【资料】药用高分子材料第四章全解汇编
复旦大学《药用高分子材料学》期末复习核心知识点及习题解析汇总
复旦大学《药用高分子材料学》期末复习核心知识点及习题解析汇总目录《药用高分子材料学》名词解释及简答题汇总 (1)《药用高分子材料学》期末复习核心知识点整理 (9)《药用高分子材料学》各章习题及答案解析 (23)《药用高分子材料学》名词解释及简答题汇总一、名词解释1.药用高分子材料：主要指在药物制剂中应用的高分子辅料及高分子包装材料。
2.药用高分子材料学：主要介绍一般高分子材料的基础理论知识及药剂学中常用的高分子材料的结构、制备、物理化学性质及其功能与应用。
3.药用辅料：在药物制剂中经过合理的安全评价的不包括生理有效成分或前体的组分。
广义上指将药理活性物质制备成药物制剂的各种添加剂，若为高分子则称为药用高分子辅料。
4.高分子化合物（高分子）：分子量很高并由多个重复单元以共价键连接所形成的一类化合物。
5.单体：必须含有能使链增长活性中心稳定化的吸电子基团6.聚合度：大分子重复单元的个数7.重复单元：重复组成高分子的最小的结构单元。
7.结构单元：聚合物分子结构中出现的以单体结构为基础的原子团8.均聚物:在合成高分子时,由一种单体成分反应生成的聚合物。
9.共聚物:由两种或多种不同的单体或聚合物反应得到的高分子。
10.高分子链结构：单个高分子链中原子或基团间的几何排列11.近程结构：单个大分子链结构单元的化学结构和立体化学结构，又叫一次结构或化学结构12.远程结构：单个分子在整个分子链范围内的空间形态和构象，又叫二次结构13.聚集态结构：单位体积内许多大分子链之间的排列、堆砌方式，也称三次结构14.键接顺序：是指高分子链各结构单元相互连接的方式.15.功能高分子：具有特殊功能与用途但用量不大的精细高分子材料。
16.线型高分子：每个重复单元仅与另外两个单元相连接，形成线性长链分子。
17.支化高分子：当分子内重复单元并不都是线性排列时,在分子链上带有一些长短不一的分枝,这类高分子称为支化高分子18.支链：支化高分子链上带有的长短不一的分枝称为支链。
4药用高分子材料 共29页
吃、穿、主、用、行
高分子化合物 Macromolecules
• 定义：由许多结构简单的单体以共价 键连接而成的分子量在10,000以上的一 类链状或网状化合物。
来源
• 1、 天然(从动物、植物、海洋生物、矿物中提取得 到的材料，如多糖类淀粉、纤维素、植物凝集素、多 肋、蛋白类、透明质酸、明胶、无机硅酸盐材料)
• 二是某些性能如粘度、弯物强度等．随分子 量增加而不断促高、但不存在极限值。
• 分子量的多分散性的大小主要取决于聚合过 程，也受试样处理、存放条件等因素的影响
• 2、溶胀和溶解
1）溶解缓慢，一般先溶胀后溶解 2）聚合物的溶解度与分子量有关。一般分子量越大，溶解度越 小；反之，溶解度越大。 3）非结晶态高分子比结晶态易溶解 4）交联高分子只溶胀不溶解
分子量的大小与降解时间有关。
• 用途：医用手术缝合线、微囊/微球基 质、植入剂基质
Thank you
• 玻璃态：由于温度低，链段的热运动不足以克服主链内旋转
位垒，处于“冻结”状态，只有侧基、链节、链长、键角等
的局部运动—质地脆而硬
• 高弹态：受力时产生很大形变，除去外力后又恢复原状的状
态
粘流态：随着 温度进一步升 高，链段运动 加剧，最后不 可逆变成粘性 流体的力学状 态
• 5、力学性质 • 材料在外力作用下，其几何形状和尺寸所发生的变
药用高分子材料
Pharmaceutics department China pharmaceutical university
吕慧侠
Learning Objectives
• •
其了 在解 药常 剂用 中高 的分 应子 用材
料 的 性 质 及
和熟 应悉 用药 性用 能高 ；分
药用高分子材料第四章-天然药用高分子材料及其衍生物
多糖类天然药用高分子及其衍生物
3.淀粉及聚集态结构变化的淀粉在药物制剂中的应 用
（1）淀粉 ①崩解剂:淀粉直链分散于支链网孔中，支链遇水
膨胀，直链脱离，促进淀粉崩解；非均相结构 （晶区及无定形区）受力不平衡性；毛细吸水作 用、本身吸水膨胀作用。－－但仅适用于不溶或 微溶性药物的片剂
多糖类天然药用高分子及其衍生物
应用：传统制剂、现代剂型和给药系统如：缓 控释制剂、纳米药物制剂、靶向给药系统和透 皮治疗系统
返回
多糖类天然药用高分子及其衍生物
