卡波姆(英文名:carbomer),又名卡波树脂、卡波普、交联的聚丙烯酸,简称CP。是2010年版《中华人民共和国药典》二部新增的品种,也是德、日、美、英等国家药典收载的药用有机高分子化合物辅料之一。
卡波姆包括多种类型和品种,NF18版收载了卡波940、R波姆934、卡波姆 934P、卡波姆910、卡波姆941、卡波姆974P和卡波姆1342等。卡波姆为白色、松散、微酸性粉末,卡波姆分子中含有大量的羧酸基团而具有亲水性,能够分散于水中并迅速溶胀,但不溶解;没药树盐在水、醇和丙三醇中逐渐溶解,在低浓度时形成澄明溶液,在高浓度时形成具有一定强度和弹性的半透明凝胶;由于其分子中同时存在亲水基和疏水基,所以可在较大范围内调节两相黏度,大部分型号均具有双重性;固态卡波姆在104℃加热2h内稳定,但在260℃加热30min则完全分解;卡波姆的毒性低,大鼠口服卡波姆 934P的LD50为2.5g/kg,卡波姆910的LD50为10.25g/kg,且对皮肤无刺激性,但只有P系列的卡波姆可用于口服和黏膜给药制剂。卡波姆可用于药用辅料,增稠剂,悬浮剂,乳化剂,成膜剂等。研究表明,用0.3%玻璃酸钠联合卡波姆治疗干眼症是有效的。
分类
卡波姆最早由美国古德里奇(Goodrich)公司生产,包括多种类型和品种,比如:卡波940、卡波姆934、卡波姆934P、卡波姆910、卡波姆941、卡波姆974P和卡波姆1342等。
卡波姆900系列为聚丙烯酸与蔗糖的二烯或季戊四醇的烯丙基醚,是在苯液、乙酸乙酯或醋酸乙酯与环己烷混合液中交联而成的,结构式如下图:
其中,丙烯酸基团含量为56%~78%,交联剂(丙基蔗糖)含量仅为0.75%~2%,故产品的交联度不高。卡波姆1300系列是丙烯酸一烷基甲基丙烯酸共聚物与烯丙基季戊四醇交联的聚合物,控制聚合物的相对分子质量及交联度可得到不同型号及用途的产品。聚卡波姆(polycarhophi)钙盐是丙烯酸与丁二烯乙二醇相交联的丙烯酸衍生物,部分中和的卡波姆900系列聚合物能够制成卡波姆钠盐。
卡波姆940
卡波姆940(型号:HY-Ⅲ)黏度为40000~60000mPa*s,其特点是高黏度增黏的效果好。主要多用于外用制剂,适合于制备凝胶剂、乳膏剂、耦合剂。
卡波姆941
卡波姆941(型号:HY-1)为白色疏松状粉末,有特征性微臭,有引湿性;松密度约为208kg/m3;pH值为2.5~3.0(1%水分散体),pH值为2.7~3.5(0.5%水分散体);比重为1.41g/cm3;玻璃化温度为100~105℃,主要用于外用给药。
卡波姆934
卡波姆934(型号:HY-Ⅱ)黏度为30000~40000mPas。其特点为增效果好,在高黏度时具有永久的稳定性,在水溶液中具有短流性。主要用于局部给药系统,在高黏度时稳定,用于浓凝胶剂、乳剂、混悬剂。
卡波姆1342
卡波姆1342(型号:HY-W)黏度为20000~40000mPa-s,其特点是具有高效增效果,能产生清澈透明的水或醇水胶体,具有较强的抗离子型。主要适于局部给药系统。
理化性质
性状
卡波姆为白色、松散、微酸性粉末,相对密度1.41g/cm3,堆积密度约208kg/m3,没药树呈弱酸性,但弱于酷酸,1%水分散体的pH2.5~3,0.5%水分散体的pH2.7~3.5。
溶解性
