Розчини високомолекулярних сполук
ЗмiстЗмiст. 3
Вступ. 5
1. ВМС, iх характеристика та властивостi 8
1.1 Характеристика високомолекулярних сполук. 8
1.2 Особливостi ВМС. 8
1.3 Набухання ВМС. 10
1.4 Висолювання ВМС. 12
1.5 Захисна дiя ВМС. 14
1.6 В'язкiсть розчинiв ВМС. 15
2. Класифiкацiя та бiофармацевтична оцiнка ВМС. 19
2.1 Принципи класифiкацii ВМС. 19
2.2.Крохмаль та його похiднi 19
2.3.Екстракти. 21
2.4.Полiсахариди. 22
2.5.Бiлки. 23
2.6.Ферменти. 24
2.7.Желатин i продукти його гiдролiзу. 26
2.8.Целюлоза та ii похiднi 28
2.9.Синтетичнi полiмери алiфатичного ряду. 30
2.10.Полiетиленоксиди. 31
2.11.Силiкони. 33
2.12.Поверхнево-активнi речовини. 34
3. Власна технологiя розчинiв ВМС. 37
3.1.Виготовлення розчинiв необмежено набухаючих ВМС. 37
3.2.Виготовлення розчинiв обмежено набухаючих ВМС. 38
3.3.Несумiснiсть лiкарських речовин в розчинах ВМС. 39
Практична частина. 41
Висновки та рекомендацii 55
Список використаноi лiтератури. 56
ВступВисокомолекулярнi речовини володiють великою (не нижче 10000тАУ15000) молекулярною масою i дуже великими розмiрами молекул. У лiнiйних (ланцюгових) молекул високомолекулярних сполук, що мають поперечник у декiлька десятих нанометра, довжина досягаi декiлькох сотень нанометрiв.
До числа високомолекулярних з'iднань належать бiлки, ферменти, целюлоза i ii ефiри, крохмаль, декстрини, пектини, камедi, рослиннi слизи й iншi високомолекулярнi вуглеводи, багато природних смол i т. п.
В даний час розчини високомолекулярних з'iднань розглядаються як рiзновид справжнiх розчинiв. Як i iншi справжнi розчини, розчини високомолекулярних сполук i гомогенними (однофазними) молекулярно тАУ чи iонодисперсними системами. Елементарними структурними одиницями в цих системах i гiгантськi молекули тАУ макромолекули високомолекулярних з'iднань чи iхнi iони. Ступiнь дисперсностi в розчинах високомолекулярних з'iднань маi порядок 106тАУ107 см-1.
Розчини високомолекулярних сполук звичайно одержують шляхом поступового необмеженого набрякання вихiдноi речовини в придатному розчиннику.
Набрякання тАУ мимовiльний процес, що характеризуiться поступовим поглинанням великих кiлькостей розчинника й одночасним значним збiльшенням (до 10тАУ15-кратного) обсягу тiла, що набухаi.
При готуваннi розчинiв з багатьох порошкоподiбних високомолекулярних сполук, що володiють здатнiстю набухати в даному розчиннику, часто приходиться зважати на те, що при невдалому змiшаннi з розчинником високомолекулярна речовина, що набухаi, що маi вид порошку, утворюi грудки, погано взаiмодiючi з рiдиною й у кращому випадку лише надзвичайно повiльно переходить в розчин.
Для попередження комковання необхiдна правильна методика змiшання порошкоподiбного матерiалу з розчинником. Якщо процес набрякання вiдбуваiться не занадто швидко, то порошкоподiбну речовину безупинно перемiшують з рiдиною, що поступово додаiться, у ступцi чи обережно (не занадто швидко) висипають на поверхню рiдини з таким розрахунком, щоб повiтря могло вiльно вийти через ще незмоченi дiлянки порошкоподiбноi маси. Якщо процес набрякання вiдбуваiться короткий час, то вигiднiше скористатися iншим прийомом тАУ змочити матерiал, що розчиняiться, розчинником, щоб у такий спосiб витиснути рiдиною повiтря, що знаходиться в порошкоподiбному матерiалi.
В'язкiсть розчинiв високомолекулярних сполук змiнюiться в дуже широких межах у залежностi вiд концентрацii температури, наявностi домiшок, а також зовнiшнiх механiчних впливiв (збовтування, перемiшування). По характерi в'язкостi навiть вiдносно малоконцентрированные розчини високомолекулярних сполук повиннi бути вiднесенi до числа структурованих систем. Довгi нитковиднi молекули, зв'язанi з розчинником i переплутанi один з одним, утворюють складну сiтку, i причиною аномально високоi в'язкостi розчинiв. Пiдвищення температури, що збiльшуi рухливiсть макромолекул, зменшуi ступiнь зв'язку iх з розчинником i зменшуюючи в'язкiсть розчинника, трохи знижуi в'язкiсть розчинiв високомолекулярних з'iднань. Механiчнi впливи приводять до оборотного явища тиксотропii, тобто до руйнування структурних сiток, що викликаi тимчасове, часом значне зменшення в'язкостi системи.
