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PVP-I
杀菌、消毒、减少毒性、刺激性
含片
PVP-K30,K6-
赋形、缓释
PVP具有很好的黏接性能和很强的溶解能力。
PVP形成的片剂,服用后在消化道中,首先快速溶解,使药片局部膨胀而崩解,释放出药物碎片,进而加速了药物的溶解吸收,起到迅速发挥药效的作用。
PVP能溶于水及多数有机溶剂。
正由于这些原因,PVP已在药物片剂中广泛使用,尤其是在国外,使用PVP做片剂黏合的常见药物举例如下:
复方磺胺甲恶唑、阿司匹林、复方阿司匹林、扑热息痛、维生素C、潘生丁、二甲基四环素、可乐定、苯磺酰胺、复方止痛、咀嚼片为例加以说明,其配方如下:
氢氧化铝干胶0.4g
氢氧化镁细粉0.08g
糖粉0.02g
甘露醇细粉0.2g
10%PVP乙醇(50%)溶液0.03g
硬脂酸镁0.015g
薄荷油0.0005g
作为药物片剂黏接剂的PVP主要是PVP-K30,其用量随药物片剂机械强度的要求和药物本身的性质而定,一般为0.5%~5%。
PVP作为药物辅料的另一个重要的用途是共沉淀剂,有些药物药效好,但其致命的缺点是在水中的溶解度很小,导致其生物利用率大大降低,使用某些水溶性物质与这些药物共沉淀,进而提高药物的溶解度和溶解速度,达到减小剂量、提高疗效的效果。
作为难溶药物的共沉淀剂,PVP正得到广泛的应用。
PVP作为药物共沉淀剂的主要原因是利用PVP分子中的羰基O可以与难溶药物分子中的活泼氢键结合在一起,一方面使相对较小药物分子成为无定形的状态进入PVP大分子,另一方面,氢键并没有改变PVP易溶于水的性质,所以结果就使得难溶的药物分子通过氢键分散于PVP大分子中,使其变得容易溶解,一些难溶药物与PVP形成共沉淀物后溶解度得变化情况如下:
药物名称与PVP共沉淀物比例溶解度提高得倍数
苯妥英1:
52.3
阿吗啉1:
538
利血平(297-420um)1:
315
难溶药物在人体内溶解度的提高也相应地提高了药物地生物利用率,如苯妥英与PVP共沉淀后生物利用率增加了1.55倍,难溶药物共沉淀后溶解度提高地倍数与PVP分子量及PVP用量有关。
在PVP用量(质量)相同地情况下,药物溶解度增加幅度按PVP-K15>
PVPK30>
PVPK90的顺序减小,这是因为PVP本身的增溶作用按PVP-K15>
PVPK90的顺序变化,一般情况下PVP-K15用的比较多。
难溶药物与PVP共沉淀物溶解度增加随PVP用量的变化比较复杂,对于一定分子量的PVP,每个PVP分子能结合的药物的分子数是一定的,难溶药物往往具有一定的晶体状态,PVP的用量不足以结合一定量的药物而使其处于无定形分散状态时,药物仍以结晶状态为主,而溶解度变化不大。
PVP必须达到一定含量才能时药物表现为无定形分散体系,其溶解度才能明显增加,才能达到快速溶解吸收的目的。
而不同的药物,达到与PVP共沉淀时无定形分散的PVP含量时不一样的,如乙酸环已胺的这一数值时70%,可以通过PVP共沉淀的方法来增加在人体的溶解度和生物利用率的药物还有B-胡萝卜素、氯霉素、地塞米松、氢化泼尼松、链霉素、四环素、睾丸素。
同样,利用PVP分子与药物分子间的氢键缔合作用可以起到与增溶、速效相反的延效、缓释作用、控制PVP分子与药物分子间的缔合程度,可以使缔合后药物分子在人体内缓慢地释放出来,延缓其溶解速度,起到延长药效地作用。
PVP对青霉素、氯霉素、胰岛素、水杨酸钠、普鲁卡因,可的松等药物都有延长药效的作用。
PVP在固体药物中除了可作为药物的黏结剂、增溶剂、崩解剂、延效剂外,还可以用作药膜外衣和药囊外壳及控释膜。
