СВОЙСТВА И УСЛОВИЯ СТАБИЛЬНОСТИ СУСПЕНЗИЙ
Суспензии должны быть достаточно устойчивыми. Это означает, что частицы в них должны оседать настолько медленно, чтобы при приеме суспензии можно было достаточно точно дозировать. Тем не менее, в форме суспензий вещества списка А, наркотические средства, психотропные вещества и другие лекарственные средства, подлежащие предметно-количественному учету (лекарственные вещества списков правового контроля) не отпускают. Суспензии, естественно, не фильтруются и не процеживаются. В суспензиях в отличие от золей нет диффузии, осмотического давления и кинетической устойчивости, неразрывно связанных с самопроизвольным хаотическим движением частиц, поэтому всякая суспензия седиментируется со скоростью, зависящей от степени дисперсности и некоторых других факторов. Суспензии как гетерогенные системы характеризуются кинетической и агрегативной неустойчивостью. Кинетическая (седиментационная) устойчивость является одной из важнейших особенностей суспензий, которая влияет на способы их изготовления, отпуска, хранения и применения. Она характеризует способность дисперсной системы сохранять равномерное распределение частиц во всем объеме препарата. Поэтому основным требованием к суспензии (при разработке ее состава или изготовлении) является устойчивость. В приближенном виде устойчивость полидисперсных систем можно охарактеризовать с помощью формулы Стокса (закон Стокса применим для монодисперсных систем, в которых частицы имеют сферическую форму):
V = 2r (d1 – d2) × g /9h,
где: V – скорость оседания частиц, см/с; r – радиус частиц, см; d1 – плотность дисперсной фазы, г/см3; d2 – плотность дисперсионной среды, г/см3; g – ускорение свободного падения, см/с2; h - вязкость среды, Па × с.
Согласно формуле Стокса скорость седиментации прямо пропорциональна разности плотности фазы и среды. В зависимости от этого показателя частицы дисперсной фазы могут оседать (d1 > d2) или всплывать (d2 < d1). Система будет устойчива при d1 = d2. Скорость оседания частиц обратно пропорциональна вязкости среды. Следовательно, лекарственная система будет устойчивой, если в ее состав будут входить вязкие жидкости (сиропы, глицерин и др.), что необходимо учитывать при разработке состава лекарства. Скорость седиментации прямо пропорциональна размеру частиц. Чтобы повысить устойчивость системы, необходимо уменьшить размер частиц. Путем диспергирования частиц дисперсной фазы достигается большая удельная поверхность, что приводит к увеличению свободной поверхностной энергии.
DF = DS × Q,
где DF – изменение свободной поверхностной энергии, н/см; DS – изменение поверхности, см2; Q – поверхностное натяжение, н/см.
Механическое измельчение вещества до бесконечно малых размеров частиц невозможно. Измельчение всегда приводит к увеличению свободной поверхностной энергии. Согласно второму закону термодинамики свободная поверхностная энергия стремится к минимуму, что приводит к агрегации частиц. Способность частиц дисперсной фазы противостоять слипанию (агрегации), принято называть агрегативной устойчивостью. Частицы могут оседать сами по себе, не слипаясь, в этом случае говорят об агрегативной устойчивости суспензии. Если частицы слипаются под воздействием молекулярных сил сцепления и образуют агрегаты, то говорят об агрегативной неустойчивости суспензии. Таким образом, седиментационно неустойчивые суспензии могут быть агрегативно устойчивыми и агрегативно неустойчивыми. Устойчивость суспензии будет тем больше, чем меньше радиус частиц дисперсной фазы, чем ближе разность плотности фазы и среды, чем больше вязкость дисперсной среды. Следовательно, важнейшей задачей технолога при изготовлении суспензии является максимальное диспергирование твердых частиц дисперсной фазы и повышение вязкости дисперсионной среды (достигается введением ПАВ, вязких жидкостей, гидрофильных коллоидов), что обеспечивает максимальную поверхность контакта лекарственного вещества с тканями организма, а значит, и ее максимальное терапевтическое действие. Такие гидрофильные порошки, как магния оксид, магния карбонат, кальция карбонат, цинка оксид и др., взмученные в воде, дают достаточно агрегативно устойчивые суспензии благодаря образованию на них упругих водных оболочек, препятствующих