Унаслiдок значноi в'язкостi розчинiв високомолекулярних з'iднань процiджування iх можливе лише крiзь крупнопетлистi сiтки тАУ марлю, марлю з ватою, тканини, сита. Фiльтрування можливе лише для малоконцентрованих i звичайно нагрiтих розчинiв чи при застосуваннi тиску.
Додавання до розчинiв високомолекулярних сполук iнших iнгредiiнтiв, розчинних у тiм же розчиннику, може приводити до десольватацii розчиненоi високомолекулярноi речовини i внаслiдок цього до видiлення його в осад (висалювання). РЖнодi в ролi ВлвисолюючоiВ» речовини виявляються не тiльки солi, але i неiонiзованi речовини, наприклад, спирт, ацетон i т. п. Висолююча дiя осаджувачiв високомолекулярних сполук звичайно i наслiдком iхньоi власноi сольватацii за рахунок макромолекул. Розчинник, витрачений на сольватацiю осаджуючого речовини, утрачаi здатнiсть брати участь у розчиненнi розчиненоi речовини.
При виготовленнi складних розчинiв, що мiстять одночасно високомолекулярнi сполуки i речовини, що володiють висолюючою дiiю, доцiльно подiляти розчинник на двi частин i використовувати одну з них для розчинення високомолекулярноi сполуки, iншу тАУ для речовин, що роблять висолюючу дiю. Обидва отриманих розчини змiшують один з одним. Якщо концентрацiя висолюючих iнгредiiнтiв не дуже велика, можна розчиняти високомолекулярну сполуку (обов'язково в першу чергу) у чистому розчиннику, а потiм в отриманому розчинi розчиняти речовини з висолюючою дiiю. При зворотному порядку роботи, а також при розчиненнi високомолекулярноi речовини в розчинi висолюючих сполук тАУ розчинення, як правило, сильно утруднене.
Як ми бачимо технологiя приготування розчинiв високомолекулярних сполук досить складна i маi цiлу низку особливостей. Але високомолекулярнi сполуки дуже поширенi у природi i постiйно використовуються в аптечнiй технологii лiкiв. В звтАЩязку з цим дуже актуальним i вивчення особливостей високомолекулярних сполук та тонкощiв технологii лiкарських засобiв з використанням високомолекулярних сполук.
1. ВМС, iх характеристика та властивостi
1.1 Характеристика високомолекулярних сполук
Високомолекулярними сполуками називаються природнi чи синтетичнi речовини з молекулярною масою вiд декiлькох тисяч (не нижче 10тАУ15 тисяч) до мiльйона i бiльш.
Молекули цих сполук представляють гiгантськi утворення, що складаються iз сотень i навiть тисяч окремих атомiв, зв'язаних один з одним силами головних валентностей, тому такi молекули прийнято називати макромолекулами. Молекули високомолекулярних сполук (ВМС) найчастiше являють собою довгi нитки, що переплiтаються мiж собою чи згорнутi в клубки, причому довжина iх значно бiльша поперечника. Так, довжина молекули целюлози дорiвнюi 400тАУ500 нм, а поперечник тАУ 0,3тАУ0,5 нм. Отже, цi молекули рiзко анiзодiаметричнi i при зiткненнi з вiдповiдним розчинником утворюють справжнi (молекулярнi) розчини.
Характерна риса бiльшостi ВМС тАУ наявнiсть у iх молекулах багаторазово повторюваних ланок. Це повторення залежить вiд ступеня полiмеризацii. Звiдси цi речовини мають ще i другу назву тАУ полiмери.
Дослiдженнями останнiх десятилiть доведено, що розчини ВМС не можна вiднести до типових колоiдних систем, хоча вони мають властивостi, характернi для колоiдних розчинiв: своiрiднiсть часток розчиненоi речовини; рух аналогiчний броунiвсько-му; малi швидкостi дифузii в iх розчинах через великi розмiри молекул ВМС, внаслiдок чого вони не здатнi проникати через напiвпроникнi мембрани; малi значення осмотичного тиску; повiльнiше протiкання в розчинах ряду процесiв (включаючи i хiмiчнi, пiдвищену схильнiсть до утворення рiзноманiтних хiмiчних комплексiв та iн.) Усе це вказуi на те, що розчини ВМС сполучають у собi властивостi як iстинних, так i колоiдних розчинiв. Пояснюiться це тим, що арозчинах ВМС розчинена речовина роздроблена на молекули, i, отже, цi розчини являють собою гомогеннi й однофазнi системи. При розчиненнi ВМС розчини утворюються самовiльно, тобто не потрiбнi спецiальнi добавки для iх утворення. Розчини ВМС тАУ термодинамiчно рiвноважнi системи, що тривалий час i стiйкими, якщо немаi впливу зовнiшнiх факторiв (наприклад, розчинiв електролiтiв). Розчини ВМС за молекулярно-кiнетичними властивостями нiчим не вiдрiзняються вiд розчинiв низькомолекулярних сполук. Незважаючи на те, що макромолекули не виявляються в ультрамiкроскопi, вони мають здатнiсть до свiтлорозсiювання, що приводить до опалесценцii або деякоi каламутностi розчину.
