Что такое пав в медицине

Выбор поверхностно-активного вещества для улучшения трансдермальной доставки активных средств при ПФО-коррекции кожи и волосяных фолликул

Пушкин Сергей Юрьевич, ООО «ЛАБОРАТОРИЯ ПУШКИНА», Биотехнологический инновационный территориальный кластер г. Пущино, Московская область

Введение

В настоящее время трансдермальный путь стал одним из самых востребованных инновационных решений в области доставки лекарств, пептидов, витаминов, макро- микроэлементов (активных средств, АС), причем около 40% разрабатываемых лекарственных средств, связанны с трансдермальными или дермальными системами (ТС) [1]. Для решения задач, связанных с барьерным свойством кожи и эффективной трансдермальной доставкой АС, используют усилители проницаемости (УП) кожи, химические вещества, взаимодействующие с компонентами кожи для организации массопереноса АС (Рис. 1).

Рис. 1. Вероятные пути проникновения АС через кожу [2, 3]: 1) внутриклеточный (последовательно через клетки и прослойки липидной матрицы), 2) трансфолликулярный (через волосяные фолликулы, потовые и сальные железы), 3) межклеточный (через межклеточное пространство – липидную матрицу).

Молекулы ПАВ состоят из двух частей: гидрофильной головной группы и гидрофобного углеводородного радикала. Несмотря на то, что основной принцип молекул ПАВ – это дифильность, они могут составлять множество комбинаций, исходя из типа, количества, а также размера функциональных групп. Важнейшая классификация ПАВ подразумевает деление их по ионогенным свойствам гидрофильных групп и состоит из пяти типов: (1) анионные; (2) катионные; (3) неионные; (4) амфотерные и (5) цвиттер-ионные амфифильные соединения [4].

Усилители проницаемости кожи

Трансдермальный массоперенос осуществляется за счет пассивной диффузии АС, поэтому его можно интенсифицировать при повышении концентрации АС в ТС, а также увеличения проницаемости рогового слоя, для чего используют вещества, обратимо модифицирующие структуру рогового слоя и, как следствие, ослабляющие его барьерную функцию [4]. Такие вещества называют усилителями проницаемости кожи.

Наиболее часто встречающиеся типы УП кожи [5] представлены в таблице 1. Для некоторых дифильных веществ в этой таблице приведены значения гидрофильно-липофильный баланс (ГЛБ), характеризующего степень их липофильности. Следует отметить, что в данном обзоре ионогенные поверхностно-активные вещества, несмотря на их способность эффективно увеличивать проницаемость кожи (например, анионный лаурилсульфат натрия и катионный бромид цетилтриметиламмония), исключены из рассмотрения, поскольку вызывают раздражение кожи [5]. Гипоаллергенность неионогенных ПАВ обычно объясняют тем, что критическая концентрация мицеллизации (ККМ) у них обычно намного ниже, чем концентрация у ионегенных ПАВ [1].

Таблица 1. Основные типы усилителей проницаемости кожи, классифицированные по химической структуре на основании обзоров [50, 52, 55, 60]

Источник

Что такое пав в медицине

Частная психиатрия

Определение и виды психоактивных веществ

Под психотропным веществом принято понимать вещество, влияющее на ЦНС, под психоактивным – психотропное вещество, обладающее аддиктивными свойствами и способное вызывать зависимость.

Психотропные вещества – ПАВ, оборот которых регулируется международными конвенциями.

Различают следующие виды ПАВ:

1. Алкоголь (приравнен по статусу к пищевым продуктам)

2. Наркотики – должны соответствовать трем критериям:

а) Обладают свойствами ПАВ (медицинский критерий);

б) Немедицинское потребление имеет большую социальную значимость (социальный критерий);

в) Включено в список наркотических средств и запрещено к распространению и употреблению (юридический критерий).

3. Ненаркотические ПАВ (ПАВ, но не входят в список наркотиков)

В зависимости от вида ПАВ получило свое название и заболевание:

С клинической стороны подход к больным наркоманиями и токсикоманиями и принципы их терапии идентичны. Различия определяются только юридическим критерием, который отсутствует при токсикоманиях. Список наркотических веществ постоянно пополняется новыми наименованиями и болезни переходят из токсикоманий в наркомании.

Источник

Научная электронная библиотека

Морозова В. С., Габрильянц О. А., Мягкова М. А.,

1.1. Моча

Моча является наиболее распространенным биообъектом при выявлении фактов употребления ПАВ, более 95 % всех анализов на наркотики проводится по моче. Преимущества использования этого биообъекта заключаются в следующем:

– Доступность больших количеств биоматериала.

