中药剂学：胶体溶液

　　动物药材中含有各种蛋白质及许多高分子物质，其中有的就是要提取的有效成分，有的虽然不是有效成分，也在提取时常常洛人提取液之中，往往形成胶体溶液。样在动物药提取制剂这方面工作往往涉及胶体溶液的种类、特性、稳定性及影响因素等。
　　胶体溶液是指一定大小的固体颗粒药物或高分子化合物分散在溶媒中所形成的溶液。其质点一般在1～100nm之间，分散媒数为水，少数为非水溶媒。固体颗粒以多分子聚集体（胶体颗粒）分散于溶媒中，构成多相不均匀分散体系（疏液胶）高分子化合物以单分子形式分散于溶媒中，构成单相均匀分散体系（亲液胶）。这类溶液具有其特有性质，它既不同于低分子分散系－－真溶液（分散相质点小于1nm），也不同于粗分散系－－混悬液（分散相质点大于100nm）。胶体溶液在药剂学中应用甚广，尤其动、植物药在制剂过程中与胶体溶液有密切关系。
　　1）胶体溶液的种类
　　胶体按胶粒与分散媒之间的亲和力强弱，可亲液胶体和疏液胶体、当分散媒为水时，则称为亲水胶体和疏水胶体。胶体分散在分散媒中形成的系统称为胶体溶液，中药药剂学中应用较多的是胶体水溶液。
　　亲水胶体溶液：胶体化合物（蛋白质及其他高分子化合物）的分子结构中含有许多亲水基团，能与水分子发生作用。质点水化后似分子状态分散于水中，形成亲水胶体溶液。如动物胶汁（阿胶、鹿角胶、明胶及骨胶等）、酶的水溶液（胃蛋白酶、胰蛋白酶、溶菌酶、尿激酶等）及其他含蛋白质的生化制剂，植物中纤维素衍生物，天然的多糖类、粘液质及树胶等，人工合成的右旋糖酐、聚乙烯吡咯烷酮等等遇水后所形成的胶体溶液均属此类。亲水胶体绝大多数为高分子化合物，所以亲水胶体溶液也称高分子水溶液。随着非极性基因数目的增多，胶体的亲水性能降低，而对半极性溶媒及非极性溶媒的亲和力增加，胶体质点分散在这些溶媒中时，形成的溶液称为亲液胶体溶液或高分子非水溶液，如玉米朊乙醇溶液或丙酮溶液。
　　疏水胶体溶液：疏水胶体溶液又称溶胶，是由多分子聚集的微粒（1～100nm）分散于水中形成的分散体系。微粒与水之间水化作用很弱，因此它们与水之间有较明显的界面，所以溶胶是一微多相分散系统，具有聚结不稳定性。溶胶微粒表面有很薄的双电层结构，这种双电层结构有助于溶胶的稳定性。在药物剂型中疏水胶体为数极少，但在中药药剂的制备过程中时常遇到。如在胶剂制备时，往胶汁中加入少量明矾，使胶汁中微细的固体颗粒（粒径为1～100nm的尘土等杂质）沉淀除去。
　　保护胶体溶液：疏水胶体溶液如上所述，具有胶粒易聚结成大的粒子而产生沉淀的不稳定性。向疏水胶体洛液中加入一定量亲水胶体溶液，使胶粒表面吸附一层亲水胶体，阻碍胶粒间的相互接触，增加了疏水胶体的稳定性，这种作用称为胶体的保护作用，这类胶体称为保护胶体。上面所举胶剂熬制中胶汁从这个角度来看，因固体颗粒会吸附一些胶液，因此亦可视为保护胶体；中药汤剂中凡含有胶剂（阿胶、鹿角胶等）者，当将胶剂烊化汤液之中后，便可能产生保护胶体，使水溶性较差的成分分散于汤液中而利于药效。
　　凝胶与干胶：有些亲水胶体溶液，如明胶水溶液，阿胶、鹿角胶等水溶液，琼脂水溶液等，在温热条件下为粘稠性流动的液体。但当温度降低时，呈链状分散的高分子形成网状结构，分散介质水被全部包含在网状结构之中，形成了不流动的半固体状物，称为凝胶，形成凝胶的过程称为胶凝。2%明胶水溶液，在一定温度下，便可形成凝胶；而阿胶等水溶液，则需要较大的浓度时才能形成凝胶，是因为部分胶原蛋白被水解的缘故。凝胶在适当温度下放置，失去了网状结构内部的水分，形成固体胶块称为干凝胶。干凝胶遇水又可以溶化形成亲水胶体溶液，如果将干凝胶粉碎，则胶溶变快，在温热的水中很快形成亲水胶体溶液。中药胶剂的制备和应用的全过程，实际上使胶原或变性产物溶解在水中，形成亲水胶体溶液；再浓缩到一定浓度，放冷再形成凝胶；将凝胶切成片状块晾干，使成干凝胶。
　　触变胶溶液：有少数胶体溶液，如硬脂酸铝分散于植物油中形成的胶体溶液，在一定温度下静置时，逐渐变为半固体状凝胶，当振摇时，复又变成可流动的胶体溶液。胶体溶液的这种性质称为触变性，这种胶体称为触变胶。触变胶在混悬型滴眼液或注射液中，有时可以遇到。
　　2)胶体溶液的特性
　　了解和利用胶体特性对于制备稳定的胶体溶液型药剂和用作其他剂型药剂的工艺过程是很重要的。如含蛋白质制品的盐析法和透析法纯化，以及中草药注射剂中常用的乙醇沉淀法去杂质，均与胶体特性有关。因溶液和高分子溶液的性质之间难以明显地区分，现综合的胶体溶液特性叙述如下：