Всi ВМС внаслiдок iх великоi молекулярноi маси не леткi i не здатнi переганятися. З цiii ж причини ВМС дуже чутливi до впливу рiзних зовнiшнiх факторiв. Макромолекули легко розпадаються пiд впливом навiть незначних кiлькостей кисню та iнших деструктивних агентiв. Бiльшiсть ВМС при пiдвищеннi температури розм'якшуються поступово i не мають визначеноi температури плавлення. У цих речовин температура розкладання нижче температури кипiння, а тому вони можуть знаходитися тiльки в конденсованому станi.
Гiгантськi ланцюжкоподiбнi молекули ВМС по окремих ланках неоднорiднi, мають дифiльний характер. Окремi ланки складаються з атомних груп, що мають полярний характер. До числа полярних атомних груп належать тАУ СООН, тАУ NH2, тАУ ОН та iн. Цi радикали добре взаiмодiють з полярними рiдинами (водою, спиртом та iн.) тАУ гiдрату-ються, iнакше кажучи, вони гiдрофiльнi. Поряд з полярними макромолекули мiстять неполярнi, гiдрофобнi радикали тАУ тАУ СН3, тАУ СН2 тАУ С6Н5 та iн., що можуть сольватуватися неполярними рiдинами (бензол, петролейний ефiр та iн.), але не можуть гiдратуватися. У природних ВМС майже завжди переважають полярнi групи, тому, потрапляючи у воду, вони поводяться як гiдрофiльнi речовини. Чим бiльше полярних дiлянок у молекулi ВМС, тим краще вона розчинна у водi.
Властивостi ВМС залежать вiд величини i форми iх моiiекули. Так, ВМС, що мають сферичнi молекули (гемоглобiн, глiкоген, пепсин, трипсин, панкреатин та iн.) зазвичай являють собою порошкоподiбнi речовини i при розчиненнi майже не набухають. Розчини цих речовин мають малу в'язкiсть навiть при порiвняно великих концентрацiях i пiдкоряються законам дифузii й осмотичного тиску.
ВМС iз дуже асиметричними лiнiйними (розгалуженими), витягнутими молекулами (желатин, целюлоза та ii похiднi) при розчиненнi дуже набухають i утворюють високов'язкi розчини, що не пiдкоряються закономiрностям, властивим для розчинiв низькомолекулярних речовин. Розчинення ВМС з лiнiйними молекулами супроводжуiться набуханням, останнi i першою стадiiю iх розчинення. Причина набухання в тому, що при розчиненнi вiдбуваiться не тiльки дифузiя молекул речовини, яка розчиняiться, у розчинник, як це вiдбуваiться при розчиненнi низькомолекулярноi речовини (НМР), але i дифундування розчинника у ВМС. Набухання полягаi в наступному: молекули низькомолекулярноi рiдини-розчинника, рухливiсть яких у багато разiв бiльша рухливостi макромолекул, проникають у занурену в неi ВМС, заповнюючи вiльнi простори мiж макромолекулами. Далi розчинник починаi надходити усередину речовини, що набухаi, в наростаючiй кiлькостi завдяки гiдратацii полярних груп означених сполук. Основне значення гiдратацii полягаi в ослабленнi мiжмолекулярних зв'язкiв, розпушеннi цих сполук. Просвiти, що утворюються, заповнюються новими молекулами розчинника. Розсовуванню ланок i ланцюгiв макромолекул сприяють i осмотичнi явища, якi протiкають одночасно з гiдратацiiю полярних груп високомолекулярних сполук.
Пiсля того, як будуть зруйнованi зв'язки мiж макромолекулами, тобто коли нитки iх будуть достатньо вiдсунутi одна вiд одноi, макромолекули, набувши здатностi до теплового руху, починають повiльно дифундувати у фазу розчинника. Набухання переходить у розчинення, утворюючи однорiдний iстинний (молекулярний) розчин. Таким чином, розчинення ВМС iз лiнiйними макромолекулами протiкаi у двi стадii: перша (сольватацiя-гiдратацiя) супроводжуiться видiленням тепла, тобто зменшенням вiльноi енергii й об'iмним стиском. Основне призначення цiii стадii при розчиненнi зводиться до руйнування зв'язкiв мiж окремими макромолекулами. В другiй стадii набухання рiдина поглинаiться без видiлення тепла. Розчинник просто дифузно всмоктуiться в петлi сiтки, утвореноi поплутаними нитками макромолекул. У цiй стадii вiдбуваiться поглинання великоi кiлькостi розчинника i збiльшення об'iму набухаючоi ВМС у 10тАУ15 разiв, а також змiшування макромолекул з маленькими молекулами розчинника, що можна розглядати як чисто осмотичний процес.
Варто мати на увазi, що набухання такоi сполуки не завжди закiнчуiться ii розчиненням. Дуже часто пiсля досягнення вiдомого ступеня набухання процес припиняiться. Набухання може бути необмеженим i обмеженим.
Необмежене набухання закiнчуiться розчиненням. Сполука спочатку поглинаi розчинник, а потiм при тiй же температурi переходить у розчин. При обмеженому набуханнi високомолекулярна сполука поглинаi розчинник, а сама в ньому не розчиняiться, скiльки б часу вона не знаходилась у контактi.
