第三节 液体药剂的溶剂和附加剂
液体药剂的溶剂,对于低分子溶液剂和高分子溶液剂而言可称为溶剂,对于溶胶、混悬剂、乳剂而言则药物不是溶解而是分散,故可称为分散介质或分散剂。溶剂对药物的溶解和分散起重要作用,对液体制剂的性质和质量影响很大。此外制备液体制剂,根据需要还需加入某些附加剂。
一、液体药剂常用溶剂
液体药剂的溶剂对药物作用的发挥,药剂的稳定性,以及制备方法起重要作用。故制备液体药剂时应选择优良的溶剂。优良溶剂的条件是:①对药物具有良好的溶解性和分散性;②无毒性、无刺激性,无不适的臭味;③化学性质稳定,不与药物和附加剂发生反应;④不影响药物的疗效和含量测定;⑤具有防腐性;⑥便于安全生产,且成本低。选择溶剂时应综合考虑以上因素,尤其应注意混合溶剂的应用。
常用的溶剂按其极性大小分为极性溶剂、半极性溶剂和非极性溶剂。
1.极性溶剂
(1)水 水是最常用的溶剂。能与其他极性和半极性溶剂混溶。能溶解绝大多数的无机盐类和极性大的有机药物,能溶解生物碱盐、苷类、糖类、树胶、鞣质、黏液质、蛋白质、酸类及色素等化学成分。但许多药物在水中不稳定,尤其是易水解的药物;水性药剂有霉变的问题。药物制剂应使用药典规定的纯化水。
(2)甘油 甘油为无色黏稠性澄明液体,有甜味,毒性小,能与水、乙醇、丙二醇等任意比例混溶。可用于内服药剂,更多的则是应用于外用药剂。可单独作溶剂,也可与水、乙醇等溶剂以一定的比例混合应用。甘油对苯酚、鞣酸、硼酸的溶解比水大,常作为这些药物的溶剂。在水溶剂中加入一定比例的甘油,可起到保湿、增稠和润滑的作用。
(3)二甲基亚砜 二甲基亚砜为无色澄明液体,具有大蒜臭味,能与水、乙醇、丙二醇、甘油等溶剂任意比例混溶,且溶解范围广。本品能促进药物在皮肤和黏膜上的渗透,但有轻度刺激性。产品对孕妇禁用。
2.半极性溶剂
(1)乙醇 乙醇为常用溶剂,可与水、甘油、丙二醇等溶剂任意比例混溶,能溶解多种有机药物和药材中的有效成分,如生物碱及其盐类、苷类、挥发油、树脂、鞣质、有机酸和色素等。含乙醇20%以上具有防腐作用。但有易挥发、易燃烧等缺点。
(2)丙二醇 药用丙二醇一般为1,2-丙二醇,毒性小,无刺激性。性质与甘油相似,但黏度较甘油小,可作为内服及肌内注射用药的溶剂。可与水、乙醇、甘油等溶剂任意比例混溶,能溶解多种药物,如磺胺类药物、局麻药、维生素A、维生素D及性激素等。丙二醇的水溶液能促进药物在皮肤和黏膜上的渗透。但丙二醇有辛辣味,口服应用受到限制。
(3)聚乙二醇(PEG) 液体药剂中常用的聚乙二醇分子量为300~600,为无色澄明黏性液体。有轻微的特殊臭味。能与水、乙醇、丙二醇、甘油等溶剂混溶。聚乙二醇的不同浓度水溶液是一种良好的溶剂,能溶解许多水溶性无机盐和水不溶性的有机药物。对易水解的药物有一定的稳定作用。在外用液体药剂中对皮肤无刺激性而具柔润性。
3.非极性溶剂
(1)脂肪油 为多种精制植物油。能溶解油溶性药物如激素、挥发油、游离生物碱和许多芳香族药物。脂肪油可用作内服药剂的溶剂,如维生素A和维生素D溶液剂;也作外用药剂的溶剂,如洗剂、搽剂、滴鼻剂等。脂肪油易酸败,也易受碱性药物的影响而发生皂化反应。
(2)液状石蜡 为饱和烃类化合物的混合物,是无色透明的油状液体,有轻质和重质两种,轻质密度为0.828~0.860g/mL,重质密度为0.860~0.890g/mL。能与非极性溶剂混合。能溶解生物碱、挥发油及一些非极性药物等。液状石蜡在肠道中不分解也不吸收,有润肠通便作用,但多作外用药剂,如搽剂的溶剂。
