配藥公式化和 Zeta 潛在的重要性對配藥公式化的與供應商數據由 Malvern

包括的事宜

背景
什麼是 Zeta 潛在?
Zeta 潛在如何被評定?
Zeta 潛在和電解質
確定離子的潛在
Zeta 潛在和絮凝
學習 Zeta 潛在
靜脈內脂肪乳濁液
公式化協議
關聯乳化液的穩定性的問題以 Zeta 潛在
瞄準的藥物和送貨系統
非水的系統

背景

雖然顆粒大小和其評定直觀跟熟悉微粒技術專家, Zeta 潛在的概念較不廣泛瞭解并且被運用。 這在測微表下是不幸的,因為至少是一樣基本上重要的像在確定屬於顆粒的材料工作情況的顆粒大小,特別是那些與在這個膠質範圍的範圍。 Zeta 潛在與在這個微粒和,因此影響的表面的充電有關膠質材料各種各樣的屬性,例如他們的穩定性、交往與電解質和暫掛流變學。

什麼是 Zeta 潛在?

當微粒在流體時被浸沒,進程的範圍造成這個界面變得電子充電。 某些通常被找到的充電的結構包括被充電的表面活化劑的吸附對微粒離子表面 (例如在離子表面活化劑穩定的乳化液),表面組 (在聚合物微球體的羧化物的) 損失從固定的晶格 (用於感光乳劑的鹵化銀微粒的) 和電離。 這些進程導致一個表面電荷密度的生產,表示在庫侖每平方米,是充電根本評定在這個界面。 它在微粒附近創建的充電不可能通過電場仅直接地被評定,但是。 因而這個表面電荷通常被分析根據電壓在微粒表面,表面潛在,而不是電荷密度,雖然一个可能從其他通常被計算。 Zeta 潛在從表面的遠處發生,并且這將是不同的對表面潛在。 在這個最簡單的近似值,潛在按指數規律地腐朽與從這個微粒 (圖 1) 的表面的距離。 因為我們將看見,朽爛的費率依靠流體的電解質目錄。

圖 1. Zeta 潛在近似值作為距離功能的從微粒』出現。

Zeta 潛在如何被評定?

到目前為止,我們未定義了 Zeta 潛在,并且為了執行我們需要瞭解其評定的基本的方法,是電泳法的此。 對很多人來說,此方法是熟悉由於其大分子的分隔的使用,并且微粒電泳法是一種相似的現象。 在他們暫停的媒體的微粒在一個電場安置; 如果充電,他們在漂移往正電極的域、正微粒漂移往負電極的和負微粒將漂移。 然而,微粒獨自地不漂移; 他們在他們附近運載離子和溶劑薄層。 分隔這個固定式媒體的表面從這個移動微粒和其被限制的離子和溶劑稱水力剪表面,并且 Zeta 潛在是潛在此表面。 結果 Zeta 潛在可以取決於評定微粒的偏航速度在已知的力量的一個電場的。 早期的儀器 (茂盛的微電泳法用具) 為此使用了微粒的手工觀察,充滿錯誤的程序並且非常減慢。 幸運地,我們現在有評定速度使用從移動微粒分散的光多譜勒儀班次 - Malvern Zetasizer 串聯儀器的範圍。 預先的信號恢復技術可靠評定微小的多譜勒儀班次由於微粒移動 (仅一些十 Hz 在 1015 Hz) 和自動地計算 Zeta 潛在的配電器在這個範例的。 通常此值在這個在含水媒體浸沒的多數系統的範圍 +/- 100mV 之間。

圖 2。 Zeta 潛在的評定的 Malvern Zetasizer。

Zeta 潛在和電解質

其中一對 Zeta 潛在的主要用途是學習膠體電解質交往。 從多數膠體,離子表面活化劑穩定的特殊那些,被充電,它不驚奇他們與電解質配合以一個複雜方式。 充電離子相對於那的表面 (counterions) 被吸引對它,而離子像充電 (共同離子) 從它被排斥。 結果離子的濃度在表面附近的不是相同的像那些在這個解決方法的大多數 (即在從表面的長途) 如圖 3. 所顯示。 counterions 的累計在表面附近的造成微粒充電被篩選,因而減少 Zeta 潛在。 離子可能便利地分開成三選件類根據他們如何與表面配合:

圖 3. 近離子濃度對一個微粒的表面在解決方法的。

冷漠離子是只被吸引對表面由於他們的充電以一個純粹地靜電方式的那些,叫作未指明的吸附的進程。 作為這樣離子的濃度功能,如果我們評定膠體的 Zeta 潛在,我們發現離子的屏蔽效應逐漸減少 Zeta 潛在 (不是表面潛在),和此漸近線到零以高電解質含量 (圖 4a)。

