配药公式化和 Zeta 潜在的重要性对配药公式化的与供应商数据由 Malvern

包括的事宜

背景
什么是 Zeta 潜在?
Zeta 潜在如何被评定?
Zeta 潜在和电解质
确定离子的潜在
Zeta 潜在和絮凝
学习 Zeta 潜在
静脉内脂肪乳浊液
公式化协议
关联乳化液的稳定性的问题以 Zeta 潜在
瞄准的药物和送货系统
非水的系统

背景

虽然颗粒大小和其评定直观跟熟悉微粒技术专家, Zeta 潜在的概念较不广泛了解并且被运用。 这在测微表下是不幸的,因为至少是一样基本上重要的象在确定属于颗粒的材料工作情况的颗粒大小,特别是那些与在这个胶质范围的范围。 Zeta 潜在与在这个微粒和,因此影响的表面的充电有关胶质材料各种各样的属性,例如他们的稳定性、交往与电解质和暂挂流变学。

什么是 Zeta 潜在?

当微粒在流体时被浸没,进程的范围造成这个界面变得电子充电。 某些通常被找到的充电的结构包括被充电的表面活化剂的吸附对微粒离子表面 (例如在离子表面活化剂稳定的乳化液),表面组 (在聚合物微球体的羧化物的) 损失从固定的晶格 (用于感光乳剂的卤化银微粒的) 和电离。 这些进程导致一个表面电荷密度的生产,表示在库仑每平方米,是充电根本评定在这个界面。 它在微粒附近创建的充电不可能通过电场仅直接地被评定,但是。 因而这个表面电荷通常被分析根据电压在微粒表面,表面潜在,而不是电荷密度,虽然一个可能从其他通常被计算。 Zeta 潜在从表面的远处发生,并且这将是不同的对表面潜在。 在这个最简单的近似值,潜在按指数规律地腐朽与从这个微粒 (图 1) 的表面的距离。 因为我们将看见,朽烂的费率依靠流体的电解质目录。

图 1. Zeta 潜在近似值作为距离功能的从微粒’出现。

Zeta 潜在如何被评定?

到目前为止,我们未定义了 Zeta 潜在,并且为了执行我们需要了解其评定的基本的方法,是电泳法的此。 对很多人来说,此方法是熟悉由于其大分子的分隔的使用,并且微粒电泳法是一种相似的现象。 在他们暂停的媒体的微粒在一个电场安置; 如果充电,他们在漂移往正电极的域、正微粒漂移往负电极的和负微粒将漂移。 然而,微粒独自地不漂移; 他们在他们附近运载离子和溶剂薄层。 分隔这个固定式媒体的表面从这个移动微粒和其被限制的离子和溶剂称水力剪表面,并且 Zeta 潜在是潜在此表面。 结果 Zeta 潜在可以取决于评定微粒的偏航速度在已知的力量的一个电场的。 早期的仪器 (茂盛的微电泳法用具) 为此使用了微粒的手工观察,充满错误的程序并且非常减慢。 幸运地,我们现在有评定速度使用从移动微粒分散的光多谱勒仪班次 - Malvern Zetasizer 串联仪器的范围。 预先的信号恢复技术可靠评定微小的多谱勒仪班次由于微粒移动 (仅一些十 Hz 在 1015 Hz) 和自动地计算 Zeta 潜在的配电器在这个范例的。 通常此值在这个在含水媒体浸没的多数系统的范围 +/- 100mV 之间。

图 2。 Zeta 潜在的评定的 Malvern Zetasizer。

Zeta 潜在和电解质

其中一对 Zeta 潜在的主要用途是学习胶体电解质交往。 从多数胶体,离子表面活化剂稳定的特殊那些,被充电,它不惊奇他们与电解质配合以一个复杂方式。 充电离子相对于那的表面 (counterions) 被吸引对它,而离子象充电 (共同离子) 从它被排斥。 结果离子的浓度在表面附近的不是相同的象那些在这个解决方法的大多数 (即在从表面的长途) 如图 3. 所显示。 counterions 的累计在表面附近的造成微粒充电被筛选,因而减少 Zeta 潜在。 离子可能便利地分开成三选件类根据他们如何与表面配合:

图 3. 近离子浓度对一个微粒的表面在解决方法的。

冷漠离子是只被吸引对表面由于他们的充电以一个纯粹地静电方式的那些,叫作未指明的吸附的进程。 作为这样离子的浓度功能,如果我们评定胶体的 Zeta 潜在,我们发现离子的屏蔽效应逐渐减少 Zeta 潜在 (不是表面潜在),和此渐近线到零以高电解质含量 (图 4a)。

