Farmaceutiska Utformningar och Betydelsen av Zetaen som är Potentiell till Farmaceutiska Utformningar Med LeverantörData vid Malvern

Täckte Ämnen

Bakgrund
Vad är Zetaen Potentiell?
Hur Mätas den Potentiella Zetaen?
Potentiell Zeta och Electrolytes
Potentiella Bestämmande Joner
Potentiell Zeta och Flocculation
Studera den Potentiella Zetaen
Intravenösa Feta Emulsions
UtformningProtokoll
Problem som Korrelerar Stabiliteten av Emulsions med den Potentiella Zetaen
DrogUppsätta som mål och LeveransSystem
Non-Aqueous System

Bakgrund

Även Om partikeln storleksanpassar, och dess mätning är intuitively förtrogen vän till partikeltechnologists, förstås appliceras det potentiella begreppet av zetaen mindre brett och. Detta är olyckligt, sedan det är åtminstone så grundläggande viktigt, som partikeln storleksanpassar, i att bestämma uppförandet av som består av partiklar material, speciellt de med storleksanpassar i det colloidal spänner nedanfört en mikrometer. Den potentiella Zetaen förbinds till laddningen på ytbehandla av partikeln och så påverkan en lång räcka av rekvisita av colloidal material, liksom deras stabilitet, växelverkan med electrolytes och upphängningrheology.

Vad är Zetaen Potentiell?

När en partikel fördjupas i en vätska, bearbetar en spänna av orsakar ha kontakt för att bli elektriskt laddad. Några av den mest gemensam fann laddande mekanismen inkluderar adsorption av laddade surfactants till partikeln ytbehandlar (till exempel i en emulsion som stabiliseras av en ionic surfactant), förlust av joner från det fasta crystal gallret (försilvrar halogenid- partiklar som används i fotografiska emulsions), och jonisering av ytbehandlar grupper (carboxylate i polymermicrospheres). Dessa bearbetar bly- till produktionen av en ytbehandlaladdningstäthet som uttrycks i coulombs per, kvadrerar räkneverket, som är grunden mäter av laddning på ha kontakt. Laddningen kan inte mätas direkt, men endast via det elektriskt sätta in det skapar runt om partikeln. Således karakteriseras ytbehandlaladdningen normalt in benämner av en spänning på partikeln ytbehandlar, ytbehandla som är potentiell, ganska än en laddningstäthet, även om en kan vanligt beräknas från annan. Den potentiella zetaen uppstår på en distansera från ytbehandla, och ska denna är olik till den potentiella ytbehandla. I den enklaste närheten förfaller det potentiellt exponentially med distanserar från ytbehandla av partikeln (Fig. 1). Se, klassa av förfaller är anhörigen på electrolyten som är nöjd av vätskan, Som vi ska.

Figurera 1. Närhet av zetaen som är potentiell som en fungera av, distanserar från partiklarna' ytbehandlar.

Hur Mätas den Potentiella Zetaen?

Så långt, har vi inte definierat den potentiella zetaen, och för att att göra detta som vi behöver att förstå den grundläggande metoden för dess mätning, som är electrophoresis. Till många är denna metod förtrogen vän på grund av dess bruk för avskiljandet av macromolecules, och partikelelectrophoresis är ett liknande fenomen. Partiklarna i deras inställande medel förläggas i en elkraft sätter in; om laddade, ska de driva i sätta in, realitetpartiklar som driver in mot negationelektroden och negationpartiklar som driver in mot realitetelektroden. Emellertid driver partiklarna inte på deras eget; de bär ett tunt lagrar av joner och vätskan runt om dem. Ytbehandla som avskiljer det stationära medlet från den röra partikeln och dess destinerade joner och vätska, kallas ytbehandla av hydrodynamic sax, och den potentiella zetaen är det potentiellt på denna ytbehandlar. Därför kan den potentiella zetaen vara beslutsam, genom att mäta drivahastigheten av partikeln i ett elektriskt, sätter in av bekant styrka. Tidig sort instrumenterar för denna ämnar (den Frodiga mikroelectrophoresisapparaturen) den använda manuella observationen av partiklarna, ett tillvägagångssätt som var åtföljt med fel och också saktar extremt. Lyckligtvis har vi nu en spänna av instrumenterar som mäter hastigheten genom att använda den doppler förskjutningen av ljust spritt från de röra partiklarna - den Malvern Zetasizer serien. För- signalera återställningstekniker mäter pålitligt den mycket små doppler förskjutningen tack vare partikelrörelsen (endast några tio av Hertz i 1015 Hertz) och beräknar automatiskt fördelningen av zetaspänningar i ta prov. Normalt värderar detta lies inom spänna +/- 100mV för mest system som fördjupas i aqueous massmedia.