– Неинвазивный способ отбора образца, не требующий специально сертифицированных помещений (как при отборе крови).

– Концентрирование метаболитов наркотических веществ в моче. Почки человека, выводя вредные вещества из крови, концентрируют их в моче, в результате концентрация ПАВ в этом биообъекте превышает их концентрацию в крови в 2–10 раз. Поэтому требования к чувствительности скрининговых и подтверждающих тестов по моче являются менее жесткими, чем в случае исследования крови или ротовой жидкости. Соответственно, с помощью анализа мочи возможно выявить гораздо более ранние сроки употребления (до 5 суток после приема наркотика), чем по крови (в большинстве случаев это первые сутки).

Водонерастворимые ПАВ, такие как тетрагидроканнабинол (активное вещество марихуаны) и бензодиазепины, накапливаются не только в крови, но и в жировой ткани, и выводятся из нее долгое время при условии хронического потребления этих ПАВ. Так, время выведения этих веществ из организма может составлять до 2-х месяцев. Однако следует помнить, что при однократном или редком употреблении указанных ПАВ время выведения и обнаружения их в моче составит те же сроки, что и для водорастворимых ПАВ.

Средние времена выведения основных классов ПАВ в моче указаны в табл. 1, так же в ней приведены пределы обнаружения скрининговых методов исследования на предмет содержания ПАВ (соответствуют стандартам стран Евросоюза), с помощью которых достигается указанный период обнаружения ПАВ в моче.

Время выведения психоактивных веществ в моче

Предел обнаружения
скрининговых тестов, нг/мл

Скрининговые методы, применяемые для выявления ПАВ в моче – это в подавляющем большинстве случаев иммунохроматографические тесты, а также иммуноферментный и поляризационный флуоресцентный иммуноанализ [2–4].

Наряду с преимуществами, которые имеет данный вид биообъекта в анализе наркотических средств, существует также ряд недостатков. В связи со столь широким применением тестов на наркотики по моче, появилось множество способов фальсификации данного вида тестов (особенно это распространено в США и странах Западной Европы). Перечислим основные из них:

– Разбавление образца мочи путём добавления жидкости. Данным способом фальсификаторы уменьшают концентрацию наркотического вещества в образце, и она становится ниже предела обнаружения тестов. Таким образом, велика вероятность получить ложноотрицательный результат теста.

– Внутреннее разбавление или промывка. В этом случае фальсификатор выпивает большое количество жидкости, вследствие чего происходит внутреннее разбавление метаболитов наркотических веществ. Часто при этом также используются диуретики.

– Добавление красителей. Для придания разбавленной моче естественного цвета в образец добавляют желтый краситель, а при внутреннем разбавлении для этих целей принимают витамины группы В.

– Подмена образца. Вместо своей мочи сдают мочу другого человека или синтетическую мочу, которую можно приобрести с помощью некоторых интернет-сайтов.

– Добавление реагентов к образцу мочи. В интернете перечислен ряд реагентов, с помощью которых можно сфальсифицировать результат анализа. Например, нитраты и нитриты (реагент против TГК), окислители (окисляют метаболиты ПАВ, что приводит к отрицательному результату анализа), глутаральдегид, поверхностно-активные вещества, кислоты (меняют структуру антител, либо воздействуют на реакцию антиген-антитело в иммунохимических методах анализа) и др.

– «Детоксикация». Если известно о предстоящем тестировании на наркотики, потребители могут делать перерыв в приёме наркотиков, и приблизительно через 3–4 дня тест на наркотики показывает отрицательный результат. Этот метод не работает только для водонерастворимых наркотиков, таких как каннабиноиды и бензодиазепины, при их хроническом употреблении. У тяжёлых потребителей этих веществ может потребоваться до 3-х месяцев для выведения их метаболитов из жировой ткани.

– «Детоксикация» при хроническом приеме каннабиноидов. В сети Интернет описана специальная диета, позволяющая снизить вероятность получения положительного результата анализа на каннабиноиды при их хроническом употреблении. Способ применим, если о тестировании на наркотики известно заранее. За несколько дней до теста производится максимальное сжигание жира посредством низкокалорийной диеты и физических нагрузок. При этом, вместе с жировой тканью, из организма выводится максимальное количество каннабиноидов. Затем, в день перед анализом и в день анализа рекомендуется много есть и находиться в покое, чтобы не происходило расходование жировой ткани.

