2 Micelarni koloidi.pdf

8/10/2019 2 Micelarni koloidi.pdf

1/24

1

1

MICELARNI KOLOIDI (KOLOIDNE POVRINSKI AKTIVNE MATERIJE)

dr dr dr dr NataaNataaNataaNataa Peji Peji Peji Peji,,,, vanr vanr vanr vanr.... prof prof prof prof....

2

Povrinski aktivne materije (PAM) Povrinski aktivne materije (PAM) Povrinski aktivne materije (PAM) Povrinski aktivne materije (PAM) Struktura i osobine PAM Struktura i osobine PAM Struktura i osobine PAM Struktura i osobine PAM KritinaKritinaKritinaKritina micelarna micelarna micelarna micelarna koncentracijakoncentracijakoncentracijakoncentracijaSolubilizacija Solubilizacija Solubilizacija Solubilizacija i faktori koji utiu nai faktori koji utiu nai faktori koji utiu nai faktori koji utiu na solubilizaciju solubilizaciju solubilizaciju solubilizaciju Praktini znaaj rastvora PAM Praktini znaaj rastvora PAM Praktini znaaj rastvora PAM Praktini znaaj rastvora PAM

I

Z

V

O

D

Please purchase docPrint PDF Driver on http://www.verypdf.com/artprint/index.html to remove this message.
http://www.verypdf.com/artprint/index.htmlhttp://www.verypdf.com/artprint/index.html


2/24

2

3

sistemi kod kojih je dispergovana faza micela

MICELARNI (ASOCIACIONI) KOLOIDI MICELARNI (ASOCIACIONI) KOLOIDI

Nastaju spontanim rastvaranjem organskih jedinjenja(povrinski aktivnih materija) iji molekuli imaju specifi nu

strukturu, zbog koje imaju izrazitu tendenciju ka asociranju uve e agregate micele

4

PoveavajuPoveavajuPoveavajuPoveavajurastvorljivost rastvorljivost rastvorljivost rastvorljivost supstancija supstancija supstancija supstancija

PoveavajuPoveavajuPoveavajuPoveavaju

rastvorljivost rastvorljivost rastvorljivost rastvorljivost supstancija supstancija supstancija supstancija

Spontano seSpontano seSpontano seSpontano se

nagomilavajunagomilavajunagomilavajunagomilavajuna graninim povrinama na graninim povrinama na graninim povrinama na graninim povrinama faza faza faza faza

Spontano seSpontano seSpontano seSpontano senagomilavajunagomilavajunagomilavajunagomilavaju

na graninim povrinama na graninim povrinama na graninim povrinama na graninim povrinama faza faza faza faza

Spontano grade Spontano grade Spontano grade Spontano grade micele micele micele micele

Spontano grade Spontano grade Spontano grade Spontano grade micele micele micele micele

PovrinskiPovrinskiPovrinskiPovrinskiaktivne materije aktivne materije aktivne materije aktivne materije

(PAM) (PAM) (PAM) (PAM)

Izuzetno velikaIzuzetno velikaIzuzetno velikaIzuzetno velika praktina primena praktina primena praktina primena praktina primena Izuzetno velikaIzuzetno velikaIzuzetno velikaIzuzetno velika

praktina primena praktina primena praktina primena praktina primena



3/24

3

5

PAM: HEMIJSKA STRUKTURA PAM: HEMIJSKA STRUKTURA

U kakvom rastvara u?

Nepolarni rep: uglavnom niz od 10 do 12 C atomaM najee od 200 do 2000 g mol 1

6

Ako je rastvara voda:

Hidrofilna glava Hidrofobni rep

Ako je rastvara ulje:

Liofilni deo

Liofobni deo

Natrijum palmitat CH3(CH2)14CO 2NaNatrijum palmitat CH3(CH2)14CO 2Na

Natrijum- lauril sulfat CH3(CH2)11SO 4Na

SDSSLS

NaDS

SDSSLS

NaDS



4/24

4

7

PAM PAM Sinonimi (vezani za osobine PAM): Sinonimi (vezani za osobine PAM):

Surfaktanti: nagomilavaju se na graninoj povrinifaza (pozitivna adsorpcija)

Tenzidi: utiu na povrinski napon (smanjuju ga)

Asocijacioni (micelarni koloidi): formiraju micele

Amfifili: imaju afinitet i prema vodi i prema ulju

8

PAM se spontano nagomilavaju na grani nim povrinama faza

monomeri PAM

vodena faza

nevodena faza

Smanjuju povrinski napon rastvora!!!

