Суспензии и эмульсии

Изготовление  суспензий резкогидрофобных веществ

В ступку помещают гидрофобное  вещество (ментол, тимол, камфору) и  добавляют равное количество 90% этанола (трудно измельчаемые вещества). После  неполного испарения этанола  смесь сдвигают из центра ступки. В  ступке растирают желатозу с рассчитанным количеством воды для получения первичной пульпы и постепенно, при перемешивании, добавляют вязкую массу измельчённого вещества. Смесь тщательно растирают до получения кашицы и смывают её малыми порциями воды очищенной во флакон для отпуска.

Например:

Recipe: Camphorae 2,0

Aquae purificatae 100 ml

M. D. S. По 1 столовой ложке 3 раза в день.

На специальных весах  взвешивают 2,0 г камфоры, помещают в  ступку, добавляют 2,0 г спирта этилового 90%, растирают. После частичного испарения  этанола частями, растирая и перемешивая, добавляют 2,0 г МЦ. Первичную суспензию, стабилизированную гелем МЦ, смывают 60 мл воды очищенной во флакон для  отпуска.

Конденсационный метод

Используется для получения суспензий путём укрупнения исходных частиц (ионов, молекул) лекарственных веществ. Конденсационными методами получения суспензий является замена растворителя (физическая конденсация) и химическое диспергирование (химическая конденсация).

Замена растворителя

По методу замены растворителя получают более тонкие суспензии, чем  при механическом диспергировании. Внешне они представляют собой опалесцирующие жидкости (размер частиц 0,1 – 1 мкм). Их получают чаще всего при добавлении к водным растворам настоек, жидких экстрактов и некоторых других суммарных  фитопрапаратов.

Например:

Recipe: Natrii benzoatis 3,0

Liquoris Ammonii anisati 2 ml

Sirupi Althaeae 30 ml

Aquae purificatae 180 ml

M. D. S. По 1 столовой ложке 3-4  раза в день.

Прибавление нашатырно-анисовых капель требует особого приёма, иначе при смешении с водой выделяются пластинчатые кристаллы анетола, содержащегося в эфирном масле аниса. Анетол является гидрофобным веществом и нуждается в стабилизаторе. Таковыми могут стать слизистые вещества, содержащиеся в алтейном сиропе. Нашатырно-анисовые капли тщательно смешивают в отдельном стаканчике с сиропом алтейного корни и эту смесь частями при взбалтывании вводят во флакон с солевым раствором, сполоснув под конец используемый стакан микстурой.

Так изготавливают и другие суспензии с препаратами, содержащими  эфирные масла. При отсутствии в прописи вязкого компонента нашатырно-анисовые капли смешивают в стаканчике с равным количеством готового солевого раствора.

Химическое диспергирование

Для получения тонких суспензий  могут быть использованы химические реакции (химическая конденсация). С  целью получения возможно более  тонкой суспензии необходимо, чтобы  исходные вещества находились в состоянии  сильно разбавленных растворов или  тонких дисперсий.

Например:

Recipe: Zinci sulfatis

Plumbi acetatis aa 0,25

Aquae purificatae 180 ml

M. D. S. Для спринцевания мочеиспускательного канала.

В результате реакции обменного  разложения происходит образование  цинка ацетата (в растворе) и свинца сульфата (в осадке). Предупреждение рекристаллизации и увеличение степени дисперсности свинца сульфата достигается путём растирания в ступке обоих веществ (совместно) с водой.

При этом острые кристаллы  свинца сульфата будут одновременно крошиться и при применении не травмируют слизистую оболочку уретры.

 

1.4 Производство суспензий в промышленных условиях

Получение суспензий на крупных  фармацевтических предприятиях осуществляется различными способами:

1. интенсивным механическим перемешиванием с помощью быстроходных мешалок и роторно-пульсационных аппаратов;
2. размолом твердой фазы в жидкой среде на коллоидных мельницах
3. ультразвуковым диспергированием с использованием магнитострикционных и электрострикционных излучателей;

4. конденсационным способом.

Конденсационный метод получения  суспензий в условиях заводского производства обычно используется редко; этим способом пользуются, в основном, в условиях аптечного производства.

Технология изготовления суспензий дисперсионным методом

При изготовлении суспензий  дисперсионным методом наиболее пристальное внимание относят к  измельчению лекарственного вещества, так как именно этот фактор в наибольшей степени влияет на устойчивость образующейся суспензии.

