卡波姆900系列的结构和使用注意事项

1.化学结构和制备

卡波姆（carbomer）是2010年版《中国药典》二部新增的品种，也是德、日、美、英等国家药典收载的药用高分子辅料之一，包括多种类型和品种，NF18版收载了卡波姆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，其中卡波姆900系列为聚丙烯酸与蔗糖的烯丙基醚或季戊四醇（pentaerythritol）的烯丙基醚，是在苯液、醋酸乙酯或醋酸乙酯与环己烷混合液中交联而成的，结构式如图5.1.3所示。

图5.1.3 卡波姆900系列的结构通式

其中，丙烯酸羧基团含量为56％～68％，交联剂（烯丙基蔗糖）含量仅为0.75％～2％，故产品的交联度不高。将聚合物骨架用烷基甲基丙烯酸盐长链进行疏水性改进生成卡波姆1300系列。聚卡波非（polycarbophi）钙盐是丙烯酸与丁二烯乙二醇相交联的丙烯酸聚合物。部分中和的卡波姆900系列聚合物能够制成卡波姆钠盐。

2.性质

（1）性状。卡波姆是一种微有特异臭味的疏松的白色粉末，具有酸性，引湿性强，含水质量分数可达2％，平均粒径为2～7μm。

（2）溶解、溶胀及其凝胶特性。本品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，在水中迅速溶胀，但不溶解，黏性低，质量浓度为10g/L的卡波姆水分散液的pH为2.5～3.0。卡波姆分子中存在的大量羧基基团是其溶胀、溶解及黏度变化的原因。粉末状的卡波姆分子链卷曲程度高，而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，分子中的羧基解离，长链进一步伸展，分子体积增大1 000倍之多，形成弥漫状结构，黏度增大。

虽然卡波姆的酸性弱，但易与无机碱反应生成树脂盐，用碱中和时，卡波姆在水、醇和甘油中逐渐溶解，黏度迅速增大，在低浓度时形成澄明溶液，在高浓度时则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，中和成盐并使聚合物主链产生负电荷，由于同性电荷之间的排斥作用而使分子链伸展，反应迅速。一般情况下，中和1g卡波姆需1.35g三乙醇胺或0.4g氢氧化钠。图5.1.4所示是几种型号卡波姆中和过程的黏度变化曲线，表明在中和开始时黏度增加，当pH为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塑性流变特征，在高切变速率条件下，凝胶中和时表现出的黏性更低。

图5.1.4 质量浓度为5g/L的卡波姆水分散液中和过程pH变化和黏度的关系

本品分散于水中时，要避免剧烈搅拌，尤其在用碱中和时要使用宽阔的搅拌桨，以防止空气进入而形成气泡。卡波姆的溶胀与凝胶化作用也可通过氢键结合来实现，其机理是引入羟基给予体，如具有5个或5个以上乙氧基的非离子表面活性剂，使卡波姆卷曲的分子舒展而增稠。但该过程较费时，有时需要数小时才能达到最佳的增稠效果，加热（小于70℃）可加快体系形成氢键的速度。此法与中和法的最大区别是最终体系的pH呈酸性，利于对碱敏感药物的保护。

（3）乳化及其稳定性作用。卡波姆在乳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与疏水部分，其最大优点是可在较大范围调节两相黏度，大部分型号均可采用。发挥其稳定作用的关键是部分用水溶性无机盐中和，部分用油溶性（长链）有机胺中和，分部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剂。常用作乳化剂的型号为卡波姆1342。(www.xing528.com)

（4）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氧化，反复冻熔也不致破坏，当pH为5～11时可采用γ-射线照射和高压蒸汽灭菌，但pH过高或过低均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会使凝胶黏度减小，并产生沉淀。

3.应用

（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％的卡波姆940的助悬效果与2.3％CMC或6.0％黄原胶相当。卡波姆1342是一种新型的高分子乳化剂，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。

（2）卡波姆用作黏合剂与包衣材料。卡波姆用作颗粒剂和片剂的黏合剂，常用量为0.2％～10.0％。卡波姆用作包衣材料具有使衣层坚固、细腻和滑润的优点。

（3）卡波姆用作局部外用制剂基质。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％），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。

（4）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），同时还起到掩味的效果。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。

4.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。