Ультразвуковое диспергирование и приготовление суспензий
Получение материалов сверхтонкой дисперсности (состоящих из частичек размером в несколько микрометров и меньше) имеет важное значение, так как от степени измельчения зависят многие характеристики материалов. Существует множество способов измельчения твердых веществ (измельчение сухих порошков, измельчение в жидкой среде с помощью шаровых. струйных и вибрационных мельниц). Однако все они измельчают твердые вещества до размеров не менее 100 мкм и только ультразвуковое диспергирование обеспечивает получение материалов сверхтонкой дисперсности (1 мкм и менее).
В медицине сверхтонкое диспергирование позволяет получать лекарственные препараты, обладающие повышенной физиологической доступностью (усвояемостью) и высокой терапевтической эффективностью. Кроме того, лекарственная форма со сверхтонко диспергированным лекарственным веществом более стабильна при длительном хранении и точнее дозируется.
В пищевой промышленности и домашнем хозяйстве очень тонко и равномерно измельченные в пюре овощи легче усваиваются, обладают хорошими вкусовыми качествами и рекомендуются для больных, которым прописана строгая диета.
В металлургической промышленности введение в металл мелкодисперсной упрочняющей фазы (например, введение в свинец 3-5% упрочняющей окиси свинца или в медь двуокиси циркония) повышает твердость сплава с среднем на 30%.
В радиоэлектронной промышленности сверхтонкое диспергирование люминофоров для производства телевизионных кинескопов позволяет повысить качество изображения и увеличить светоотдачу.
Проведенные исследования позволили установить, что ультразвуковое диспергирование (измельчение) происходит за счет кавитации и взаимного трения быстродвижущихся и соударяющихся частиц в две фазы. В первой фазе (протекающей в течении нескольких десятков секунд) измельчение происходит благодаря наличию в исходных частицах большого количества микротрещин и поэтому трение частиц о жидкость и их взаимные соударения играют определяющую роль. Во второй фазе измельчение происходит за счет кавитационных ударных волн, формирующих в частицах новые микротрещины.
Скорость ультразвукового диспергирования зависит от твердости материала, от хрупкости и спаянности для материалов и от правильности формы разрушаемых кристаллов.
Оптимальной для ультразвукового диспергирования является температура 40 - 60 градусов. При превышении указанной температуры скорость измельчения падает.
Для каждого вещества существует оптимальное время ультразвукового диспергирования, обеспечивающее получение частиц минимального размера. Длительная обработка может приводить к слипанию частиц и образованию грубодисперсных суспензий. Диспергирование используется для приготовления суспензий, представляющих собой сверхтонкие дисперсии твердых веществ, распределенные в дисперсной среде - жидкости (вода, спирт, масла и другие жидкости).
Рассмотрим далее методические особенности диспергирования и приготовления суспензий различного назначения.
Приготовление лекарственных суспензий. Как было отмечено выше, любая лекарственная суспензия должна характеризоваться физиологической доступностью, терапевтической эффективностью и высокой стабильностью. Ради этого приготавливают суспензии - жидкие лекарственные формы, в которых тонкие дисперсии твердых частиц лекарственного препарата размером около 1 мкм равномерно распределены в жидкостях.
Биологические исследования показывают, что величина дисперсности частиц трудно растворимых лекарств определяет не только скорость и полноту их всасывания в организм, но и время пребывания (действия) в организме. Введенная в организм суспензия (например, норсульфазола), приготовленная с помощью ультразвука (размер частиц 3 - 10 мкм) быстрее всасывается в кровь, чем контрольная (размер частиц 45 - 120 мкм).
В первом случае максимальная концентрация норсульфазола в крови отмечалась через 1 - 2 часа, во втором - через 4 - 4,5 часа.