卡波姆是一种微有特异臭味的疏松的白色粉末,具有酸性,吸湿性强,一般情况下含水质量分数可达2%,平均粒径为2~7m。卡波姆的物化性质与聚丙烯酸相似,在结构中微弱的交联键又使之与交联聚丙烯酸钠具有相似的吸水现象。卡波姆分子中含有大量的羧酸基团而具有亲水性,能够分散于水中并迅速溶胀,但不溶解。质量浓度为10g/L的卡波姆水分散液的pH为2.5~3.0。粉末状的卡波姆分子链卷曲程度高,一旦分散于水就会溶胀,其原因在于卡波姆分子和水合分子链结合后产生一定程度的伸展,溶液黏度降低;当用碱中和时,分子中的基解离,长链进一步伸展,分子体积增大1000多倍,黏度增大。
凝胶性
虽然卡波姆呈弱酸性,但易与无机化合物碱反应生成树脂盐。没药树盐在水、醇和丙三醇中逐渐溶解,在低浓度时形成澄明溶液,在高浓度时形成具有一定强度和弹性的半透明凝胶。氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸氢钠和硼砂等无机碱以及三乙醇胺等有机碱是卡波姆常用的中和剂,树脂盐主链产生负电荷,由于同性电荷之间的排斥作用而使分子链伸展,提高了反应速度。一般情况下,中和1g卡波姆需1.35g三乙醇胺或0.4g氢化钠。几种型号卡波姆中和过程的黏度变化曲线,在中和开始时黏度增加,当pH=6~11时达到最大黏度且稳定,pH更高时黏度下降,这是由于过多的中和剂起到了抑制作用。由于卡波姆凝胶具有显著的流变特征,在高剪切速率条件下,凝胶表现出的黏度更低。
乳化性
卡波姆在乳化剂中具有乳化和稳定的双重作用。由于其分子中同时存在亲水基和疏水基,所以可在较大范围内调节两相黏度,大部分型号均具有双重性。发挥其稳定作用的关键是部分用水溶性氢氧化钠中和,部分用油溶性(长链)有机胺中和,这样中和的结果是既形成了溶于水相的钠盐,又形成了溶于油相的铵盐,在水相和油相间发挥桥梁作用而得到稳定性极佳的乳化剂。常用乳化剂的型号为卡波姆1342。
稳定性
固态卡波姆在104℃加热2h内稳定,但在260℃加热30min则完全分解。卡波姆宜中和后使用,中和后的凝胶稳定性更好,在常温下不发生水解和化,反复冻熔也不会被破坏,当pH=5~11时可采用y射线照射和高压蒸汽灭菌,但pH过高或过低均会使卡波姆的黏度降低,加入抗氧化剂可减缓此反应。0.1%氯甲酚或0.01%硫柳汞的防腐效果最佳,而苯甲酸及其钠盐和苯扎氯铵(氯化二甲基苄基氢胺)会使凝胶黏度减小,并产生沉淀。
安全性
卡波姆的毒性低,大鼠口服卡波姆 934P的LD50为2.5g/kg,卡波姆910的LD50为10.25g/kg,且对皮肤无刺激性,但只有P系列的卡波姆可用于口服和黏膜给药制剂。卡波姆中残存的溶剂对人体有害,干粉对黏膜、眼和呼吸道有刺激性。
药用价值
药剂中的应用及范围本品在药剂中主要作为软育剂、凝胶剂等的水溶性基质,片剂、颗粒剂等的黏合剂和薄膜包衣材料,缓释骨架材料,乳化剂、增稠剂、助悬剂等。
作黏合剂和薄膜包衣材料
作为颗粒剂、片剂的黏合剂用量主要由主药的物理化学性质和处方设计要求而定的,一般用量为5%~10%。
作缓释骨架材料
卡波姆由于链间的共价交联而形成了独特的网状结构,经水化膨胀后形成凝胶,在缓控释制剂中作为水凝胶骨架材料,通过形成的凝胶层控制药物的释放。卡波姆作为缓释材料用量较少,可增加处方的选择余地,一般为处方量的6%~10%,且有极好的可压性,与其他辅料相容性很好,能使药物呈零级或近似零级释放。卡波姆的种类及用量可影响药物释放,其974P的缓释作用要强于934P,含10%卡波姆974P的片剂与含30%卡波姆 934P的释放速率相近。另外,药物的溶解度、介质pH值等因素也影响药物的释放。
作软膏剂、栓剂、凝胶等的基质
1%卡波姆溶液 pH约2.5~3.0,加入氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钾、硼砂及三乙醇胺等碱调节剂,黏度增加形成凝胶,一般在pH6~12时最黏稠,可作为水溶性半固体制剂的基质,用量一般为0.5%~3%。该凝胶基质释药迅速,无油腻性,易于涂展,对皮肤及黏膜无刺激性,能与水溶液混合并能吸收组织渗出液,有利于分泌物的排除。