用PVP做成的药膜外衣与胶囊外壳在干燥的环境中不易破裂,适当用量的PVP与其他不溶性聚合物一起做成不同厚度与不同孔径的渗透性膜,可调节药剂通过膜的速率,进而可达到控释药效的作用。
PVP在液体药物中的应用
除了上述PVP在固体药物中的诸多应用外,PVP在注射液及眼药中也有重要的作用。
例如PVP用于一些注射液中,由于它和药物之间的缔合作用,使其一方面起到助溶的作用,另一方面,对于某些放置时间过长就会结晶出或沉淀出来的药剂,PVP可以起到分散稳定的作用。
PVP用于眼药中可以减少对眼睛的刺激性,延长眼药的作用时间。
PVP在日用化工中的应用
利用PVP优异的表面活性、成膜性及对皮肤无刺激、无过敏反应等特点,在日化工业尤其是在化妆品、护肤品、护发品及洗涤用品等方面的应用具有广阔的前景。
PVP在化妆品中的应用:
PVP在化妆品中的应用研究始于20世纪60年代,现在已经在洗发护法品、护肤品、装饰品等方面广泛使用,其中最为突出的是在洗发护发品中的应用,作为优良的表面活性剂,在洗发液中添加PVP可以使泡沫稳定。
由于它的生理相容性使其既不会对皮肤产生刺激和过敏反应,长期使用也不会损坏头发,洗后的头发柔顺有光泽、容易梳理。
加有PVP的喷发胶和摩丝定型持久,具有良好的光泽,而且由于PVP具有一定的吸水性,使头发润泽光滑而不会显得干枯,用于护发用品的PVP可通过共聚单体种类的选择和比例的调配,调节其吸水能力而适用于干性、中性及油性发质作为护发素成分的PVP更是具有独特的优点,头发的主要成分为蛋白质,而PVP的分子结构也类似于蛋白质,所以可以作为头发营养成分的补充,长期使用含有PVP的洗发护发品,可使头发乌黑亮泽,减少发梢分叉现象,
先举例说明PVP用于护发洗发用品的配方:
喷发胶:
成分
配比(质量百分数%)
PVP
乙醇(95%)
丙三醇
精制水
乙酰化羊毛酯
香精
色素
4.0
70
2.0
20
适量
PVP用于其他化妆品中的作用主要使对乳液、悬浮液等分散体系的稳定作用,护肤产品中的保湿、成膜作用,例如PVP在防晒霜中的作用不只是湿润,更重要的是通过形成膜把皮肤与阳光隔离,起到保护皮肤的作用。
除此之外,PVP在其他方面,如色素稳定剂、除臭剂、保香剂、牙膏、剃须膏等许多化妆品中都有特殊的用途。
PVP在化妆品中的应用成分及功能列于下表:
PVP及其共聚物在化妆品中的应用
应用产品
应用PVP类型
质量分数(%)
主要功能
喷发胶
PVP/PVP季铵盐
1~8
定型
摩丝
PVP,PVP/VA工聚物
0.5~5
定型、保湿、成膜
护发素
PVP,PVP季铵盐,
PVP/苯乙烯共聚物
0.5~3
护发、营养补充
香波
0.1~2.0
护发、泡沫稳定
染发剂
---
分散剂、柔和剂和色素稳定剂
烫发剂
PVPPVPQ
分散、定型
雪花膏
PVP共聚物季铵盐
0.5~1.0
湿润、润滑
防晒霜
0.1~1.0
湿润、润滑,隔离阳光
面膜
成膜剂
冻疮膏
PVP/VA
0.2~2.0
湿润,防冻
剃须膏
泡沫稳定剂,柔软剂和润滑剂
脱毛剂
湿润剂、润滑剂
牙膏
去牙垢、防污
除臭剂
香料固定剂、镇痛
补牙黏结剂
PVP、PVP/VA
1~4
黏结剂
睫毛油
指甲油
黏结剂、防裂、成膜
唇膏
湿润
晚霜
PVPP
1~5
润滑、防止刺痛
PVP在洗涤用品中的应用
PVP优良的表面活性使其作为一些洗涤用品的成分也具有很好的效果。
PVPP的交联聚合物PVPP用做牙膏的成分,不仅能去垢防污,还有消炎、镇痛的功效,先举一含PVPP的牙膏配方如下:
超细碳酸钙
白炭黑
糖精溶液(10%
薄荷脑
甲基纤维素
磷酸氢钙
甘油
蒸馏水
28
2.5
3.5
1.2
7
16
36.3