При изготовлении суспензии  этим методом лекарственное вещество (твердая фаза) предварительно измельчают до мелкодисперсного состояния на специальных  машинах, готовят концентрированную  суспензию перемешиванием в смесителях, затем многократно диспергируют на коллоидных мельницах или ультразвуковых установках. Для «сухих» суспензий, представляющих собой смесь лекарственного и вспомогательных веществ, образующих суспензию после добавления воды (в аптечных или домашних условиях), каждый ингредиент измельчают отдельно и просеивают через тонкое сито. После смешения ингредиентов во избежание  расслоения смесь вновь просеивают.

Диспергирование с помощью турбинных мешалок

Для механического диспергирования  могут применяться пропеллерные и турбинные мешалки закрытого  и открытого типов. Пропеллерные мешалки создают круговое и осевое движение жидкости со скоростью 160-1800 об/мин и применяются для маловязких систем. В процессе перемешивания часто используют вакуум для удаления воздуха, который понижает устойчивость суспензии. Более тонко диспергированные и стойкие эмульсии можно получить с помощью турбинных мешалок, которые создают турбулентное движение жидкости.

Мешалки открытого типа представляют собой турбины с прямыми, наклонными под разными углами или криволинейными лопастями.

Мешалки закрытого типа —  это турбины, установленные внутри неподвижного кольца с лопастями, изогнутыми под углом 45-900. Жидкость входит в  мешалку в основании турбины, где расположены круглые отверстия, и под действием центробежной силы выбрасывается из нее через  прорези между лопастями кольца, интенсивно перемешиваясь во всем объеме реактора. Скорость вращения турбин в  таких мешалках составляет 1000-7000 об/мин.

Диспергирование с помощью роторно-пульсационных  аппаратов

В промышленной технологии суспензионных препаратов широкое  распространение нашли роторно-пульсационные  аппараты. В последнее время появилось  много зарубежных и отечественных  конструкций РПА различных типов  — погружного, вмонтированного и  проходного (проточного) типов.

РПА погружного типа обычно выполняются в виде мешалок, помещаемых в емкость с обрабатываемой средой. Для повышения эффективности  перемешивания погружных РПА  иногда устанавливают дополнительно  к имеющимся мешалкам других типов (например, якорный).

Погружные РПА серийно  выпускаются отечественной промышленностью  под названием гидродинамических  аппаратов роторного типа, а также  рядом зарубежных фирм. Несмотря на конструктивную простоту погружных  РПА, они не обеспечивают достаточно однородной обработки всей массы  продукта.

Наибольшее распространение  получили РПА проточного типа, рабочие  органы которых смонтированы в небольшом  корпусе, имеющем патрубки для входа  и выхода обрабатываемой среды. При  этом в большинстве конструкций  обрабатываемая среда поступает  по осевому патрубку во внутреннюю зону устройства и движется в нем  от центра к периферии. Известны конструкции  РПА, в которых обрабатываемая среда  движется в обратном направлении, перемещаясь  от периферии к центру. При таком  движении степень турбулизации потока возрастает, одновременно с этим повышаются гидравлическое сопротивление аппарата, затраты электроэнергии и разогрев обрабатываемой среды. Отдельные модификации  РПА могут иметь рабочие камеры с различным направлением движения потока.

РПА различных типов могут  быть выполнены с вертикальным или  горизонтальным приводным валом. Вертикальный вал имеет большинство погружных  РПА, а также некоторые проточные  РПА. Большинство проточных РПА  выполняются с горизонтальным валом.

По количеству рабочих  камер РПА могут быть однокамерными  и многокамерными. Однокамерные аппараты имеют два диска с концентрическими рядами зубьев или цилиндрами с прорезями. Один или оба диска вращаются. В многокамерных аппаратах имеется  более двух дисков с зубьями или  перфорированными цилиндрами, в результате чего образуется две или более  зоны активной обработки среды.

Кроме основных рабочих органов (цилиндров с прорезями, дисков), РПА могут иметь дополнительные рабочие органы, предназначенные  для повышения эффективности  их работы. Часто в качестве дополнительных элементов используют лопасти-ножи, устанавливаемые на роторе, статоре  или корпусе. Лопасти на роторе позволяют  значительно улучшить напорно-расходные  характеристики РПА, повысить эффективность  обработки потока во внутренней зоне и создать дополнительные ступени  обработки. Повышение эффективности  РПА может быть достигнуто за счет установки в рабочем пространстве дополнительных рабочих органов, не связанных жестко с основными органами. В этом случае используют диспергирующие и другие дополнительные тела, обеспечивающие повышение эффективности диспергирования и степени турбулизации потока. Наличие инертных тел — шаров, бисера, колец и др., приводит к дополнительной интенсификации проводимых процессов измельчения.

