膠體溶液

動物藥材中含有各種蛋白質及許多高分子物質，其中有的就是要提取的有效成分，有的雖然不是有效成分，也在提取時常常洛人提取液之中，往往形成膠體溶液。這樣在動物葯提取製劑這方面工作往往涉及膠體溶液的種類、特性、穩定性及影響因素等。

膠體按膠粒與分散媒之間的親和力強弱，可分為親液膠體和疏液膠體、當分散媒為水時，則稱為親水膠體和疏水膠體。膠體分散在分散媒中形成的系統稱為膠體溶液，中藥藥劑學中應用較多的是膠體水溶液。

膠體化合物（蛋白質及其他高分子化合物）的分子結構中含有許多親水基團，能與水分子發生作用。質點水化后似分子狀態分散於水中，形成親水膠體溶液。如動物膠汁（阿膠、鹿角膠、明膠及骨膠等）、酶的水溶液（胃蛋白酶、胰蛋白酶、溶菌酶、尿激酶等）及其他含蛋白質的生化製劑，植物中纖維素衍生物，天然的多糖類、粘液質及樹膠等，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膠體溶液均屬此類。親水膠體絕大多數為高分子化合物，所以親水膠體溶液也稱高分子水溶液。隨著非極性基因數目的增多，膠體的親水性能降低，而對半極性溶媒及非極性溶媒的親和力增加，膠體質點分散在這些溶媒中時，形成的溶液稱為親液膠體溶液或高分子非水溶液，如玉米朊乙醇溶液或丙酮溶液。

疏水膠體溶液又稱溶膠，是由多分子聚集的微粒（1～100nm）分散於水中形成的分散體系。微粒與水之間水化作用很弱，因此它們與水之間有較明顯的界面，所以溶膠是一個微多相分散系統，具有聚結不穩定性。溶膠微粒表面有很薄的雙電層結構，這種雙電層結構有助於溶膠的穩定性。在藥物劑型中疏水膠體為數極少，但在中藥藥劑的製備過程中時常遇到。如在膠劑製備時，往膠汁中加入少量明礬，使膠汁中微細的固體顆粒（粒徑為1～100nm的塵土等雜質）沉澱除去。

疏水膠體溶液如上所述，具有膠粒易聚結成大的粒子而產生沉澱的不穩定性。向疏水膠體溶液中加入一定量親水膠體溶液，使膠粒表面吸附一層親水膠體，阻礙膠粒間的相互接觸，增加了疏水膠體的穩定性，這種作用稱為膠體的保護作用，這類膠體稱為保護膠體。上面所舉膠劑熬制中膠汁從這個角度來看，因固體顆粒會吸附一些膠液，因此亦可視為保護膠體；中藥湯劑中凡含有膠劑（阿膠、鹿角膠等）者，當將膠劑烊化湯液之中后，便可能產生保護膠體，使水溶性較差的成分分散於湯液中而利於藥效。

有些親水膠體溶液，如明膠水溶液，阿膠、鹿角膠等水溶液，瓊脂水溶液等，在溫熱條件下為粘稠性流動的液體。但當溫度降低時，呈鏈狀分散的高分子形成網狀結構，分散介質水被全部包含在網狀結構之中，形成了不流動的半固體狀物，稱為凝膠，形成凝膠的過程稱為膠凝。2%明膠水溶液，在一定溫度下，便可形成凝膠；而阿膠等水溶液，則需要較大的濃度時才能形成凝膠，是因為部分膠原蛋白被水解的緣故。凝膠在適當溫度下放置，失去了網狀結構內部的水分，形成固體膠塊稱為干凝膠。干凝膠遇水又可以溶化形成親水膠體溶液，如果將干凝膠粉碎，則膠溶變快，在溫熱的水中很快形成親水膠體溶液。中藥膠劑的製備和應用的全過程，實際上使膠原或變性產物溶解在水中，形成親水膠體溶液；再濃縮到一定濃度，放冷再形成凝膠；將凝膠切成片狀塊晾乾，使成干凝膠。

有少數膠體溶液，如硬脂酸鋁分散於植物油中形成的膠體溶液，在一定溫度下靜置時，逐漸變為半固體狀凝膠，當振搖時，復又變成可流動的膠體溶液。膠體溶液的這種性質稱為觸變性，這種膠體稱為觸變膠。觸變膠在混懸型滴眼液或注射液中，有時可以遇到。

了解和利用膠體特性對於製備穩定的膠體溶液型藥劑和用作其他劑型藥劑的工藝過程是很重要的。如含蛋白質製品的鹽析法和透析法純化，以及中草藥注射劑中常用的乙醇沉澱法去雜質，均與膠體特性有關。因溶液和高分子溶液的性質之間難以明顯地區分，現綜合的膠體溶液特性敘述如下：

介於真溶液與粗分散體系之間，因此，膠體浴液與真溶液不同。具有一定的粘度，其膠粒的擴散速度小，能穿過濾紙而不能透過半透膜，對溶液的沸點升高、冰點降低、蒸汽壓下降和滲透壓等方面影響也小。由於這一特性，提純膠體可應用透析與電滲析，分離膠粒可應用超速離心法等。

膠體溶液與粗分散體系也不同。屬動力學穩定體系而沉降速度小。故膠體溶液可保持相當長時間而不致發生沉澱。但膠體體系中除具較強的布朗運動外，由於分散度高，膠粒的比表面與表面能大，又具有膠粒合併降低表面能的自發趨勢。故膠體溶液亦屬熱力學不穩定體系，常有聚結現象，致使膠體溶液在長期貯存過程中出現陳化現象。

