Chất nhũ hóa

Chất nhũ hóa là gì?

Chất nhũ hóa là một thành phần đóng vai trò rất quan trọng trong một chế phẩm nhũ tương. Chất nhũ hóa làm giảm sức căng bề mặt phân cách hai pha giúp dễ dàng hình thành nhũ tương đồng thời duy trì trạng thái phân tán ổn định của nhũ tương.

Phân loại

Chất nhũ hóa thực sự: bản chất là các chất diện hoạt bao gồm chất diện hoạt anion, chất diện hoạt cation, chất diện hoạt lưỡng tính, chất diện hoạt không ion hóa.

Chất nhũ hóa ổn định: bản chất là các chất đại phân tử, các polyme thiên nhiên hay nhân tạo bao gồm các sterol, các polyme tổng hợp, các hydratcarbon, các chất rắn được làm mịn hơn kích thước giọt, các saponin.

Tham khảo thêm: Nhũ tương là gì? Các phương pháp bào chế nhũ tương thuốc

Đặc điểm và cơ chế nhũ hóa của các nhóm chất nhũ hóa.

Chất nhũ hóa diện hoạt

Cấu trúc: Chất nhũ hóa diện hoạt có cấu trúc lưỡng phân gồm một đầu thân dầu và một đầu thân nước.

Đầu thân nước là các nhóm phân cực như -OH, -COOH, SO₃H, -NH, … trong đó khả năng nhũ hóa tăng dần theo thứ tự -OH (alcol)< -OH (phenol)< -COOH< -SO₃H. Phần thân nước càng mạnh thì hoạt tính bề mặt càng mạnh.
Đầu thân dầu là các gốc hydrocarbon mạch thẳng, mạch vòng hoặc hydrocarbon thơm. Gốc hydrocarbon càng dài thì khả năng nhũ hóa càng mạnh, tuy nhiên gốc R có 10-18 carbon có độ tan thích hợp để chất nhũ hóa tập trung trên bề mặt phân cách pha.

Chỉ số HLB là giá trị cân bằng dầu- nước, biểu thị tương quan giữa phần thân nước và thân dầu và đặc trưng cho khả năng nhũ hóa tạo nhũ tương của mỗi chất nhũ hóa. Chất nhũ hóa có giá trị HLB từ 3-6 cho nhũ tương N/D, giá trị HLB 8-18 cho nhũ tương dầu trong nước. Nếu như trong công thức có nhiều chất nhũ hóa thì cần tính giá trị HLB hỗn hợp theo công thứ: HLB= f₁.HLB₁+ f₂.HLB₂+ … + f_i.HLB_i+ …với f_i là tỉ lệ của chất nhũ hóa i có chỉ số HLB_i trong hỗn hợp.

Cơ chế nhũ hoá: Các chất nhũ hóa diện hoạt tập trung lên bề mặt phân cách hai pha làm giảm sức căng bề mặt hai pha, làm giảm năng lượng để phân tán hai pha vào nhau giúp nhũ tương dễ hình thành. Chất nhũ hóa diện hoạt thân với pha nào thì sẽ kéo liên bề mặt hai pha lõm về phía pha đó và pha này sẽ trở thành môi trường phân tán còn pha còn lại sẽ đóng vai trò giọt phân tán khi mà cân bằng được hình thành.

Đặc điểm và ứng dụng của các nhóm chất nhũ hóa diện hoạt:

Chất nhũ hóa được chia làm nhiều loại với bản chất, đặc tính và khả năng nhũ hóa khác nhau bao gồm:

Chất nhũ hóa diện hoạt cation:

Đại diện gồm có các hợp chất amoni bậc 4 như cetrimide, benzalkonium clorid (thường phối hợp với alcol cetostearylic), hợp chất pyridium như hexadecyl pyridinium clorid.
Đặc tính: Phân ly trong nước tạo cation, tương kỵ với anion, độc tính cao
Ứng dụng: Chất nhũ hóa diện hoạt cation chủ yếu tạo nhũ tương D/N.các chất nhũ hóa nhóm này thường dùng kết hợp với các chất nhũ hóa không ion hóa tan trong dầu để tạo được nhũ tương bền vững. Tuy nhiên chất nhũ hóa cation độc tính cao nên thường chỉ dùng ngoài với tỉ lệ thích hợp. Benzalkonium clorid thường dùng làm chất sát khuẩn trong nhiều chế phẩm thuốc.

Chất nhũ hóa diện hoạt anion:

Đại diện: alkylsulfat như natri laurylsulfat, natri cetostearyl sulfat (tạo nhũ tương D/N), các xà phòng như natri, kali hay amoni stearate, triethanolamine stearate hay oleat (tạo nhũ tương D/N), calci oleat (tạo nhũ tương N/D), các sulfonate hữu cơ như natri docusate (tạo nhũ tương D/N).
Đặc tính: phân ly trong nước thành anion, tương kỵ với cation, độc tính cao.
Ứng dụng: Các chất nhũ hóa diện hoạt anion có thể tạo nhũ tương D/N hoặc nước N/D. Tuy nhiên do độc tính cao nên chỉ dùng cho các chế phẩm nhũ tương dùng ngoài.

Chất nhũ hóa diện hoạt lưỡng tính:

Đại diện: lipoid, lecithin, sphingomyelin, phosphatidylcholine, muối amoni bậc 4, các acid amino sulfonic hoặc ester sulfat, …
Đặc tính: tồn tại ở dạng cation ở pH thấp và anion ở pH cao, khi pH môi trường tiến đến pH đẳng điện thì khả năng nhũ hóa của chất nhũ hóa lưỡng tính giảm nhũ hóa tạo nhũ tương D/N.
Ứng dụng: có thể tạo nhũ tương D/N hoặc N/D. Nhóm chất diện hoạt lưỡng tính ít được dùng trong ngành dược, thường dùng trong mỹ phẩm chăm sóc da tóc.