多糖：多个单糖分子脱水、缩合通过苷键连接 的一类高分子聚合体。
特点：分子量大、一般为无定性粉末或结晶， 具吸湿性，苷键可为酸或酶催化水解，无甜味， 无还原性，有旋光性，无变旋现象
葡萄糖淀粉酶 外切型酶 链端α－1，4(6)苷键 β－葡萄糖
脱支酶
内切型酶 支链α－1，6苷键
－
多糖类天然药用高分子及其衍生物
（3）显色
原理：淀粉和糊精分子都具有螺旋结 构，每6个葡萄糖基组成的螺旋内径 与（I2.I -)直径大小匹配，当与碘试 液作用时，（I2.I-)进入螺旋通道， 形成有色包结物。螺旋结构长，包 结的（I2.I-)多，颜色加深
直链－蓝色
支链－紫红
加热－螺旋圈伸展成线性－颜色褪去
冷却－螺旋结构恢复－颜色重现
多糖类天然药用高分子及其衍生物
2 淀粉的来源、加工与物理改性 （1)来源
按其来源可分为：谷类淀粉、薯类淀粉、豆类淀 粉、果蔬类淀粉。 药用淀粉主要以谷类淀粉中的玉米淀粉为主。 （2）玉米淀粉的加工制备（自看)
多糖类天然药用高分子及其衍生物
多糖类天然药用高分子及其衍生物
用途： ① 预胶化淀粉具有溶胀、变形复原作用－黏合性、
药用高分子材料各章知识点总结
药⽤⾼分⼦材料各章知识点总结《药⽤⾼分⼦材料》各章知识点总结第⼀章⼀、⾼分⼦材料的基本概念1、什么是⾼分⼦：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。
2、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。
3、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。
4、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。
5、重复单元（Repeating unit ）,⼜称链节：聚合物中化学组成和结构均可重复出现的最⼩基本单元；重复单元连接成的线型⼤分⼦，类似⼀条长链，因此重复单元⼜称为链节。
⾼分⼦的三种组成情况1.由⼀种结构单元组成的⾼分⼦此时：结构单元＝单体单元＝重复单元说明：n 表⽰重复单元数，也称为链节数, 在此等于聚合度。
由聚合度可计算出⾼分⼦的分⼦量：M=n. M0 式中:M 是⾼分⼦的分⼦量 M0 是重复单元的分⼦量2.另⼀种情况：结构单元＝重复单元单体单元结构单元⽐其单体少了些原⼦（氢原⼦和氧原⼦），因为聚合时有⼩分⼦⽣成，所以此时的结构单元不等于单体单元。
注意：对于聚烯烃类采⽤加成聚合的⾼分⼦结构单元与单体的结构是⼀致的，仅电⼦排布不同对于缩聚，开环聚合或者在聚合中存在异构化反应的⾼分⼦结构单元与单体的结构不⼀致3.由两种结构单元组成的⾼分⼦合成尼龙-66的特征：其重复单元由两种结构单元组成，且结构单元与单体的组成不尽相同，所以，不能称为单体单元。
注意：（1）对于均聚物，即使⽤⼀种单体聚合所得的⾼分⼦，其结构单元与重复单元是相同的。
（2）对于共聚物，即使⽤两种或者两种以上的单体共同聚合所得的⾼分⼦，其结构单元与聚CH 2 CH CH 2-CH n CH 2 CH n 单体体 n H 2N-(--CH 2-)-COOH --NH-(--CH 2-)-CO--n n H 2O +55重复单元是不同的。
药用高分子材料复习参考
药用高分子材料学第一章绪论1、药用高分子材料是具有生物相容性、经过安全评价且用于药物制剂的一类高分子材料。
药用高分子材料学是研究药用的高分子材料的结构、物理化学性质、工艺性能及其用途的理论和应用的专业基础学科。
2、高分子材料的分类：按用途分类：㈠在传统剂型中应用的高分子材料；㈡控释、缓释制剂和靶向制剂中应用的高分子材料；㈢包装用材料。
按来源分类：㈠天然高分子材料：如蛋白质类；㈡半合成高分子材料：如淀粉；㈢合成高分子材料：如热固性树脂。
3、药用辅料：指能将药理活性的物质制备成药物制剂的各种添加剂，其中具有高分子特征的辅料称为药用高分子辅料。
4、使用辅料的目的：㈠在药物制剂制备过程中有助于成品的加工。
㈡有助于保护、保持和加强药物制剂的稳定性及生物利用度或病人的顺应性。
㈢有助于鉴别药物制剂。
㈣增强药物制剂在贮藏或应用时的安全性和有效性。
5、药用高分子辅料的特殊要求：㈠对特殊药物有适宜的载药能力。
㈡载药后有适宜的释药能力。
㈢无毒，并具有良好的生物相容性。
㈣无抗原性。