图 4. 作为电解质含量功能的 Zeta 潜在冷漠电解质的 (a) 和特别地被吸附的电解质的 (b)。

特别地被吸附的离子与表面配合化工,例如由与组的络合在表面。 结果,当增加他们的浓度,他们也筛选 Zeta 潜在,但是 (与静电相区别) 束缚在离子的表面原因满足的吸附的另外的化学制品当电解质含量能将被中立化然后被撤消的原始微粒充电的增加 (图 4b)。 在这样系统我们见问题的零充电或 PZC 以明确定义的电解质含量,在充电冲销之前。

确定离子的潜在

潜在确定离子 (PDI)请是特别地被吸附的离子一个特殊情况; 此术语为那些通常是后备的介入在任何进程对微粒充电负责。 例如,因为他们有在表面的羧化物组多数聚合物微球体被充电; 这些组的电离导致充电,因此 H+ 是在此表面的 PDI。 同样 Ag+ 和 I- 是在碘化银微粒的 PDI。 特别地吸附之间的确定离子的差异和潜在经常是隐晦的,特别地在表面化学不充分地了解的那些系统。

Zeta 潜在和絮凝

专业应用领域胶体电解质现象的是了解稳定性和絮凝作用。 这些现象最简单的设计直接地从图 4 出现和叫作 DLVO (Deryaguin- 四轮马车Verwey Overbeek) 原理。 这阐明,胶体的稳定性是在可爱的范 der Waals 之间的一个平衡’强制和电子厌恶由于这个表面电荷。 如果 Zeta 潜在某一级别下下跌,胶体将综合由于吸引力。 相反地,高 Zeta 潜在维护一个稳定系统。 电和范 der Waals 的’正确地强制平衡的点在可以识别与特定电解质含量,叫作重要絮凝浓度或 CFC (图 5)。 冷漠离子导致 Zeta 潜在不断地拒绝以高浓度,因此我们看到唯一 CFC 和胶态综合以所有更高的电解质含量。 相反,可能是满足再稳定胶体特别地的被吸附的离子原因充电冲销。 在这种情况下我们将看见上面和更低的 CFC,与不稳定性的区域在他们之间的。

图 5。 电解质含量的作用对絮凝。

学习 Zeta 潜在

前面论述向显示我们在一个特殊系统评定的 Zeta 潜在依靠表面的化学,并且它如何与其周围的环境配合。 这是重点; 在明确定义的环境 (特别地酸碱度和离子强度) 里必须总是学习 Zeta 潜在或这个数据是无价值的。 除非条件指定,谈论 “表面的 Zeta 潜在”是相当无意义的。 为了说明 Zeta 潜在的研究的计划,采取关于一个特殊系统的一个案例分析是有用的。 我们学习了甘油三酸酯脂肪乳浊液相当的年,并且这些研究提供 Zeta 潜在的评定的功率的一个有用的例证在了解的胶态稳定性的在复杂系统。

静脉内脂肪乳浊液

甘油三酸酯乳化液是医疗产品; 他们是菜油子微米乳化液在水中,乳化在磷脂,提供高 Zeta 潜在和一个相应地长的储存期限 (2-3 年) 之前。 乳化液用于静脉内喂养患者不可能口头提供谁 (即由于食道手术)。 这样患者也需要其他营养素,包括氨基酸、葡萄糖和电解质。 有一段时间了它是普遍做法混合所有这些材料,在变化的比例,在一个唯一液体混合物 (总肠外营养或 TPN 混合物) 和灌输它到患者,以大约 3 公升的速率每日。 自然,在这样混合物,有交往的一个宽范围要素之间,并且在许多混合物脂肪乳浊液变得不稳定,并且在几天联合或者结絮。 在此情况它为注入是不合适的,和使用不育的技术,因此混合物在管理之前通常组成。 对乳化液的稳定性的了解在这些系统的是有用的在预测哪些混合物是不稳定的和甚而可能在生产与长的储存期限的稳定的混合物。

公式化协议

早研究显示出,乳化液,以酸碱度 7 和低电解质含量,有 - 40 - 50mV Zeta 潜在,是满足提供好稳定性和至少 2 年储存期限。 此潜在被电解质明显减少,当单价的正离子是冷漠的,而二价的正离子特别地吸附与 3 mM PZC 和一个重大的程度充电冲销。 这些离子是在 TPN 混合物的所有存在,并且这占乳化液的不稳定性在这些系统的。