PVP的丙烯酸共聚物用于浴液不仅具有分散稳定剂、去污剂的作用,还有杀菌消毒的功能,尤其是作为药皂、香皂成分在夏天使用具有良好的效果,PVP的既亲油又亲水的性质使它在清洗衣物特别使在清洗宾馆、饭店桌布用的清洗剂中具有特殊的功效,如广州金源洗涤剂用品厂用BASF生产的“台布净”用于洗涤桌布,不仅洗涤时间短,洗后的桌布洁白柔软,还有一股淡淡的清香气味,且兼备杀菌消毒的效果。
综上所述,PVP在日用化工产品中的功能主要表现在以下几个方面:
分散稳定功能,常见的护肤品、霜膏及其他一些化妆品大多是乳液和悬浮液,要使其能长期放置而不沉淀变质,使其分散为均一的体系并具有一定的稳定时间十分重要,PVP在化妆品中的重要功能便是分散稳定功能。
去污洗涤功能,PVP及其共聚物由于其特定分子结构,一方面具有亲油性,可以脱掉衣物、头发及皮肤的油污、汗渍等,另一方面又具有良好的亲水性,这样就容易洗去衣物及皮肤的污渍。
成膜、保湿功能,这是PVP在化妆品中最普遍的功能,广泛用于头发护理品、护肤品等。
杀菌、消毒功能,主要用于洗涤用品中。
PVP在杀菌消毒剂中的应用
1.PVP-I在医疗卫生中的应用:
PVP在杀菌、消毒剂中的应用是起应用最成功的一个例子。
PVP独有的优异的络合小分子能力可与I2之间络合生成的络合物聚维酮碘(PVP-I),已被收载美国药典、英国药典、日本药典、中国药典、马丁药典,并被批准可在医疗卫生,人体直接使用的消毒杀菌剂。
我国药典收载了聚维酮碘栓剂,溶液剂,软膏等剂型。
聚维酮碘现已成为国际上公认的高效、广谱、无毒的杀菌剂,它具有极强的杀菌力和广泛的杀菌谱。
作用机理:
PVP是一种亲水性聚合物,本身无抗菌作用,但由于它对细胞膜的亲合作用,能将碘直接引到细菌的细胞表面,这对提高碘的抗菌活性很有意义。
碘的进攻靶是细菌胞质和胞质膜,在几秒钟内就立即杀灭细菌。
当疏基化合物、肽类、蛋白质、脂质和胞嘧啶等生物生存所必需的分子与PVP-I接触后,立即被碘氧化或碘化,使之丧失活性,达到较长时间的杀菌作用。
PVP-I对细菌、真菌、病毒和原虫都有杀灭作用,对临床上常见的细菌作体外实验,几乎没有一种细菌不能被杀灭的。
抗菌谱:
聚维酮碘能杀灭多种革兰氏阳性及阴性细菌、芽孢、真菌、大肠杆菌、痢疾杆菌、四联球菌、枯草杆菌、变形杆菌、绿脓杆菌、淋球菌、嗜麦牙假单皮菌、枸橼酸杆菌、类白喉杆菌、包皮杆菌、类炭疽杆菌、白色念珠菌、鞭毛虫、衣原体。
使用:
主要用于妇科炎症、疮癣皮肤炎症、口腔炎症、口腔溃疡、烧伤、烫伤、各种创伤、外科手术、注射前皮肤消毒以及医药器械的消毒等方面。
使用浓度及方法:
聚维酮碘溶液可用水稀释,根据消毒对象配制相应的浓度,其浓度与消毒方法见附表:
摘自《国家基本药物目录临床手册》
消毒对象
药物浓度(%)
用法及用量
皮肤消毒
0.2~0.5
含2000~5000mg/L有效碘溶液浸泡、刷洗和涂抹
伤口
0.05~0.1
含500~1000mg/L有效碘溶液涂抹
粘膜
0.1~0.5
含1000~5000mg/L有效碘溶液涂抹
口腔消毒
0.02~0.05
含200~500mg/L有效碘溶液涂抹含漱
阴道杀菌
含200~500mg/L有效碘溶液涂抹冲洗
2.PVP-I在食品、餐饮卫生中的应用
PVPI优异的杀菌消毒能力及其生理相溶性,显示其对人体无刺激性和过敏反应,使它在食品保鲜、餐饮业消毒等方面也有着广泛的用途,在某些方面更显示出独特的优点,如每周一次用0.1%PVP-I溶液喷洒冰箱,可保证冰箱内长期无异味。
PVP-I在食品、餐饮卫生行业中的使用浓度和使用方法见下表:
使用方法
餐具消毒
0.01~0.05
冲洗或浸泡
洁具消毒
喷洒
荔枝保鲜
0.01
蔬菜保鲜
冰箱处理
0.05
食品加工机械消毒
0.005~0.01
淋洗
饮用水消毒
1~3g/m3
放于水中混匀
游泳池消毒
放水后喷洒或以1-5g/m3浓度放于水中
屠宰场消毒
食品饮料包装设备
喷洒,喷淋
3.PVP-I在养殖业的应用