Рис. 2. Средства для фальсификации результатов тестов по моче на наркотики, свободно продающиеся в сети Интернет

В сети Интернет есть сайты для потребителей наркотиков, где описаны различные способы фальсификации результатов тестов на наркотики, а также продаются наборы для фальсификации мочи (например, искусственная моча, комплект для ношения ее образца на теле, грелка для разогрева образца и др., рис. 2).

Таким образом, фальсификация результатов тестов на наркотики принимает большие масштабы, и необходимы лабораторные методы ее выявления. Для этого рекомендуется контролировать как минимум температуру, плотность и уровень креатинина в моче (для отбраковки разбавленных образцов). Многие западные производители иммунохрома-тографических тестов на наркотики по моче поставляют наряду с ними и тесты на «нормальность» мочи. В эти тесты входят биохимические полоски, контролирующие плотность, температуру, креатинин, содержание нитритов, глутаральдегида, окислителей и рН мочи (для оценки свежести образца).

Таким образом, стоимость на первый взгляд дешевых тестов по моче возрастает за счет необходимости применения тестов на «нормальность», и становится сравнимой с тестами для других видов биообъектов.

Рис. 3. Тест для определения «нормальности» мочи

Исследование мочи на содержание метаболитов психоактивных веществ имеет широкие сферы применения, и может использоваться для следующих целей:

– диагностика наркомании средних и тяжелый стадий;

– выявление недавних фактов приема ПАВ (последние 3–4 суток);

– тестирование работников опасных профессий перед сменой;

Источник

Влияние ПАВ на организм человека

Бизнес на продажах ПАВ не теряет своей актуальности и по сей день, не смотря на активную антинаркотическую политику государства.

Быть может, если мы с вами будем бережнее относиться к здоровью и знать все последствия употребления ПАВ, то наркомафия потеряет свою актуальность и прибыль. Ведь их бизнес влияет пагубно на целые нации!

Какое же действие оказывает ПАВ на организм человека? Безусловно, самое негативное.

При употреблении ПАВ происходит угнетение центра в головном мозге, отвечающего за дыхательную деятельность человека. Вследствие чего, в организме образуется кислородное голодание, а через некоторое время разовьётся хроническая гипоксия. Помимо этого, может произойти паралич дыхательного центра.

Обычно, состояние, при котором организм человека не может усвоить достаточное количество кислорода, развивается у пожилых или больных людей. От гипоксии страдают все внутренние органы, в том числе головной мозг, что в дальнейшем проявится замедленностью реакций, значительным снижением умственных способностей и памяти.

Также, при употреблении ПАВ угнетается кашлевой центр, находящийся, как и дыхательный, в продолговатом мозге.

Сердечно сосудистая система

При употреблении любых видов ПАВ угнетается сердечно сосудистый центр, находящийся в продолговатом мозге. По итогу сосуды расширяются, артериальное давление резко падает, урежается сердцебиение. Сердце плохо перекачивает кровь, из-за этого внутренние органы не получают кислород в полной мере, развивается кислородное голодание. В условиях гипоксии нарушается метаболизм сердечной мышцы, развивается ишемия. За короткий промежуток времени, при условии приема наркотических веществ, сердце молодого человека становится похожим на сердце пожилого, больного старика.

Бывает и обратная ситуация: ПАВ стимулируют работу сердечно сосудистого центра. В итоге давление повышается, сердцебиение учащается. Происходит спазм сосудов, из-за чего нарушаются процессы терморегуляции и человека бросает в жар, повышается температура. При такой чрезвычайной нагрузке нередко возникают инсульт и инфаркт. Человек может умереть от сердечной недостаточности.

Человек, употребляющий ПАВ, имеет все шансы остаться бесплодным. А, если и получится зачатие, то шанс выносить и родить здоровое потомство практически равен нулю.

Какое действие оказывают ПАВ на организм молодого человека? У мужчин обновление половых клеток происходит всю жизнь, но постоянное токсическое воздействие может повлечь фатальные последствия. Даже курение табака является фактором снижения качества половых клеток, что говорить о наркотических веществах: сперматозоиды изменяют структуру, становятся вялыми, неспособными к оплодотворению.

Стоит ли Ваше здоровье того, чтобы оказаться в самые лучшие годы своей жизни на краю пропасти? Думаю, ответ очевиден. Берегите здоровье и думайте о последствиях всего происходящего в вашей жизни!

Телефон отделения профилактики для консультации по вопросам наркотизации

Источник

Х и м и я

Коллоидная химия

Поверхностно-активные вещества (ПАВ).

Что такое ПАВ?

