制药系统中的缓冲区
体内生物缓冲系统
在血液中，pH值维持在大约7.4。血浆中的缓冲物质包括碳酸和碳酸氢盐，以及磷酸的酸碱性钠盐。血浆中的蛋白质也具有酸性，可以与碱结合起到缓冲作用。红细胞包含两种缓冲系统：血红蛋白和氧合血红蛋白，以及磷酸的酸碱性钾盐。当碳酸在体温和离子强度为0.16的条件下在血浆中发生电离时，其解离常数pK1约为6.1。血液中的碳酸-碳酸氢盐缓冲方程式为：
其中 [H2CO3] 表示血液中以 H2CO3 形式存在的二氧化碳浓度。在 pH 值为 7.4 的血浆中，碳酸氢盐和碳酸的平衡关系如下：
或者
泪液
研究发现，泪液（lacrimal fluid）可以用中性蒸馏水以1:15的比例进行稀释。泪液的pH值范围在7到8之间，具体为7.4到7.4。通常认为，pH值在4到10之间的眼药水不会对角膜造成影响；当pH值低于6.6时，人们会感到不适；而当pH值高于9.0时，泪液会增多（即流泪现象加剧）。尿液
成年人正常的24小时尿液样本的pH值平均约为6.0，最低可降至4.5，最高可升至7.8。当尿液pH值低于正常范围时，肾脏会排出多余的氢离子；而对于pH值高于7.4的尿液，肾脏会保留这些氢离子，以使尿液pH值恢复到正常水平。药品缓冲液
在眼科制剂的配制过程中， 缓冲溶液 这些缓冲溶液在制药行业中被广泛使用。如今市场上有多种缓冲溶液可供选择。磷酸盐缓冲盐水（PBS）是一种常见的生物缓冲液。在磷酸盐缓冲盐水中，氯化钠（NaCl）和磷酸钠（Na2PO4）被混合使用来调节溶液的pH值。此外，该缓冲液还可能含有氯化钾（KCl）、氯化钙（CaCl2）和硫酸镁（MgSO4）。在制药领域，缓冲剂被广泛用作大多数药物制剂的成分，以调节产品的pH值至确保其最大稳定性的所需水平。对于注射剂等肠外制剂而言，pH值非常重要，因为pH值的较大偏差可能会产生严重后果。建议注射剂的pH值应为7.4，这与血液的pH值相同。在注射剂中，最常用的缓冲剂包括醋酸盐、磷酸盐、柠檬酸盐和谷氨酸盐。
眼科制剂（即用于眼睛的药品）：
泪液（眼液）的pH值通常由眼用制剂中的缓冲剂维持。虽然泪液的pH值在7到8之间，但它具有很好的缓冲能力，能够耐受pH值在3.5到10.5之间的制剂而不会引起不适。如果pH值超出这个范围（即低于3.5或高于10.5），可能会导致其他并发症。大多数眼用制剂都含有硼酸盐、碳酸盐或磷酸盐等缓冲剂。
在乳膏和软膏中：
缓冲剂用于确保外用产品（如药膏等皮肤用药）的稳定性。在乳霜和药膏中最常见的缓冲剂包括柠檬酸及其盐类以及磷酸。
缓冲液的制备
开发新的缓冲液应遵循以下步骤进行。- 这种弱酸的 pKa 值应接近于所使用缓冲液的 pH 值。
- 在 pH 值介于 4 到 10 的范围内，可以通过缓冲方程来近似计算所需的盐和弱酸的浓度，以达到目标 pH 值。
- 根据每种缓冲盐和酸的浓度来选择合适的缓冲容量。通常，使用浓度为0.05至0.5 M的缓冲液，并选择容量在0.01至0.1之间的缓冲液就足够了。
- 在选择制药用缓冲液时，除了需要考虑化学物质的可用性、最终溶液的无菌性、药物及缓冲液在储存过程中的稳定性、材料成本以及无毒性的要求外，还有其他重要因素需要考虑。例如，硼酸盐缓冲液具有毒性，因此不能被用作注射剂或口服制剂的稳定剂。
- 使用pH计测定已完成缓冲溶液的缓冲容量和pH值。在某些情况下，pH试纸也可以用来测量缓冲容量和pH值。当电解质浓度较高时，pH值可能与实验结果有所不同，尤其是在使用缓冲方程进行计算时。如果未考虑活性系数，这种情况是可能发生的，这也进一步强调了进行实际测定的必要性。