Chất nhũ hóa không ion hóa gồm các chất nhũ hóa tan trong nước tạo nhũ tương D/N và các chất nhũ hóa tan trong dầu tạo nhũ tương N/D. Cả hai loại này có thể được sử dụng đồng thời trong một công thức nhũ tương giúp ổn định trạng thái phân tán của nhũ tương do tạo ra một lớp áo kép bao phủ bề mặt phân cách hai pha. Các chất nhũ hóa nhóm này tương hợp với nhiều dược chất và các thành phần khác trong công thức nhũ tương.

Đại diện: chất nhũ hóa tan trong dầu gồm các span, …; chất nhũ hóa tan trong nước gồm các dẫn chất polyoxyethylen như tween, cremophor, cetomacrogol, poloxamer (lutrol), các alcol polyoxyethylenglycol ether như ceteth 20, cetomacrogol 1000.

Lưu ý: các chất nhũ hóa không ion hóa có độc tính thấp, ít gây kích ứng nên được dùng trong nhũ tương uống, tiêm hoặc dùng tại chỗ.

Các chất nhũ hóa ổn định

Cấu trúc: Chất nhũ hóa ổn định là các chất đại phân tử, các polyme thiên nhiên hay nhân tạo. Các chất này không làm giảm sức căng bề mặt phân cách pha nên không có tác dụng nhũ hóa thực sự.

Cơ chế nhũ hóa: Các chất nhũ hóa ổn định không làm giảm sức căng bề mặt nhưng làm tăng độ nhớt pha ngoại, hoặc hấp phụ lên bề mặt phân cách pha, cân bằng tỷ trọng hai pha nên có tác dụng ổn định nhũ tương.

Đại diện:

Các polymer tổng hợp tăng độ nhớt cho nhũ tương D/N: PEG, carbomer, dẫn chất cellulose như CMC, Na CMC, HPMC.
Các sterol như cholesterol (tạo nhũ tương N/D), natri cholat, natri tauro cholat (tạo nhũ tương D/N).
Các hydratcarbon tạo nhũ tương uống D/N: gôm xanthan, gôm adragant, gôm Arabic, acid alginic.
Các saponin tạo nhũ tương N/D dùng ngoài như cồn bồ hòn, cồn bồ kết, … lưu ý saponin có thể gây phá máu nên chỉ dùng ngoài.
Các chất rắn được làm mịn hơn kích thước giọt tạo nhũ tương D/N: hectorit, bentonite, kaolin, magnesi nhôm silicat.

Đặc điểm và ứng dụng:

Đặc điểm: các chất nhũ hóa ổn định dễ bị ảnh hưởng bởi nồng độ, chất điện giải, chất háo ẩm, pH, lão hóa trong quá trình bảo quản. Tuy nhiên nhóm chất nhũ hóa này có mùi vị dễ chịu, không độc
Ứng dụng: hay được dùng trong nhũ tương uống.

Các phương pháp phối hợp chất nhũ hóa

Các chất nhũ hóa có thể được hòa tan từ bên ngoài hoặc được tạo thành trong quá trình phân tán hai pha (ví dụ các xà phòng kiềm tạo ra từ acid béo và kiềm dung dịch kiềm).

Phương pháp hòa tan chất nhũ hóa từ bên ngoài: hòa tan CNH vào pha dầu rồi thêm pha nước vào hoặc hòa tan CNH vào pha nước rồi thêm pha dầu vào. Phương pháp này áp dùng được với hầu hết các chất nhũ hóa như tween, span, các alkylsulfat, cremophor, … Tuy nhiên sẽ cần thời gian để chất nhũ hóa di chuyển từ pha dầu hoặc pha nước đến bề mặt phân cách pha do đó quá trình nhũ hóa diễn ra chậm và kém ổn định hơn.

Phương pháp tạo thành chất nhũ hóa khi phối hợp hai pha. Phương pháp này áp dụng chủ yếu với các xà phòng kiểm (ví dụ triethanolamine và acif stearic). Khi đó chất nhũ hóa được tạo thành ngay ở bề mặt phân cách pha do đó thời gian nhũ hóa sẽ nhanh hơn. Khi khuấy trộn, acid và kiềm sẽ tác động với nhau ngay khi khuấy trộn nên có thể nhũ hóa tạo giọt nhỏ, tạo nhũ tương ổn định và mịn hơn.

Yêu cầu đối với chất nhũ hóa trong bào chế nhũ tương thuốc

Bền vững, ít bị tác động bởi nhiệt độ, pH, VSV.
Không có tác dụng dược lý riêng, không gây tương kỵ với dược chất và các tá dược khác.
Có khả năng nhũ hóa mạnh
Có xu hướng chuyển đến bề mặt phân cách pha hơn là tồn tại riêng biệt trong từng pha.
Tạo lớp màng mỏng liên tục trên bề mặt phân cách pha.

Ứng dụng của chất nhũ hóa

Chất nhũ hóa được sử dụng trong bào chế các thuốc nhũ tương dùng tại chỗ (chất nhũ hóa diện hoạt ion), nhũ tương uống (các chất nhũ hóa diện hoạt không ion hóa và chất nhũ hóa ổn định), nhũ tương tiêm (tween 80, lecithin, albumin, gelatin, …)

Chất nhũ hóa diện hoạt còn được dùng làm chất gây thấm trong hỗn dịch hay chất làm tăng độ tan dược chất trong dung dịch.