作为乳化剂、增稠剂和助悬剂
卡波姆在乳剂中可作为0/W型乳化剂的辅助乳化剂,用量0.1%~0.5%;在溶液剂和混悬剂中可作增稠剂和助悬剂,常用作胶凝剂的用量为0.5%~2%;作助悬剂的用量为0.5%~1%。
此外,卡波姆作为羧基有机高分子化合物聚合物,具有很强的生物黏附性,其中卡波姆 934的黏附性最强,以其为基质的生物黏附制剂在临床中已有大量应用,如常用的鼻用生物黏附剂、阴道用生物黏附剂、直肠生物黏附剂口含或口服生物黏附剂等。
水性凝胶剂的制备
水凝胶剂的一般制法是:药物溶于水者先溶于部分水或丙三醇中,必要时加热,其余处方成分按基质配制成水凝胶基质,再于药物溶液混合加水至足量即得。药物不溶于水者,可先用少量水或甘油研细,分散,再混人基质中搅匀既得。以卡波姆作基质时制法如下:(盐酸克林霉素凝胶剂)
处方
克林霉素10g,卡波姆94010g,对羟基苯甲酸乙酯0.5g,甘油50g,纯化水加至1000g,三乙醇胺10g。
制法
将羟苯乙酯、卡波940加至热纯化水中,于80℃水浴上加热溶解,冷却后加人丙三醇及盐酸克林霉素使溶解,最后加入三乙醇胺,搅即得透明凝胶。
作用及用途
盐酸克林霉素对厌氧性痤疮丙酸杆菌有较强的杀灭作用;卡波姆基质尤其适应于脂溢性皮肤病的治疗,用于痤疮。
复方紫草凝胶剂
处方药物:紫草,当归,苦香树,黄柏;卡波姆940,甘油,吐温80,对羟基苯甲酸甲酯,三乙醇胺,冰片,薄荷脑。
制法:称取卡波姆940粉末,撒入适量蒸馏水中,过夜,使其充分膨胀;取对羟基苯甲酸甲酯、冰片、薄荷脑,加入到乙醇中,充分搅拌直至完全溶解,再加入丙三醇及吐温80,混匀,边搅拌边加入到已经溶胀好的基质中;将紫草提取物当归提取物、苦参提取物、黄柏提取物用不同浓度的乙醇分别配制成中药提取物药液,边搅拌边缓慢加入到上述基质中,充分搅拌,使药液分散均匀,再用三乙醇胺调节凝胶pH值至6.50,加蒸馏水,搅匀,即得。
功能与主治:清热燥湿,凉血活血,祛风除湿。用于湿疹、瘙痒症、湿毒疮疡等。
滴眼液
卡波姆凝胶的结构会被泪液中的盐分破坏,释放出其中的水分。比如唯地息(Vidisic),博士伦滴眼液,用于干眼症、泪液分泌减少的替代治疗。
卡波姆滴眼液是含有0.2%卡波姆的亲水凝胶,由周相基质和水相分散层组成,类似泪膜的二层结构即黏液层和水层,可黏着在角膜表面,并在眼球表面形成液体储库、其聚合物骨架与泪液中的电解质作用后可释放水分。本品的药理特性是增加基质的黏度、从而增加在眼球表面的黏着和保留时间。本品是触变性凝胶,受切应力(眨眼)作用即可改变其稠度,呈凝胶状或形成水相。每眨眼一次,凝胶中的水分即可部分释放以补充泪液。因此,本品可有效地保护敏感的角膜和结膜上皮,防止干眼症的继发症状。
干眼症、泪液分泌减少的替代治疗。用于泪液产生不足的干眼症,如老年人激素内分泌失调,自体免疫性疾病(风湿性关节炎、红斑狼疮等),血液系统疾病(血小板紫、淋巴瘤等),服用某些药物(如抗胆碱能药、抗组胺药、受体拮抗药、抗帕金森病等)暴露性角膜炎、某些营养素缺乏(如维生素a),恶劣气候、久祝屏幕、视疲劳及佩戴隐形眼镜等导致的眼干症状。辅助治疗各种眼表疾病,包括角膜上皮的损伤,大疱及手术后创伤愈合等,也用于眼科检查(如三面镜、房角镜检查等)的润滑剂。
即使正常应用本品时可有短暂物模糊现象。因此,患者在驾车或操作机械前使用本品时应当谨慎,待对视力影响消除后再开始工作。
对西曲溴铵过敏者禁用。