сцеплению частиц. Гидрофобные частицы сами по себе не в состоянии образовать стабилизирующую водную оболочку, а потому легко самопроизвольно (под действием молекулярных сил) слипаются, образуя в последующей стадии агрегаты-хлопья, которые быстро оседают. Если при коагуляции суспензии образующиеся хлопья плохо смачиваются водой, то они всплывают на поверхности воды. Такое явление получило название ф л о к у л я ц и и. Плохое смачивание поверхности твердой фазы содействует прилипанию пузырьков воздуха, поэтому флокуляция усиливается при взбалтывании суспензии с воздухом. Однако имеется возможность коренным образом изменить отношение лиофобной частицы в воде и повысить агрегативную устойчивость таких суспензий. Путей стабилизации несколько. В водной дисперсионной среде, а также в полярных органических жидкостях (например, в спирте) частички суспензии могут быть стабилизированы электролитами, создающими в пограничном слое дзета-потенциал определенного знака и величины. Возникновение дзета-потенциала в суспензиях объясняется так же, как и заряжение ядра мицеллы в лиофобном золе (адсорбция ионов из раствора и диссоциация или гидролиз поверхностного слоя твердой фазы). Следует иметь в виду, что электролиты, добавленные к суспензиям, стабилизируют последние лишь при определенных концентрациях. При превышении концентрации стабилизирующее действие электролита переходит в коагулирующее. Наиболее сильно проявляют защитное действие в суспензиях ВМС. Растворы этих соединений не только обладают большой устойчивостью, но передают это свойство и гидрофобным частицам. Стабилизирующее действие добавок указанных соединений на суспензии заключается в образовании защитных гидратных слоев на поверхности частиц суспензии, а также в охвате этих частиц длинными цепочкообразными макромолекулами (рис. 1).
Необходимо обратить внимание на близость между суспензиями и коллоидными растворами. Суспензии могут переходить в золи в результате диспергации агрегатов. Суспензии можно рассматривать как промежуточную стадию коагуляции лиофобных золей, если процесс коагуляции прекращается в тот момент, когда размеры слипшихся частиц характерны для суспензий.
1.3. ОБЩИЕ ПРАВИЛА ИЗГОТОВЛЕНИЯ СУСПЕНЗИЙ
Изготовление суспензий в аптечных условиях регламентирует приказ МЗ РФ № 308 от 21.10.97 г. «Инструкция по изготовлению в аптеках жидких лекарственных форм». Суспензии в условиях аптеки готовят в массо-объемной концентрации, но если содержание лекарственных веществ более 3%, то – по массе. Суспензии лекарственных веществ можно получить тремя способами: 1) взмучиванием высокодисперсных (по своей природе) твердых лекарственных веществ в дисперсионной среде; 2) диспергированием (искусственным); 3) конденсацией. Диспергирование заключается в том, что требуемая степень дисперсности достигается путем раздробления грубодисперсного вещества. В основе же конденсационного способа лежит другой принцип: соединение молекул в более крупные частицы – агрегаты, имеющие размеры, типичные для суспензий (пройдя стадию коллоидных частиц). Технология изготовления суспензий дисперсионным методом определяется физико-химическими свойствами лекарственных веществ, входящих в ее состав, которые по отношению к воде разделяют на две группы: гидрофильные и гидрофобные (см. рис. 2).
Рис. 2. Классификация лекарственных веществ по их отношению к воде
Изготовление суспензий гидрофильных веществ не требует введения стабилизаторов, так как на поверхности частиц, имеющих сродство к дисперсионной среде, образуется гидратный (сольватный) слой, обеспечивающий устойчивость системы. Для получения тонкоизмельченных лекарственных веществ рекомендуется при их растирании применять воду или другую вспомогательную жидкость, которая снижает твердость вещества и способствует процессу диспергирования, доводя размер частиц до 0,1-5 мкм. Это объясняется расклинивающим действием жидкостей, которые, проникая в микротрещины, образующиеся при дроблении вещества, создают расклинивающее действие Рр, которое действует противоположно стягивающему действию вогнутого мениска – так называемому лапласовскому давлению Рл и значительно больше Рл. Микротрещины расширяются, и происходит дальнейшее измельчение вещества (эффект Ребиндера, рис.3).
