(整理)药用高分子材料

高分子：高分子是指由多种原子以相同的、多次重复的结构单元并主要由共价键连接起来的、通常是相对分子量为104～106的化合物。单体：能够进行聚合反应，并构成高分子基本结构组成单元的小分子。即合成聚合物的起始原料。

结构单元：在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团。即构成大分子链的基本结构单元。

单体单元：聚合物中具有与单体相同化学组成而不同电子结构的单元。

重复单元：聚合物中化学组成和结构均可重复出现的最小基本单元。

3种命名法：习惯命名法，商品命名法，IUPAC系统命名法

IUPAC系统命名法：

(1) 确定重复结构单元；

(2)给重复结构单元命名：按小分子有机化合物的IUPAC命名规则给重复结构单元命名；

(3)给重复结构单元的命名加括弧（括弧必不可少），并冠以前缀“聚”。

一级结构（近程结构）：结构单元的化学组成、连接顺序、立体构型，以及支化、交联等。是反映高分子各种特性的最主要结构层次。

二级结构（远程结构）：通常包括高分子链的形态（构象）以及高分子的大小（分子量）。与高分子链的柔性和刚性有直接关系。

三级结构（聚集态结构）：聚集态结构也称三级结构，或超分子结构，它是指单位体积内许多大分子链之间的的排列与堆砌方式。包括晶态、非晶态、取向态、液晶态及织态等。

构型：是对分子中的最近邻原子间的相对位置的表征，也可以说，是指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。

构象：由于单键内旋转而产生的份子在空间的不同形态

4．高分子聚集态结构的特点.

（1）.聚合物晶态总是包含一定量的非晶相，100%结晶的情况是很罕见的。

（2）.聚合物聚集态结构不但与大分子链本身的结构有关，而且强烈地依赖于外界条件。自由基聚合特点：

(1)可概括为慢引发、快增长、速终止； (2)聚合体系中只有单体和聚合物组成；

(3)单体转化率随聚合时间的延长而逐渐增大；

(4)小量(0.01-0.1%)阻聚剂足以使自由基聚合终止

高分子化学反应影响因素：静电荷与位组，结晶结构，溶解度和溶胀度

药用高分子材料：指的是药品生产与制造加工过程中使用的高分子材料。

高分子运动特点：运动单元的多重性，分子运动的时间依赖性:，分子运动的温度依赖性玻璃态、高弹态和粘流态称为聚合物的力学三态。

玻璃化转变温度，以Tg表示。粘流温度，以T f表示

溶解过程:溶胀到无限溶胀。（交联高聚物由于三维交联网的存在而不会发生溶解，只会发生溶胀）

溶剂的选择1.极性相似原则2.溶剂化原则3.溶解度参数相近原则

应力：单位面积上的内力为应力，其值与外加的应力相等。

应变：当材料受到外力作用而又不产生惯性移动时，其几何形状和尺寸会发生变化，这种变化称为应变或形变。

弹性模量：是单位应变所需应力的大小，是材料刚度的表征。

硬度：是衡量材料抵抗机械压力能力的一种指标。

强度：是材料抵抗外力破坏的能力。

蠕变：在一定的温度和恒定的外力作用下（拉力，压力，扭力等），材料的形变随时间的增

加而逐渐增大的现象。

应力松弛：对于一个线性粘弹体来说，在应变保持不变的情况下，应力随时间的增加而逐渐衰减。

滞后现象：高聚物在交变力作用下，形变落后于应力变化的现象。

力学损耗：由于力学滞后而使机械功转换成热的现象。

凝胶：是指溶胀的三维网状结构高分子，即聚合物分子间相互连接，形成空间网状结构，而在网状结构的孔隙中又填充了液体介质。

影响胶凝作用的因素：浓度、温度、电解质，PH

凝胶的性质：触变性，溶胀性，脱水收缩性，透过性

凝胶的分类：

物理凝胶：由非共价键（氢键或范德华力）相互连接，形成网状结构。由于聚合物分子间的物理交联使其具有可逆性，只要温度等外界条件改变，物理链就会破坏，凝胶可重新形成链状分子溶解在溶剂中成为溶液，也称为可逆凝胶。