Обмежене набухання такоi сполуки завжди закiнчуiться утворенням еластичного гелю (холодцю). Однак обмежене набухання, обумовлене обмеженим розчиненням, часто при змiнi умов переходить у необмежене. Так, желатин i агар-агар, що набухають обмежено в холоднiй водi, у теплiй водi набухають необмежено, чим користуються при розчиненнi цих речовин.
Набухання ВМС носить вибiрковий характер. Вони набухають лише в рiдинах, близьких iм за хiмiчною будовою. Так, сполуки, що мають полярнi групи, набухають у полярних розчинниках, а вуглеводневi тАУ тiльки в неполярних рiдинах.
Розчини ВМС, якщо вони знаходяться в термодинамiчнiй рiвновазi, i, як i справжнi розчини, агрегативно стiйкими. Однак при введеннi великих кiлькостей електролiтiв спостерiгаiться видiлення ВМС iз розчину. Але це явище не тотожне коагуляцii типових колоiдних систем, яке вiдбуваiться при введеннi невеликих кiлькостей електролiту i i необоротним процесом.
Видiлення з розчину ВМС вiдбуваiться при додаваннi великих кiлькостей електролiту i i оборотним процесом тАУ пiсля видалення з осаду електролiту чи промиванням дiалiзом ВМС знову стаi здатним до розчинення. Рiзний i механiзм обох явищ.
Коагуляцiя вiдбуваiться в результатi стиснення подвiйного електричного шару i зменшення або повного зникнення електричного заряду, що i основним фактором стiйкостi. Видiлення з розчину полiмеру при додаваннi великоi кiлькостi електролiту пояснюiться простим зменшенням розчинностi ВМС у концентрованому розчинi електролiту i називаiться висолюванням. Висолююча дiя рiзних осадникiв тАУ наслiдок iх власноi сольватацii, при якiй вiдбуваiться затрата розчинника, що веде до зниження розчинностi ВМС. При додаваннi нейтральних солей iх iони, гiдратуючись, вiднiмають воду в молекул ВМС. При висолюваннi головну роль граi не валентнiсть iонiв, а iх здатнiсть до гiдратацii. Висолююча роль електролiтiв, головним чином, залежить вiд анiонiв, причому за висолюючою дiiю анiони можна розташувати в наступному порядку: сульфат-iон, цитрат-iон, ацетат-iон, хлорид-iон, роданiд-iон.
Висолюючу дiю мають не тiльки анiони, але й катiони, такi як лiтiй, натрiй, калiй, рубiдiй, цезiй. З цих сполук найчастiше застосовуються сполуки, що мiстять катiони натрiю i калiю. Вони займають друге мiсце пiсля анiонiв за висолюючою дiiю. При додаваннi електролiту розчиннiсть ВМС знижуiться i вона випадаi в осад. Чим вища здатнiсть до гiдратацii iонiв, тим сильнiша iх висолююча дiя. Тому при готуваннi розчинiв ВМС за прописами, до складу яких входять осадники, доцiльно останнi додавати до розчину ВМС у розчиненому виглядi. ВМС необхiдно обов'язково розчиняти в чистому розчиннику, тому що в розчинi солей розчинення цих речовин вiдбуваiться важко.
Дегiдратацiя, розчиненоi сполуки, а отже i висолювання ii можуть бути викликанi i неiонiзованими речовинами, наприклад, спиртом. Висолююче дiють також концентрованi розчини цукру (сиропи). Цi речовини гiдратуються за рахунок макромолекул. Розчинник, витрачений на iх гiдратацiю, вже втрачаi здатнiсть брати участь у розчиненнi первинно розчиненого ВМС. Цукор i спирт мають сильно дегiдратуючу дiю при введеннi у значних кiлькостях, тому iх необхiдно додавати до розчину ВМС частинами при збовтуваннi.
Пiд дiiю вказаних факторiв спостерiгаiться також явище коацервацii тАУ подiл системи на два шари. Коацервацiя вiдрiзняiться вiд висолювання тим, що речовина, тобто дисперсна фаза, не вiдокремлюiться вiд розчинника у виглядi твердого пластiвчастого осаду, а збираiться спочатку в невидимi неозброiним оком жирнi краплi, що поступово зливаються в краплi великого розмiру, а потiм вiдбуваiться розшаровування на 2 шари: перший тАУ концентрований шар полiмеру i розчинника; другий тАУ розведений розчин того ж полiмеру. Пiд дiiю низьких температур можливi i такi явища, як желатинування, або драглiння, i синерезис.
Вiд висолювання драглiння вiдрiзняiться тим, що не вiдбуваiться подiлу системи з утворенням осаду, а вся система в цiлому переходить в особливу промiжну форму свого iснування тАУ холодець, чи гель, причому цей стан характеризуiться повною втратою текучостi. Наприклад, розчин желатину здраглюiться при зниженнi температури; при пiдвищеннi температури вiн знову набуваi плинностi i його можна застосовувати. Процес драглiння може вiдбуватися в самому гелi, що може призвести до подiлу системи на 2 фази: концентрований гель i розчинник, що мiстить молекули ВМС. Це явище здраглювання, що вiдбуваiться в гелi, називаiться синерезисом i характерне для розчинiв крохмалю.