依病情轻重度,3~5次/日或更多次,一次1滴,滴人结膜囊内,睡前滴1次,一次1滴,症状严重可增加次数。
戴隐形眼镜时不宜使用。驾车或操作机器时应谨慎使用。
滴眼液0.20%和眼糊剂20mg/10g。
贮于25 ℃以下。
主要用途
药理用途
药用辅料,增稠剂,悬浮剂,乳化剂,成膜剂。卡波940能调配出从高黏度短流变性到低黏度长流变性的范围很宽的产品。本品还能使液态物系具有特别的屈服值及流变性,只需很低的浓度就能使一些不溶性添加剂(颗粒、油滴等)达到永久性悬浮。正是由于这一很强的悬浮能力,本品被用来稳定传统的乳液与乳膏,悬浮浴液中的油滴和发胶中的气泡,祛屑香波中的祛屑剂,而其他的增稠剂往往不能提供很高的增稠悬浮力与屈服值。卡波姆940在W起着主要的化和稳定作用,在W/乳剂中作为稳定剂,配制比例0.5%~1%。
卡波姆用作乳化剂、增稠剂和助悬剂
卡波姆具有交联的网状结构,可用作助悬剂(常用量为0.5%~1%)。0.4%的卡波940的助悬效果与2.3%的CMC或6.0%的黄原胶相当。卡波姆在口服混悬剂中的主要功能是增稠、改善体系流变性、悬浮和提供生物黏附性,其原理是卡波姆在水中能形成一个均匀分散的骨架体系,不溶性组分可包裹在体系的骨架间隙中。张志燕等研究了树脂微囊混悬剂的物理稳定性及稳定机制,表明卡波姆通过与树脂微囊间单点或多点吸附产生空间架桥,发挥稳定作用。刘荣等以卡波姆 934为助悬剂制备氧化铝混悬液,振摇分装后,微粒沉降缓慢,沉降后不结块,分散性好,避免了贮藏期间凝胶发生黏稠和凝聚、不易倾倒的现象。周树忠等用0.3%~0.5%的卡波姆974PNF作为助悬剂制备了克拉霉素干混悬剂,整个体系较均匀、稳定,沉降比符合2000年版《中华人民共和国药典》的规定。卡波姆1342是一种新型的有机高分子化合物乳化剂,其他型号的卡波姆也具有一定的助乳化作用(常用量为0.1%~0.5%)。卡波姆还可用于液体制剂。
卡波姆用作缓释、控释材料
卡波姆的溶胀与形成凝胶的性质决定了其具有缓释、控释作用。以卡波姆为骨架制备的水凝胶型控释制剂与纤维素衍生物的骨架不同。pH可影响卡波姆骨架的松弛与膨胀,释药呈现pH依赖性。制剂外表面水化形成凝胶层,卡波姆完全水化时,其内部的渗透压使结构破坏而降低凝胶密度,但仍保持完整性,使药物呈零级或趋于零级动力学过程释放,匀速通过凝胶层向外扩散。在用量较小时,卡波姆还具有阻滞剂的功能。需要注意的是,在储存一段时间后,卡波姆的释药性能可能发生改变。
卡波姆可与碱性药物成盐并形成可溶性凝胶,发挥缓释、控释作用,特别适于制备缓释液体制剂,如滴眼剂和滴鼻剂等。近年来,常用卡波姆制备黏附片,大分子链可与黏膜糖蛋白大分子相互缠绕而维持长时间黏附,起到缓释效果。
卡波姆与其他水溶性纤维素衍生物配伍使用能起到更好的效果。在口服蛋白多肽类药物给药体系中,选择恰当的酶抑制剂和吸收促进剂是解决口服型肽类药物一直存在的易降解和吸收差的问题的方法之一。卡波姆很可能在肽类药物口服转运系统中大有作为。有学者的研究结果表明卡波姆能够通过络合Ca*和Zn”抑制某些酶的活性,使细胞膜的通透性提高,促进药物的吸收,而且它本身结构中有52%~68%的羧基,在肠道内可释放出质子,形成局部酸性,起到抑制微生物蛋白酶活性的作用。
卡波姆用作黏合剂、包衣材料和外用基质
卡波姆用作颗粒剂和片剂的黏合剂时,常用量为0.2%~10.0%。卡波姆用作包衣材料时,具有使衣层坚固、细腻和润滑的优点。卡波姆用作软膏、洗剂、乳膏剂、栓剂和亲水性凝胶剂的基质(常用量为0.5%~3%)时,具有良好的流变学性质与增湿和润滑能力,涂布于皮肤表面的铺展性良好,且具有细腻滑爽感。