Строение ПАВ

Работа ПАВ в дисперсных системах

Классификация ПАВ

По типу гидрофильных групп:

По характеру использования:

По длине гидрофобной цепи:

Использование ПАВ

Воздействие ПАВ на человека

Влияние ПАВ на окружающую среду.

Что такое ПАВ?

Поверхностно-активные вещества – это химические соединения, способные накапливаться на поверхности соприкосновения двух тел или двух термодинамических фаз (называемых поверхностью раздела фаз), и вызывающие снижение поверхностного натяжения веществ, образующих эти фазы.

На межфазной поверхности Поверхностно-активные вещества образуют слой повышенной концентрации — адсорбционный слой.

Строение ПАВ

Строго говоря, очень многие вещества при соответствующих условиях могут проявить поверхностную активность, т. е. адсорбироваться под действием межмолекулярных сил на той или иной поверхности, понижая её свободную энергию.

Однако поверхностно-активными обычно называются лишь те вещества, присутствие которых в растворах уже при весьма малых концентрациях (десятые и сотые доли %) приводит к резкому снижению поверхностного натяжения вещества этих растворов.

Как правило, такие вещества имеют дифильное строение молекул.

Слово дифильный можно перевести как «двояколюбящий» (от philéo — люблю). Или, выражаясь по-русски, дифильными можно назвать молекулы, имеющие сродство к веществам с разной природой.

Например, вода и масло почти не взаимодействуют друг с другом. Если их смешать в одной ёмкости, то такая смесь через некоторое время расслоится. Вода, как более тяжёлая, окажется внизу ёмкости, а масло соберётся в верхней её части.

Расслоение присходит потому, что масло и вода относятся к разным средам. Между молекулами этих сред действуют принципиально разные силы. Подробнее об этом в разделе: Взаимодействие «воды» и «масла».

Молекулы воды взаимодействуют друг с другом при помощи ориентационных сил, а молекулы масла – при помощи дисперсионных сил. Таким образом, при встрече вода и масло проявляют друг к другу безразличие.

В молекулах дифильных веществ одновременно присутствуют как полярные (гидрофильные) группы, так и неполярные (гидрофобные).

К ПАВам относятся карбоновые кислоты, их соли, спирты, амины, сульфокислоты и другие вещества.

Самым распространённым примером веществ с дифильной структурой являются мыла – натриевые и калиевые соли высших жирных кислот.

Работа ПАВ в дисперсных системах

Дифильные вещества обладают замечательным качеством. Они являются своего рода «мостиками», при помощи которых становится возможным взаимодействие фаз, до этого «игнорировавших» друг друга.

Действие таких веществ проявляется на поверхности соприкасающихся фаз и приводит к ативности сами вещества фаз, которые до этого момента не взаимодействовали.

Благодаря своим качествам ПАВы могут использоваться в составах моющих средств или стабилизаторов эмульсий.

В моющих средствах ПАВы работают следующим образом.

Молекула ПАВ – это дифильная молекула, имеющая в своём составе, как полярные (гидрофильные) группы, так и неполярные (гидрофобные).

Таким образом, своим гидрофобным хвостом она может взаимодействовать с молекулами загрязнения (как правило, имеющего жирную, т.е гидрофобную природу), а при помощи своей полярной группы связывается с полярной молекулой воды.

Одновременно с этим молекулы ПАВ внедряются в поверхностный слой загрязнения и понижают силы взаимного притяжения между молекулами загрязнения.

Говоря по-другому, молекулы ПАВ положительно адсорбируются в поверхностном слое загрязнения и снижают поверхностное натяжение взаимодействующих фаз. Это, в свою очередь, облегчает возможность отрыва отдельных кусочков загрязнения от основной его массы. Оторванные части загрязнения уносятся водой.

Самые известные моющие средства – мыла. Мыла представляют собой натриевые и калиевые соли жирных кислот (натриевые – твёрдые, калиевые – жидкие).

CH 3 (CH 2 ) n COONa.

Эму́льсия — дисперсная система, состоящая из микроскопических капель жидкости (дисперсной фазы), распределенных в другой жидкости (дисперсионной среде).

Дисперсная фаза и дисперсионная среда – это две фазы жидкостей, имеющих разную природу, и по этой причине, не растворяющиеся одна в другой, отторгающие друг друга.

Если уже знакомые нам воду и масло тщательно перемешать друг с другом при помощи миксера, то они образуют дисперсную систему, в которой маленькие частички воды будут соседствовать с частичками масла.

Но эта дисперсная система просуществует недолго. По уже известным нам причинам произойдёт расслоение фаз. Частички воды и масла будут укрупняться, соединяясь с себе подобными. Через некоторое время произойдёт образование двух монолитных фаз: масло вверху, вода внизу. Так что такую систему нельзя назвать дисперсной.