Figurera 2. Malvernen Zetasizer för den potentiella mätningen av zetaen.

Potentiell Zeta och Electrolytes

Ett av det potentiella ha som huvudämnebruket av zetaen är till studiecolloid-electrolyten växelverkan. Efter mest colloids bestämt laddas de som stabiliseras av ionic surfactants, det är inte överraskas att de påverkar varandra med electrolytes i ett komplext sätt. Joner av laddningsmotsats till det av ytbehandla (counterions) tilldras till den, stundjoner av den lika laddningen (co-joner) drivs tillbaka från den. Därför är koncentrationerna av joner nära ytbehandla inte samma som de i ien stora partier av lösningen (dvs. på ett långdistans- från ytbehandla) som visat in Figurerar 3. Ackumulationen av counterions nära ytbehandla orsakar partikelladdningarna som ska avskärmas, således förminskande den potentiella zetaen. Joner kan lämpligt delas in i tre klassificerar beroende av hur de påverkar varandra med ytbehandla:

Figurera 3. Koncentration av joner nära till ytbehandla av en partikel i lösning.

Likgiltiga joner är de, som tilldras endast till ytbehandla av förtjänst av deras laddning i ett renodlat elektrostatiskt sätt, ett processaa bekant som non-närmare detalj adsorption. Om vi mäter zetaen som är potentiell av en colloid som en fungera av koncentration av en sådan jon, finner vi att avskärma verkställer av jonerna förminskar gradvist den potentiella zetaen (inte den potentiella ytbehandla), och detta asymptotes till nolla på kickelectrolytekoncentrationer (Figurera 4a).

Figurera 4. Zeta som är potentiell som en fungera av electrolytekoncentration för en likgiltig electrolyte (a) och för en specifikt adsorberad electrolyte (b).

Specifikt adsorberade joner som är växelverkande chemically med ytbehandla, till exempel vid complexation med grupper på ytbehandla. , som Därför deras koncentration ökas, avskärmer de också den potentiella zetaen, men det extra kemiska (som distinkt från elektrostatiskt) bandet på ytbehandla orsakar tillräcklig adsorption av joner för att den original- partikelladdningen neutraliseras och som vändas om därefter som electrolytekoncentrationsförhöjningarna (Figurera 4b). I ett sådan system ser vi en peka av nollladdningen eller PZC på en welldefined electrolytekoncentration, före laddningsomsvängning.

Potentiella Bestämmande Joner

Potentiell-Bestämma joner (PDI) var ett specialt fall av specifikt adsorberade joner; detta benämner reserveras vanligt för de som är involverade i, allt vad processaa är ansvariga för partikelladdningen. Till exempel laddas mest polymermicrospheres, därför att de har carboxylategrupper på ytbehandla; jonisering av dessa gruppblytak till laddningen, så H+ är en PDI på denna ytbehandlar. På motsvarande sätt Ag+ och I är PDI försilvrar på iodidepartiklar. Skillnaden mellan specifikt adsorberade och potentiella bestämmande joner är ofta oklar, bestämt i de system som ytbehandlakemin inte förstås i fullständigt.

Potentiell Zeta och Flocculation

Ha som huvudämneområdet av applikationen av colloid-electrolyten fenomen är att förstå att stabilitet och flocculation verkställer. De enklast modellerar av dessa fenomen uppstår direkt från Figurerar 4 och är bekant som teorin för DLVO (den Deryaguin- Landauen-Verwey-Overbeek). Detta påstår enkelt att stabiliteten av colloiden är en balansera mellan den attraktiva Skåpbil der Waalsen' styrkor och den elektriska avskyn tack vare ytbehandlaladdningen. Om de nedanföra potentiella nedgångarna för zetaen ett bestämt jämnt, colloiden ska aggregat tack vare dragningskraftarna. Omvänt underhåller en potentiell kickzeta ett stabilt system. Peka, på som elektriskt och Skåpbil der Waals' tvingar exakt, balanserar kan identifieras med en specifik electrolytekoncentration som är bekant som den kritiska flocculationkoncentrationen eller FREONET (Figurera 5). Likgiltiga joner orsakar zetaen som är potentiell till fortlöpande nedgång på kickkoncentration, så vi ser ett singelFREON, och colloiden samlar alls högre electrolytekoncentrationer. I kontrast orsakar specifikt adsorberade joner laddningsomsvängningen som kan vara tillräcklig beträffande-att stabilisera colloiden. I detta fall ska vi ser ett övre och fäller ned FREON, med en region av ostadighet dem emellan.

