Дисперсные системы в фармакопее и косметике

№	Тип системы	Дисперсные системы в фармакопее и косметике
1	Т/Г – порошки, аэрозоли	Порошкообразные лекарственные формы
		Наполнители для лекарственных форм: микрокристаллическая целлюлоза, MgCO3, CaCO3, Al(OH)3, бентониты и др. d~1-10мкм
		Пигменты для декоративной косметики. d~0,2-1,0мкм, Sуд~0,1-70 м2/г
		Полирующие и абразивные материалы для зубных паст: CaCO3, CaHPO4*2H2O, SiO2 (молотый силикагель, аэросил). d~0,01-10мкм.
		Абразивы для скрабов: молотые скорлупа орехов, ракушки, кораллы, полимерные шарики. d~1-100мкм
		Структурирующие (реологические) добавки
		Аэрозольные лекарственные формы d~0,1-1 мкм
2	Г/Т – пористые тела	Таблетированные лекарственные формы
		Адсорбенты: активированный уголь, силикагель
3	Т/Ж – золи, суспензии, пасты	Гидрозоли металлов и оксидов: Ag, Au, Cu, Zn, SiO2, ZnO, TiO2
		Зубные пасты
		Пигментные пасты
		Декоративная косметика: губная помада, тушь, тени, жидкая пудра, лак для ногтей и др.
		Глинистые суспензии (маски)
		Лекарственные формы в виде суспензий
4	Ж/Ж - эмульсии	Мицеллярные растворы ПАВ: шампуни
		Кремы косметические и лекарственные
5	Ж/Г - аэрозоли	Аэрозольные лекарственные формы
		Лаки для волос
6	Ж/Т – пористые тела	Адсорбенты поры, которых заполнены жидкостью
7	Г/Ж – пены	Защитные (противоожоговые, ранозаживляющие) пены
		Пеномоющие средства
8	Т/Т	Лакокрасочные покрытия
9	Смешанные дисперсные системы	Эмульгели – эмульсии в полимерном геле
		Суспензии в полимерном геле
		Скрабы – суспензия в эмульсии
		Зубные пасты – суспензии в мицеллярном растворе ПАВ

Методы определения размеров частиц (дисперсионный анализ).

№	Метод	Диапазон измеряемых размеров
1	Ситовой анализ	> 50мкм
2	Ситовой анализ в жидкой дисперсионной среде (мокрый рассев).	> 5мкм
3	Седиментационный анализ в гравитационном поле	1-100 мкм
4	Седиментационный анализ в центробежном поле до 5*105 об\мин (ускорение до 5000 g) > 5*105 об\мин (ускорение до 60000 g)	0,1-10 мкм 5-100 нм
5	Оптическая микроскопия (d>λ)	> 0,5 мкм
6	Электронная микроскопия	5-1000 нм
7	Светорассеивание (d<λ -турбидиметрия, нефелометрия)	5-100 нм
8	Динамическое рассеяние света (фотонная корреляционная спектроскопия).	5-1000нм
9	Кондуктометрия	0,2-800 мкм

1-2. Ситовый анализ - определение процентного содержания (по массе) фракций в порошках. Метод заключается в просеивании пробы исследуемого материала (пигмента) через набор сит. Сетки сит обычно изготавливают из проволоки, толщина которой, точность размера ячеек и их число регламентируются стандартом. Каждая последующая сетка отличается от предыдущей размером ячейки в ~1,4раза. В иностранной практике используют такой показатель, как количество отверстий на квадратный дюйм. Наименьший размер отверстия составляет 4 мкм. Для облегчения прохождения частиц через отверстия в ситах применяют разнообразные встряхивающие аппараты. Поскольку высокодисперсные частицы в порошках склонны к агрегации, методом ситового анализа возможно определение размеров частиц > 50мкм. Для более высокодисперсных порошков ситовой анализ проводят в жидкой дисперсионной среде (мокрый рассев). В этом случае возможно разрушение агрегатов частиц, в результате чего минимальный определяемый размер частиц снижается до ~5 мкм.

3-4. Седиментационный анализ, метод определения размеров частиц в дисперсных системах по установившейся скорости седиментации. Позволяет определять как усреднённые характеристики дисперсности, так и распределение частиц дисперсной фазы по размерам. С. а. в гравитационном поле применяют для грубодисперсных систем (суспензий, эмульсий) с размером частиц 10^-6—10^-4 м. Обычно используют метод установившейся скорости седиментации, причём искомые величины находят по изменению скорости накопления осадка, плотности столба суспензии, концентрации частиц на определённом уровне и т. д. Приборы для осуществления этого метода, работающие на принципах взвешивания (например, осадка) или измерения гидростатического давления, называются седиментометрами. С. а. для высокодисперсных систем с размером частиц менее 10^-6 м (которые в обычных условиях седиментационно устойчивы) проводят в поле центробежных сил. Использование центрифуги для седиментирования таких систем было предложено А. В. Думанским в 1912. Детальная разработка методов С. а. в поле центробежных сил проведена изобретателем ультрацентрифуги Т. Сведбергом. Создаваемые в ультрацентрифуге центробежные ускорения в десятки и сотни тысяч раз превосходят ускорение земного тяготения, что обеспечивает седиментацию не только мельчайших коллоидных частиц, но и молекул высокомолекулярных соединений.