Posledica tenje molekula vode da svojim kohezionim silamaistisne nepolarne delove molekula PAM

PosledicaPosledica tenje molekula vode da svojim kohezionim silamatenje molekula vode da svojim kohezionim silamaistisne nepolarne delove molekula PAMistisne nepolarne delove molekula PAM



5/24

5

9

PAM spontano formiraju agregate vie molekula (micele)

R < 10 nm

20 100molekula PAM

Posledica tenje molekula vode da svojim kohezionim silamaistisne nepolarne delove molekula PAM

PosledicaPosledica tenje molekula vode da svojim kohezionim silamatenje molekula vode da svojim kohezionim silamaistisne nepolarne delove molekula PAMistisne nepolarne delove molekula PAM

10

Amfoliti keosobine zavise od pH (imaju osobine sve tri prethodne u zavisnosti od pH)

Nejonskeimaju hidroksilnu OH grupu ili polioksietilenski lanac, (CH2CH2O)n, razli itedu ine, koji predstavlja hidrofilni, polarni deo molekula koji je slabo jonizovan u vodi

Katjonske

rastvaranjem u vodi daje pozitivno naelektrisani jon surfaktanta i negativnonaelektrisani kontrajon (halogenid)

Anjonskerastvaranjem u vodi daju negativno naelektrisani jon surfaktanta ( COO , SO 3,SO 4) i pozitivno naelektrisani kontrajon (mali (natrijum) ili veliki (amonijum ili amin)katjon)

Vrsta PAM

PODELA PAM na osnovu priride hidrofilne grupe

jonske



6/24

6

11

ANJONSKE PAM Kalijum stearat: CH3(CH2)16COOK

relativno netoksi nidobri solubilizantisastojci sapuna, deterdenata za pranjeposu amedicinski amponiemulgatori masti i krema

KATJONSKE PAM

K+

+ Cl

Dodecil-trimetil-amonijum-hlorid: CH3(CH2)10CH2 N(CH3 )3Cl

toksi nipokazuju tenju za adsorpcijom na anjonskim povrinamadobra dezinfekciona sredstva (za i enje rana iopekotina)kao konzervansisastojci regeneratora za kosu i omekiva a

12

AMFOTERNE PAM Dodecil-dimetil betain

sastojci ampona (blagi deterdenti)emulgatori za injekcije tipa emulzija i U/Vemulzija masti za i.v. ishranu

NEJONSKE PAM Dodecil- tetra-etilen oksid dobri solubilizanti

relativno netoksi niobi no se meaju sa drugim PAMkozmeti ki emulagatori, te ni sapuni

+

Span 20

Span 20 sorbitanmonolauratSpan 80 sorbitanmonooleatTween 20 polioksietilen (29)-sorbitanmonolaurat, ...



7/24

7

13

OBRAZOVANJE MICELAOBRAZOVANJE MICELA pri malim c u DSpri malim c u DS monomeri PAMmonomeri PAM

sa porastom csa porastom c monomeramonomera agregacijaagregacija

MICELE

Kriti na micelarna koncentracija (KMK)c monomera neophodna za formiranje micele

KMK

c m o n o m e r a

c PAM

288,3862180008,1Natrijum-dodecil-sulfat

Molarnamasa

(g mol 1)

Broj molekula umiceli

(agregacijski broj)

Micelarna masa(gmol 1)

KMK(mmol/L)PAM

Veli ina micele

Faktori koji uti u na KMK i i veli inuFaktori koji uti u na KMK i i veli inu micele micele

Duina ugljovodoni nog lanca

sa porastom C atoma opada KMK KMK nejonskih < KMK jonskih nejonske PAM formiraju VE E micele od jonskih