Figurera 5. Verkställa av electrolytekoncentration på flocculation.

Studera den Potentiella Zetaen

Den foregoing diskussionen visar oss att det potentiellt för zeta som mätas i ett särskilt system är anhörigen på kemin av ytbehandla, och också hur den påverkar varandra med dess omgeende miljö. Detta är ett viktigast pekar; är potentiell must för zetaen alltid utstuderad i brunn-definierade miljöer (specifikt pH och ionic styrka), eller datan är valueless. Den är ganska meningslösa att tala om ”zetaen som är potentiell av en ytbehandla”, om inte villkorar specificeras. För att illustrera planera av en potentiell studie för zeta är den användbar att ta en fallstudie på ett särskilt system. Vi har feta emulsions för utstuderad triglyceride för några år, och dessa studier ger en användbar illustration av driva av den potentiella mätningen för zetaen i överenskommelsecolloidstabilitet i komplexa system.

Intravenösa Feta Emulsions

Triglycerideemulsions är medicinska produkter; de är undermikronemulsions av grönsakoljor bevattnar in, emulsified vid phospholipids, som ger en potentiell kickzeta, och ett i motsvarande grad långt hyllaliv (2-3 år). Emulsionsna är van vid matningstålmodig intravenously vem inte kan matas orally (e.g tack vare gastrointestinal kirurgi). Sådan tålmodig behöver också andra nutrients, inklusive amino syror, glukos och electrolytes. För någon tid har det varit allmänningen övar till all blandningen av dessa material, i varierande proportionerar, i en singelvätskeblandning (en sammanlagd parenteral näring eller TPN-blandningen) och infuse den in i en tålmodig, på en klassa av omkring 3 liter om dagen. Naturligt in en sådan blandning, finns det en bred räckvidd för växelverkan mellan delarna, och i många blandningar blir sammansmälter flocculates den feta emulsionen instabil, och eller i några dagar. I detta villkora den är olämpligt för avkok, och, så blandningarna göras normalt upp precis för administration, genom att använda sterila tekniker. En överenskommelse av stabiliteten av emulsionen i dessa system skulle är hjälpsam i förutsägelsen som blandningar skulle är instabila och även möjligheten, i att producera stabila blandningar med långt hyllaliv.

UtformningProtokoll

Tidig sortstudier visade att emulsionen sig själv, på en pH av 7 och låg electrolytekoncentration, hade en zeta som var potentiell av - 40 - 50mV, som är tillräcklig att ge bra stabilitet och ett hyllaliv av åtminstone 2 år. Detta potentiellt förminskades tydligt av electrolytes, med monovalent cations som är likgiltiga, för stunder divalent cations som specifikt adsorberades med en PZC av en mm 3, och en viktig grad av laddningsomsvängningen. Dessa joner är all gåva i TPN-blandningar, och denna redogör för ostadigheten av emulsionen i dessa system.

Problem som Korrelerar Stabiliteten av Emulsions med den Potentiella Zetaen

Det bör vara möjligheten som använder DLVO-teorin för att korrelera stabiliteten av emulsionsna i en särskild blandning med dess potentiella zeta; tyvärr det finns ett nummer av problem som är involverade i en sådan mätning för danande. Blandningarna innehåller ett stort arrangerar gradvis del (1-5%) av emulsionen, och så är mycket grumliga och måste förtunnas, för ljusa spridningmätningar kan utföras. Tidig sortarbetare, som inte förstod naturen av potentiellt för zeta som förtunnades enkelt blandningarna med destillerat, bevattnar. De resulterande zetaspänningarna borrar ingen likhet till de av emulsionen i den original- blandningen, sedan de framträdande jonerna förminskades i koncentration av något beställer av storlek! För att erhålla en potentiell relevant zeta är det nödvändigt att underhålla det fortlöpande arrangerar gradvis sammansättning på förtunning. Det finns två att närma sig till detta problem; om sammansättningen av det fortlöpande arrangerar gradvis är bekant, kan den vara förberedd utan någon emulsion som är del- och används som en förtunningsmedel. Ett mer allmänningläge är att de fortlöpande arrangerar gradvis sammansättning är osäkra; om även du visste vad gick in i den, arrangerar gradvis adsorption till skingra kan ha tömt ut några delar. I detta fall är det vanliga trick att centrifugera spridningen för att få en rengöring tar prov av det fortlöpande arrangerar gradvis för förtunning.

