётких окружающих средах (специфически пэ-аш и ионная прочность) или данные valueless. Довольно несмыслово поговорить о «потенциале zeta поверхности» если условия не определены. Для того чтобы проиллюстрировать запланирование изучения zeta потенциального, полезно принять анализ проблемы на определенной системе. Мы изучаем эмульсии триглицерида тучные на некоторые леты, и эти изучения предусматривают полезную иллюстрацию силы измерения zeta потенциального в понимая стабилности коллоида в комплексных системах.

Внутривенные Тучные Эмульсии

Эмульсии Триглицерида медицинские продукты; они sub эмульсии микрона постных масел в воде, сделанные эмульсию к фосфолипиды, которые обеспечивают высокий потенциал zeta, и соответственно длинний срок годности при хранении (2-3 лет). Эмульсии использованы для того чтобы подать пациенты внутривенно кто нельзя подать устно (например должно к желудочно-кишечной хирургии). Таким пациентам также нужны другие питательные вещества, включая аминокислоты, глюкозу и электролиты. На некоторое время обычная практика смешать весь из этих материалов, в меняя пропорциях, в одиночной жидкостной смеси (полное парентральное питание или смесь TPN) и настоять его в пациента, по норме около 3 литра день. Естественно, в такой смеси, широкий объем для взаимодействия между компонентами, и в много смесей тучная эмульсия будет неустойчивой, и коалесцирует или флокулирует в немного дней. В этом условии она неподобающе для вливания, и поэтому смеси нормально составлены только перед администрацией, используя стерильные методы. Вникание стабилности эмульсии в этих системах было бы полезно в предсказывать которые смеси были бы неустойчивы, и даже возможно в производить стабилизированные смеси с длинним сроком годности при хранении.

Протокол Образования

Предыдущие изучения продемонстрировали что эмульсия сама, на пэ-аш 7 и низкой концентрации электролита, имела потенциал zeta - 40 - 50mV, которое достаточно для того чтобы обеспечить хорошую стабилность и срок годности при хранении хотя бы 2 лет. Этот потенциал заметно был уменьшен электролитами, при моновалентные катионы равнодушен, пока divalent катионы адсорбированные специфически с PZC 3 mM и значительно степень реверсирования обязанности. Эти ионы присутствовал весь в смесях TPN, и это определяет нестабильность эмульсии в этих системах.

Проблемы Сопоставляя Стабилность Эмульсий с Потенциалом Zeta

Должно быть возможно использовать теорию DLVO для того чтобы сопоставить стабилность эмульсий в определенной смеси с своим потенциалом zeta; несчастливо несколько проблем, котор включили в делать такое измерение. Смеси содержат большую часть участка (1-5%) эмульсии, и поэтому очень мутьевы, и должны быть разбавлены прежде чем измерения светлый разбрасывать можно выполнить. Предыдущие работники которые не поняли природу потенциала zeta просто разбавили смеси с дистиллированной водой. Возникающие потенциалы zeta не бурят никакое сходство к той из эмульсии в первоначально смеси в виду того что доминантные ионы были уменьшены в концентрацию некоторыми порядками величины! Для того чтобы получить уместный потенциал zeta необходимо поддерживать непрерывный состав участка на разбавлении. 2 подхода к этой проблеме; если состав непрерывного участка знан, то его можно подготовить без любого компонента эмульсии и использовать как разжижитель. Более общяя ситуация что непрерывный состав участка неуверен; даже если вы знали что пошло в его, адсорбция к участку disperse может истощить некоторые компоненты. В этот случай, обычная выходка центрифуговать рассеивание для того чтобы получить чистый образец непрерывного участка для разбавления.

Вторая проблема с этим измерением весьма высокая ионная прочность (0.2-0.4M) которая водит к высокой проводимости и следовательно быстрому топлению образца и большим падениям напряжения тока клетки. Предыдущее Zetasizer 2 не смогло справиться в частности хорошо с этой проблемой, но настоящий ряд Zetasizer имеет пульсировать напряжения тока клетки который держит среднее течение вниз; и reengineering клетки электрофореза приводил к в главных улучшениях в электрической стабилности. Теперь возможно использовать эту аппаратуру по заведенному порядку для того чтобы измерять потенциалы zeta в этих высоких смесях проводимости, и приводя к значения (± 1-5mV) сопоставляют хорошо с стабилностью эмульсии в смесях. Изучения этого типа теперь позволяют нам понять поведение эмульсий в сложных коллоидных системах и обеспечить реальную предполагаемую мощность для целей образования.

Пристреливать и Средства Доставки Снадобья

Эмульсии также были использованы как средства доставки снадобья, и в много случаев вникание электрофорезных свойств критическое в конструкции образования. Хотя большинств снадобья водорастворимы, увеличивая номер поверхностноактивн или даже гидродобн, и такие материалы могут обеспечить значительно проблемы для обычных методов образования. Следовательно гидродобные выбранные снадобья обычно посланы назад к химическому факультету с примечанием для того чтобы подготовить водорастворимый аналог! В некоторые случаи это не возможно, например некоторые натуральные продучты или материалы биотехнологии, или где режим действия отнесен к lipophilicity, например анестетикам, гипнотикам, и транквилизаторам. В поставка эмульсии этих случаев все больше и больше использует. Примеры Diprivan ICI, внутривенный анестетик, и Diazemuls Kabi, транквилизатор.

Пример проблем которые можно столкнуться в этом подходе показан в Диаграмме 6, которая потенциал zeta - кривый пэ-аш для снадобь-содержа эмульсии которая флокулирована на пэ-аш 7. Данного этого типа позволяет рациональному выбору пэ-аш и эмульсора образования увеличить потенциал zeta и следовательно стабилность эмульсии.

Диаграмма пэ-аш 6. против данных по zeta потенциальных позволяющ оптимизированию стабилности эмульсии.

Неводные Системы

Более последующий пример пользы потенциала zeta в понимая стабилности подвеса происходит в подвесах снадобиь в топливах аэрозоля используемых для поставки снадобиь вдыханием, например бронходилататоров. Micronised снадобье о в топливе аэрозоля, так, что когда аэрозоль будет, частицы снадобья будут распылены вне и могут быть вдохнуты. Важно контролировать размер частицы путем контролировать потенциал zeta, гарантировать repeatable дозу к пациенту. Проблема в этот случай что весьма трудно измерить потенциалы zeta частиц ых в неводных средствах как топлива CFC, в виду того что удобоподвижности частицы очень малы. Однако, ее можно сделать с соотвествующей конструкцией клетки электрофореза, и Аппаратуры Malvern делают такую клетку для их Zetasizer. На Диаграмму 7 показано потенциал zeta лактозы (модельного твердого рассеивания) в хлороформе (модельном неводном средстве) как функция концентрации лецитина, ионного сурфактанта. Лецитин ясно причиняет главные изменения к потенциалу даже на малой концентрации; подвес флокулирован в отсутствии лецитина, но будет разметанным на концентрации лецитина над около 10%. Хотя наше вникание электрофореза в неводных системах все еще примитивно, такие изучения позволяют хотя бы эпирическому вниканию стабилности и адсорбции сурфактанта в этих системах.

Диаграмма 7. Демонстрация как ионный сурфактант может повлиять на потенциал zeta.

Источник: «Потенциал Zeta в Фармацевтическом Образовании», Примечание по Применению Аппаратурами Malvern.

Для больше информации на этом источнике пожалуйста посетите Аппаратуры Ltd Malvern (ВЕЛИКОБРИТАНИЮ) или Аппаратуры Malvern (США).

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

Last Update: 13. June 2013 01:45

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit