药用高分子材料第四章全解.ppt

第四章第四章 药用天然高分子材料药用天然高分子材料 药用天然高分子材料的缺点：性能单一，须化学改性扩大使用范围；没有稳定的化学结构和分子量，如阿拉伯胶，明胶等。优点：无毒，应用安全；性能稳定；价格低廉。第一节 淀粉及其衍生物 一、淀粉 1、来源 淀粉广泛存在于绿色植物的根须和种子中。如玉米、麦和米存在于种子中，马铃薯、甘薯存在于根须中。优点：无毒无味，价格低廉，来源广泛，供应十分稳定，是最基本的药用辅料之一。2、化学结构 直链淀粉（占2025）：结构单元（D吡喃环形葡萄糖）以1,4苷键连接。直链淀粉由于分子内氢键作用，链卷曲成螺旋形，每个螺旋圈大约有6个葡萄糖单元。支链淀粉（占7585）：由D吡喃环形葡萄糖聚合而成的分支状淀粉。直链部分为1,4苷键，分支处为1,6苷键，分子的形状如高梁穗。OOHCH2OHOHOHOOOHCH2OHOHOOCH2OHOHOHOOCH2OHOHOHOHn3、性质 溶解性 淀粉不溶于水，与水亲水性差而分散于水。直链淀粉分子从淀粉粒中向水中扩散，形成胶体溶液，而支链淀粉则仍以淀粉粒残余的形式保留在水中。淀粉在水中溶解视浓度不同，可分别形成糊、凝胶或溶胶。水解 淀粉在酶或稀酸作用下，逐步水解成一系列产物：淀粉 各种糊精 麦芽糖 葡萄糖 糊化：淀粉形成均匀糊状溶液的现象称为。老化 老化：淀粉凝胶经长期放置，会变成不透明甚至发生沉淀现象，称为。变色 淀粉水溶液I2 变蓝 加热颜色褪去 冷却重新显色（深蓝色或紫红色）4、应用 淀粉在药物制剂中主要用作片剂的稀释剂、崩解剂、粘合剂、助流剂等。第二节 纤维素 纤维素分子为长链线型高分子化合物，没有分支。它是由结构单元D吡喃环形葡萄糖以1，4苷键构成。OOHCH2OHOHOHOOOCH2OHOHOHnOHCH2OHOHOOCH2OHOHOHOHO纤维素的一些重要性质：1、化学反应性 根据纤维素大分子的化学结构，纤维素可进行氧化、酯化、醚化、分子间形成氢键、吸水溶胀、接枝共聚、以及醛基的性质。OHOCH2OHOHOHOHCCHOCHOHCHOHCHOHCH2OHHOH开链式D吡喃葡萄糖2、氢键的作用 结晶区：分子排列紧密，羟基都已形成氢键 非结晶区：少量没有形成氢键的游离羟基可与水分子形成氢键而膨胀 3、吸湿性 纤维素结晶区和无定形区的羟基，基本上是以氢键的形式存在，氢键破裂，生成游离羟基数量多，其吸湿性增加。水的吸着只发生在无定形区。措施：预先对纤维素物料润胀处理，使分子间氢键断开，游离出羟基，则吸湿性、溶解度、反应速度（如乙酰化）增加。4、溶胀性（碱液）纤维素的有限溶胀 结晶区间（无定形区）溶胀 结晶区内溶胀 碱液浓度：增加至某一值，溶胀度最大 溶胀度 温度：成反比 离子半径：成反比 结晶度：成反比 5、机械降解 分子量下降，增大其化学反应能力 6、可水解性 酸水解：苷键对酸不稳定，降低苷键破裂的活化 能，易水解 碱水解：苷键对碱较稳定，须高温下才能水解 第三节 纤维素衍生物概述 一、化学类别 酯类：CA、CAP、CAB 醚类：MC、EC、HPC、HEC 醚酯类：HPMCP、HPMCAS OOOCH2ORORORnORCH2ORORO纤维素衍生物的化学结构通式二、纤维素衍生物性能的影响因素 取代基的性质；被取代羟基的比例；在重复单元中及聚合物中取代基的均匀度；链平均长度及衍生物的分子量分布；三、化学反应性 与甲醛、乙醛、乙二醛、戊二醛反应形成缩醛或半缩醛；R-OH +RCHOCHROHORCRHORORor与甲氧基化合物形成醚或次甲基化合物，与环氧化烃类形成聚醚；R-OH +CH2CH2OROCH2CH2OHROCH2CH2OCH2CH2OHnCH2CH2O通过pH和温度的改变进行分子内交联，如交联CMCNa；与具有特殊性能的合成聚合物化合形成支链纤维素和纤维素接枝化合物。聚丙烯酸纤维素接枝共聚物使蛋白质凝结，并形成钙盐 四、玻璃化温度（Tg）五、溶度参数和表面能 在预测高分子材料性质时，常用到溶度参数和表面能。六、配伍相容性 聚合物间或聚合物与增塑剂的相容性大多以Tg或软化温度Ts来评估。两者相容，则混合物的Tg将处于两者的Tg之间；部分相容，则可能观察到两个Tg（分别为混合物Tg和过量组分的Tg）。软化点下降系数（Ks）可用于表示聚合物与增塑剂相互的作用对软化点影响的强弱。七、生物粘附性 1、生物粘附的机理：静电、吸附润湿、互穿、断裂 2、影响生物粘附的因素（极性、分子量）第四节 药用纤维素衍生物各论 一、甲基纤维素（MC）1、来源和制法 甲基纤维素是以碱纤维素为原料，与氯甲烷进行醚化而得。OOOCH2ORORORnORCH2ORORO纤维素衍生物的化学结构通式2、性质 溶解性 MC溶于冷水而不溶于热水，取代度为2时最易溶。胶化温度 胶化温度与取代度成反比，与电解质含量成反比。粘度 粘度取决于聚合物、温度。溶胶 凝胶 3、应用 通便药、片剂的粘合剂、片剂包衣、助悬剂、增稠剂、乳化剂等。二、羟丙甲纤维素（HPMC）1、来源和制法 羟丙甲纤维素是纤维素的部分甲基和部分聚羟丙基醚。R=-H -CH3 orCH2CHCH3OnOOOCH2ORORORnORCH2ORORO纤维素衍生物的化学结构通式 在HPMC的末尾标上4位数即表示各种型号的标号，分别表示不同取代基的百分含量范围的中值，前两位数表示甲氧基含量，后两位表示羟丙基含量。如HPMC1828、HPMC2208。HPMC的制法与MC、EC相似，系以碱纤维素为原料，与氯甲烷、环氧丙烷同时醚化而得。HPMC属于非离子型纤维素混合醚，它与重金属不起反应。2、性质 溶解性 HPMC溶于冷水而不溶于热水；粘度 浓度 粘度 分子量 温度 凝胶化温度 溶胶 凝胶 吸湿性 良好的成膜性 3、应用 薄膜包衣材料；片剂粘合剂；滴眼剂的增稠剂；凝膏或软膏的保护胶体、乳胶和混悬剂的稳定剂等。第五节 其他天然药用高分子材料 一、壳多糖和脱乙酰壳多糖 1、来源与制法 壳多糖：又称甲壳素、几丁质、甲壳质，是仅次纤维素的天然来源聚合物，也是自然界除蛋白质外数量最大的含氮天然有机高分子。来源于昆虫、甲壳类（虾、蟹）等动物的外骨骼。脱乙酰壳多糖：又名壳聚糖、可溶性可多糖 2、性质 OOOCH2OHORNHCCH3nORCH2OHNHCCH3O壳 多 糖 的 化 学 结 构 式OO（1）壳多糖是一种白色无定形粉末或半透明的片状物。溶解性，不溶于水、稀酸、碱溶液和乙醇、乙醚等有机溶剂，溶于无水甲酸、浓无机酸。化学反应性，在碱水溶液中，能与环氧乙烷生成羟乙基壳多糖；与氯乙酸反应能生成羧甲基壳多糖等衍生物，壳多糖能被溶菌酶、壳多糖酶水解。（2）脱乙酰壳多糖为白色固体或米黄色结晶性粉末或片状。溶解性，溶于有机溶剂、酸性水溶液；化学反应性，碱性氨基可进行多功能基（氨基、羟基）化学反应和立体结构修饰。聚电解质性，壳聚糖为含游离氨基的碱性多糖，为阳离子型聚合物，氨基的邻位为羟基，有螯合二价金属离子的作用，并呈现各种颜色，螯合作用是可逆的。吸湿性，脱乙酰壳多糖吸湿性很强，仅次于甘油，比聚乙二醇、山梨醇高。稳定性，与含水量、温度有关，置密闭容器中，在常温、干燥条件下，至少3年内稳定。黏性，在酸性环境下是一种极佳的粘度增加剂；胶凝性，壳聚糖水溶液的粘度随温度升高而下降，出现凝胶化 3、应用（1）生物活性：抗菌杀菌作用。壳聚糖可抑制细菌、霉菌生长。抗肿瘤作用。如甲壳素可选择性地凝聚白血病的癌细胞，对正常红细胞、骨髓细胞无影响。促进组织修复及止血作用。甲壳素及其降解产物都带有正电荷，可促进血小板聚集或凝血系统，作为止血剂有促进伤口愈合、抑制伤口愈合纤维增生，并促进组织生长的功能，对烧、烫伤有独特疗效。增强免疫力。壳聚糖能增强巨噬细胞的吞噬作用和水解酶的活性，刺激巨噬细胞产生淋巴因子，启动免疫系统，且不增加抗体的产生。其它作用。（2）药剂学中的应用 片剂的稀释剂；植入剂的载体；控释制剂的赋形剂和控释膜材料；用于结肠药物传递和基因传递、抗癌药物的传递；可作为外科手术缝合线的材料。