Priroda i poloaj polarne grupe

monomeri nejonskih PAM imaju VE E mol. mase grananje i prisustvo dvostrukih veza u C lancu POVE AVA KMK

Temperatura

kod nejonskih PAM, sa porastom T, OPADA KMK i RASTE veli ina micele kod jonskih PAM, KMK opada pa raste, sa porastom T OPADA veli ina

micele

Smea jonske i nejonske PAM (meane micele) imaju VE E dimenzije iagregacijske brojeve



8/24

8

15

KMK smee PAM (u farmaceutski doziranim oblicima )

2

2

1

11KMK

X

KMK

X

KMK ideal+=

sinergijska interakcija sinergijska interakcija

16

OBLIK MICELAOBLIK MICELA u vodenim rastvorima u vodenim rastvorima

Zavisi od: T, pH, I i c PAM

Sferna: kada je c PAM KMK

Heksagonalni agregaticilindri nih micela: pri ve im c PAM

Lamelarni bimolekulski sloj:pri velikim c PAM

planarne



9/24

9

17

Obrazovanje micele u vodenoj sredini )

Natrijum stearat

Polarna glavaN e p o l a r n i r e p

18

Obrazovanje micele u nevodenoj sredini )

polarna glava

nepolarni rep

REVERSNA MICELA



10/24

10

19

Obrazovanje micele u nevodenoj sredini i prisustvu molekula vode

REVERSNA MICELA U PRISUSTVU MOLEKULA VODEREVERSNA MICELA U PRISUSTVU MOLEKULA VODE

20

OBLIK MICELAOBLIK MICELA

sfernasfernasferna reversna sfernareversnareversna sfernasferna

lamelarnalamelarnalamelarna

cilindri nacilindri nacilindri nareversna cilindri nareversnareversna cilindri nacilindri na

FAKTOR PAKOVANJA (F) FAKTOR PAKOVANJA (F) FAKTOR PAKOVANJA (F)

F 1/3 F >1

F 1

1/3 F 1/2



11/24

11

21

ODRE ODRE IVANJE KMK IVANJE KMK

Merenjem:

povrinskog naponaosmotskog pritiskasnienja take mrnjenjarastvorljivostiintenziteta rasute svetlostiprovodljivosti, itd

22

Odre Odre ivanje KMK merenjemivanje KMK merenjemkoeficijenta povrinskog napona koeficijenta povrinskog napona



12/24

12

23

Odre Odre ivanje KMK merenjem specifineivanje KMK merenjem specifine provodljivosti provodljivosti VEBA!!!!

( )K S C +=K S

s +=1

( ) [ ] ( ) K M K S

KMK C M KMK +++=

[ ] N

KMK C M

=

= N S M ( ) C KMK K S K S +++= )()1(

C so += 2

Ispod KMK ::

PAM: SK

c PAM

Nagib:

Iznad KMK ::

KMK

24

Kraftova temperatura (K t)

Karakteristika jonskih PAM: T na kojoj dolazi do naglog rastvorljivosti PAM

MINIMALNA T potrebna za formiranje micele (odre uje se eksperimentalno)

Kraftove temperature za natrijum-alkil-sulfate u vodi

564530168Kraftova ta ka (C)1816141210broj C atoma

Uticaj temperature na jonske i nejonske PAM

JonskeJonske PAMPAM koristitikoristiti nana TT >> KKtt



13/24

13

25

Ta ka zamu enja (cloud point)

Karakteristika nejonskih PAM: T na kojoj PAM precipitira (dolazi do pojave zamu enja)

Rastvaranje nejonske PAM u vodi:gra enje vodoni ne veze

Alkil-polioksi etilen

Sa porastomT: solvatacije, dehidratacija, formiranje nove faze (manje rastvorljiva u vodi)

Oktil fenol (polioksietilen-oktil-fenil etar): < 30 CTe ni deterdentEmulgatorSredstvo za i enje

NejonskeNejonske PAMPAM koristitikoristiti nana TT


14/24

14

27

MKA se odre uje eksperimentalno

Npr. nefelometrijskiNpr. nefelometrijski

D

Vsolubilizanta

28

Faktori koji uti u na solubilizaciju

a) c i osobine PAMb) priroda solubilizanta

c) radijus miceled) pH sredine

Solubilizant sanepolarnim grupama

Solubilizant sapolarnim grupama

(ali nerastvorljiv u vodi)((aliali nerastvorljivnerastvorljiv uu vodivodi ))



15/24

15

29

Sferna micela nejonske PAM u vodi i solubilizacijamolekula razli ite polarnosti

Nepolarancentralnideo

A

B

Cpolioksietilenskilanac

A toluenB salicilna kiselina

C parahidroksibenzojeva kiselina

AA toluentoluenBB salicilna kiselinasalicilna kiselina

CC parahidroksibenzojeva kiselinaparahidroksibenzojeva kiselina

30

Koli ina solubizirane supstancije je funkcija polarno/nepolarnihkarakteristika PAM (HLB broj)

Hidrofilno-lipofilna ravnotea (HLB skala)

lipofilan hidrofilan

0 10 20Dobra rastvorljivost u vodiDobra rastvorljivost u vodiSlaba rastvorljivost u vodii jak afinitet prema organskoj fazi

Slaba rastvorljivost u vodii jak afinitet prema organskoj fazi

HLB vrednosti od 1 do 40HLB vrednosti od 1 do 40HLB vrednosti od 1 do 40

solubilizant20,0Kalijum oleat

emulgator tipa U/V8,6Sorbitol monolaurat(Span 20)

deterdent4,3Sorbitan monooleat(Span 80)

sredstva protiv penuanja4,3Oleinska kiselina

Namena HLB PAM



16/24

16

3131

PRAKTI AN ZNA AJ RASTVORA PAM

Emulgatori Deterdenti Sredstva zakvaenje

Sredstvo protiv penuanja Sredstvo za penuanjeSolubilizanti

32

EMULZIJE Vrste emulzija:

emulzije tipa ulje/voda (U/V) ili uljane kapi u vodi emulzije tipa voda/ulje (V/U) ili vodene kapi u ulju

B Asmee HLB )f ( HLB f HLB += 1

31

3966159

61159

=

=+=+=

f

f f f )f ( f

Surfaktanti A i B imaju HLB vrednosti 15 i 6, respektivno. Izra unati udele surfaktanata A i B kojetreba uzeti da bi se dobila smea surfaktanata ija je HLB 9?

Surfaktanti A i B imaju HLB vrednosti 15 i 6, respektivno. Izra unati udele surfaktanata A i B kojetreba uzeti da bi se dobila smea surfaktanata ija je HLB 9?

1/3 A i 2/3 B

uljeulje

H2O

H2O

uljeulje

Emulgatori PAM, ...



17/24

17

3333

MlekoMleko prirodna emulzija masti u vodi Emulgator: kazeinprirodna emulzija masti u vodi Emulgator: kazein

-kazein

-kazein

Majinez emulzija U/V Emulgator: umanceMajinezMajinez emulzija U/V Emulgator: umanceemulzija U/V Emulgator: umance LECITINLECITINLECITIN

Hidrofilna glava

H2OHH22OO

Hidrofobni rep

U farmaciji: za orijentacionu namenu date PAM koriste se HLBvrednosti

0 5 105 10 15 2015 20

Anti-pene asredstva

V/U emulgatori S r e

d s

t v a z a

k v a

e n

j e

deterdenti so lubi li zanti

U/V emulgatori

Emulzija tipa V/Uu sa mineralnim uljem kao masnom fazom: emulgator HLB 4,5Emulzija tipa U/V sa istim uljem: emulgator HLB 11



18/24

18

35

Dejstvo sapuna

COO

C O O O O C

C O O

C O O

O O C

H

H O

H

H

O

H O

H

H

OH

H

OHH

O H

ne isto a

ugljovodoni ni niz

vodoni na veza

Na-palmitatNa-palmitat

Ne moe se koristiti u tvrdoj (i morskoj vodi), kao ni u kiseloj srediniGrade se nerastv. Ca i Mg soli vie masnih kiselina