关联乳化液的稳定性的问题以 Zeta 潜在

使用 DLVO 原理关联乳化液的稳定性在一个特殊混合物的以其 Zeta 潜在应该是可能的; 不幸地有在做这样评定介入的一定数量的问题。 混合物包含一个大阶段分数 (1-5%) 乳化液,和,因此非常混浊,并且必须稀释,在光散射评定可以进行前。 没有了解 Zeta 潜在的本质的早期的工作者用蒸馏水稀释了混合物。 因为统治离子在浓度减少了被那些数量级,产生的 Zeta 潜在不使相似不耐烦对那些在原始混合物的乳化液! 为了获得相关 Zeta 潜在维护在稀释的持续阶段构成是必要的。 有二个途径对此问题; 如果这个持续阶段的构成知道,它可以准备,不用任何乳化液要素和使用作为稀释剂。 一种更加常见的情形是持续阶段构成是不定的; 即使您知道什么进入它,对分散剂阶段的吸附可能耗尽了有些要素。 在这种情况下,通常窍门是分离散射获得持续阶段的一个干净的范例稀释的。

此评定的第二个问题是导致高传导性和因而迅速范例热化和大细胞电压下落的非常高离子强度 (0.2-0.4M)。 早 Zetasizer 2 不可能特别很好应付此问题,但是当前 Zetasizer 范围有细胞保留平均当前的电压搏动; 并且电泳法细胞的改建导致在电子稳定性的重大改进。 使用此仪器定期地评定在这些高传导性混合物的 Zeta 潜在现在是可能的,并且发生的值 (± 1-5mV) 很好关联与乳化液的稳定性在混合物的。 此类型的研究现在允许我们了解乳化液工作情况在复杂胶质系统的和为公式化目的提供实际预测能力。

瞄准的药物和送货系统

乳化液也使用了作为药物送货系统,并且在许多情况下对电泳属性的了解是关键的在公式化设计。 虽然多数药物溶于水,一个增长的编号表面活性甚至疏水,并且这样材料可能为常规公式化技术提供重大的问题。 结果疏水药物候选人通常派遣到化学系以附注准备一个溶于水类似物! 有时这不是可能的,例如那些自然产品或生物工艺学材料,或者活动模式与 lipophilicity,即麻醉剂、安眠药和镇定药有关的地方。 在这些情况下越来越使用乳化液发运。 示例是 ICI 的 Diprivan,静脉麻醉药和 Kabi 的 Diazemuls,镇静剂。

在此途径可以遇到问题的示例在表 6,显示是 Zeta 潜在 - 药物包含的乳化液的酸碱度曲线结絮在此类型酸碱度 7. 数据允许公式化酸碱度和乳化剂的一个合理的选择最大化 Zeta 潜在并且乳化液稳定性。

图 6. 酸碱度与 Zeta 潜在的数据允许乳化液稳定性的优化。

非水的系统

使用的一个进一步示例在了解的暂挂稳定性的 Zeta 潜在药物暂挂发生在用于药物由吸入,例如支气管扩张剂发运的湿剂发射火箭的。 这种 micronised 药物在湿剂发射火箭被暂停,因此,当湿剂被射击时,药物微粒被喷洒并且可以被吸入。 通过控制 Zeta 潜在控制颗粒大小是重要的,保证一种可重复的剂量对这名患者。 这个问题在这种情况下是评定在象 CFC 发射火箭的非水的媒体暂停的微粒 Zeta 潜在是非常难的,因为微粒流动性是非常小的。 然而,它可以执行与电泳法细胞的适当的设计,并且 Malvern 仪器做他们的 Zetasizer 的这样一个细胞。 图 7 在三氯甲烷 (一个模型非水的媒体) 显示 Zeta 潜在乳糖 (模型固定的散射) 作为卵磷脂的浓度,离子表面活化剂功能。 卵磷脂明显地导致对潜在的主要变化甚而以小的浓度; 暂挂在没有卵磷脂时结絮,但是变得分散以在大约 10% 上的卵磷脂含量。 虽然对在非水的系统的电泳法的我们的了解是原始的,这样研究允许对稳定性的经验主义的了解和在这些系统的至少表面活化剂吸附。

图 7. 演示离子表面活化剂如何可能影响 Zeta 潜在。

来源: “在配药公式化的 Zeta 潜在”,由 Malvern 仪器的应用注解。

关于此来源的更多信息请参观 Malvern 有限公司 (英国) 仪器Malvern 仪器 (美国)

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

Last Update: 13. June 2013 01:13

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit