Đề tài Hệ keo và ứng dụng của hệ keo trong bào chế thuốc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH KHOA HOÁ HỌC ỨNG DỤNG BÀI THU HOẠCH HỆ KEO VÀ ỨNG DỤNG CỦA HỆ KEO TRONG BÀO CHẾ THUỐC Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Anh Thư Nhóm thực hiện: Lý Trường Dũ MSSV: 112614056 Nguyễn Minh Lưng MSSV: 112614094 Phạm Huỳnh Ngân MSSV: 112614102 Nguyễn Hửu Văn MSSV: 112614175 Phạm Hoàng Tuấn MSSV: 112614172 Trà Vinh ,2016 MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG ĐỊNH NGHĨA 1 PHÂN LOẠI HỆ KEO 1 Theo kích thước hạt phân tán 1 Theo trạng thái tập hợp pha của hệ 1 Theo cường độ tương tác giữa hạt phân tán, môi trường của hệ 2 ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ KEO 2 TÍNH CHẤT CỦA HỆ KEO 2 Tính chất quang học của hệ phân tán 3 Tính chất động học theo phân tử của hệ keo 3 Tính chất điện của các hệ keo 5 ĐIỀU CHẾ DUNG DỊCH KEO 6 Điều Chế 6 Tinh chế keo 6 ỨNG DỤNG TRONG BÀO CHẾ THUỐC 6 Nhủ tương thốc 7 Thuốc mở 7 TÀI LIỆU THAM KHẢO 8 I. ĐỊNH NGHĨA Hệ keo, còn gọi là hệ phân tán cao, là một hệ thống có hai thể của vật chất, một dạng hỗn hợp ở giữa hỗn hợp đồng nhất và hỗn hợp không đồng nhất. -Trong một hệ phân tán keo, các giọt nhỏ hay hạt nhỏ của một chất, chất phân tán, được phân tán trong một chất khác, môi trường phân tán. -Trong một hệ keo cao phân tử, các chất cao phân tử được phân tán trong một trường đồng nhất (môi trường phân tán). Rất nhiều chất quen thuộc bao gồm cả bơ, sữa, kem sữa, các aerosol (Ví dụ như sương mùkhóisương (tiếng Anh: Smog, kết hợp của từ smoke và fog), khói xe), nhựa đường,mực, sơn, bọt biển đều là hệ keo. Bộ môn nghiên cứu về hệ keo được nhà khoa học người Scotland Thomas Graham mở đầu vào năm 1861. II.PHÂN LOẠI HỆ KEO Theo kích thước hạt phân tán Dựa vào kích thước hoặc đường kính của hạt phân tán, các hệ phân tán được chia làm ba loại chính sau: Hệ phân tán tử: Trong hệ, chất phân tán ở dạng những phần tử rất nhỏ, kích thước nhỏ hơn 10-7cm, chúng là những phân tử và ion đơn giản. Hệ phân tán keo: Gồm các hạt phân tán có kích thước 10-7 đến 10-4cm. Hệ phân tán keo thường được gọi là hệ keo hoặc hệ son(sol). Hệ phân tán thô: Gồm các hạt có kích thước lớn hơn 10-4cm, hệ thô là hệ vi dị thể không bền vững. Theo trạng thái tập hợp pha của hệ Phương pháp đơn giản cho cách phân loại này là dựa vào pha môi trường của hệ để phân loại các hệ vi dị thể. Môi trường phân tán khí: Gọi chung là son khí (aeorosol) gồm các hệ: Hệ L/K (các giọt lỏng phân bố trong pha khí) như: mây, sương mù Hệ R/K (các hạt rắn phân bố trong pha khí) như khói, bụiHệ K/K (hệ phân tán phân tử). Môi trường phân tán lỏng: Gồm các hệ: Hệ K/L (các bọt khí phân bố trong pha lỏng) như bọt xà phòng trong nước Hệ L/L (các giotl lỏng phân bố trong pha lỏng) như: huyền phù, keo vô cơ trong nước. Môi trường phân tán rắn: Gồm các hệ: Hệ K/R (các hạt khí phân bố trong pha rắn) như bọt khí trong thuỷ tinh, các vật liệu xốp Hệ L/R (các giọt lỏng phân bố trong pha rắn) như: những giọt lỏng trong môi trường động thực vật Hệ R/R (các hạt phân tán rắn trong pha rắn) như: thuỷ tinh mầu, hợp kim Theo cường độ tương tác giữa hạt phân tán và môi trường của hệ Các hệ vi dị thể trong môi trường lỏng được chia làm 2 loại là hệ keo ghét lưu và hệ keo ưa lưu. Hệ keo ghét lưu: Hệ keo gồm các hạt phân tán hầu như không liên quan với môi trường thì được gọi là hệ keo ghét lưu hoặc hệ keo ghét dung môi (lyophobe), nếu môi trường nước thì gọi là hệ keo ghét nước (hydrophobe). Hệ keo ưa lưu: Hệ gồm các hạt phân tán liên kết chặt chẽ với môi trường của hệ được gọi là hệ keo ưa lưu hay hệ keo ưa dung môi (luophile), nếu môi trường nước được gọi là hệ keo ưa nước (hydrophile) III.ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ KEO Dung dịch keo có khả năng phân tán ánh sáng. Sự khuếch tán trong dung dịch keo rất chậm. Áp suất thẩm thấu trong dung dịch keo rất nhỏ. Dung dịch keo có khả năng thẩm tích ( hạt keo không lọt qua màn bán thấm). Dung dịch keo không bền vững. Dung dịch keo thường có hiện tượng điện di. IV.TÍNH CHẤT CỦA HỆ KEO Tính chất quang học của hệ phân tán Sự phân tán ánh sáng của hệ keo Khi chiếu một chùm sáng vào một dung dịch keo trong suốt đẻ trong bóng tối thì thấy một dải sáng mờ đục dạng hình nón xuất hiện ở phần dung dịch có ánh sáng đi qua. Hệ phân tán có kích thước hạt lớn hơn bước sóng phản xạ ánh sáng làm cho hệ có màu đục. Hệ keo có kích thước hạt nhỏ hơn bước sóng, nên có khả năng phân tán ánh sáng. Đặc điểm của ánh sáng phân tán bởi hệ keo là nó bị phân cực. Theo phương tới ánh sáng phân tán hầu như không bị phân cực, trong khi đó, theo phương vuông góc với phương tới thì ánh sáng phân tán hầu như bị phân cực hoàn toàn. Ta có thể rút ra một số kết luận như sau: Hạt keo có kích thước càng lớn(V càng lớn) tán xạ càng mạnh. Nồng độ hạt càng lớn, ánh sáng bị tán xạ càng mạnh. Ánh sáng tới có bước sóng càng ngắn càng bị tán xạ mạnh khi chiếu vào hệ keo. Sự hấp thụ ánh sáng của hệ keo Nói chung, các hệ phân tán bao ồm các dịch thực, dung dịch keo, hệ phân tán thô nếu có màu và không trong suốt thì đều có khả năng hấp thụ ánh sáng ở những mức độ khác nhau. Màu sắc của dung dịch keo phụ thuộc vào nhiều yếu tố: bản chất của chất phân tán và môi trường phân tán, nồng độ, hình dạng hạt, bước sóng ánh sáng, góc nhìn. Nhìn chung, màu sacws của sol kim loại có màu sắc rất phức tạp. Nguyên nhân là do sol kim loại vừa hấp thụ mạnh ánh sáng lại vừa phân tán ánh sáng. Tính chất động học theo phân tử của hệ keo Chuyển động Brown Chuyển động Brown là chuyển động nhiệt của các hạt pha phân tán trong hệ keo cũng như các hệ vi dị thể. Chuyển động Brown diễn ra không ngừng, không phụ thuộc vào các nguồn sáng năng lượng bên ngoài và chuyển động càng mạnh khi nhiệt độ càng cao. Sự khuếch tán trong dung dịch keo Sự khuếch tán là một quá trình tự diễn biến để sang bằng nồng độ của chất phân tán vào môi trường phân tán. Khuếch tán là một tính chất đặc trưng của hệ phân tán. Tốc độ khuếch tán của các hạt keo nhỏ hơn nhiều so với tốc độ khuếch tán của phân tử hoặc ion, vì kích thước hạt keo lớn hơn nhiều so với phân tử hoặc ion. Nguyên nhân chủ yếu của sự khuếch tán là sự chuyên động nhiệt của các phân tử chất phân tán và môi trường phân tán. Áp suất thẩm thấu của dung dịch keo Thẩm thấu là sự khuếch tán một chiều của các phân tử dung môi qua màng bán thấm theo chiều hướng làm giảm nồng độ dung dịch. Nói một cách rộng hơn thì sự thẩm thấu là sự khuếch tán và dung môi đưa đến sự sang bằng nồng độ trong toàn bộ thể tích của hệ. Áp suất thẩm thấu của dung dịch keo chỉ phụ thuộc vào số hạt chứ không phụ thuộc vào bản chất và kích thước hạt keo. Sự sa lắng trong hệ keo Khi xem xét sự khuếch tán, chúng ta đã bỏ qua lực hút của trái đất đối với các hạt phân tán. Thực ra các hạt phân tán có kích thước đủ lớn như hạt phân tán thô dễ dàng bị lắng đọng xuống đáy bình, sọi là sự sa lắng. Trái lại đối với dung dịch thực, các phân tử hoặc ion có kích thước bé thì sự chuyển động nhiệt lớn, ảnh hưởng của trọng lực trở nên không đáng kể, nghĩa là không có sự sa lắng phần tử các chất tan. Trong thực tế, trong một hệ (gọi là hệ đa phân tán) thì sự khuếch tán và sự sa lắng xảy ra phức tạp hơn nhiều. Độ nhớt của các hệ keo Do dung dịch keo có các phần tử lơ lửng với kích thước lớn hơn nhiều so với kích thước của các phân tử thông thường. Nrrn hệ keo có vận tốc chảy tăng, sự chảy dòng chuyển csang chảy cuộn sớm hơn. Mặt khác, hạt keo làm giảm khoảng không gian của chất lỏng cho nên độ nhớt của dung dịch keo bao giờ cũng lớn hơn dung dịch phân tán. Tính chất điện của các hệ keo Một số hiện tượng điện trong hệ keo Hiện tượng điện di (hay hiện tượng điện chuyển) là hiện tượng các hạt rắn di chuyển trong môi trường lỏng, dưới tác dụng của điện trường. Hiện tượng điện thẩm (hay hiện tượng điện thẩm thấu) là sự di chuyển của pha lỏng tương đối so với pha rắn dưới tác dụng của điện trường. Hiệu ứng Dorn: là hiện tượng dòng điện xuất hiện khi các hạt pha rắn chuyển động so với chất lỏng đứng yên. Hiện tượng này ngược với hiện tượng điện di. Hiện tượng thế chảy: sự chuyển động của pha lỏng với pha rắn làm xuất hiện dòng điện. Điện thế được đo trong trường hợp này ngược với hiện tượng điện thẩm. Ứng dụng của hiện tượng điện trong hệ keo: - Áp dụng hiện tượng điện di có thể tách được những thành phần của những hỗn hợp phức tạp các protit tự nhiên và các chất điện ly cao phân tử. - Dùng phương pháp điện di phủ lên bề mặt vật liệu ẫn điện một lớp mỏng các hạt keo có độ đồng nhất cao với bề dày cần thiết. - Điện di còn được áp dụng để phủ cao su lên bề mặt kim loại. - Điện thẩm được ứng dụng trong việc làm khô các vật liệu xốp và lọc tách các lớp kết tủa Cấu tạo hạt ghét lưu Hai thành phần chủ yếu của hạt keo là nhân keo và lớp điện kép. Nhân keo: Nhân keo do rất nhiều phân tử, nguyên tử hoặc ion đơn giản tập hợp lại, cũng có trường hợp do sự chia nhỏ của hạt lớn hơn. Nhân keo có thể có cấu tạo tinh thể hoặc vô định hình, nhưng là phần vật chất ổn định, hầu như không có biến đổi trong các quá trình chuyển động của hệ phân tán. Lớp điện kép: Lớp điện kép gồm hai lớp điện tích ngược dấu nhau, nhưng cấu tạo phức tạp và luôn luôn biến đổi dưới tác động bên ngoài (môi trường, pH, lực ion, nhiệt độ). Lớp điện kép được hình thành chủ yếu do sự hấp phụ. ĐIỀU CHẾ DUNG DỊCH KEO Điều chế Có hai phương pháp chính điều chế là phương pháp phân tán và phương pháp ngưng tụ - Phương pháp phân tán: bao gồm các biện pháp chia nhỏ các hạt phân tán có kích thước lớn thành các hạt có kích thước nhỏ, thích hợp. Ví dụ: nghiêng, xay, giã, dùng hồ quang, siêu âm, - Phương pháp ngưng tụ: bao gồm các biện pháp tập hợp các phần tuer nhỏ thành cac hật có kích thước thích hợp. Tinh chế keo Trong quá trình điều chế, do nguyên liệu đã dùng, do phải thêm chất làm bền nên dung dịch keo thu được thường không sạch. Trong dố các chất làm bền thì chất điện ly là chất ảnh hưởng lớn đến tính chất của hệ keo. Do đó ciệc tinh chế keo, trước hết nhằm tách các chất điện ly ra khỏi hệ bằng phương pháp thẩm tích. Ngoài phương pháp thẩm tích còn có thể dùng phương pháp siêu lọc. ỨNG DỤNG TRONG BÀO CHẾ THUỐC Nhũ tương thuốc Nhũ tương là gì? Theo Dược Điểm Việt Nam (DĐVN), nhũ tương thuốc gồm các dạng thuốc lỏng hoặc mềm để uống tiêm dùng ngoài được điều chế bằng cách dùng tác dụng của chất nhũ hoá thích hợp để trộn đều hai chất lỏng không đồng tan được gọi là cách quy ước dầu và nước. Ứng dụng của nhũ tương thuốc trong ngành dược Dùng đưa thuốc qua đường uống,qua da và qua trực tràng khi được chất là dầu hoặc chất tan trong dầu dưới dạng bào chế có nồng độ hàm lượng thích hợp.Làm cho thuốc dễ uống khi dược chất làm dầu vì làm giảm tính nhờn và che dấu sự khó chịu của dầu.Ví dụ:nhũ tương dầu gan cá,nhũ tương dầu parafin,nhũ tương thầu dầunhũ tương dùng đường ống phải là kiểu D/N. Gia tăng sự hấp thụ của dầu và các dược chất tan trong dầu tại thành ruột non.Kiểu nhũ tương dùng đường tiêm phụ thuộc vào đường,do thuốc và mục đích điều trị.Kiểu D/N có thể được sử dụng cho mọi đường tiêm,kiểu D/N chỉ dùng tiêm bắp hoặc dưới da để cho tác dụng kéo dài.Ví dụ:nhũ tương tiên bắp hoặc dưới da để cho tác dụng kéo dài làm tăng cường đáp ứng kháng thể,kéo dài thời gian miễn dịch. Các chế phẩm dường da toàn thân dùng qua đường tiêm dưới dạng nhũ tương.Các nhũ tương vô trùng được chỉ định để đưa các chất béo,cacbon hydat và vitamin vào cơ thể bệnh nhân suy nhược.Vài nhũ tương D/N hiện đang lưu hành trên thị trường với tiểu phân phân tán có kích thước trong khoảng 0.5=2 micromet tương tự như kích thước của các vi phân dưỡng trấp ( là các tiểu phân béo thiên nhiên có trong máu ). Các thuốc dùng ngoài da dạng bào chế ưng dụng cấu trúc nhũ tương nhiều nhất.Cả hai loại nhũ tương N/D, D/N đều được sử dụng cho các thuốc dùng ngoài do khả năng dẫn thuốc qua da tốt ( làm tăng hiệu quả trị liệu của chế phẩm). Thuốc mỡ Thuốc mỡ là dạng thuốc có thể chất mềm, dùng để bôi lên da hay niêm mạc nhằm bảo vệ da hoặc đưa thuốc thấm qua da. Thành phần thuốc mỡ gồm một hay nhiều hợp chất hoà tan hay phân tán đồng đều trong một tá dược hay hỗn hợp tá dược thích hợp. Kem bôi da cũng là một loại thuốc mỡ có thể chất rắn mềm và rất mịn do thành phần của nó có hàm lượng lớn các chất lỏng (tá dược thể lỏng hoặc hợp chất tan trong dầu hoặc nước) thường có cấu trúc nhũ tương kiểu D/N hoặc N/D. Ví dụ: Madecasol Các kem thuốc có thể chất lỏng sánh được gọi là sữa dùng cho da (sữa tắm lactacid, hazelin). TÀI LIỆU THAM KHẢO Hóa keo - TS. Nguyễn Thị Thu.NXB đại học sư phạm Hóa Lý Và Hóa Keo (NXB Khoa Học Kỹ Thuật 2009) - Nguyễn Hữu Phú