化学凝胶：是高分子链之间以化学键形成的交联结构的溶胀体，加热不能溶解也不能熔融，结构非常稳定，也称为不可逆凝胶。

冻胶：指液体含量很多的凝胶，通常在90%以上；多数由柔性大分子构成，具有一定的柔顺性，网络中充满的溶剂不能自由流动，所以表现出弹性的半固体状态，通常指的凝胶均为冻胶。

干凝胶：液体含量少的凝胶，其中大部分是固体成分。在吸收适宜液体膨胀后即可转变为冻胶。

环境敏感水凝胶可分为：温敏水凝胶、pH敏水凝胶、盐敏水凝胶、光敏水凝胶、电场响应水凝胶、形状记忆水凝胶。

二、粒子分散结构：有以下四种类型：

1.药物粒子分散在高聚物基材中

2.药物粒子和高聚物粒子分散于同一或另一高聚物基材中

3.药物粒子包裹在聚合物囊（膜）中

4.药物粒子分散在高聚物凝胶网络中

三、缓控释性材料

1.缓释制剂：指用药后能在较长时间内持续缓慢释放药物以达到延长药效目的的制剂。

2.控释制剂：药物从制剂中按一定规律缓慢、恒速释放，使机体内药物浓度保持相对恒定，体内释药不受pH影响。

四、分散传质过程（药物的扩散过程）：

1.药物溶出并进入周围的聚合物或孔隙；

2.由于浓度梯度，药物分子扩散通过聚合物屏障；

3.药物由聚合物解吸附；

4.药物扩散进入体液或介质。

淀粉

1.来源：广泛存在于绿色植物的须根和种子中。药用淀粉多以玉米淀粉为主。

2.化学结构和组成

1）直链淀粉是以α-1，4苷键连接而成的线型聚合物。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。

2）支链淀粉是由D-葡萄糖聚合而成的分支状淀粉，其直链部分也为α-1，4苷键，而分支处则为α-1，6苷键。

3.性质：玉米淀粉为白色结晶粉末，流动性不良，淀粉在干燥处且不受热时，性质稳定。淀粉的溶解性、含水量与氢键作用力

溶解性：呈微弱的亲水性并能分散与水，淀粉不溶于水、乙醇和乙醚等，但有一定的吸湿性。

含水量：在常温、常压下，淀粉有一定的平衡水分，但淀粉含有很高的水分却不显示潮湿而呈干燥的粉末状，这主要是淀粉中的葡萄糖单元存在的众多醇羟基与水分子相互作用形成氢键的缘故。

不同淀粉的含水量存在差异，这是由于淀粉分子中羟基自行缔合及与水分子缔合程度不同所致。

淀粉的吸湿与解吸

吸湿：在一定的相对湿度和温度条件下，淀粉吸收水分与释放水分达到平衡

解吸：淀粉中存在的水，分为自由水和结合水两种状态，自由水仍具有普通水的性质，随环境的变化而变化，它具有生理活性，可被微生物利用，而结合水则不能。

淀粉的水化、膨胀、糊化

水化：淀粉颗粒中的淀粉分子有的处于有序态（晶态），有的处于无序态（非晶态）它们构成淀粉颗粒的结晶相和无定性相，无定性相是亲水的，进入水中就吸水，先是有限的可以膨胀，而后是整个颗粒膨胀的现象。

膨胀：淀粉在60-80℃热水中，能发生膨胀，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。

糊化：若不实施直链淀粉与支链淀粉的分离，在过量水中，淀粉加热至60~80℃时，则颗粒可逆地吸水膨胀，至某一温度时，整个颗粒突然大量膨化、破裂，晶体结构消失，最终变成粘稠的糊，虽停止搅拌，也都下沉的现象。