Володiючи великою стiйкiстю стосовно дii електролiтiв, розчини ВМС, будучи доданi у визначенiй кiлькостi до золiв, значно пiдвищують iх агрегативну стiйкiсть. Це явище одержало назву захисноi дii чи захисту. Так, наприклад, добавка до червоного золю золота невеликоi кiлькостi желатини в багато разiв пiдвищуi стiйкiсть його проти дii коагулюючих електролiтiв (сильно зростаi порiг коагуляцii). Захищений золь може iснувати в розчинi у бiльших концентрацiях, нiж незахищений. У деяких випадках захищенi золi навiть стають оборотними. Прикладом може служити медичний препарат протаргол (захищений золь срiбла). Пiсля видалення розчинника вiн перетворюiться в сухий колоiдний порошок, розчинний потiм у будь-яких кiлькостях води.
Захисна дiя розчинiв ВМС залежить вiд природи речовини i природи захисту. Кiлькiсно вона характеризуiться так називаним золотим числом, що виражаiться мiнiмальним числом мiлiграмiв сухого ВМС, що охороняi 10 см3 червоного гiдрозолю золота вiд змiни забарвлення при додаваннi до нього 1 см3 10 % розчину хлориду натрiю. Захисна дiя рiзних ВМС дуже рiзна. Особливо високою захисною дiiю володiють бiлки. Явище захисту вiдiграi важливу роль у рядi фiзiологiчних процесiв. Так, наприклад, захиснi речовини бiлкового характеру утримують у дрiбнодисперсному станi находящиеся в кровi важкорозчиннi фосфат i карбонат кальцiю. При деяких захворюваннях вмiст захисних речовин у кровi знижуiться, що приводить до випадання зазначених солей в осад (утворення каменiв у нирках, печiнцi, вiдкладення солей на суглобах). Багато лiкарських речовин i захищеними золями (колларгол, протаргол i iн.).
По характерi втАЩязкоi течii рiдиннi дисперснi системи подiляються на двi груп:
1) безструктурнi системи, частки яких бiльш-менш вiльнi i майже не взаiмодiють один з одним (розчини низькомолекулярних речовин, розведенi емульсii, суспензii i золi);
2) структурованi системи тАУ мiстять частки, взаiмодiючi один з одним i з дисперсiйним середовищем (розчини ВМС, концентрованi емульсii i суспензii).
Системи першоi групи пiдкоряються законам Пуазейля i Ньютона: кiлькiсть рiдини, що протiкаi через капiляр в одиницю часу, змiнюiться прямо пропорцiйно тиску, а коефiцiiнт в'язкостi i величиною постiйноi i не залежить вiд градiiнта чи швидкостi тиску, прикладеного до капiлярного вiскозиметра.
Структурованi системи не пiдкоряються законам Пуазейля i Ньютона. Обчислена по вiдповiдному рiвнянню в'язкiсть таких систем маi перемiнне значення i i функцiiю градiiнта швидкостi. У таких систем чим вище тиск, пiд яким вiдбуваiться витiкання рiдини по капiлярi, тим бiльше швидкiсть витiкання, тобто тим нижче величина в'язкостi, знайдена досвiдченим шляхом. При розглядi поводження структурованих систем мова йде про удавану, чи ефективну в'язкiсть nудав, тому що в'язкiсть рiдини вiд швидкостi витiкання не залежить. Аномальна втАЩязка течiя рiдких систем другоi групи обумовлено виникненням у iхньому обтАЩiмi внутрiшнiх структур.
Найбiльш сприятливi умови для утворення таких структур спостерiгаiться в розчинах ВМС, тому що в бiльшостi випадкiв макромолекули ВМС мають лiнiйну будову, причому довжина iх набагато перевищуi розмiри в iнших напрямках. Навiть при невеликiй концентрацii розчину пiд впливом межмолекулярных сил макрочастки немiцно зчiплюються i переплiтаються одина з одною, утворюючи просторову молекулярну сiтку-каркас, що перешкоджаi витiканню розчину по капiляру вiскозиметра. З пiдвищенням тиску пухкий молекулярний каркас руйнуiться, нитки макромолекул розпрямляються й орiiнтуються своiю довгою вiссю в напрямку потоку, у результатi чого знижуiться гiдродинамiчний опiр i збiльшуiться швидкiсть витiкання розчину. Обчислена по рiвнянню Ньютона чи Пуазейля в'язкiсть падаi зi збiльшенням прикладеного тиску доти, поки не вiдбудеться досить повна орiiнтацiя часток. При подальшому пiдвищеннi тиску швидкiсть витiкання в деякому iнтервалi значень градiiнта швидкостi не змiнюiться, а потiм починаi зростати внаслiдок переходу ламiнарного витiкання рiдини в турбулентне.
Аналогiчна залежнiсть в'язкостi вiд швидкостi плину спостерiгаiться в концентрованих емульсiй i суспензiй. Крапельки дисперсноi фази в емульсiях зi зростанням прикладеного тиску i збiльшенням швидкостi витiкання подовжуються, перетворюючи з кульок в елiпсоiди. Це полегшуi витiкання i веде до зниження в'язкостi.