Чем выше энергия смачивания, тем более выражен расклинивающий эффект, тем лучше диспергируется вещество. Академик Б.В. Дерягин установил, что максимальный эффект диспергирования в присутствии жидкости наблюдается при добавлении 0,4-0,6 мл жидкость на 1 г твердого вещества (40-60%). Гидрофильные лекарственные вещества легче диспергируются в присутствии воды, а гидрофобные – спирта этилового. Суспензии, в которых частички дисперсной фазы хорошо диспергированы и покрыты сольватными оболочками, состоящими из молекул дисперсионной среды, характеризуются большей агрегативной устойчивостью, ибо образовавшиеся оболочки на поверхности частиц препятствуют их агрегации. Для получения более тонких и устойчивых суспензий гидрофильных ненабухающих веществ (висмута нитрата основного, цинка оксида, магния оксида, кальция фосфата, карбоната и глицерофосфата, коалина, натрия гидрокарбоната, железа глицерофосфата) наиболее целесообразно использовать прием взмучивания, который является разновидностью дисперсионного метода. Сущность приема заключается в том, что вещество диспергируют сначала в сухом виде, затем – с учетом правила Дерягина, на основании которого к измельчаемому веществу добавляют дисперсионную среду в количестве 1/2 от массы вещества с целью обеспечения расклинивающего действия. Полученную тонкую пульпу разбавляют примерно в 10-20 раз водой (раствором), перемешивают (взмучивают) пестиком, оставляют на 2-3 минуты и сливают верхний слой суспензии в склянку для отпуска. Операцию взмучивания повторяют до тех пор, пока все вещество не будет диспергировано и получено в виде тонкой взвеси. Если диспергированное гидрофильное вещество способно набухать в растворителе, его растирают очень тщательно в сухом виде, так как добавление жидкости понижает и затрудняет диспергирование, а затем уже смывать в отпускную склянку. Классическим примером таких веществ могут служить теальбин, танальбин и санальбин, которые в настоящее время исключены из Государственного реестра лекарственных средств. Устойчивость суспензий с гидрофильными веществами значительно повышается в присутствии вязких веществ (сахарный сироп, фруктовые сиропы). В этом случае вещества тщательно растираются с небольшим количеством сиропа и полученную пульпу разбавляют оставшимся сиропом, а затем – водой. Стабилизированные суспензии дозируются более точно. Для получения устойчивых суспензий гидрофобных веществ необходимо введение стабилизаторов, лиофилизирующих (увеличивающих сродство к воде) поверхность частиц и способствующих образованию сольватных оболочек. В качестве стабилизаторов используют природные или синтетические ВМС: камеди (аравийскую и абрикосовую), белки, желатозу, слизи (алтея, льняного семени, салепа), природные полисахариды и комплексы, метилцеллюлозу, натрий-карбоксиметилцеллюлозу, поливинилпирролидон, полиглюкин, твины, спены и другие ПАВ, способные уменьшать поверхностную энергию системы. При использовании стабилизаторов целесообразно применять их растворы, с которыми растирают суспендируемое вещество. Не следует использовать излишне большие количества стабилизаторов, значительно увеличивающих вязкость суспензии. Соотношение между твердой фазой суспензии и ВМС зависит от степени гидрофобности и гидрофилизирующих свойств вещества. Количество стабилизатора, необходимое для стабилизации суспензии, определяется преимущественно эмпирически. В общем случае его количество не должно превышать количества суспендируемого вещества. Для изготовления суспензий гидрофобных веществ с нерезко выраженными свойствами – терпингидрат, сульфаниламиды (сульфадимезин, сульфадиметоксин, сульфамонометоксин, фталазол, этазол и др.) – на 1 г вещества берут 0,25 камеди абрикосовой или 0,5 г желатозы, или 1 г 5% раствора метилцеллюлозы, или 0,1 г твина 80. Суспензии сульфаниламидов и антибиотиков часто готовят с применением в качестве стабилизаторов метилцеллюлозы или твина-80. Твины и спены нельзя использовать в суспензиях салицилатов, производных кислоты параоксибензойной, фенола и