(3)乙酸乙酯 无色液体,有气味。可溶解甾体药物、挥发油及其他油溶性药物。可作外用液体药剂的溶剂。具有挥发性和可燃性,在空气中易被氧化,需加入抗氧剂。
(4)肉豆蔻酸异丙酯 本品为透明、无色、几乎无味的流动性油状液体,不易氧化和水解,不易酸败,不溶于水、甘油、丙二醇,但溶于乙醇、丙酮、乙酸乙酯和矿物油中。能溶解甾体药物和挥发油。本品无刺激性和过敏性。可透过皮肤吸收,并能促进药物经皮吸收。常用作外用药剂的溶剂。
二、液体药剂的防腐剂
(一)防腐的重要性
液体药剂尤其是以水为溶剂的液体药剂,容易被微生物污染而变质。特别是含有营养成分如糖类、蛋白质等的液体药剂,更易引起微生物的滋长与繁殖。微生物的污染会导致药物理化性质发生变化而严重影响药剂的质量。《中国药典》(2015年版)规定了微生物限度标准:口服溶液剂、糖浆剂、混悬剂、乳剂、滴鼻剂、滴耳剂均为每1mL含细菌数不得超过100个,而洗剂、搽剂则不得超过10个;口服溶液剂、糖浆剂、混悬剂、乳剂、洗剂、搽剂等霉菌、酵母菌数不得超过100个,而滴鼻剂、滴耳剂则不得超过10个;口服溶液剂、糖浆剂、混悬剂、乳剂、滴鼻剂等不得检出大肠杆菌;滴鼻剂、滴耳剂、洗剂、搽剂不得检出金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌。药剂制备时必须严格控制微生物的污染和增长,并严格执行微生物限度标准,以确保药物的安全性。
(二)防腐措施
1.防止污染
防止微生物污染是药剂防腐的首要措施。防腐的措施包括加强生产环境的管理,清除周围环境的污染源,保持优良生产环境,以利于防止污染;加强操作室的卫生管理,保持操作室空气净化的效果,注意经常检查净化设备,使洁净度符合要求;用具和设备必须按规定要求进行卫生管理和清洁处理;加强生产过程的规范化管理,尽量缩短生产周期;使操作人员树立牢固的卫生防腐意识,并定期检查操作人员的健康和个人卫生状况,工作服应标准化,操作人员要严格执行操作室的规章制度等。
2.添加防腐剂
(1)优良防腐剂的条件
①在抑菌浓度范围内无毒性和刺激性,用于内服的防腐剂应无异味;
②抑菌范围广,抑菌力强;
③在水中的溶解度可达到所需的抑菌浓度;
④不影响药剂中药物的理化性质和药效的发挥;
⑤防腐剂也不受药剂中药物及其他附加剂的影响;
⑥性质稳定,不易受热和药剂pH值的变化而影响其防腐效果,长期贮存不分解失效。
(2)防腐剂的作用 能抑制微生物生长繁殖的物质称为防腐剂。而杀菌剂则是能破坏和杀灭微生物的物质。防腐剂对微生物繁殖体有杀灭作用,对芽孢则使其不能发育为繁殖体而逐渐死亡。不同的防腐剂其作用机理不完全相同。如醇类能使病原微生物蛋白质变性;苯甲酸、尼泊金类能与病原微生物酶系统结合,影响和阻断其新陈代谢过程;阳离子型表面活性剂类有降低表面张力作用,增加菌体细胞膜的通透性,使细胞膜破裂、溶解。
(3)防腐剂的分类 防腐剂通常可分为四类。
①有机酸及其盐类 苯酚、甲酚、氯甲酚、麝香草酚、羟苯酯类、苯甲酸及其盐类、山梨酸及其盐、硼酸及其盐类、丙酸、脱氢醋酸、甲醛、戊二醛等;
②中性化合物类 苯甲醇、苯乙醇、三氯叔丁醇、氯仿、氯己定、氯己定碘、聚维酮碘、挥发油等;
③有机汞类 硫柳汞、醋酸苯汞、硝酸苯汞、硝甲酚汞等;
④季铵化合物类 氯化苯甲烃铵、氯化十六烷基吡啶、溴化十六烷铵、度米芬等。