PVP-I在养殖业中的应用是近年来才开发出来的,目前正在进一步扩大使用范围,随着我国养殖业的进一步发展,作为养殖业杀菌消毒剂的PVP-I具有广阔的前景。
PVP-I为广谱消毒剂,对大部分细菌、真菌和病毒等均有不同程度的杀灭作用,用于治疗鱼类、贝类、虾类、蟹类疾病的预防与治疗;
在畜禽养殖的消毒和疾病治疗也有明显的效果。
PVPI在养殖业中的使用浓度和方法见下表(浓度为1%的聚维酮碘溶液):
鱼、蟹、虾类疾病预防
100~200g/亩
全池泼洒,每10天1次
鱼、蟹、虾类疾病治疗
200~300g/亩
全池泼洒,每天1次至痊愈(重症加量)
饲料消毒
1:
1000比例
均匀喷洒或搅拌
卵消毒
用50g/M3
水洗卵30-60秒(预先实验)
畜禽舍消毒
稀释后均匀泼洒
PVP在饮料及食品中的应用
1.PVP在酿酒中的应用
以大麦、玉米、酒花、葡萄等植物性原料酿造的低度酒,富含多种蛋白质及多酚类物质,这些蛋白质及多酚类物质以胶体微粒存在于酒中,当长期放置或温度低于0度,高于20度就可能产生絮凝状沉淀,致使酒液变浑浊,影响其风味,某些多酚类物质是致癌物,在酒液中也对人体有害。
浑浊现象尤以啤酒最为常见,除上述的胶体微粒絮凝而引起的浑浊外,还有由于某些生物性杂质引起的酸败而产生的浑浊现象,而啤酒在冷藏时还会产生冷浑浊。
这些都是啤酒生产过程中必须解决的技术问题,否则酒难以保证质量。
容易使啤酒产生浑浊并影响其质量的多酚类主要尤花色苷、儿茶酸、黄酮类多羟基衍生物等,在空气中这些多酚类物质或氧化为醌类,或聚合成更易沉降的聚合体,再通过分子中的羟基于O原子与蛋白质分子以氢键络合沉淀,这些沉淀就是影响啤酒稳定性、色泽、风味的原因所在,要解决这一问题,就要去除产生絮凝沉淀现象的前驱体——多酚类。
在生产中,解决啤酒絮凝沉淀现象的方法有吸附过滤法、沉淀分离法、蛋白酶分解法等。
交联PVP(PVPP)用于啤酒中正是利用它与蛋白质结构相似,所以与多酚类络合而吸附分离出来,用于酿造的PVP或交联PVP一般是不溶性的,所以能够很容易地通过过滤除去而不残留在啤酒中。
PVPP处理啤酒、黄酒等的步骤如下:
当啤酒经过硅藻土处理和经过过滤后,计量加入PVPP,搅拌150~180分钟,静置5分钟后过滤,滤液包装,滤渣用1%NaOH溶液在85度下再生,然后用85度热水冲洗至PH为7,即得再生后的PVPP,可继续使用。
本公司生产的用于酿造用的交联PVP,商品名为PolyFilter,规格为:
PolyFilterVT,PolyFilter10,PolyFilterV.与国内多家啤酒厂进行了工业化实验,取得了基本一致的效果,经过PolyFilter处理后的啤酒,其保质期可延长180天以上,对特质啤酒,保质期可延长300~360天以上。
PVPP与其他稳定剂的比较见表:
稳定剂
作用方法
啤酒稳定性
啤酒颜色
啤酒泡沫
啤酒中残留
核准使用
吸附剂-R与引起浊雾的多酚相结合
有明确改善,储存期限9~12月
几乎不受影响
不受影响
通过过滤法可完全除去
世界各地
硅胶
吸附剂与分子蛋白相结合
有改善,储存期限6个月以下
泡沫稳定性稍微降低
通过过滤可完全除去
蛋白酶
经水解途径分解蛋白
有改善
泡沫不稳定
必须灭菌
部分地区限制使用
丹宁酸
与蛋白酶形成络合物
降低泡沫稳定性
不完全从啤酒中除去
2.PVPP在非酒类饮料中的应用
PVPP不仅在啤酒中作为稳定剂的应用已经得到广泛应用,也是茶饮料,果汁、醋、酱油合其他液体食品、保健食品良好的澄清剂和稳定剂。
在很多情况下,由于一些液体食品中含有少量酚类和多元酸,放置时间过长就会析出,进而出现浑浊现象,在生产和加工过程中只要加入微量的PVPP,就可以改进它们的澄清度,防止发生浑浊现象,并可以稳定色泽、改善口味、延长贮存时间。