Чтобы дисперсная система состоялась, в её состав добавляют специальные вещества – стабилизаторы эмульсий или эмульгаторы.

Эмульгаторы представляют собой поверхностно активные вещества.

Представим себе эмульсию типа «масло в воде». В такой эмульсии микроскопические капельки масла будут распределены в объёме воды.

Эмульгатор, присутствующий в эмульсии, состоит из молекул дифильной природы. Своими гидрофобными хвостами молекулы эмульгатора будут взаимодействовать с молекулами масла. В результате этого взаимодействия вытянутые молекулы эмульгатора приобретут чёткую ориентацию: гидрофобные хвосты внутрь, полярные группы наружу.

Такое образование, напоминающее свернувшегося ежа, называется мицеллой.

Наружная поверхность мицеллы будет образована полярными (гидрофильными) группами эмульгатора. А эти группы, как мы знаем, могут взаимодействоать с молекулами воды, притягивая к себе противоположно заряженные части этих молекул.

Эта конструкция позволяет эмульсии избежать расслоения и в течение долгого времени сохраняет её стабильной.

Классификация ПАВ

Поверхностно активные вещества можно классифицировать по разным признакам. Мы приведём три вида классификаций:

По типу гидрофильных групп:

По характеру использования:

По длине гидрофобной цепи:

Классификация по типу гидрофильных групп:

Для ПАВ эта классификация является основной.

По типу гидрофильных групп ПАВы делят на:

— ионные, или ионогенные,

— неионные, или неионогенные.

Рабочее действие ПАВа обеспечивается именно адсорбционно активными ионами.

Если адсорбционно активны анионы (т.е. отрицательно заряженные ионы), то ПАВы называются анионными, или анионоактивными, если активны катионы (положительно заряженные ионы) — катионными, или катионо-активными.

Амфотерные (или амфолитные) ПАВ содержат в своём составе одновременно две функциональные группы, одна из которых имеет кислый, другая – основной характер. В зависимости от среды, в которой они находятся, амфотерные ПАВы могут принимать или отдавать протон и проявлять, таким образом, либо анионную либо катионную активность.

Анионные ПАВы, как говорилось выше, диссоциируют, образуя отрицательно заряженные органические анионы:

По своему составу анионные ПАВы, чаще всего — это органические кислоты и их соли:

R-COOН или R-COONa, R-COOК.

Наиболее распространены натриевые и калиевые соли жирных кислот. Их называют мылами. Натриевые соли имеют твёрдую консистенцию, калиевые – жидкую.

Также, большое распространение имеют соли кислых эфиров высокомолекулярных спиртов жирного ряда и серной кислоты с общей формулой:

Такие соли называются алкилсульфатами. Алкилсульфаты вырабатываются из спиртов с количеством углеродных атомов в цепи С12 – С14, получаемых из кокосового масла или гидрогенезацией кашалотного жира. Жирные спирты подвергаются фракционной дистилляции, и сульфатируются серной или хлорсульфоновой кислотой.

Полученный таким образом лаурилсульфат является одним из наиболее широко используемых анионных моющих средств. Его формула:

К анионным ПАВам принадлежат многие классы химических соединений. В таблице ниже приведём некоторые из них:

Некоторые анионные ПАВ

Na-соль первичных алкилсульфатов

Разветвлённые вторичные сульфаты

Соли высших жирных кислот (мыла)

Сложные эфиры моноглицеридсульфатов

Сульфированные жирноароматические карбоновые кислоты

Сложные эфиры сульфоянтарнойкислоты

Бутиловый эфир сульфорицинолевой кислоты

Сложные эфиры сульфонаталкилкарбоновых кислот

Модифицированные мыла N-метил-N-карбоксиметиламиды высших кислот

Конденсат полипептида с жирными кислотами

Конденсат полипептида и алкилсульфоновых кислот

Среди ПАВов именно анионные ПАВы получили самое большое распространение. Их объём производства превышает объёмы производства всех остальных ПАВ вместе взятых.

Катионные ПАВы при диссоциации образуют положительно заряженные поверхностно-активные органические катионы:

Катионные ПАВы — основания, обычно амины различной степени замещения, и их соли. Они представлены следующими соединениями:

Некоторые катионные ПАВ

Соли первичных аминов

Соли вторичных аминов

Соли третичных аминов

Четвертичные аммониевые соли

Объём производства катионных ПАВ значительно ниже, чем анионных, ни их роль с каждым годом возрастает благодаря их моющему и бактерицидному действию, а некоторые их представители, например цетилпиридиний хлорид, вошли в арсенал лекарственных средств.

