分类号R931.77
Bentonite and Its Application in Pharmacy
Zhao Bing, Wang Guoqing
(Department of Basic Courses,Shenyang Pharmaceutical University,Shenyang 110015)
AbstractIn this review we discussed the properties of bentonite,introduced the application of bentonite in pharmacy and looked ahead the prospects of the application of bentonite.
Key words bentonite;montmorillonite;application in pharmacy
膨润土又名斑脱岩(bentonite),是以蒙脱石为主要矿物成分的粘土矿,其含量为40%~90%,还含有少量的高岭石、水铝英石、绿泥石、蛋白石、云母等矿物质.膨润土的性能与蒙脱石含量有关,含蒙脱石越多,其性能越优.膨润土是属于含少量碱金属和碱土金属的水铝硅酸盐矿物,其化学式为Al2O3.4SiO2.3H2O.蒙脱石属单斜晶系,2∶1型网架状结构,即由二层硅氧四面体中间夹铝氧八面体组成,具有离子交换能力.膨润土无臭无味、极细,外观杂色土状,不溶于水和有机溶剂.比重2.4~2.8,熔点1 330~1 430℃,膨润土在工农业生产中应用广泛〔1〕.主要用于冶金、铸造、石油、钻井领域.在化学工业中,可作催化剂载体、干燥剂、过滤剂、脱色剂.在农业上,可作土壤改良剂、饲料添加剂及农药载体.食品工业中用作果汁和葡萄酒的净化剂.此外,还用作混凝土增塑剂及油漆增粘剂.膨润土在医药工业中的应用,近年来国内外进行了大量的理论和实践研究.膨润土在药学中的广泛应用是由其性质所决定的.
1膨润土的性质〔2,3〕
1.1吸水性
膨润土主要成分蒙脱石为2∶1层状硅酸盐.其中的Al3+和Si4+可被Mg2+和Fe2+置换,可交换的阳离子骨架有剩余电荷,可吸附阳离子.层间的这种晶格沿a轴、b轴方向延伸,顺c轴方向重叠.c轴长度不固定,无水时为0.96 nm,随着层间吸附不同的水化阳离子,产生不同的c轴长度,在充分水化环境中,层间距可增大,吸水后体积可增大10~30倍.
1.2悬浮性
蒙脱石矿物质颗粒细小(0.2 μm以下).它的单位晶层之间易分离,水分子易进入晶层与晶层之间,特别是膨润土在充分水化后,与水形成一种胶体.另外,由于蒙脱石晶胞都带有相同数目的负电荷,彼此同性相斥,在稀溶液里很难聚附成大颗粒.当水混悬液pH>7时,膨胀性更强,助悬效果更好.
1.3触变性
膨润土结构中的羟基在静置的介质中会产生氢键,使之成为均匀的胶状物,并且有一定的粘度.当在外界剪切力存在下进行搅拌时,氢键被破坏,粘度减弱.所以膨润土溶液在搅动时,悬浮液表现为流动性很好的溶胶液,停止外加搅动,就会自行排列成具有立体网状结构的凝胶,并不发生沉降分层和有水离析出来.再施加外力搅动时,凝胶又能迅速打破,恢复流动性.这种特性使膨润土在混悬剂方面具有特别重要的意义.
1.4粘结性
膨润土与水混合带来的粘结性来源于多方面,如膨润土亲水、颗粒细小,晶体表面电荷多样化,颗粒不规则,羟基与水形成氢键.由多种聚附形式形成溶胶,使膨润土与水混合具有很大的粘结性.
1.5吸附性
蒙脱石中Al3+被不同离子取代后,引起内部电荷不平衡,形成电性吸附中心,负电荷为45.6~66.5 meq/100 g.同时,又由于蒙脱石独特的双八面体结构和层纹状组合,具有较大的比表面积,在456~676 m2/g之间〔4〕,所以具有高度的选择吸附性.
1.6离子交换性
从结构上看,蒙脱石是由两层硅氧四面体中间加一层铝氧八面体.在晶胞内高价Si4+、Al3+可被低价的阳离子置换,致使单位晶层中的电荷不平衡,蒙脱石带负电,必然从周围介质中吸附一些可交换的K+、Na+、Ca2+、Mg2+来平衡电荷.最常见的可交换阳离子是Ca2+和Na+.因此,根据所含的可交换阳离子的种类和含量,膨润土又可分为钙基膨润土和钠基膨润土.钠基膨润土较钙基膨润土有更好的可塑性、膨润性、悬浮性、吸附性及离子交换性.天然膨润土可通过化学方法改型为钠基膨润土〔5〕.所以为了获得高质量的化学性能,可对天然膨润土进行改型和纯化.这在目前膨润土产品深加工中具有重要的意义.
1.7稳定性
膨润土能耐300℃高温,具有良好的热稳定性.不溶于水,微溶于强酸、强碱,常温下不被氧化或还原,不溶于有机溶剂,具有良好的化学稳定性.