других веществ, с которыми они несовместимы, а также отрицательное действие концентрированных растворов электролитов на защитные свойства растворов камедей и желатозы. Для изготовления суспензий гидрофобных веществ с резко выраженными свойствами (камфора, ментол и др.) количество гидрофилизирующих веществ увеличивается в 2 раза по отношению к их массе. В аптечной практике при изготовлении суспензий с гидрофобными веществами в качестве стабилизатора применяют желатозу. Причем, на 1 г таких веществ с резко выраженными свойствами добавляют 1 г желатозы, а с нерезко выраженными свойствами – 0,5 г. Количество жидкости для растирания по правилу Дерягина в данном случае равно полусумме количества лекарственного вещества и стабилизатора. Измельчение гидрофобных веществ с резко выраженными свойствами проводят при добавлении 90% спирта этилового в соотношении 1:1, так как это чаще всего трудно измельчаемые вещества (ментол, камфора), легко растворимые в этаноле, после испарения которого происходит их рекристаллизация, а, следовательно, и тонкое измельчение. Гидрофобные вещества с нерезко выраженными свойствами измельчают в сухом виде. При смешивании гидрофобных лекарственных веществ с дисперсионной средой добавляют стабилизатор, тщательно растирают в ступке с водой (раствором), объем которой составляет ½ от массы смеси, до получения кашицеобразной однородной массы (пульпы). Измельченные вещества смывают из ступки водой (раствором), добавляя ее (его) порциями. Особого подхода требует изготовление суспензии серы, где применение общепринятых стабилизаторов нецелесообразно ввиду уменьшения ее фармакологического действия. В качестве стабилизатора суспензии серы для наружного применения рекомендуется мыло калийное медицинское в количестве 0,1-0,2 г на 1 г серы. Являясь ПАВ, мыло калийное медицинское разрыхляет поры кожи, способствует проникновению серы, что целесообразно при лечении чесотки и других кожных заболеваний. Для получения стабильной суспензии серы в сочетании с кислотами, солями щелочно-земельных и тяжелых металлов количество мыла следует увеличивать до 0,3-0,4 г на 1 г серы, т.к. мыло с указанными веществами образует нерастворимые соли. В суспензию серы, содержащую в своем составе эфир медицинский, мыло калийное не вводится. Однако стабильность такой суспензии понижается. Конденсационный метод используют в аптечной практике с целью получения высокодисперсных (тонких) суспензий (мутных микстур) путем: - химического взаимодействия веществ, порознь растворимых, но реагирующих при сливании растворов с образованием взвеси. Например, при сливании растворов натрия гидрокарбоната и кальция хлорида образуется тонкая суспензия кальция карбоната; - разведения водой или водными растворами солей жидких экстрактов или настоек. В результате значительного понижения концентрации спирта выпадают вещества, нерастворимые в спиртоводных растворах (концентрация спирта менее 20%), с образованием мутных микстур. Во избежание получения грубодисперсных систем необходимо настойки и экстракты добавлять к разбавленным водным растворам солей, т.е. в конце процесса приготовления микстуры в соответствии с требованиями ГФ. В мутных микстурах осадки, как правило, образуются достаточно тонкими и хорошо распределяются в жидкой среде при взбалтывании. Но иногда выпавший осадок склонен к агрегации и оседанию или флокуляции, может прилипать к стенкам склянки для отпуска. В таких случаях рекомендуется использовать стабилизатор, который добавляют либо к водной микстуре, либо к настойке или жидкому экстракту, а затем жидкости смешивают. Во всех случаях, когда в микстуру вводят сиропы, слизи или вещества, содержащие слизь, которые могут стабилизировать гидрофобные компоненты суспензии, целесообразно их смешивать с настойками, жидкими экстрактами, нашатырно-анисовыми каплями и т.д., а затем добавлять к водным растворам солей. Следует отметить, что используют только разрешенные к медицинскому применению загустители, ПАВ, коррегенты и другие вспомогательные вещества.
|