Значительно повышается эффективность  диспергирования в РПА с увеличением  концентрации суспензии, так как  при этом измельчение происходит не только за счет РПА, но и путем  интенсивного механического трения частиц дисперсной фазы друг с другом.

Диспергирование с помощью мельниц

Для получения суспензий  часто используют коллоидные мельницы, работающие по принципу истирания твердых  частиц, удара, истирания и удара, кавитации.

Диспергирование лекарственного вещества с помощью мельниц осуществляется, в основном, в жидкой среде. Рабочие  поверхности мельниц гладкие  или рифленые, по форме — в  виде усеченного конуса-ротора, вращающегося в коническом гнезде-статоре, или  в виде плоских дисков, из которых  один неподвижен, или оба диска  вращаются в разные стороны. На дисках укреплены «пальцы» или имеются  канавки.

При работе фрикционной мельницы ротор вращается со скоростью  до 20 000 об/мин, диспергируемая смесь  засасывается в щель между ротором  и статором, размер которой регулируется микровинтом и составляет 0,025-0,05 мм. Смесь многократно прогоняется  через щель до получения суспензии  с очень небольшим размером частиц.

В коллоидную мельницу, работающую по принципу удара, смесь подается между  вращающимся диском и корпусом с  насажанными на них пальцами. При  вращении диска частицы дисперсной фазы подвергаются мощному гидравлическому  воздействию, возникающему в результате многочисленных ударов пальцев по жидкости, образуя тонкую суспензию.

Ультразвуковые  методы диспергирования

Весьма эффективными в  производстве суспензий являются устройства для ультразвукового диспергирования.

Механизм действия ультразвука  на дисперсную фазу заключается в  том, что при действии ультразвука  на гетерогенную систему на границе  раздела фаз возникают зоны сжатия и разрежения, которые, в свою очередь, создают давление. Избыточное давление, создаваемое ультразвуковой волной, накладывается на постоянное гидростатическое давление и суммарно может составлять несколько атмосфер. В фазу разрежения во всем объеме жидкости, особенно у  границ раздела фаз, в местах, где  имеются пузырьки газа и мельчайшие твердые частицы, образуются полости (кавитационные пузырьки). При повторном  сжатии кавитационные пузырьки захлопываются, развивая давление до сотен атмосфер. Образуется ударная волна высокой  интенсивности, которая приводит к  механическому разрушению твердых  частиц. При ультразвуковом диспергировании  может происходить не только диспергирование  частиц, но и их коагуляция, что связано  с разрушением сольватной оболочки на частицах дисперсной фазы. С введением  стабилизаторов эффективность действия ультразвука резко возрастает, повышается степень дисперсности.

Для получения ультразвуковых волн используют различные аппараты и установки, генерирующие ультразвуковые колебания. Источниками ультразвукового  излучения могут быть механические и электромеханические (электродинамические, магнитострикционные и электрострикционные) излучатели.

К механическим источникам ультразвука относится жидкостной свисток. Принцип его работы заключается  в следующем: струя жидкости подается под давлением через сопло  на острие закрепленной в двух местах пластинки; под ударом струи жидкости пластинка колеблется, излучая два  пучка ультразвука, направленных перпендикулярно  к ее поверхности. Частота колебаний, возбуждаемых излучателем, составляет около 30 кГц. Жидкостной свисток используется, в основном, для получения эмульсий; при этом в качестве жидкости используется непосредственно дисперсионная среда и дисперсная фаза.

К электродинамическим излучателям  относится высокочастотный ротационный  аппарат, построенный по типу турбинной  мешалки. Возбудимый им ультразвук имеет  низкую интенсивность. Магнитострикционные  излучатели представляют собой вибрационные устройства, состоящие из магнитопровода (металлического стержня) с обмоткой, вмонтированного в сосуд с  диспергируемой средой. Магнитопровод  изготавливают из ферромагнитных металлов, различных сплавов и других материалов, способных менять линейные размеры  при намагничивании. Такими свойствами обладают никель, железо, кобальт, нержавеющая  сталь, сплавы в системах железо-никель, железо-кобальт и др. Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопровод  изготавливают из тонких изолированных  друг от друга пластин толщиной 0,1-0,3 мм, покрытых никелем. Во избежание  повышения температуры при работе магнитостриктора внутри металлического стержня оставляют узкий канал, через который для его охлаждения циркулирует холодная вода. При пропускании  по обмотке переменного тока соответствующей  частоты возникает магнитное  поле и происходит деформация магнитопровода по его продольной оси. Образуются ультразвуковые колебания, размах которых увеличивается, когда излучатель работает в условиях резонанса возбуждаемых частот и  собственных колебаний стержня.