　　①分散粒子（胶粒）大小介于真溶液与粗分散体系之间，因此，胶体浴液与真溶液不同。具有一定的粘度，其胶粒的扩散速度小，能穿过滤纸而不能透过半透膜，对溶液的沸点升高、冰点降低、蒸汽压下降和渗透压等方面影响也小。由于这一特性，提纯胶体可应用透析与电渗析，分离胶粒可应用超速离心法等。
　　②胶体微粒具布朗运动，因此，胶体溶液与粗分散体系也不同。属动力学稳定体系而沉降速度小。故胶体溶液可保持相当长时间而不致发生沉淀。但胶体体系中除具较强的布朗运动外，由于分散度高，胶粒的比表面与表面能大，又具有胶粒合并降低表面能的自发趋势。故胶体溶液亦属热力学不稳定体系，常有聚结现象，致使胶体溶液在长期贮存过程中出现陈化现象。
　　③胶体微粒对光线产生散射作用，因此，当强光通过溶液时，在光线通过的侧面，暗室观察可见无数闪光的光点。如同阳光从窗孔中射入一间有尘埃的暗室所见一样。此现象称为丁达尔效应。又因散射光的强度与胶粒大小有关（当溶液浓度一定时），故可从散射光强度的变化推知胶液分散度的变化，以研究胶体溶液的稳定性。同时可以利用散射光强度测定其浓度即比浊分析，所用仪器为乳光计。很多胶体溶液因吸收不同波长的光线而带颜色。如蛋白银溶液为深红色。且胶粒愈小，所吸收的光线愈偏于短波（蓝、紫色），故胶粒大小亦能影响制品的色泽。如胶态金离子由小而大时，溶液的颜色由红转紫而蓝。
　　④波体微粒带有电荷。胶粒的带电可以用胶液在电场作用下，其中分散相质点（胶粒）向带有相反符号的电极泳动，而介质向另一电极泳动的动电现象来证明。
　　现在认为胶粒的带电具有双电层结构。即胶粒吸附了电解质中的离子形成吸附层， 异性离子分布在靠近胶粒表面的扩散层中，这样形成了双电层。胶粒的吸附层与扩散层之
　　间存在有电位差，即称为二电位。二电位的大小关系着胶体的稳定性。
　　药剂中常见胶体所带电荷如下：
　　带阳电荷的正胶体，金属氢氧化物（氢氧化铁、氢氧化铝等）、碱性染料（龙胆紫、亚甲蓝等）、汞溴红、血红素、酸性溶液中的蛋白质等。
　　带阴电荷的负胶体 金属及金属硫化物、酸性染料（苋红、靛蓝等）、淀粉、西黄芪胶、羧甲基纤维素钠、碱性溶液中的蛋白质等。
　　了解胶体荷电之正负有助于胶体溶液型药剂的合理制备。如胃蛋白酶合剂中的胃蛋白酶，已知在酸性环境中荷正电，而一般滤纸，纱布等纤维性滤材是荷负电，则在制备该合剂时，应该避免滤过，以免电性中和，使胃蛋白酶析出在滤纸上而降低药效。
　　3）胶体溶液的稳定性
　　胶体分散系统的稳定性主要取决于水化作用与胶粒的电荷二因素，现将亲水胶和疏水胶的稳定性分别讨论如下：
　　（a）亲水胶体的稳定性 主要靠其强的溶剂化作用与胶粒的水化层。由于胶粒周围的水化层阻碍了粒子的相互聚结，水化层越厚，稳定性越大。因此，凡能破坏胶粒水化层的因素，均能引起亲水胶体的不稳定。如在亲水胶体中添加少量电解质时，不会因相反电荷的离子作用而引起凝结。一旦水化层被除去，形成了疏水胶粒后，则很容易发生凝结面析出沉淀。例如阿拉伯胶、琼脂等胶液中添加乙醇脱水后，胶粒失去水化层，遇阳离子即发生凝结。同样，若在亲水胶体中加入大量电解质，由于电解质离子本身具强烈的水化性质，加入后，脱掉了胶粒的水化层，也必引起凝结与沉淀。此作用称为盐析。
　　在亲水胶体中加入大量乙醇、丙酮、糖浆等脱水剂，亦可使溶剂化了的胶粒水化层破坏，脱水而析出。或者虽未析出，但对电解质的敏感性增加而更易盐析。
　　亲水胶体若久经光、热、空气等影响而发生化学变化，其变化产物又具有较小的溶解度时，也会出现凝结现象。如在胶体溶液中加入不相混合的液体后通电，或猛烈振摇，或煮沸、冰冻时，均能产生部分或全部胶粒的凝结。紫外线与X射线亦能使胶液对电解质敏感。
　　（b））疏水胶体的稳定性 由于其胶粒不能水化而主要靠粒子表面带相同电荷，互相排斥才免于凝结而得稳定。但疏水胶粒只有在构成吸附层的吸附离子和部分异性离子存在时才能带电而具一定程度稳定性。若将疏液胶体（一般指溶胶）中少量电解质用透析法除去，胶粒失去电荷，胶体就产生凝结而沉淀。因此，胶体中必须有少量电解质的存在作稳定剂，其正负电荷组成胶粒的双电层结构，使疏水胶粒带一定量电荷而达到一定程度的稳定作用。电解质的加入量必须适当，若加入过多，随着外加离子浓度的增加，可将原来分布在扩散层中的异性离子挤到吸附层中，使其离予吸附层较远的扩散层中异性离子向吸附层靠近，使扩散层逐渐变薄，降低了起稳定作用的电位。当电位降至临界值下，胶粒发生凝结。可见溶胶对电解质是敏感的。