糊化的本质：水分子加入淀粉粒中，结晶相和无定性相的淀粉分子之间的氢键断裂，破坏了缔合状态，分散在水中成为亲水胶体。

淀粉的回升（老化、凝沉）

回生或老化：淀粉糊或淀粉稀溶液再低温静置一段时间，会变成不透明的凝胶或析出沉淀的现象。形成的淀粉称为回生淀粉。

反应

水解反应：存在于淀粉分子中糖基之间的连接键——苷键，可以在酸或酶的催化下裂解，形成相应的水解产物，呈现多糖具备的水解性质。

显色反应：淀粉与碘试液作用时形成有色包结物，螺旋结构长颜色深，所以直链淀粉与碘化钾、碘溶液作用呈蓝色，支链淀粉呈紫红色。

5.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，崩解剂。

糊精

1．来源与制法

淀粉水解是大分子逐步降解为小分子的过程，这个过程的中间产物总称为糊精。

糊精的制法是在干燥状态下将淀粉水解，其过程有四步：酸化、预干燥、糊精化及冷却。

2.分类在药剂学中应用的糊精有白糊精和黄糊精。

3.性质糊精为白色、淡黄色粉末。不溶于乙醇(95℃)、乙醚，缓缓溶于水，易溶于热水

三、麦芽糖糊精

1.来源与制法

来源：麦芽糖糊精是由食用淀粉在有水存在的条件下，将淀粉加热，经合适的酸或者酶部分水解而制得。

制法：部分地将淀粉水解可得不同链长的葡萄糖单元的聚合物溶液，然后过滤、浓缩、干燥即得麦芽糖糊精。

2.性质为无甜味、无臭的白色粉末或颗粒。易溶于水，微溶于乙醇。若其葡萄糖当量提高，则吸湿性、可压性、溶解度、甜度也随之提高，黏度下降。

四、羧甲基淀粉钠

1.结构为聚α-葡萄糖的羧甲基醚

2.性质为白色至类白色自由流动的粉末，能分散于水，形成凝胶，醇中溶解度约2%，不溶于其它有机溶剂，有较大的吸湿性

3.应用有可压性，片剂的赋形剂，崩解剂

五、纤维素

1.来源纤维素存在于一切植物中，是构成植物细胞壁的基础物质。

2.结构结构单元是D-吡喃葡萄糖基，相互间以 -1,4-苷键连接，分子式为(C6H10O5)n。

3.性质

1）化学反应性纤维素的氧化、酯化、醚化、分子间形成氢键、吸水、溶胀以及接枝共聚等都与纤维素分子中存在大量羟基有关。

2）氢键的作用纤维素结晶区和无定形区的羟基，基本上是以氢键形式存在

3）吸湿性纤维素吸水后，再干燥的失水量，与环境的相对湿度有关，纤维素在经历不同湿度的环境后，其平衡含水量的变化，存在滞后现象，即吸附时的吸着量低于解吸时的吸着量。

4）溶胀性纤维素的有限溶胀可分为结晶区间溶胀和结晶区内溶胀。纤维素溶胀能力的大小取决于碱金属离子水化度，纤维素的溶胀是放热反应，温度降低，溶胀作用增加；对同一种碱液并在同一温度下，纤维素的溶胀随其浓度而增加，至某一浓度，溶胀程度达最高值。

5）机械降解特性机械降解后的纤维素比氧化、水解或热降解的纤维素具有更大的反应能力。

6）可水解性纤维素大分子的背键对酸的稳定性很低，在酸碱度、温度适合的条件下，能产生水解降解，酸是催化剂，可降低贰键破裂的活化能，增加水解速度。纤维素对碱在一般情况下是比较稳定的，但在高温下，纤维素也产生碱性水解。

六、粉状纤维素

1.制法将植物纤维材料纤维浆，用17.5%NaOH溶液在20℃处理，不溶解的部分中包括纤维浆中的纤维素和抗碱的半纤维素，用转鼓式干燥器制成片状，再经机械粉碎即得粉状纤维素。