PVP在办公用品中的应用
随着现代科学技术的日新月异,人们生活水平的不断提高和计算机技术的飞速发展,对各类办公用纸张、打印机色带、墨水、油墨等办公用品的要求也越来越高。
对纸张要洁白平整,对墨水、油墨等要求附着力强而不渗透,薄而不宜皱,质地均匀表面光洁,简而言之,就是要有满意的硬度、涂布性、剥离强度及光洁度等。
对墨水要求书写流利,线条清晰均匀,不宜沉淀、不宜脱落、不宜褪色、不堵笔。
对印刷打印用油墨及涂布用磁性粉墨要求更高,因为有时需要喷印塑料制品而要保持长期不褪色,如身份证制作,胶片复印等。
在所有这些办公用品中,不同分子量的PVP显示了优越的使用性能。
PVP在墨水、油墨中的应用
PVP具有好的黏结性能,可作黏合剂,用于墨水、油墨可使书写和印刷的字迹牢固地附着于纸张上而不宜脱落和褪色。
再者,PVP对无机颜料、有机颜料分散体有良好地分散稳定效果,用于墨水和油墨可得到均一地分散体系,不宜沉淀,不堵塞钢笔和各类喷嘴,得到的字迹深浅均匀一致。
而且PVP具有不挥发性,其作用和功能持久,尤其是印刷或打印设备长期停止运行也不会堵塞喷嘴,具有流畅的重复喷射书写性能。
用于墨水、油墨的PVP一般为分子量较低的PVPK-12到PVPK-30产品。
圆珠笔用墨水、油墨中加入PVPK-30起到保护胶体、增稠、增黏的作用,使书写流利、不溢流、不褪色,还可以减少球珠的磨损,延长其使用寿命。
现举出两例应用配方及制作方法:
配方一:
碳素墨水
份数
碳黑
10.0
PVPK17
7.0
水
33.0
25份
2-吡咯烷酮
25
配方二:
圆珠笔用油墨
8.0
PVPK30
二乙二醇
5.0
59.8
防腐剂
0.2
一种磁记录用油墨的配方如下:
r-Fe2O3
聚乙二醇
聚乙烯异戊醇醚
1.8
分散剂
3
甲苯
二甲苯
26
甲乙酮
35
PVP在纸张及其他办公用品中的应用
在造纸工业中,PVP用作改进纸张强度,增溶染料和分散颜料,在废纸脱墨、破布分解、打浆和着色时,均是重要的助剂。
用作涂层时,能提高纸张的光泽、可印刷性和抗油脂性,特别时在喷印用纸表面涂有含PVP的透明涂层,会使喷印墨水在纸上快速干燥,该透明层具有良好的吸墨水性,不溶于水,有较好的凝固性,并因透明而高速成像,特别适用于多色彩的墨水喷印。
制图用的透明记录纸要求有相当的透明性,由于制图往往是用铅笔,所以要求透明纸对铅粉有良好的附着安定性,这种纸的基质是透明的纤维素胶片,它在纤维素胶片上形成透明的经过交联反应的以PVP为主体成分的硫酸纤维素树脂,PVP在其中的含量为1%~10%,形成2-10微米的透明皮膜,涂于基质纤维素胶片上。
一方面,PVP在这种皮膜的作用是使皮膜和基质纤维素胶片牢固地黏在一起,同时对制图用颜料也有良好的附着稳定性。
另一方面,PVP形成具有优异透明性能的薄膜,可以使细小的颜料颗粒透明过皮膜而延长图纸的保存时间,即使是有磨损也不会影响所绘图案的完整性。
通常用的胶水在使用时会遇到诸多不便,只有固体浆糊常温下为固体,可直接擦拭使用,克服了液体胶水或粘稠状浆糊使用上的不便之处,固体浆糊通常由三种功能不同的物质组成,即赋形剂、溶剂和黏接剂树脂,黏接剂最常见的时聚乙烯吡咯烷酮(PVP),使用分子量为40000-90000(K30)和10000,000-13000000(K90)之间的不同PVP,调节赋形剂、PVP与溶剂之间的比例,可以制成不同硬度的棒状固体浆糊。
其他可作为浆糊黏接剂的有聚乙烯醇、聚丙烯酸烯酰胺、聚丙烯酸胺的共聚物、甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、降解水溶性
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