(4)常用的防腐剂(preservative) 防腐剂品种较多,以下主要介绍药剂中常用的防腐剂。
①羟苯酯类 也称尼泊金类,是用对羟基苯甲酸与醇经酯化而得。此类系一类优良的防腐剂,无毒、无味、无臭,化学性质稳定,在pH3~8范围内能耐100℃ 2h灭菌。常用的有尼泊金甲酯、尼泊金乙酯、尼泊金丙酯、尼泊金丁酯等。在酸性溶液中作用较强。本类防腐剂配伍使用有协同作用。表面活性剂对本类防腐剂有增溶作用,能增大其在水中的溶解度,但不增加其抑菌效能,甚至会减弱其抗微生物活性。本类防腐剂用量一般不超过0.05%。
②苯甲酸及其盐 为白色结晶或粉末,无气味或微有气味。苯甲酸未解离的分子抑菌作用强,故在酸性溶液中抑菌效果较好,最适pH值为4,用量一般为0.1%~0.25%。苯甲酸钠和苯甲酸钾必须转变成苯甲酸后才有抑菌作用,用量按酸计。苯甲酸和苯甲酸盐适用于微酸性和中性的内服和外用药剂。苯甲酸防霉作用较尼泊金类弱,而防发酵能力则较尼泊金类强,可与尼泊金类联合应用。
③山梨酸及其盐 为白色至黄白色结晶性粉末,无味,有微弱特殊气味。山梨酸的防腐作用是未解离的分子,故在pH值为4的水溶液中抑菌效果较好。常用浓度为0.05%~0.2%。山梨酸与其他防腐剂合用产生协同作用。本品稳定性差,易被氧化,在水溶液中尤其敏感,遇光时更甚,可加入适宜稳定剂。可被塑料吸附使抑菌活性降低。山梨酸钾、山梨酸钙作用与山梨酸相同,水中溶解度较大,需在酸性溶液中使用,用量按酸计。
④苯扎溴铵 又称新洁尔灭,系阳离子型表面活性剂。为淡黄色黏稠液体,低温时成蜡状固体。味极苦,有特臭,无刺激性,溶于水和乙醇,水溶液呈碱性。本品在酸性、碱性溶液中稳定,耐热压。对金属、橡胶、塑料无腐蚀作用。只用于外用药剂中,使用浓度为0.02%~0.2%。
⑤其他防腐剂 醋酸氯己定又称醋酸洗必泰,为广谱杀菌剂,用量为0.02%~0.05%。邻苯基苯酚微溶于水,具杀菌和杀霉菌作用,用量为0.005%~0.2%。桉叶油使用浓度为0.01%~0.05%,桂皮油为0.01%,薄荷油为0.05%。
三、液体药剂的矫味剂与着色剂
(一)矫味剂
为掩盖和矫正药剂的不良臭味而加入药剂中的物质称为矫味、矫臭剂。味觉器官是舌上的味蕾,嗅觉器官是鼻腔中的嗅觉细胞,矫味、矫臭与人的味觉和嗅觉有密切关系,从生理学角度看,矫味也应能矫臭。
1.甜味剂(sweeting agents)
甜味剂能掩盖药物的咸、涩和苦味。甜味剂包括天然和合成两大类。
(1)天然甜味剂中以蔗糖、单糖浆及芳香糖浆应用较广泛。芳香糖浆如橙皮糖浆、枸橼酸类糖浆、樱桃糖浆、甘草糖浆及桂皮糖浆等不但能矫味,也具有矫臭的作用。
天然甜味剂甜菊苷,为微黄白色粉末,无臭、具有清凉甜味。其甜度约为蔗糖的300倍,甜味持久且不被吸收,为无热量甜味剂。pH4~10时加热稳定。稍带苦味,故常与蔗糖或糖精钠合用。常用量为0.025%~0.05%。
甘油、山梨醇、甘露醇亦可作甜味剂。
(2)合成甜味剂糖精钠,甜度为蔗糖的200~700倍,易溶于水中,常用量为0.03%,常与其他甜味剂合用。
阿司帕坦亦称蛋白糖,化学名为天冬氨酰苯丙氨酸甲酯,系二肽类甜味剂,甜度为蔗糖的150~200倍,并具有清凉感。可用于低糖量、低热量的保健食品和药品中。
2.芳香剂(spices flavers)