Розглянемо вплив концентрацii на в'язкiсть безструктурних i структурованих систем. Для безструктурних систем залежнiсть в'язкостi вiд концентрацii виражаiться рiвнянням А. Эйнштейна:
де
η тАУ втАЩязкiсть розчину
η0 тАУ втАЩязкiсть розчинника
φ тАУ концентрацiя речовини
З рiвняння випливаi, що мiж в'язкiстю системи i змiстом у нiй дисперсноi фази iснуi лiнiйна залежнiсть. Результати, обчисленi з рiвняння Эйнштейна, добре погодяться з досвiдченими даними при малих концентрацiях дисперсноi фази i сферичнiй формi часток.
Для розчинiв ВМС формула Эйнштейна незастосовна. Обгрунтована на досвiдi в'язкiсть розчинiв ВМС завжди значно вище обчисленоi i не росте лiнiйно з ростом концентрацii (особливо сильний рiст в'язкостi спостерiгаiться в областi високих концентрацiй). В'язкiсть розчинiв ВМС зростаi при стояннi. Усi цi аномалii вiдбуваються через схильнiсть розчинених високомолекулярних речовин до утворення структур. При нагрiваннi i механiчному впливi мiцнiсть внутрiшнiх структур зменшуiться i в'язкiсть розчинiв ВМС падаi. На в'язкiсть розчинiв ВМС сильний вплив роблять малi добавки деяких мiнеральних речовин. Наприклад, невеликi кiлькостi солей кальцiю дуже сильно пiдвищують в'язкiсть розчинiв нiтроцелюлози i желатини.
Для розведених розчинiв ВМС iз довгими молекулами Г. Штаудингер знайшов наступну залежнiсть мiж в'язкiстю i концентрацiiю речовини в розчинi:
де
n-n0 / n0 - питома в'язкiсть nпит (вона показуi вiдносне збiльшення в'язкостi чистого розчинника при додатку до нього високомолекулярноi речовини);
М тАУ молекулярна маса речовини;
с тАУ концентрацiя розчину;
Км тАУ константа для кожного полимергомологического ряду (порядку 10-4). По рiвнянню Штаудингера можна обчислювати молекулярну масу ВМС.
Концентрацiю розчину виражають в основних молях (кмоль) на лiтр (м3). Основний моль тАУ число грамiв, рiвне молекулярнiй масi мономера, з якого була отримана молекула полiмера. Наприклад, у полiетилена ВлосновнийВ» мольний розчин повинний мiстити 28 г. полiмера в 1 л (чи 28 кг у 1 м3).
РЖнодi в'язкiсть розчинiв ВМС виражають через приведену в'язкiсть.
Вiдношення nуд / с називаiться приведеною (до одиницi концентрацii) в'язкiстю. Здавалося б, що приведена в'язкiсть для того самого полiмеру не повинна залежати вiд концентрацii. Однак дослiдження показали, що приведена в'язкiсть звичайно зростаi з пiдвищенням концентрацii полiмера.
2. Класифiкацiя та бiофармацевтична оцiнка ВМС
2.1 Принципи класифiкацii ВМС
Високомолекулярнi сполуки прийнято класифiкувати за такими ознаками:
1. За джерелами одержання: природнi ВМС (бiлки, ферменти, пектини, камедi, полисахариди, рослиннi слизи, у т.ч. густi i сухi екстракти, багато смол та iн.), напiвсинтетичнi ВМС (ефiри целюлози тАУ метилцелюлоза, натрiй-карбоксиметилцелю-лоза, ацетилфталiлцелюлоза) i синтетичнi (полiвiнiловий спирт, полiвiнiлацетат, полi-вiнiлпiролiдон, полiсилоксани, полiетиленоксиди та iн.).
2. За здатнiстю до розчинення: обмежено i необмежено набухаючi.
3. За застосуванням: лiкарськi (пепсин, трипсин, панкреатин та iн.) i допомiжнi речовини (стабiлiзатори суспензiй i емульсiй, основи для мазей, супозиторiiв, плiвкоутворювачi, жироцукри та iн.).
В аптечнiй практицi з природних ВМС найширше застосовують вищi полiсахариди загальноi формули (С4Н10О5)п. Представник цiii групи ВМС тАУ крохмаль. Офiцинальними i 4 сорти крохмалю, що допускаються до вживання з медичними цiлями: пшеничний, кукурудзяний, рисовий i картопляний. Велику частину сухоi маси крохмалiв складають полiсахариди (97,3тАУ98,9 %), решту тАУ бiлковi речовини (0,28тАУ1,5 %), клiтковина (0,2тАУ0,69 %), мiнеральнi речовини (0,3тАУ0,62 %). Основна частина крохмалю тАУ амiлаза й амiлопектин.