Ne moe se koristiti u tvrdoj (i morskoj vodi), kao ni u kiseloj srediniGrade se nerastv. Ca i Mg soli vie masnih kiselina

36

Bioloka dejstva micelarnih PAM:

porast rastvorljivosti lekauticaj na permeabilnost biolokih membrana: porast apsorpcije lekaantibakterijsko delovanje fizi ki unitava membranu bakterijeinterakcija PAM i delova virusa anjonski PAM smanjuje virusnu aktivnost

ote enje membranatoksi nosttetno dejstvo na kou (izraeno kod sapuna i deterdenta)



19/24

19

37

PAM:

AntibioticiSteroidiVitamini rastvorljivi u mastim

natrijum lauril sulfatnatrijum kapratheksadecil-trimetil-amonijumbromidpolisorbat

Lipofilni lekovi ( 40%) imaju niz loih karakteristika:

slaba bioraspoloivostspor po etak delovanjapotrebne velike dozeneeljeni efekti, itd.

Za poboljanje karakteristikafarmaceutika

PAM U SOLUBILIZACIJI LEKOVA

deo

deo

38

Manja KMK stabilnija micela

Kod intravenskog doziranja leka:razblaivanjem sa velikom V krvi jedino postoje micele

sa malim KMK,dok one sa velikim disosuju na monomere i sadraj precipitira u kr

Kod intravenskog doziranja leka:razblaivanjem sa velikom V krvi jedino postoje micele

sa malim KMK,dok one sa velikim disosuju na monomere i sadraj precipitira u krv



20/24

20

3939

PAM kao AKTIVNA KOMPONENTA leka: Surfactin

PAM micele u zatiti lekova od degradacije

PAM micele u solubilizaciji leka

Hidrofilni lek Hidrofobni lekSrednje polaran lek

40

Faktori koji uti u na efikasnost micelarnih PAM u solubilizaciji lekova

Struktura PAM: za hidrofobne lekove nejonski PAM bolji solubilizanti od jonskih (imaju manje KMK)

Veli ina micele: ve a, bolja solubilizacija (farm. micela ima d od 10 do 80 nm)

Struktura leka: manje polarni lekovi pokazuju manju solubilizaciju

T: porast T dovodi do porasta solubilizacije (pove ava se termalno kretanje); kod nejonskih PAM opada

Jonska ja ina: uticaj izraen kod jonskih PAM (soli smanjuju odbijanjepolarnih glava PAM); solub. hidrofobnih lekova, a polarnih

pH: kada su PAM i lek suprotno naelektrisani, pH na kome je lek jonizovandovodi do porasta rastvorljivosti



21/24

21

41

POLIMERNE MICELE

Prof. Dr Kazunori Kataoka, 1980., Tokio, JapanProf. Dr Kazunori Kataoka, 1980., Tokio, Japan

Skoro idealni samoorganizuju i sistem za isporuku leka Skoro idealni samoorganizuju i sistem za isporuku leka

42

Hidrofobni lekovi(npr. citostatici)

Problemi:Slaba apsorpcija

Loa bioraspoloivostAgregacija leka

klasi niekcipijensi

toksi ni

Micele PAM

visoka KMK

Polimerni nosa i

precipitiraju u vodi

POLIMERNE MICELE

Idealni micelarni sistem



22/24

22

43

OBRAZOVANJE POLIMERNIH MICELA

PEG

PE

povezivanjem amfoternih segmenata (blokova) PAM kopolimera (vrlo niske KMK)kopolimeri formiraju sferne micele u vodipolimerne micele su vrlo stabilne

fosfatidilfosfatidil-etanolaminpolietilen glikol

Hidrofilan segmentHidrofilan segmentHidrofilan segment Hidrofoban segmentHidrofoban segmentHidrofoban segment

44

lek

stabili

A B

sili

MicelaMicela formirana povezivanjem PEG (A) iformirana povezivanjem PEG (A) i PE (B)

Za selektivnu isporuku citostatika do vrstih tumornih oblasti ije pore imajunano dimenzije

PEG

leklek

lek



23/24


24/24

Documents

2 Micelarni koloidi.pdf