5-6. Микроскопия. Микроскопическое определение дисперсного состава порошков и капель эмульсии представляет собой один из наиболее традиционных методов анализа. Метод с использованием оптического микроскопа ограничен размером частиц ~0,5 мк м в связи с тем, что меньшие частицы уже не отражают свет. Электронный микроскоп применяют для частиц размером 5-1000 нм. Для повышения точности измерений используют микроскопы с телевизионной приставкой и с автоматическим измерением числа частиц и их размера. Достоинством микроскопического метода является то, что он позволяет непосредственно видеть форму частиц и морфологию их поверхности.

7. Светорассеивание (d<λ -турбидиметрия, нефелометрия). Причиной рассеяния света является его повторное излучение благодаря колебанию диполей в поляризуемых частицах, полученных при воздействии осциллирующего электрического поля луча света. Светорассеяние в основном определяется двумя факторами: отнощением размера частиц к длине волны падающего света в среде и отношением показателей преломления частиц и дисперсионной среды. На практике разбавленная дисперсия облучается узким интенсивным лучом монохроматического света, и измеряется интенсивность рассеянного света под некоторым углом Θ от падающего луча. Существует три наиболее общих подхода к измерению размера частиц: 1) по мутности (пропусканию), где Θ =180 и измеряется интенсивность света (турбидиметрия); 2) интенсивность света измеряется под некоторым фиксированным углом (обычно 90, нефелометрия); 3) интенсивность рассеянного света измеряется как функция угла (нефелометрия).

8. Динамическое рассеяние света (фотонная корреляционная спектроскопия). В настоящее время для измерения размеров наночастиц наиболее часто используется метод динамического рассеяния света (ДРС). Данный метод позволяет определить коэффициент диффузии дисперсных частиц в жидкости. Далее, из коэффициента диффузии рассчитывается радиус наночастиц.

Броуновское движение дисперсных частиц или макромолекул в жидкости приводит к флуктуациям локальной концентрации частиц. Результатом этого являются локальные неоднородности показателя преломления и соответственно - флуктуации интенсивности рассеянного света при прохождении лазерного луча через такую среду.

Коэффициент диффузии частиц обратно пропорционален характерному времени релаксации флуктуаций интенсивности рассеянного света. Это характерное время, в свою очередь, есть время затухания экспоненциальной временной корреляционной функции рассеянного света, которая измеряется с помощью цифрового коррелятора.

Размер частиц рассчитывается по формуле Стокса-Эйнштейна, которая связывает диаметр частиц с их коэффициентом диффузии и вязкостью жидкости.

9. Кондуктометрия. Метод основан на регистрации изменения электрического сопротивления при прохождении частицы диэлектрика находящейся в растворе электролита (NaCl) через тонкий капилляр. Изменение сопротивления пропорционально размеру частицы. Счетчики Культера позволяют измерять размеры частиц от 0,1 до 800 мкм

Метод низкотемпературной адсорбции газов (метод БЭТ) является стандартным способом определения удельной поверхности является. В качестве адсорбата используют N_2, Ar₂, Kr₂/ Метод сводится к получению изотерм полимолекулярной адсорбции и определению величины А∞. Удельная поверхность рассчитывается по уравнению:

S_уд = А∞ N_A S₀ [ м²/кг ]

Удельную поверхность твердой фазы часто определяют методом адсорбции из раствора. Адсорбатом при этом служат красители, ПАВ или другие вещества, малые изменения концентрации которых легко определяются с достаточно высокой точностью. Уд. поверхность порошков можно находить также по теплоте адсорбции (или смачивания). Поточные микрокалориметры позволяют проводить измерения как в газовой, так и в жидкой средах. Адсорбционные методы дисперсионного анализа, весьма разнообразные по технике эксперимента, позволяют определять уд. поверхности порядка 10-10³ м²/г, что примерно соответствует размерам частиц от 10 до 1000 нм. Во всех упомянутых методах дисперсионного анализа получают, как правило, интегральную характеристику, позволяющую судить о некоторых средних параметрах дисперсности системы.