1.8无毒性
膨润土对人、畜、植物无毒害和腐蚀作用,对人体皮肤无刺激,对神经、呼吸系统无影响,可用于医药载体〔6〕.
2膨润土在药学中的应用
膨润土在医药工业中主要是用作辅料.膨润土由于具有吸水性、悬浮性、分散性、粘结性、触变性,使其作为制剂辅料具有乳化、增稠、助悬、吸附的功能,是优良的药用辅料.膨润土分别收载于美国药典、欧洲药典、英国药典,我国也将其列入《国家级药物制剂新产品开发指南》.现对其在药剂学中的应用作一介绍.
2.1助悬剂
混悬剂具有较好的生物利用度,制成混悬剂给药更容易,特别对儿童和吞咽困难的老人来说,给服药带来了方便.膨润土就是混悬剂中性能优良的助悬剂.膨润土在水中带负电荷,吸收大量水形成高粘度的糊状物,能阻止微粒聚集,而且具有触变性、润滑性.此外,还有配伍禁忌少,不需加防腐剂的优点.1%的膨润土作硫糖铝混悬剂助悬剂〔7〕,其助悬效果要好于羟甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠和海藻酸钠.越摇其流动性越好,不粘壁,再分散性好,沉降慢,絮凝颗粒细腻.2%膨润土作炉甘石洗剂的助悬剂〔8〕,并与同浓度的CMC-Na、海藻酸钠进行比较,结果表明,其沉降容积比、微粒布朗运动、重分散力、结块情况、微粒大小等指标均优于后两者.
2.2吸附剂
膨润土的主要成分蒙脱石具有层纹状结构及非均匀性电性分布,对消化道内的一些病毒、病菌及毒素产生较强的选择性吸附作用.如由法国益普生公司研制的思密达(Smecta)就是以蒙脱石为主要成分的消化道粘膜保护剂.思密达作粘膜吸附剂的药理作用表现为能加强粘膜屏障,抑制病毒和病菌,保持肠道微生物生态平衡〔9〕.在临床上用于急、慢性腹泻、食管炎、慢性胃炎及放化疗消化道副作用、以及口腔溃疡的治疗.思密达于1989年进入中国市场,疗效确切,适应证广,无明显的毒副作用,特别适于儿童服用,年销售额达3亿元人民币.膨润土作吸附剂浓度为1%~2%,利用其吸附性质还可作为胃肠道吸附剂,用于清除体内的重金属及放射性同位素.膨润土对细菌、病毒具有选择性吸附作用,蛋白质溶液(如人血浆)中的病毒可被硅藻土、硅酸、膨润土、金属氢氧化物、珍珠岩、纤维素的混合颗粒所吸附〔10〕.
2.3过滤剂
在药物生产中,膨润土可起吸附剂、过滤剂的作用.如膨润土可作为去除溶液中咖啡因的吸附剂、过滤剂〔11〕.过滤剂是由纤维材料基质颗粒和膨润土构成.当溶液中咖啡因含量在20~100 μg/mL时,将溶液通过过滤剂,在接触时间少于2 min内,即可使咖啡因的含量减少40%.另外,膨润土可用于纯化青霉素酰化酶〔12〕.青霉素酰化酶是生产半合成β-内酰胺类抗生素的重要工业用酶.按每1 L发酵上清液加入6 g膨润土的比例将膨润土加到青霉素酰化酶发酵上清液中,可将酶100%吸附,而吸附的蛋白质仅占发酵上清液中的10%左右,而且酶可全部洗脱.此法简便,酶活力收率高,可直接从未除菌体的发酵液中提取酶.膨润土还可用于中药的提取.如可将膨润土用于精制甘草浸膏〔13〕,用5.7%的膨润土加于甘草流浸膏中,调节pH=9.3,将混合物加热到95℃,保持45 min,过滤,制成的甘草浸膏比未经膨润土处理者,其中甘草酸的含量约增高10%,且几乎无沉淀.
2.4乳化剂及软膏基质
膨润土可作软膏、糊剂的增稠剂或直接用于软膏基质以及乳剂的乳化剂.膨润土用于软膏基质后,可免除动、植物油脂或矿物油脂调制的膏脂变质后对皮肤的刺激作用.膨润土性质稳定,无酸败、变质现象,能保持药物的固有疗效.经碱处理的膨润土加入MgO,可具有高度的亲水性、分散性,可用来控制膏体的流变性、触变性、扩散性和粘度.用于医用软膏,可在皮肤表面形成薄膜,提高有效成分的附着力及离子交换性〔14〕.以膨润土为基质的治疗浓硫酸灼伤的糊剂〔15〕,其配方由5份magnesium acexamate和95份膨润土构成.膨润土也可用于无机抗菌剂的制备〔16〕,取膨润土100份与0.1份40% sodium omadine混合所制成的抗菌剂,抗绿脓杆菌<