Амфотерные (или амфолитные) ПАВ в зависимости от условий среды могут проявлять либо анионную, либо катионную активность.

Необходимым условием амфотерности ПАВ является близость констант и основной диссоциации.

Степень превращения ПАВа в катионную или анионную форму зависит от рН среды.

К амфотерным ПАВ относят чаще всего соединения, содержащие одновременно:

Наиболее типичным представителем этого класса ПАВ является альфа-алкил-бетаин, получивший торговое название бетаин:

Неионные ПАВ представляют собой высокомолекулярные соединения, которые в водном растворе не образуют ионов.

Растворимость этих ПАВ в воде обусловлена наличием в молекуле неионогенных групп – эфирных или гидроксильных (чаще всего полиэтиленгликолиевый остаток).

Неионные ПАВы представляют особую ценность для медицинской промышленности. Это объясняется несколькими причинами:

2. Неионные ПАВы обладают большой устойчивостью к воздействию щелочей, кислот и солей. Они совместимы с большинством лекарственных веществ, могут смешиваться с органическими растворителями.

3. В отличие от ионных ПАВ, неионные ПАВы оказывают меньшее раздражающее действие на кожный покров и слизистые оболочки. Они не агрессивны, повышают резорбцию лекарственных веществ; эффективны как вспомогательные вещества в приготовлении лекарственных форм.

К классу неионных ПАВ, не подвергающихся электролитической диссоциации принадлежат следующие соединения.

Некоторые неионные ПАВ

1. Полиэтиленоксидные производные

Эфиры полигликоля и высших жирных кислот

Алкилфениловый эфир полигликоля

Эфир ангидросорбита и жирных кислот (спены)

Полигликолевый эфир ангидросорбита и жирных кислот (твины)

3. Алкилоламиды жирных кислот

Полигликолевый эфир полипропиленгликоля

Полигликолевый эфир этилендиаминополипропиленгликоля

Классификация по характеру использования:

Частным случаем эмульгаторов являются пенообразователи и стабилизаторы пены.

Смачиватели – вещества, вызывающие пептизацию или диспергирование, т.е. измельчение твёрдых тел на мелкие частички или жидкой фазы на мелкие капельки.

Смачивание – первая фаза моющего действия, когда загрязнение распадается на отдельные частички или капельки и впоследствии обвалакивается ПАВом (солюблизируется), и удаляется водой.

Солюблизаторы – вещества, помогающие повысить растворение частиц другого вещества, слаборастворимого в данной жидкой среде.

Молекулы солюблизатора обвалакивают плохо растворимую в данной среде частичку и образуют вокруг неё, так называемую мицеллу.

Сама мицелла имеет сродство к среде растворителя и поэтому растворяется в нём, обеспечивая растворение изначально нерастворимой в нём частицы.

Смачивание, солюблизация, эмульгирование – все эти процессы являются стадиями моющего действия. Любой ПАВ, в той или иной степени, одновременно является и смачивателем, и солюблизатором, и эмульгатором, и моющим веществом. Но при этом, разные ПАВы проявляют разную эффективность на разных стадиях моющего действия. По этой причине они могут быть классифицированы на смачиватели, солюблизаторы, эмульгаторы и моющие средства.

Классификация ПАВ по длине гидрофобной цепи:

Этот вид классификации особенно важен в случаях, когда поверхностно-активные вещества выполняют роль стабилизаторов эмульсий (эмульгаторов).

Напомним, что эмульгаторы представляют собой дифильные вещества, молекулы которых имеют в своём составе, как полярную (гидрофильную) группу, так и неполярную (гидрофобную) часть.

В зависимости от длины углеводородного (гидрофобного) «хвоста» и силе полярных групп в молекуле такой молекулы, эмульгатор, в целом, будет проявлять или гидрофильные или гидрофобные качества. А от этого всецело будет менятся его роль при стабилизации разного рода эмульсий.

Гидрофильные эмульгаторы. Стабилизация эмульсий типа «вода в масле».

Эмульгаторы с относительно короткой гидрофобной частью, имеют большее сродство с водой и их, поэтому называют гидрофильными.

Гидрофильные эмульгаторы необходимы для стабилизации эмульсий типа «масло в воде». При добавлении гидрофильного эмульгатора в такую эмульсию вокруг капельки масла образуется сплошной слой эмульгатора, сообщающий ей некоторую гидрофильность и повышающий её устойчивость.