Understödjaproblemet med denna mätning är extremt den ionic styrkan för kicken (0.2-0.4M) som blytaket till kickconductivity och foren tar prov därför uppvärmning, och stor cellspänning tappar. Tidig sort Zetasizer 2 kunde inte klara av bestämt väl med detta problem, men strömmen Zetasizer spänner har cellspänning att pulsera att uppehällen som den genomsnittliga strömmen besegrar; och reengineeringen av electrophoresiscellen har resulterat in ha som huvudämne förbättringar i elektrisk stabilitet. Det är nu möjligheten som använder detta, instrumenterar rutinmässigt för att mäta zetaspänningar i dessa kickconductivityblandningar, och resultera värderar (± 1-5mV) korrelatbrunnen med stabiliteten av emulsionen i blandningarna. Studier av denna typ låter nu oss förstå att uppförandet av emulsions i komplexa colloidal system och att ge verkligt predictive driver för utformning ämnar.

DrogUppsätta som mål och LeveransSystem

Emulsions har också använts som drogleveranssystem, och i många fall är en överenskommelse av den electrophoretic rekvisitan avgörande i utformningdesign. Även Om mest droger är bevattna-lösliga, numrerar ett ökande är surfaceactive eller även hydrophobic, och sådan material kan ge viktiga problem för konventionella utformningtekniker. Därför hydrophobic drogkandidater överförs vanligt tillbaka till kemiavdelningen med en notera för att förbereda enlöslig analog! I vissa fall är denna inte möjligheten, till exempel några naturliga produkter eller bioteknikmaterial, eller var funktionsläget av handlingen förbinds till lipophilicityen, e.g narkosar, hypnotics och tranquillisers. I emulsionleverans för dessa fall används mer och mer. Exempel är ICIS Diprivan, en intravenös narkos och Kabis Diazemuls, en lugnande medel.

Ett exempel av problemen, som kan mötas i detta, att närma sig visas in Figurerar 6, som är den potentiella zetaen - pH buktar för eninnehållande emulsion som flocculateds på pH 7. Data av denna typ låter ett rationellt val av utformningen pH och emulsifieren maximera den potentiella zetaen och hence emulsionstabilitet.

Figurera 6. för pH data för zeta kontra potentiella låta optimisation av emulsionstabilitet.

Non-Aqueous System

Ett mer ytterligare exempel av bruket av zetaen som är potentiellt i överenskommelseupphängningstabilitet, uppstår i upphängningarna av droger i ærosolpropellants som används för leverans av droger av inandning, till exempel bronchodilators. Den micronised drogen inställs i ærosolpropellanten, så att, när ærosolen avfyras, partiklar av drogen besprutas ut och kan inhaleras. Det är viktigt att kontrollera partikeln storleksanpassar, genom att kontrollera den potentiella zetaen, för att garantera en repeatable dos till den tålmodig. Problemet i detta fall är att det är extremt svårt att mäta zetaspänningar av partiklar inställda i lika FREONpropellants för nonaqueous massmedia, sedan partikelrörligheterna är mycket lilla. Emellertid kan det göras med anslår designen av electrophoresiscellen, och Malvern Instruments gör en sådan cell för deras Zetasizer. Figurera 7 shows zetaen som är potentiell av lactose (en fast spridning för modellera) i chloroform (ettaqueous medel för modellera) som en fungera av koncentrationen av lecithin, en ionic surfactant. Lecithinen orsakar klart ha som huvudämne ändringar till det potentiellt även på lilla koncentrationer; upphängningen flocculateds i frånvaroen av lecithin, men blir skingrad på lecithinkoncentrationer ovanför omkring 10%. Även Om vår överenskommelse av electrophoresis i non-aqueous system är den stilla urinnevånaren, låter sådan studier åtminstone en empirisk överenskommelse av stabilitet och surfactantadsorption i dessa system.

Figurera 7. Demonstration av hur en ionic surfactant kan påverka den potentiella zetaen.

Källa: ”Noterar Zetaen som är Potentiell i Farmaceutisk Utformning”, Applikationen vid Malvern Instrumenterar.

För mer information på denna källa behaga besök Malvern Instrumenterar AB (UK), eller Malvern Instrumenterar (USA).

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

Last Update: 13. June 2013 01:51

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit