學習重點 辨別凝絮與去凝絮懸液劑的沉降速率、沉降體積及結塊傾向。 掌握控制凝絮的方法,區分降低電性阻礙與增加媒液黏度的作用。 用 zeta 電位的正負與絕對值,判斷電解質適量及過量時的沉降行為。 熟練沉降體積比 F、F∞ 與凝絮度 β 的定義及計算。 依粒子電荷與明膠的等電點,選擇適當絮凝劑及 pH。 核心觀念 一、凝絮與去凝絮的差別 去凝絮(deflocculated)粒子彼此分開,各自沉降。控制凝絮(controlled flocculation)則使粒子以較弱作用力形成疏鬆絮團(floccule),沉降後容易搖散,是避免形成硬塊(cake)的常用方法。 比較項目凝絮去凝絮 粒子狀態形成疏鬆絮團粒子分開、各自存在 沉降速率通常較快通常較慢 上清液較快澄清較久維持混濁 最終沉降體積較大,夾帶較多媒液較小,排列緊密 結塊與再分散較不易結硬塊,容易再分散容易形成緊密沉積,甚至硬塊 沉降快不等於容易結塊。凝絮的目的在於改善沉降物的再分散性;使用前仍須充分搖勻,才能維持給藥劑量均一。實務上可搭配助懸劑形成網狀結構,減緩絮團沉降。 二、控制凝絮的方法與作用 電解質:降低粒子間的電性阻礙(electrical barrier),使粒子能形成絮團。利用電荷中和時,應選擇與粒子帶相反電荷的離子,並控制添加量。 界面活性劑:適當種類及濃度可促進凝絮,非離子性界面活性劑也可以。若添加後確實引起凝絮,最終沉降體積通常增加。 高分子或親水膠體:可藉吸附、架橋形成絮團;帶電高分子另可參與電荷中和。 調整 pH:改變粒子或絮凝劑的解離與電荷,調整粒子間作用力。 降低粒徑本身不是促進凝絮的方法,也不是粒子愈細就愈能避免結塊。粒子大小、形狀與粒徑分布均會影響沉降物的排列及結塊程度。 助懸劑、稠化劑主要增加黏度或提供網狀結構;單純提高黏度可以減緩沉降,卻不代表已形成凝絮。濕潤劑主要幫助粉體被媒液潤濕。若問「藉降低電性阻礙促進凝絮」,應掌握電解質。 三、zeta 電位與絮凝劑濃度 zeta 電位應同時看正負方向與絕對值。在本單元的電解質控制凝絮系統中,絕對值較大時,粒子間排斥較強,偏向去凝絮;接近零的適當範圍內,較容易形成疏鬆絮團,沉降體積較大且不易結塊。 電解質並非加得愈多愈好。加入過量可能造成電荷反轉;反轉後若電位絕對值再次增大,粒子重新穩定分散,沉降體積減少,結塊風險回升。最佳凝絮區可以是一段範圍,不必侷限於電位恰好等於零的一點。 系統增加電解質時的電位變化沉降行為 帶負電 sulfamerazine+AlCl3負值逐漸接近零,再轉為正值沉降體積先增加,維持較高值一段區間後再減少;中濃度區較不易結塊 帶正電 bismuth subnitrate+磷酸二氫鉀(KH2PO4)正值逐漸接近零,再轉為負值接近零的區域沉降物較疏鬆、體積較大;過量後可能再度結塊 Bismuth subnitrate 未加磷酸二氫鉀時,粒子偏向去凝絮,最終容易形成緊密沉積。適量添加後,apparent zeta potential 可由略正或略負接近零,形成較多體積的疏鬆沉降物。不結塊區並非磷酸鹽濃度最高區;負電位的絕對值很大,也不能解讀為不易結塊。 這裡的「沉降較多」主要指沉降層體積較大,不是藥物總量增加。各瓶藥量相同時,疏鬆絮團因夾帶媒液而占較大體積。 四、沉降體積比與凝絮度 令 Vo 為原始懸液總體積,Vu 為最終沉降物體積,V∞ 為相同條件下完全去凝絮系統的最終沉降物體積。 名稱公式判讀 沉降體積比 FF=Vu/Vo無單位;通常小於或等於 1,特殊膨鬆系統的定義下亦可大於 1 完全去凝絮沉降體積比 F∞F∞=V∞/Vo作為完全去凝絮的比較基準 凝絮度 ββ=F/F∞=Vu/V∞無單位;β=1 表示無凝絮,β>1 表示有凝絮 完全去凝絮粒子排列較緊密,V∞ 為此比較系統中最小的最終沉降體積,因此β 不小於 1。F=1 表示沉降層占滿原始體積,不能單憑此值認定粒子完全沒有沉降或聚集。 計算時先辨別所求為「比值」或「實際體積」: F=0.5、F∞=0.1,則 β=0.5/0.1=5。 F=F∞=0.1,則 β=1,表示無凝絮現象。 F=0.625、β=5,則 F∞=0.625/5=0.125。若 Vo=80 mL,實際 V∞ 才是 0.125×80=10 mL;Vu 則為 50 mL。 粒子大小、形狀與粒徑分布會影響堆積及凝絮度。媒液密度主要影響沉降速率,相較之下對 β 的影響最不顯著。 五、絮凝劑選擇與明膠的 pH 控制 本單元涉及的 sulfonamides 粒子以帶負電判讀,適用帶正電的絮凝物質,例如 Ca2+、Al3+,或酸性條件下的 gelatin A。Cl− 與負電粒子同電性,不適合作為此處的電荷中和絮凝離子。 明膠是兩性高分子:pH 低於等電點時淨帶正電,高於等電點時淨帶負電;接近等電點時淨電荷較小。 明膠種類等電點特性本單元條件判讀 Gelatin A酸處理,等電點較高pH 3 或 3.2 時明顯帶正電;pH 8 附近的電荷中和能力較不適合本例 Gelatin B鹼處理,等電點較低pH 5 接近等電點;pH 8 時帶負電 利用 gelatin 配製 sodium sulfathiazole 凝絮懸浮劑時,所列條件中以gelatin A、pH 3.2最佳。不可只記明膠名稱,必須連同 pH 判斷其電荷;也不能把所有磺胺藥在任何 pH 下都視為固定帶負電。 常考陷阱 「高度凝絮所以沉降慢」:通常相反;絮團較大,沉降較快,但沉降物疏鬆、容易搖散。 「提高黏度就是凝絮」:黏度影響沉降速度,凝絮則涉及粒子間作用力;避免硬塊的關鍵是形成弱結合絮團。 「界面活性劑只能濕潤」:適當條件下也能促進凝絮,非離子性者亦可。 「絮凝劑濃度最高,沉降體積最大」:過量可能電荷反轉;兩個經典系統均應掌握中間的適當凝絮區。 「負電位愈大就愈不結塊」:應看絕對值;接近零與很大的負電位不能混為一談。 「β 小於 1」或「F=F∞ 仍有凝絮」:依定義 β≧1,兩者相等即 β=1。 把 F∞ 寫成 mL:F∞ 是比值,V∞ 才是實際體積;是否乘 Vo,取決於所求量。 記憶口訣 凝絮快、大、鬆;去凝絮慢、小、緊。 電位近零易凝絮,過量反轉要留意。 β=F 除 F∞,等於一時無凝絮。 低於等電點帶正電;負藥配正膠,A 膠配酸性。