Добавление в такую же смесь гидрофобного эмульгатора, большая часть молекулы которого погружается в капельку масла, не обеспечивает устойчивости эмульсии, поскольку часть поверхности капельки остаётся «открытой» и легко может происходить слияние с другими капельками.

Гидрофобные эмульгаторы. Стабилизация эмульсий типа «вода в масле».

Эмульгаторы, молекулы которых имеют относительно длинную гидрофобную часть, обладают преимущественно гидрофобными свойствами. Такие эмульгаторы называют гидрофобными (или липофильными).

Гидрофобные эмульгаторы стабилизируют эмульсии типа «вода в масле». Их молекула, находящаяся большей своей частью в дисперсионной среде (масле), удерживается на поверхности капелек воды своей гидрофильной группировкой (Рис. а).

В результате вокруг каждой капельки воды образуется плотная оболочка из молекул эмульгатора, препятствующая слиянию дисперсной фазы (воды).

Попытка получить эмульсию такого же типа с гидрофильным эмульгатором оказалась бы безуспешной, так как молекулы эмульгатора разместились бы в основном внутри капелек воды (Рис. б).

Вместо сплошной оболочки вокруг капелек имелись бы лишь выступающие над их поверхностью отдельные гидрофобные группы эмульгатора, не препятствующие коалесценции капелек.

Таким образом, эмульгатор должен обладать сродством к дисперсионной среде.

В зависимости от типа желаемой эмульсии следует брать гидрофильные или гидрофобные эмульгаторы той или иной степени диссоциации.

Дисперсность эмульгаторов

Эмульгаторы для эмульсий типа м/в

Эмульгаторы для эмульсий типа в/м

CaCO3, CaSO4, Fe2O3, Fe(OH)3, SiO2, глина и др.

HgI2, PbO, сажа и др.

Желатин, казеин, альбумин, крахмал, декстрин, гуммиарабик, лецитин, желчные кислоты и др.

Смолы, каучук, холестерин и др.

Мыла щелочных металлов, красители

Мыла многовалентных металов

Гидрофильно-липофильный баланс ПАВ

Для количественной оценки пригодности ПАВов в разных областях использования, в том числе, в качестве эмульгаторов в различных средах был введен параметр, называемый гидрофильно-липофильным балансом (ГЛБ).

Каждому поверхно-активному веществу соответствует определённая величина ГЛБ.

Самое низкое значение ГЛБ имеет олеиновая кислота C17H33COOH (ГЛБ = 1),

Для всех остальных ПАВ величина ГЛБ находится в пределах от 1 до 40.

На основании величин ГЛБ определяется сфера использования ПАВ, например:

Использование ПАВ в зависимости от величины ГЛБ

Эмульсия вода в масле (в/м)

Эмульсия масло в воде (м/в)

ПАВ с липофильными свойствами имеют низкие значения ГЛБ, с гидрофильными – высокие.

Использование ПАВ

Мировое производство ПАВ постоянно возрастает, причём доля неионных и катионных веществ в общем выпуске всё время увеличивается.

В зависимости от назначения и химического состава ПАВы выпускают в виде твёрдых продуктов (кусков, хлопьев, гранул, порошков), жидкостей и полужидких веществ (паст, гелей).

Особое внимание всё больше и больше уделяется производству ПАВ с линейным строением молекул, которые легко подвергаются биохимическому разложению в природных условиях и не загрязняют окружающую среду.

ПАВ находят широкое применение в промышленности, сельском хозяйстве, медицине, быту. Важнейшие области потребления ПАВ: производство мыл и моющих средств для технических и санитарно-гигиенических нужд; текстильно-вспомогательных веществ, т. е. веществ, используемых для обработки тканей и подготовки сырья для них; лакокрасочной продукции.

ПАВ используют во многих технологических процессах химических, нефтехимических, химико-фармацевтических, пищевой промышленности. Их применяют:

Воздействие ПАВ на человека

Подавляющее количество ПАВ при использовании имеет непосредственный контакт с кожей, поэтому следует обращать внимание на их дерматологическое действие.

Известно, что мыла при длительном контакте вызывают раздражение кожи, причём этоя явление более характерно для натриевых солей С8 – С10 насыщенных жирных кислот в сравнении с их высшими гомологами.

Алкилсульфаты с длиной жирной цепи менее С12 и алкиларилсульфонаты раздражают кожу сильнее, чем мыла.

Сульфоэтерифицированные масла и сульфоэфиры, а также продукты конденсации высших жирных кислот и белков не вызывают заметного раздражения кожи, поэтому многие очищающие и моющие композиции включают соединения этих типов.

