Диссертация (1154377), страница 8
Текст из файла (страница 8)
П. А. Ребиндером (1898–1972гг.) было установлено относительноболее легкое расщепление некоторых кристаллов (кварца, флюорита) в водныхрастворах ПАВ. Обнаруженное явление, по Ребиндеру, ‒ «следствие пониженияповерхностной энергии твердой фазы» [65].48Поверхность характеризуется следующими свойствами, придающими ейнекоотрую уязвимость, ‒ избытком свободной энергии и доступностьюактивным компонентам среды [66].
В результате действия сил поверхностногонатяженияпроисходитмногократноепадениепрочности,повышениехрупкости твердого тела. Это облегчает и улучшает механическое измельчениеразличных материалов [67]. Для получения тонко измельченных лекарственныхвеществ рекомендуется сначала получать концентрированную суспензию путемрастирания суспендируемых веществ в воде, растворах ЛВ или другойвспомогательной жидкости, взятой в количестве 1/2 от массы измельчаемоголекарственного вещества (правило Б.В.
Дерягина, основанное на эффектеРебиндера).Поскольку свободная поверхностная энергия стремится к минимуму,следовательно, невозможно диспергировать частицы до бесконечно малыхразмеров. [68].Формула Стокса носит приближенный характер, т.к. суспензии неудовлетворяют следующим требованиям идеальных систем: строго шаровиднаяформа частиц, твердость и гладкость. Процессы, направленные на уменьшениезапаса свободной энергии, протекают самопроизвольно.
В реальных системахэто проявляется слиянием частиц и их агломерацией.3.Агрегативная устойчивость обусловлена тем, что для дисперсных частицсилы взаимодействия имеют радиус действия, существенно бóльший, чеммежду молекулами в истинном растворе и иначе зависят от расстояния. Накривой зависимости энергии взаимодействия пары частиц от расстояния могутнаходиться один или два потенциальных максимума, т.е. возможно образованиеагрегатов из двух, трех и более частиц. Суспензии ЛП могут характеризоватьсяобразованием флокул (от лат. flocke ‒ хлопья).
Следовательно, нарушениеагрегативнойустойчивостиможетстатьпричинойкинетическойнеустойчивости. Взбалтывание, как правило, способствует восстановлениюсвойств системы.491.3.3. Молекулярно-кинетические свойства дисперсных системРассмотренные выше явления и условия устойчивости высокодисперсныхсистем связаны с их молекулярно-кинетическими свойствами, обусловленныетепловым движением частиц: осмотические явления, диффузия, броуновскоедвижение, седиментационное равновесие (см.
1.2.2). Частицы коллоидныхсистем (золей, аэрозолей) принимают участие в тепловом движении иподчиняются всем молекулярно‒кинетическим законам.Броуновское движение проявляется в хаотическом и непрерывномдвижении частиц дисперсной фазы при ударе молекул растворителя,находящихся в состоянии интенсивного молекулярно–теплового движения [69].Мельчайшие частицы незначительной массы испытывают неодинаковые ударысо стороны молекул дисперсионной среды, возникает сила, движущая частицу,направление и импульс силы непрерывно меняются, в связи с этим частицасовершает хаотические движения [70].За 1 секунду коллоидная частица можетизменить свое направления свыше 1020 раз.Диффузия ‒ самопроизвольный, необратимый процесс выравниванияконцентрациив результате теплового хаотического движениячастиц.Диффузия приводит к установлению равенства химического потенциала iкомпонента в каждом элементе объема (закон Фика) [71]: = − ∙∙ Знак «‒» показывает направление движения i-компонента в сторонууменьшения химического потенциала.
Коэффициент диффузии D являетсяколичественной мерой диффузии в стандартных условиях и показывает, какоеколичество вещества переносится через 1см2 за 1 с при единичном gradконцентрации.Связь между коэффициентом диффузии и радиусом частицы описываетформула Эйнштейна:=,где50где T ‒ температура, К; R‒ универсальная газовая постоянная, 8,314(Дж/моль·К); NА‒ постоянная Авогадро; r ‒ радиус частицы, характеризующийдисперсность; η ‒вязкость, Н•с/м2; D ‒ коэффициент диффузии, м2/с.Осмос ‒ односторонний поток растворителя через полупроницаемуюмембрану из области меньшей концентрации в область бóльшей концентрации,уравновешиваемый возникающим встречным градиентом давления. Осмособусловлен ростом энтропии.Выражение Вант-Гоффадля идеальныхрастворов [72]:P = с·R·T ,12, гдеP ‒ осмотическое давление раствора, кПа; с – молярная концентрация,моль/л; R – универсальная газовая постоянная; T – температура, К.1.3.4.