圖 4. 作為電解質含量功能的 Zeta 潛在冷漠電解質的 (a) 和特別地被吸附的電解質的 (b)。

特別地被吸附的離子與表面配合化工,例如由與組的絡合在表面。 結果,當增加他們的濃度,他們也篩選 Zeta 潛在,但是 (與靜電相區別) 束縛在離子的表面原因滿足的吸附的另外的化學製品當電解質含量能將被中立化然後被撤消的原始微粒充電的增加 (圖 4b)。 在這樣系統我們見問題的零充電或 PZC 以明確定義的電解質含量,在充電衝銷之前。

確定離子的潛在

潛在確定離子 (PDI)请是特別地被吸附的離子一個特殊情況; 此術語為那些通常是後備的介入在任何進程對微粒充電負責。 例如,因為他們有在表面的羧化物組多數聚合物微球體被充電; 這些組的電離導致充電,因此 H+ 是在此表面的 PDI。 同樣 Ag+ 和 I- 是在碘化銀微粒的 PDI。 特別地吸附之間的確定離子的差異和潛在經常是隱晦的,特別地在表面化學不充分地瞭解的那些系統。

Zeta 潛在和絮凝

專業應用領域膠體電解質現象的是瞭解穩定性和絮凝作用。 這些現象最簡單的設計直接地從圖 4 出現和叫作 DLVO (Deryaguin- 四輪馬車Verwey Overbeek) 原理。 這闡明,膠體的穩定性是在可愛的範 der Waals 之間的一個平衡』強制和電子厭惡由於這個表面電荷。 如果 Zeta 潛在某一級別下下跌,膠體將綜合由於吸引力。 相反地,高 Zeta 潛在維護一個穩定系統。 電和範 der Waals 的』正確地強制平衡的點在可以識別與特定電解質含量,叫作重要絮凝濃度或 CFC (圖 5)。 冷漠離子導致 Zeta 潛在不斷地拒绝以高濃度,因此我們看到唯一 CFC 和膠態綜合以所有更高的電解質含量。 相反,可能是滿足再穩定膠體特別地的被吸附的離子原因充電衝銷。 在這種情況下我們將看見上面和更低的 CFC,與不穩定性的區域在他們之間的。

圖 5。 電解質含量的作用對絮凝。

學習 Zeta 潛在

前面論述向顯示我們在一個特殊系統評定的 Zeta 潛在依靠表面的化學,並且它如何與其周圍的環境配合。 這是重點; 在明確定義的環境 (特別地酸碱度和離子強度) 裡必須總是學習 Zeta 潛在或這個數據是無價值的。 除非條件指定,談論 「表面的 Zeta 潛在」是相當無意義的。 為了說明 Zeta 潛在的研究的計劃,採取關於一個特殊系統的一個案例分析是有用的。 我們學習了甘油三酸酯脂肪乳濁液相當的年,并且這些研究提供 Zeta 潛在的評定的功率的一個有用的例證在瞭解的膠態穩定性的在複雜系統。

靜脈內脂肪乳濁液

甘油三酸酯乳化液是醫療產品; 他們是菜油子微米乳化液在水中,乳化在磷脂,提供高 Zeta 潛在和一個相應地長的儲存期限 (2-3 年) 之前。 乳化液用於靜脈內餵養患者不可能口頭提供誰 (即由於食道手術)。 這樣患者也需要其他營養素,包括氨基酸、葡萄糖和電解質。 有一段時間了它是普遍做法混合所有這些材料,在變化的比例,在一個唯一液體混合物 (總腸外營養或 TPN 混合物) 和灌輸它到患者,以大約 3 公升的速率每日。 自然,在這樣混合物,有交往的一個寬範圍要素之間,并且在許多混合物脂肪乳濁液變得不穩定,并且在幾天聯合或者結絮。 在此情況它為注入是不合適的,和使用不育的技術,因此混合物在管理之前通常組成。 對乳化液的穩定性的瞭解在這些系統的是有用的在預測哪些混合物是不穩定的和甚而可能在生產與長的儲存期限的穩定的混合物。

公式化協議

早研究顯示出,乳化液,以酸碱度 7 和低電解質含量,有 - 40 - 50mV Zeta 潛在,是滿足提供好穩定性和至少 2 年儲存期限。 此潛在被電解質明顯減少,当單價的正離子是冷漠的,而二價的正離子特別地吸附與 3 mM PZC 和一個重大的程度充電衝銷。 這些離子是在 TPN 混合物的所有存在,并且這佔乳化液的不穩定性在這些系統的。