По убыли раздражающего действия на кожу человека ПАВы можно расположить в следующий ряд:

Катионные > анионные > неионные.

Влияние на слизистую оболочку глаз

Растворы многих ПАВ при попадании в глаза вызывают болезненное ощущение, а при большей концентрации могут повредить глазную ткань.

По силе раздражающего действия на глаза основные группы ПАВ располагаются в том же порядке, что и по их влиянию на кожу.

ПАВ и гемолиз эритроцитов.

Существенным недостатком синтетических ПАВ является то, что внутревенное введение их растворов сопровождается гемолизом (разрушением) эритроцитов.

При этом оболочка эритроцитов разрушается или становится проницаемой для гемоглобина, который выходит из них в окружающую среду.

Гемолитическое действие ряда гомологов жирных сульфатов и алкилдиметилбензиламмония хлорида проявляется при концентрациях, более низких по сравнению с критической концентрацией мицеллообразования.

Гемолиз, вызываемый ПАВ, задерживается в присутствии холестерина и фосфолипидов.

Введённые в ток крови ПАВы взаимодействуют не только с эритроцитами, но и с другими составными её частями.

Так, полиоксиэтиленовый эфир алкилфенола в очень высокой степени повышает фагоцитозное действие лейкоцитов, а сульфонаты лигнина действуют как антикоагулянты.

Все классы ПАВ проходят тщательную проверку на токсичность.

В таблице ниже приведены данные об иследованиях некоторых синтетических ПАВ на токсичность:

Наименование класса соединений ПАВ

Доза LD 50 г/кг

Способ введения ПАВ

Неполимерные четвертичные аммониевые соединения

Типичные анионоактивные вещества (сульфаты и сульфонаты)

Эфиры полиоксиэтилена и полиэтиленгликоля

Следует заметить, что величина LD50 в пределах данного класса ПАВ зависит от молекулярной структуры и от молекулярного веса.

Известно, что полиоксиэтилены с высоким молекулярным весом при приёме внутрь практически нетоксичны, тогда как их низшие гомологи, например диэтиленгликоль при введении с пищей белым крысам замедляли их рост, вызывали их дегенеративные изменения в печени и почках, появление в мочевом пузыре оксалатных камней и новообразований на слизистой оболочке.

Влияние ПАВ на окружающую среду.

В последние несколько десятилетий постоянно росло потребление синтетических моющих средств и соответственно происходило сокращение потребления мыла.

Дело в том, что многие синтетические моющие средства, в отличие от мыл, не подвержены естественному биохимическому разложению и не не задерживаются фильтрующими установками, и это приводит не только к загрязнению рек и других водоёмов, но и к проникновению ПАВ в источники питьевой воды, что непосредственно влияет на здоровье человека.

Биоразложение протекает очень медленно, конечными продуктами его являются вода и диоксид углерода.

Для массового производства и потребления моющих средств необходимо применять такие ПАВ и другие моющие вещества, которые были бы подвержены сравнительно быстрому их распаду.

В настоящее время приняты законы, разрешающие производство и применение ПАВ для моющих средств, биоразлагаемых не менее чем на 80%.

Биоразлагаемость некоторых ПАВов.

Биоразлагаемость алкилсульфонатов, полученных из нормальных парафинов, достигает 98%, олефинсульфонатов – 90-95%, у алкилсульфатов (С10-С18) – 97,9%.

Неиногенные ПАВ разлагаются легче, чем анионактивные, но их биоразлагаемость понижается с увеличением числа присоединённых групп этиленоксида и разветвлённости гидрофобной части молекулы.

Сульфаты неионогенных ПАВ, полученных на основе прямоцепочных жирных спиртов, легко разлагаются, и длина этиленоксидной цепи не влияет на степень и скорость разложения.

Разные подходы в защите окружающей среды

По данным ряда исследователей, для защиты окружающей среды при производстве и употреблении моющих средств наиболее рациональным путём является замена алкилбензолсульфонатов алкилсульфатами и алкилсульфонатами, а также применение натуральных жирных кислот и их производных, кукурузного крахмала и других, биоразлагаемость которых является стопроцентной.

Наличие моющих средств в сточных водах вызывает обильное пенообразование за счёт остаточных ПАВ, фосфатов и других компонентов моющих средств, что затрудняет биологическую очистку.

Но существует и другой подход, заключающийся в том, что введение в действие эффективных методов очистки сточных вод экономически целесообразнее, чем замена плохоразлагающихся компонентов моющих средств другими, менее эффективными в моющем действии.

Источник