Молекули амiлази являють собою слабко розгалуженi частки, що складаються з глiкозидних залишкiв (до 700), зв'язаних мiж собою головними валентностями. Молекулярна маса ii знаходиться в межах 32000тАУ160000. Амiлаза розчиняiться в гарячiй водi з утворенням прозорого розчину. Амiлопектин маi складнiшу будову i складаiться з бiльш розгалужених молекул, якi мiстять до 2000 глiкозидних залишкiв; молекулярна маса його знаходиться в межах 100000тАУ1000000. Змiст амiлопектину в крохмалi складаi 10тАУ20 %. Перехiд крохмалю в розчин може вiдбуватися тiльки при нагрiваннi, зерна крохмалю набухають, вiдбуваiться iх розрив i утворюiться густа рiдина тАУ крохмальний клейстер у виглядi в'язкого гiдрозолю. Рiзнi сорти крохмалю мають рiзнi температури клейстеризацii. Найнижча температура клейстеризацii в картопляному крохмалi (55тАУ60 В°С) i найвища у рисовому (70тАУ80 В°С).
Для попередження утворення грудок, що погано розподiляються у водi, крохмаль спочатку змiшують з холодною водою, пiсля чого розчиняють у киплячiй водi.
Розчини крохмалю називають: слиз крохмалю, крохмальний вiдвар чи крохмальний клейстер.
Крохмаль використовують у рiзних лiкарських формах: у порошках, присипках, пiгулках, у виглядi 2 % розчинiв для внутрiшнього застосування i клiзм; 4тАУ7 % розчини крохмалю на водi очищенiй та глiцеринi використовують як основи для мазей; 10 % розчини крохмалю використовують як стабiлiзатор для суспензiй i емульсiй.
Шляхом обробки крохмалю ферментами (мальтозою), мiнеральними кислотами, окисляючими речовинами при нагрiваннi одержують рiзнi похiднi крохмалю. Наприклад, розчиннi крохмалi одержують пiсля обробки розчином кислоти з наступним висушуванням.
Декстрин тАУ продукт розщеплення макромолекули крохмалю при швидкому нагрiваннi або в присутностi кислот на дрiбнiшi молекули тАУ полiсахариди крохмалю того ж складу, що i крохмаль.
Воднi розчини декстрину мають високу в'язкiсть i велику склеюючу здатнiсть. Завдяки цьому за допомогою декстрину можна одержувати хорошi пiлюльнi маси. Декстрин широко використовуiться як емульгатор у рядi краiн (Нiмеччина, США та iн.) у виглядi декстринового слизу тАУ для емульгування рiдких лiкарських речовин, що не змiшуються з водою.
Похiднi крохмалю краще розчиннi у водi i бiльш стiйкi. iх використовують як допомiжнi речовини при виробництвi таблеток, а розчини як основи для мазей. У результатi життiдiяльностi спецiального виду бактерiй утворюiться високомолекулярний полiсахарид тАУ декстран, молекулярна маса якого знаходиться в межах вiд 15000 до 150000; 6 % розчин декстрану з молекулярною масою 50000тАУ60000, вiдомий пiд назвою полiглюкiн, використовують для внутрiшньовенного введення як кровозамiнник. Це прозора безбарвна рiдина без запаху з рН вiд 4,5 до 6,5.
Рослиннi екстракти (густi i сухi) являють собою концентрованi витяги з лiкарськоi рослинноi сировини (ГФ XI, с. 160), що мiстять у своiму складi рiзнi природнi ВМС (камедi, слизи, бiлки, крохмаль та iн.).
Густi екстракти тАУ в'язкi маси зi вмiстом вологи не бiльше 25 %; сухi екстракти тАУ сипучi маси зi вмiстом вологи не бiльше 5 %. Для екстрагування лiкарськоi рослинноi сировини застосовують воду, спирт етиловий рiзноi концентрацii й iншi екстрагенти, iнодi з додаванням кислот, лугiв, глiцерину, хлороформу та iн. Витяжки для густих i сухих екстрактiв звiльняють вiд баластових речовин за допомогою осадження спиртом, застосування адсорбентiв, кип'ятiння та iнших способiв з наступним фiльтруванням. Очищенi витяжки згущають випарюванням пiд вакуумом до належноi консистенцii (густi екстракти).
Сухi екстракти одержують висушуванням густих екстрактiв чи безпосередньо з очищеноi витяжки з використанням методiв, що забезпечують максимальне збереження дiючих речовин: розпилення, лiофiлiзацiя, сублiмацiя та iн.
Пектиновi речовини тАУ це високомолекулярнi сполуки, що являють собою за структурою полiгалактуронову кислоту, частково етерифiковану метанолом. Вони входять до складу клiтинних стiнок багатьох рослин. Характерна властивiсть розчинiв пектину тАУ висока желатинуюча здатнiсть. Пектин становить iнтерес для створення дитячих лiкарських форм.
Мiкробнi полiсахариди вiдносяться до класу природних полiмерiв, що мають рiзноманiтнi властивостi, завдяки яким iх застосовують як основи для мазей i лiнiментiв, а також як пролонгатори, стабiлiзатори гетерогенних систем i т. п.