關聯乳化液的穩定性的問題以 Zeta 潛在

使用 DLVO 原理關聯乳化液的穩定性在一個特殊混合物的以其 Zeta 潛在應該是可能的; 不幸地有在做這樣評定介入的一定數量的問題。 混合物包含一個大階段分數 (1-5%) 乳化液,和,因此非常混濁,并且必須稀釋,在光散射評定可以進行前。 沒有瞭解 Zeta 潛在的本質的早期的工作者用蒸餾水稀釋了混合物。 因為統治離子在濃度減少了被那些數量級,產生的 Zeta 潛在不使相似不耐煩對那些在原始混合物的乳化液! 為了獲得相關 Zeta 潛在維護在稀釋的持續階段構成是必要的。 有二個途徑對此問題; 如果這個持續階段的構成知道,它可以準備,不用任何乳化液要素和使用作為稀釋劑。 一種更加常見的情形是持續階段構成是不定的; 即使您知道什麼進入它,對分散劑階段的吸附可能耗盡了有些要素。 在這種情況下,通常竅門是分離散射獲得持續階段的一個乾淨的範例稀釋的。

此評定的第二個問題是導致高傳導性和因而迅速範例熱化和大細胞電壓下落的非常高離子強度 (0.2-0.4M)。 早 Zetasizer 2 不可能特別很好應付此問題,但是當前 Zetasizer 範圍有細胞保留平均當前的電壓搏動; 并且電泳法細胞的改建導致在電子穩定性的重大改進。 使用此儀器定期地評定在這些高傳導性混合物的 Zeta 潛在現在是可能的,并且發生的值 (± 1-5mV) 很好關聯與乳化液的穩定性在混合物的。 此類型的研究現在允許我們瞭解乳化液工作情況在複雜膠質系統的和為公式化目的提供實際預測能力。

瞄準的藥物和送貨系統

乳化液也使用了作為藥物送貨系統,并且在許多情況下對電泳屬性的瞭解是關鍵的在公式化設計。 雖然多數藥物溶於水,一個增長的編號表面活性甚至疏水,并且這樣材料可能為常規公式化技術提供重大的問題。 結果疏水藥物候選人通常派遣到化學系以附註準備一個溶於水類似物! 有時這不是可能的,例如那些自然產品或生物工藝學材料,或者活動模式與 lipophilicity,即麻醉劑、安眠藥和鎮定藥有關的地方。 在這些情況下越來越使用乳化液發運。 示例是 ICI 的 Diprivan,靜脈麻醉藥和 Kabi 的 Diazemuls,鎮靜劑。

在此途徑可以遇到問題的示例在表 6,顯示是 Zeta 潛在 - 藥物包含的乳化液的酸碱度曲線結絮在此類型酸碱度 7. 數據允許公式化酸碱度和乳化劑的一個合理的選擇最大化 Zeta 潛在並且乳化液穩定性。

圖 6. 酸碱度與 Zeta 潛在的數據允許乳化液穩定性的優化。

非水的系統

使用的一個進一步示例在瞭解的暫掛穩定性的 Zeta 潛在藥物暫掛發生在用於藥物由吸入,例如支氣管擴張劑發運的濕劑發射火箭的。 這種 micronised 藥物在濕劑發射火箭被暫停,因此,當濕劑被射擊時,藥物微粒被噴洒并且可以被吸入。 通過控制 Zeta 潛在控制顆粒大小是重要的,保證一種可重複的劑量对這名患者。 這個問題在這種情況下是評定在像 CFC 發射火箭的非水的媒體暫停的微粒 Zeta 潛在是非常難的,因為微粒流動性是非常小的。 然而,它可以執行與電泳法細胞的適當的設計,并且 Malvern 儀器做他們的 Zetasizer 的這樣一個細胞。 圖 7 在三氯甲烷 (一個模型非水的媒體) 顯示 Zeta 潛在乳糖 (模型固定的散射) 作為卵磷脂的濃度,離子表面活化劑功能。 卵磷脂明顯地導致對潛在的主要變化甚而以小的濃度; 暫掛在沒有卵磷脂時結絮,但是變得分散以在大約 10% 上的卵磷脂含量。 雖然對在非水的系統的電泳法的我們的瞭解是原始的,這樣研究允許對穩定性的經驗主義的瞭解和在這些系統的至少表面活化劑吸附。

圖 7. 演示離子表面活化劑如何可能影響 Zeta 潛在。

來源: 「在配藥公式化的 Zeta 潛在」,由 Malvern 儀器的應用註解。

關於此來源的更多信息请請參觀 Malvern 有限公司 (英國) 儀器Malvern 儀器 (美國)

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

Last Update: 13. June 2013 01:16

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