當強光通過溶液時，在光線通過的側面，暗室觀察可見無數閃光的光點。如同陽光從窗孔中射入一間有塵埃的暗室所見一樣。此現象稱為丁達爾效應。又因散射光的強度與膠粒大小有關（當溶液濃度一定時），故可從散射光強度的變化推知膠液分散度的變化，以研究膠體溶液的穩定性。同時可以利用散射光強度測定其濃度即比濁分析，所用儀器為乳光計。很多膠體溶液因吸收不同波長的光線而帶顏色。如蛋白銀溶液為深紅色。且膠粒愈小，所吸收的光線愈偏於短波（藍、紫色），故膠粒大小亦能影響製品的色澤。如膠態金離子由小而大時，溶液的顏色由紅轉紫而藍。

膠粒的帶電可以用膠液在電場作用下，其中分散相質點（膠粒）向帶有相反符號的電極泳動，而介質向另一電極泳動的動電現象來證明。

現在認為膠粒的帶電具有雙電層結構。即膠粒吸附了電解質中的一種離子形成吸附層，異性離子分佈在靠近膠粒表面的擴散層中，這樣形成了雙電層。膠粒的吸附層與擴散層之間存在有電位差，即稱為二電位。二電位的大小關係著膠體的穩定性。

不溶氫氧化物（氫氧化鐵、氫氧化鋁等）、金屬氧化物、鹼性染料（龍膽紫、亞甲藍等）、汞溴紅、血紅素、酸性溶液中的蛋白質等。

金屬及金屬硫化物、非金屬氧化物、酸性染料（莧紅、靛藍等）、澱粉、西黃芪膠、羧甲基纖維素鈉、鹼性溶液中的蛋白質等。

了解膠體荷電之正負有助於膠體溶液型藥劑的合理製備。如胃蛋白酶合劑中的胃蛋白酶，已知在酸性環境中荷正電，而一般濾紙，紗布等纖維性濾材是荷負電，則在製備該合劑時，應該避免濾過，以免電性中和，使胃蛋白酶析出在濾紙上而降低藥效。

膠體分散系統的穩定性主要取決於水化作用與膠粒的電荷二因素，現將親水膠和疏水膠的穩定性分別討論如下：

主要靠其強的溶劑化作用與膠粒的水化層。由於膠粒周圍的水化層阻礙了粒子的相互聚結，水化層越厚，穩定性越大。因此，凡能破壞膠粒水化層的因素，均能引起親水膠體的不穩定。如在親水膠體中添加少量電解質時，不會因相反電荷的離子作用而引起凝結。一旦水化層被除去，形成了疏水膠粒后，則很容易發生凝結面析出沉澱。例如阿拉伯膠、瓊脂等膠液中添加乙醇脫水后，膠粒失去水化層，遇陽離子即發生凝結。同樣，若在親水膠體中加入大量電解質，由於電解質離子本身具強烈的水化性質，加入后，脫掉了膠粒的水化層，也必引起凝結與沉澱。此作用稱為鹽析。

在親水膠體中加入大量乙醇、丙酮、糖漿等脫水劑，亦可使溶劑化了的膠粒水化層破壞，脫水而析出。或者雖未析出，但對電解質的敏感性增加而更易鹽析。

親水膠體若久經光、熱、空氣等影響而發生化學變化，其變化產物又具有較小的溶解度時，也會出現凝結現象。如在膠體溶液中加入不相混合的液體后通電，或猛烈振搖，或煮沸、冰凍時，均能產生部分或全部膠粒的凝結。紫外線與X射線亦能使膠液對電解質敏感。

由於其膠粒不能水化而主要靠粒子表面帶相同電荷，互相排斥才免於凝結而得穩定。但疏水膠粒只有在構成吸附層的吸附離子和部分異性離子存在時才能帶電而具一定程度穩定性。若將疏液膠體（一般指溶膠）中少量電解質用透析法除去，膠粒失去電荷，膠體就產生凝結而沉澱。因此，膠體中必須有少量電解質的存在作穩定劑，其正負電荷組成膠粒的雙電層結構，使疏水膠粒帶一定量電荷而達到一定程度的穩定作用。電解質的加入量必須適當，若加入過多，隨著外加離子濃度的增加，可將原來分佈在擴散層中的異性離子擠到吸附層中，使其離予吸附層較遠的擴散層中異性離子向吸附層靠近，使擴散層逐漸變薄，降低了起穩定作用的電位。當電位降至臨界值下，膠粒發生凝結。可見溶膠對電解質是敏感的。

親水膠體的製備

製備親水溶膠首先要經過溶脹過程。溶脹是指水分子滲入到親水溶膠化合物的空隙中，與親水基團發生水化作用而使體積膨脹，結果使高分子空隙間充滿了水分子的過程，這一過程稱為有限溶脹。

由於空隙間存在水分子，降低了分子間的作用力，溶脹過程繼續進行。最後化合物完全分散在水中形成親水溶膠，這一過程稱為無限溶脹。

疏水膠體（溶膠）的製備

1.分散法系將藥物的粗粒子分散成溶膠粒子大小範圍的過程。

（1）機械分散法:多採用膠體磨進行製備

（2）膠溶法：將聚集而成的粗粒子重新分散成溶膠粒子的方法

（3）超聲波分散法：採用20kHz以上超聲波所產生的能量，使粗粒分散成溶膠。

2.凝聚法

（1）物理凝聚法：通過改變分散介質，使溶解的藥物在不良溶劑中析出微晶而製備溶膠。

（2）化學凝聚法：藉助氧化、還原、水解及複分解等化學反應製備溶膠。

1.維持血漿中正常的膠體滲透壓。

2.擴張血漿容量，增加血容量，提高血壓。

3.改善微血管循環，可用於抗休克。

4.增加血紅蛋白的攜氧功能。

5.低分子溶膠具有離散紅細胞凝集作用，但不能溶解血栓。