在药剂中用以改善药剂气味的香料和香精称为芳香剂。香料由于来源不同,分为天然香料和人造香料两类。天然香料有从植物中提取的芳香挥发性物质,如柠檬、茴香、薄荷油等,以及此类挥发性物质制成的芳香水剂、酊剂、醑剂等。人造香料亦称香精,是在人工香料中添加适量溶剂调配而成,如苹果香精、橘子香精、香蕉香精等。
3.胶浆剂
胶浆剂具有黏稠缓和的性质,可干扰味蕾的味觉而具有矫味的作用。常用的有海藻酸钠、阿拉伯胶、明胶、甲基纤维素、羧甲基纤维素钠等的胶浆。常于胶浆中加入甜味剂,增加其矫味作用。
4.泡腾剂
系利用有机酸(如枸橼酸、酒石酸)与碳酸氢钠混合,遇水后产生大量二氧化碳,由于二氧化碳溶于水呈酸性,能麻痹味蕾而矫味。
(二)着色剂
着色剂又称色素,可分为天然色素和人工合成色素两大类。应用着色剂可以改变药剂的外观颜色,用以识别药剂的浓度或区分应用方法,同时可改善药剂的外观。特别是选用的颜色与所加的矫味剂配合协调,更容易被患者所接受,如薄荷味用绿色,橙皮味用橙黄色。可供食用的色素称为食用色素,只有食用色素才可用作内服药剂的着色剂。
(1)天然色素 天然色素有植物性的与矿物性的。常用的无毒天然植物性色素有焦糖、叶绿素、胡萝卜素和甜菜红等;矿物性的有氧化铁(外用使药剂呈肤色)。
(2)合成色素 人工合成色素的特点是色泽鲜艳、价格低廉,但大多数毒性较大,用量不宜过多。我国准予使用的食用色素主要有以下几种:苋菜红、柠檬黄、胭脂红、胭脂蓝和日落黄,其用量不得超过万分之一。外用色素有伊红、品红、美蓝等。
使用着色剂时应注意溶剂和溶液的pH值对色调产生的影响。大多数色素会受到光照、氧化剂和还原剂的影响而褪色。
四、增加药物溶解度的附加剂
1.增溶剂(solubilizer)
增溶剂是指能增加难溶性药物在溶剂中的溶解度的表面活性剂。对于以水为溶剂的药物,增溶剂的最适HLB值为15~18。常用的增溶剂为聚山梨酯类和聚氧乙烯脂肪酸酯类等(见第二章表面活性剂)。
2.助溶剂(hydrotropy agent)
某些难溶性药物可在药剂中加入第三种物质,形成分子间的络合物、复盐或缔合物,增加药物的溶解度。此第三种物质称为助溶剂。助溶剂多为低分子化合物,不是表面活性剂。
(1)形成分子间的络合物 如碘在水中的溶解度为1∶2950,加适量的碘化钾后,碘与碘化钾形成分子间的络合物KI3,明显增加碘在水中的溶解度,能配成含碘5%的水溶液。
(2)形成复盐 如茶碱在水中溶解度为1∶120,用乙二胺为助溶剂形成氨茶碱,其溶解度为1∶5。
(3)形成分子缔合物 如咖啡因的溶解度为1∶50,用苯甲酸钠作助溶剂,形成苯甲酸钠咖啡因,溶解度为1∶1.2。
常用的助溶剂可分为两大类:一类是一些有机酸及其钠盐,如苯甲酸钠、水杨酸钠、对氨基苯甲酸等;另一类为酰胺类化合物,如乌拉坦、尿素、烟酰胺、乙酰胺等。
3.潜溶剂(cosolvent)
使用两种和多种混合溶剂,可以提高某些难溶药物的溶解度。在混合溶剂中各溶剂达到某一比例时,药物的溶解度出现极大值,这种现象称为潜溶(cosolvency),这种溶剂称为潜溶剂。与水形成潜溶剂的有乙醇、丙二醇、甘油、聚乙二醇等。例如,甲硝唑在水中的溶解度为10g/100mL,如果使用水-乙醇混合溶剂,则溶解度提高5倍。
五、其他附加剂
在液体制剂中为了增加药物的稳定性,有时需要加入抗氧剂如焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠等,pH调节剂如枸橼酸、氢氧化钠等,金属离子络合剂如依地酸二钠等。