Современная коллоидная химия. Частицы Януса вмедицинском примененииСовершенно необычны, с точки зрения классического представления остроении частиц дисперсной фазы, свойства частиц Януса (анг. Janus Particle) ‒микро- или нано-объектов, на поверхности которых есть, как минимум, дваучастка с выражено отличающимися свойствами [73].Спомощьюнеоднородныхповерхностныхсвойстванизотропныхгетерогенных композитных наночастиц можно управлять их движением иориентацией, что можно использовать в создании новых систем доставки АФИк органам-мишенямкак на поверхности частиц, так и внутри них, сконтролируемымвысвобождением.Например,можнополучитьЯнус-наночастицу, на одной половине которой локализован АФИ, а на другой "якорные" молекулы, распознающие пораженные клетки в организме (рис.
10.)[74].51Рисунок 10.Разделение полимера и липида, что приводит к образованиюдвухкомпонентныхчастицЯнуса.ВизуализациичастицЯнусадлямедицинских целей с помощью различных методов микроскопии: оптической(b), сканирующей электронной (c) и флуоресценцентной (d). Источник [75].1.3.5. О неравновесном термодинамическом состоянии коллоидныхсуспензий. Понятие об активных коллоидахСвойстваравновесныхколлоидныхсуспензийдостаточнохорошоизучены.
Однако активные коллоиды (АК), т.е. коллоидных суспензии,находящиеся в неравновесном термодинамическом состоянии вследствиевоздействия внешних электрических или магнитных полей, света, химическихреакций или гидродинамических сдвиговых течений, представляют собойвесьма сложные объекты и их исследование находится на ранней стадии [76].Активные коллоидные суспензии демонстрируют характеристики, не присущиеравновеснымматериалам,такиекак,например,понижениевязкости,повышение самодиффузии и т.д. Одним из наиболее замечательных свойств АКявляется возможность их динамической самосборки ‒ естественной тенденцииэлементарных строительных микроблоков самоорганизовываться в сложныефункциональные структуры.
Описанное явление известно под названием«диссипативных структур» (лат. dissipatio — «рассеиваю, разрушаю),концепция которых описана в работах И. Пригожина [77] и Ю.Л. Климонтовича[78]. Диссипативные структуры (ДС) ‒ пример, демонстрирующий способностьнеравновесности служить источником упорядоченности [79]. В данном случаедвижущей силой процесса является увеличение энтропии. По мнению авторов52[80] «выделяют следующие характерные особенности самособирающейсясистемы: открытость ‒ обмен энергией и веществом с окружающей средой;ансамбль наноструктур (коллоидных частиц); исходное (неупорядоченное) иконечное (упорядоченное) состояния ансамбля; переход из исходногосостояния в финальное за конечное необратимое время: переход инициируетсяиспарениемрастворителявокружающуюсреду,чтоприводящимкуменьшению объема раствора» [80].
В результате совершается работа поупорядочению системы, а капиллярные силы диссипируются силами трения.Новоесостояниесистемысуществуетпринепрерывномпотокеэнергии/вещества. Описана концепция восстановления энергетического барьера(от А до В) посредством каскадной эволюции серии диссипативных структур (с1 по 4) из первоначально гомогенной структуры в упорядоченную структуру(рис.11).Внешниеполяпомогаютподавлятьчрезмерновысокийэнергетический барьер A в свободный энергетический путь B, что позволяетупорядочить структуры.Рисунок 11.Каскадная временная эволюция диссипативной структуры [81].Как следует из [80], «имеется три стандартных примера самоорганизации:лазер (генерация когерентного излучения при достижении определенныхпараметров накачки); ячейки Бенара (образование стационарных конвективных53потоков, имеющих сотовую структуру) и реакция Белоусова-Жаботинского(концентрационные автоколебания)» [80,82].«Для получения хорошо упорядоченной структуры при самосборке,предотвращения их преждевременной коагуляции, размер, плотность исвойства коллоидных частиц, их концентрация, свойства растворителя должныбыть тщательно подобраны.
Современная коллоидная химия позволяетполучать коллоидные частицы из широкого спектра органических инеорганическихматериалов,монодисперсныхпоразмеру,формеиповерхностным свойствам, которые требуются для исследования влиянияразмера частиц на их свойства, необходимого для потенциальных практическихприменений» [80, 83].«В случае, когда между частицами преобладают силы притяжения,например, ван-дер-ваальсовы, частицы агломерируют и в результате выпадаютиз раствора, образуя неупорядоченный осадок.
Когда силы отталкивания,например, электростатические или стерические, достаточно сильны, чтобыпреодолеть преждевременную коагуляцию частиц, такие ансамбли частицмогут самоорганизовываться в периодические массивы. Это касается частиц,монодисперсных по форме и размеру. Управляемая энтропией самосборкачастиц монодисперсных частиц мало зависит от их размера. Дальний порядок впериодическом упорядочении был обнаружен даже для коллоидных кристалловиз наночастиц размером менее 10 нм, полученных при контролируемомиспарении растворителя» [80, 84].1.4.ВодаВода для фармацевтических целейприсутствуетвсоставеЛПвкачестверастворителяиливспомогательного вещества, используется в процессе синтеза АФИ, в ходепроизводства готовой продукции, для подготовки лекарственных препаратов кприменению или в качестве очищающего средства для мойки емкостей,оборудования, первичных упаковочных материалов и т.д.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