У хiмiко-фармацевтичному iнститутi (м. Санкт-Петербург) розроблена технологiя нових мiкробних полiсахаридiв, якi характеризуються апiрогеннiстю i малою токсичнiстю, що визначаi можливiсть використання iх як допомiжних речовин. Позитивно i те, що запаси iх практично невичерпнi. З групи цих речовин найбiльше поширення одержав аубазидан тАУ позаклiтинний полiсахарид, одержуваний мiкробiологiчним синтезом за допомогою дрiжджового гриба. Завдяки своiй будiвлi, розгалуженiй структурi, конфiгурацii i конформацii моносахаридiв у молекулi полiмеру (М.м. тАУ 6тАУ9 млн.) вiн маi гарну розчиннiсть у водi, даi в'язкi розчини, пластичнi гелi, може взаiмодiяти з iншими речовинами, i ефективним стабiлiзатором i емульгатором. Аубазидан у 0,6 % i бiльшiй концентрацii утворюi гелi, якi використовують як основи для мазей, 1 %-для плiвок i губок, у концентрацiю, 1тАУ0,3 %-як пролонга-тор очних крапель. Його розчини стiйкi при термiчнiй стерилiзацii до 120 В°С.
Альгiнова кислота являi собою ВМС, яку одержують з морських водоростей (ламiнарiй). Альгiновая кислота i ii натрiiва сiль практично нешкiдливi. Вони здатнi утворювати в'язкi воднi розчини i пасти; мають гомогенiзуючi, розпушуючi, стабiлiзуючi властивостi. Це послужило пiдставою для широкого використання iх у складi рiзних фармацевтичних препаратiв як розпушуючих, емульгуючих, пролонгуючих, плiвкоутворювальних допомiжних речовин.
Агароiд являi собою ВМС рiзного ступеня полiмеризацii з малою реакцiйною здатнiстю, одержуваний з водоростей. До складу полiмеру входять глюкоза i галактоза, а також мiнеральнi елементи (кальцiй, магнiй, сiрка та iн.). У 0,1 % концентрацii маi стабiлiзуючу, розпушуючу i сковзаючу (важливо для таблеток) дiю; у 5 % концентрацii тАУ коригуючий ефект; у 1,5 % концентрацii в сумiшi з глiцерином його використовують як мазеву основу.
Колаген тАУ основний бiлок сполучноi тканини, складаiться з макромолекул, що мають трьохепiральну структуру. Головне джерело одержання колагену тАУ шкiра великоi рогатоi худоби, у якiй його мiститься до 95 %. Колаген застосовують як ранове покриття: плiвки з фурацилiном, кислотою борною, олiiю облiпиховою, метилурацилом, а також очнi плiвки з антибiотиками; губки гемостатичнi з рiзними лiкарськими речовинами. Вiн забезпечуi оптимальну активнiсть лiкарських речовин, що зв'язано з iх глибоким проникненням i тривалим контактом iз тканинами органiзму. Колаген тАУ гарний носiй очних лiкарських форм (розчинiв, плiвок).
Бiлки також вiдносяться до природних високомолекулярних сполук. В основi цих продуктiв лежить полiпептидне угруповання, складнi молекули якого побудованi з амiнокислот.
У залежностi вiд форми молекул бiлки роздiляють на фiбрилярнi, що мають лiнiйну витягнуту форму, i глобулярнi, що мають згорнуту кулясту форму молекул тАУ глобуль. Молекулярна маса бiлкiв коливаiться в межах вiд 27000 до 6800000. При розчиненнi у водi молекули бiлкiв дисоцiюють на iони. Ця дисоцiацiя може вiдбуватися за кислотним чи основним типом залежно вiд рН середовища. У дуже кислому середовищi бiлок поводить себе як основа, його молекула дисоцiюi за рахунок груп тАУ NH, за основним типом:
HONH3-R-COOH => [NH3-R-COOH]++ ОН-
Кислотна дисоцiацiя при цьому пригнiчена. У лужному середовищi, навпаки, пригнiчена основна дисоцiацiя, а йде переважно кислотна:
HONH3-R-COOH => [HONH3-R-COO]- + Н+
Однак при певному значеннi рН ступiнь дисоцiацii амiно- i карбоксильних груп набуваi однакового значення, тодi молекули бiлкiв стають електронейтральними. Значення рН, при якому молекула бiлка знаходиться в електронейтральному станi, називаiться iзоелектричною точкою (РЖЕТ). Для бiльшостi бiлкiв iзоелектрична точка лежить в областi кислих розчинiв. Зокрема, для желатину тАУ 4,7; казеiну молока тАУ 4,6; γ-глобулiну кровi тАУ 6,4; пепсину тАУ 2,0; хiмотрипсину тАУ 6,0; альбумiну яiчного тАУ 4,7; фармагелю А тАУ 7,0; фармагелю В тАУ 4,7. Необхiдно враховувати РЖЕТ, тому що встановлено, що вiд ii величини залежить стiйкiсть бiлкiв, а отже, i прояв iх властивостей. У деяких випадках можливо навiть випадання бiлкiв в осад. Це зв'язано з тим, що в РЖЕТ по всiй довжинi бiлковоi молекули знаходиться рiвна кiлькiсть позитивно i негативно заряджених iоногенних груп, що приводить до змiни конфiгурацii молекули. Гнучка молекула звертаiться в клубок силою притягання рiзнойменних iонiв
Представниками групи природних ВМС i також ферменти, зок
Вместе с этим смотрят:
РЖсторiя виникнення та розвитку масажу
Аборты
Аденовирусная инфекция
Азотные и кислородные ванны, нафталановая нефть
Акушерська операцiя - накладання акушерських щипцiв