2.性质呈白色，无臭，无味，可压性

3.应用可用于片剂的稀释剂，硬胶囊或散剂的填充剂；口服混悬剂的助悬剂，片剂干性粘合剂

七、微晶纤维素

1.制法将细纤维所制得的a-纤维素，用

2.5ml/L盐酸在105C煮沸15min，出去无定形部分，过滤，结晶用水洗及氨水洗，再经过叫板分散，喷雾干燥形成粉末状。

2.性质可压性，吸附性，分散性，反应性能

3.应用直接压片的粘合剂，崩解剂，填充剂，丸剂的赋形剂。硬胶囊或散剂的填充剂。药物膏剂或混悬剂的赋形剂或稳定剂。口服片剂及胶囊剂稀释剂和吸附剂，药剂的缓释材料。

八、醋酸纤维素CA

性质：耐热性提高，不易燃烧；吸湿性变小，电绝缘性提高；

.应用：缓释和控释包衣材料，与医用辅料配伍。

九、羧甲基纤维素钠CMCNa

性质:有潮解性,有粘度,溶解度,灭菌，

应用:助悬剂，稳定剂，增稠剂，凝胶剂，软膏和糊剂的基质，粘合剂，崩解剂；皮下肌肉注射混悬剂的助悬剂。

十、纤维醋法酯（CAP）

1）性质：不溶于酸性水溶液，不会被胃酸破坏，吸湿性不大。高温高湿会缓慢水解，增加游离酸

2）应用：CAP的肠溶包衣水分散体

十一、甲基纤维素MC

性质：溶解性、吸湿性、粘度、灭菌。

应用：口服药用辅料

十二、乙基纤维素EC

1）性质：(1)玻璃化温度与软化点 (2)吸湿性 (3)溶解性 (4)耐碱、耐盐性 (5)稳定性。2）应用：(1)成膜性好 (2)增稠剂

(3)药物骨架

①乙基纤维素也广泛地应用来制备缓释制剂的骨架。

②乙基纤维素适宜作为对水敏感的药物骨架、薄膜材料。

一、聚丙烯酸和聚丙烯酸钠PAA,PAA-Na

1.性质：溶解性，粘度和流变性，化学反应性，无毒

2.应用：软膏，乳膏，擦剂，巴布剂等外用药及化妆品中，作为基质，增稠剂，分散剂。

二、卡波沫

1.性质：溶于极性溶剂，溶胀，凝胶特性；乳化及稳定作用，稳定性，生物相容性。

2.应用：粘合剂与包衣材料；局部外用制剂基质，乳化剂，增稠剂和助悬剂，缓控释材料

三、丙烯酸树脂

1.性质：玻璃化转变温度（Tg）有很大差异，力学性质：柔性；溶解性，渗透性，生物相容性

2.应用：包衣材料，用作缓释、控释制剂的辅料。

四、聚乙烯醇PVA

1.性质：亲水性，水溶液性质：粘度，凝胶化，混溶性，成膜性，化学性质，生物相容性

2.应用药物膜片荠菜，液体、半固体应用（助悬，增稠，增粘）凝胶的药物控制释放。

七、高分子包装材料中常用添加剂

常用添加剂有：增塑剂、稳定剂、抗氧剂、抗静电剂、润滑剂

1.增塑剂

要求：挥发性、迁移性和溶浸性很低，无毒、与药物无相互作用等。

作用：提高塑料制品的柔软性、弹性、抗冲击性和耐寒性，适用于制备输液袋、输血袋、食品袋。

常用增塑剂：邻苯二甲酸酯、磷酸酯、脂肪族二元酸酯、枸橼酸酯和聚氧乙烯类等。

2. 稳定剂

作用：抑制聚合物在加工和使用中因热、光的作用而引起的降解或变色。

常用稳定剂：PVC、硬脂酸皂类、月桂酸皂类、蓖麻油酸皂、螯合剂、硫醇等。

3. 抗氧剂

作用：能代替易受氧化分解的聚合物与氧反应，防止或推迟氧对聚合物的影响，抑制聚合物氧化。

常用抗氧剂：酚类和芳基促胺等抗氧剂、正磷酸酯、含硫化合物等

4. 抗静电剂

作用：消除静电，防止包衣过程中小丸相互吸引成团和防止薄膜制品吸附灰尘、水分。常用抗静电剂：季铵类、吡啶盐、咪唑衍生物等阳离子表面活性剂

5. 润滑剂

作用：改进塑料熔体的流动性能，减小熔体与加工机械表面之间的摩擦力，提高光洁度。常用润滑剂：硬脂酰胺、油酸酰胺、硬脂酸、石蜡、液体石蜡、低分子量聚丙烯等。