Các chất diện hoạt là một nhóm khá lớn của các hợp chất hóa học có thể thu được bằng các phương pháp tổng hợp hóa học hoặc chiết xuất từ nguyên liệu thực vật động vật và khoáng vật.
Độc tính chung của tất cả các chất diện hoạt là chúng có khả năng hấp phụ bề mặt phân cách pha và tạo thành một lớp đơn đa phân tử hoặc các ion được định hướng làm thay đổi bản chất phân cực của lớp bề mặt và giảm năng lượng bề mặt giữa hai pha.
Các chất diện hoạt điển hình là những hợp chất thân, trong phân tử của chúng có chứa các nhóm thân nước và thân – Phần thân nước của phân tử chất điện hoạt có momen lưỡng cực tĩnh điện và thông thường được tạo nên bởi các nhóm carboxyl (-COO), sulfit (-SO *), mạch polyoxyethylen và các nhóm khác. Trong thành phần các nhóm này thường chứa nitơ đôi khi chứa phosphor hoặc lưu huỳnh.
- Phần thân đầu của phân tử thường là gốc hydrocarbon không có momen lưỡng cực rõ rệt, vì vậy chúng có bản chất gần giống môi trường không hoặc ít phân cực. Gốc hydrocarbon có thể mạch thẳng hoặc mạch vòng (thường gặp nhất là dẫn chất của benzen và naphtalen).
Phần thân nước và thân đầu của phân tử có thể liên kết trực tiếp với nhau như trong trường hợp kali oleat; hoặc cũng có thể tách riêng nhau như trong phân tử ether polypropylen glycol oxyethylen hoá, hai nhóm phân cực nằm ở hai đầu, còn phần không phân cực nằm ở giữa.
Đối với distearat thì ngược lại, các nhóm thân đầu nằm ở hai phía của phân tử.
Chỉ có các chất diện hoạt mà trong phân tử hai phần này không cân băng nhau mới có khả năng làm giảm sức căng bề mặt các chất lỏng, các pha và kết quả là làm giảm sức căng bề mặt phân cách pha.
Các chất diện hoạt dùng trong dược phẩm gồm 4 phân nhóm:
- Chất diện hoạt cation.
- Chất diện hoạt anion.
- Chất diện hoạt lưỡng tính
- Chất diện hoạt không ion hóa
Giá trị cân bằng dầu – nước:
Cân bằng dầu – nước (Hydrophyle Lipophyle Balance-HLB) là một con số cụ thể phản ánh mối tương quan giữa hai phần thân dầu và thân nước của một phân tử chất diện hoạt. Khi phân tử chất điện hoạt không bị thay đổi cấu trúc hóa học và hoàn toàn tinh khiết thì giá trị này là một hằng số. Điều đó giải thích tại sao trong các tài liệu khác nhau ghi phần thập phân của giá trị HLB của cùng một chất lại khác nhau. Do độ tinh khiết của mẫu thử không đồng nhất.
Theo hệ thống HLB của W.Griffin (1949) mỗi chất diện hoạt có một giá trị HLB nhất định. Acid oleic có giá trị HLB thấp nhất (1), còn natri laurylsulíat có giá trị HLB cao nhất (40). Tất cả các chất còn lại có giá trị HLB nằm trong giới hạn từ 1 – 40. Trên cơ sở HLB người ta có thể xác định được khả năng sử dụng các chất diện hoạt.
Ví dụ:
| Giá trị HLB | ứng dụng của các chất diện hoạt |
| 3-6 | Chất nhũ hóa cho nhũ tương N/D |
| 7-9 | Chất gây thấm |
| 8- 13 | Chất nhũ hóa cho nhũ tương D/N |
| 13- 15 | Chất tẩy rửa |
| 15- 18 | Chất hỗ trợ hòa tan. |
Cần chú ý rằng giá trị HLB đặc trưng không chỉ cho chất diện hoạt mà còn có ý nghĩa đối với pha dầu. Giá trị HLB có thể xác định được bằng thực nghiệm hoặc tính toán theo công thức. Các chất có giá trị HLB bằng 7 không có tác dụng nhũ hóa.
Giá trị HLB cho phép lựa chọn các chất nhũ hóa (hoặc hỗn hợp của chúng) thích hợp để điều chế nhũ tương N/D. Dựa vào giá trị HLB của các chất nhũ hóa trong một hỗn hợp các chất nhũ hóa cùng loại và khác loại (cho nhũ tương cùng kiểu hoặc khác kiểu) cũng như kiểu nhũ tương muốn điều chế, người ta có thể xác định được tỷ lệ các hợp phần trong hỗn hợp khi biết tổng khối lượng cần thiết để nhũ hóa của chúng.
‘
rằng giá tri HLB của các chất diện hoạt không)không bị ảnh hưởng bởi sự có mặt của các chất điện ly trong môi trường và giá trị HLB tính toán được theo công thức toán học đã không đề cập đến một đặc tính quan trọng trong phân tử chất điện hoạt đó là cấu trúc không gian của phân tử. Cấu trúc không gian của phân tử chất điện hoạt có ảnh hưởng rất lớn đến khả năng tạo và độ vững bền của nhũ tương tạo thành. Vì vậy độ vững bền của một nhũ tương được điều chế nhờ chất nhũ hóa có thành phần hóa học như nhau, giá trị HLB được tính toán như nhau nhưng có cấu trúc không gian khác nhau thì độ vững bền của nhũ tương thu được rất khác nhau. Ví dụ độ vững bền của nhũ tương điều chế với glyceryl monooleat đồng phân cis thấp hơn nhiều so với nhũ tương điều chế với đồng phân trans, mặc dù cả hai loại đồng phân này có cùng giá trị HLB như nhau.
Giá trị HLB của một số hợp chất thông dụng
| Acid oleic | 1.0 |
| Span 85 | 1.8 |
| Span 80 | -4,3 |
| Span 60 | 4,7 |
| Span 20 | 8,6 |
| Tween 60 — | ~~~—14,9 |
| Tween 80 * | •-15.0 |
| Tvveen 20 | 16,7 |
| Natri oleat | 20,0 |
| Natri dodecyl (lauryl) sulíat | 40,0 |
Các chất diện hoạt không hóa cổ độ bền vững dưới tác dụng của acid, kiểm và muối của chúng, có thể dễ dàng phối hợp với số các dược chất và dung môi hữu cơ.
Các chất diện hoạt dụng nhất hiện nay:
- Tween 20 (21,40,60.61,65.80,81) *
- Span 20 (40,60,65,80,85)
- Các đường béo: sorbester S-12 (-212,-312,-17,-217,-317,-18,-218)
- Các ester của triglycerin với acid béo
Từ 3 phân tử glycerin loại 2 phân tử nước triglycerin. Ester hóa với các acid béo có mạch carbon chứa 16 – 18 nguyên tử carbon ở nhiệt độ 200°c. ở nhiệt độ thường thể chất giống sáp. Tác dụng nhũ hóa khá mạnh. Ester hóa 1^- 2 nhóm -ỌH của triglycerin sẽ thu được chất nhũ hóa cho nhũ tương D/N. Ester hóa 3 nhóm -QH trở lên cho chất nhũ hóa tan trong dầu, cho nhũ tương N/D