㈤为适应制剂加工成型的要求，应具备适宜的分子量和物理机械性能。
6、目前药用的离子交换树脂有波拉克林等。
7、高分子材料在药剂学中的应用：㈠作为片剂和一般固体制剂的崩解剂、黏合剂、赋形剂、外壳。
㈡作为缓释、控释制剂的骨架材料和包衣材料。
㈢作为液体制剂或半固体制剂的辅料。
㈣作为生物黏着性材料。
㈤可生物降解的高分子材料。
㈥用作新型给药装置的组件。
㈦用作药品包装材料。
8、药用辅料质量标准：保证安全是第一要求，其次，高分子辅料要保证与制剂中的其他组分有良好的配伍相容性和生物相容性，没有明显影响药物的稳定性和毒副作用，没有可预见的致癌、致畸、致突变。
9、第一类残留溶剂：毒性大，对人有致癌性或严重可疑的致癌性，对环境有危害。
第二类残留溶剂：对动物没有遗传的致癌毒性或其他不可逆毒性以及其他毒性明显但可逆的残留溶剂。
第三类残留溶剂：低毒、对人毒性小，不需要规定每日暴露量。
药用天然高分子材料
多糖及其衍生物
➢ 淀粉及其衍生物__淀粉
✓ 淀粉的结构与性质__淀粉的结构 • 一级结构：单体
a-D-吡喃葡萄糖
➢ 淀粉及其衍生物__淀粉
✓ 淀粉的结构与性质__淀粉的结构 • 一级结构：键接方式 I
还原端
n
- nH2O
酶
直链淀粉：由a-D-吡喃葡萄糖通过1,4-糖苷键连 接成的聚合物分子。直链淀粉含有一个还原端(半 缩醛)。
✓ 按照其化学组成和结构单元：
• 植物源； • 动物源； • 藻类等微生物源
✓ 按照加工制备方法来：
• 天然高分子； • 生物发酵或酶催化合成的高分子； • 天然高分子衍生物三大类
概述
➢ 天然药用高分子材料的特点：
✓ 基本性能：作为传统的填充辅料而言，天然药用高分子材料一般具有性能稳定、 成膜性好、价格低廉等特点；
➢ 淀粉及其衍生物__淀粉
✓ 淀粉的结构与性质__淀粉的结构
• 二级结构：支链淀粉
※ 聚合度约105-106，分子 量约数千万至上亿。呈 树枝状分支结构。主链 ，支链均成不同程度， 长短不一的螺旋。流体 力学半径仅为20-75 nm 左右，呈现高密度线团 构象。
➢ 淀粉及其衍生物__淀粉
✓ 淀粉的结构与性质__淀粉的结构 • 三级结构(聚集态结构)__淀粉粒
➢ 淀粉及其衍生物__淀粉
✓ 淀粉的结构与性质__淀粉的性质
• 一般物性
※ 淀粉的糊化：
* 糊化：在过量水中，淀粉加热至60～80℃时，颗粒可逆地吸水膨胀，至某一温 度时，颗粒突然大量膨化、破裂，晶体结构消失，最终变成粘稠的糊，这种现 象称为淀粉的糊化，发生糊化所需的温度称为糊化温度。
* 糊化过程的本质：糊化 的本质是高分子的溶胀 溶解现象——先溶胀后 溶解，加热破坏结晶。
天然药用高分子材料(4)ppt课件
应用
缓释骨架材料：稀释剂、粘合剂
薄膜包衣材料
- 缓释片3—10％，不受pH值影响 - 普通片1－3％ - 水分散体：Surlease & Aquacoat
微囊囊材
固体分散物载体，适用对水敏感的药物
• 维生素C微囊 维生素C细粉
分散
EC异丙醇溶液 溶剂-非溶剂法 改变温度法 喷雾干燥 Vc微囊 质量稳定、 不易变色
水中不溶，吸水膨胀、具有粘性。
（二）甲基纤维素（Methyl Cellulose，MC）
H OR H OR H H O H CH OR 2 O H CH OR 2 O H H OR H O
H OR
n 50-1500
R=-H,或-CH3
27.5-31.5％ DS 1.5-2.2
制备: 碱纤维＋CH3Cl
• 美托洛尔缓释微丸 美托洛尔微丸
包衣 EC+HPMC
含药丸芯
EC也可以作 为骨架材料
缓释微丸
包衣膜
调节V
EC/HPMC 比例大小
（四）羟丙甲纤维素（HPMC） 纤维素的部分甲基和部分聚羟丙基醚
高粘度：缓释骨架材料，乳膏、凝胶剂和
糊剂的基质，滴眼液。
• 盐酸苯海拉明缓释颗粒 600～710μm乳糖颗粒
盐酸苯海拉明 75g
甲基纤维素10g 蒸馏水500ml
离心造粒 挤出滚圆造粒 流化床造粒
流化床包衣
乳糖颗粒 量
（三）乙基纤维素（Ethyl Cellulose，EC）
醋酸纤维素或二醋酸纤维素 溶 溶 溶 溶 溶 溶 溶
应用： 三醋酸纤维素：肾透析膜、透皮吸收制剂 载体； 二醋酸纤维素：制备微孔滤膜的常用材料
醋酸纤维素：控释制剂的骨架材料、渗透
药用高分子材料知识点整理
第一章绪论一、高分子基本概念1、高分子的定义高分子：也常称聚合物，由一种或多种小分子通过共价键连接而成的链状或网状分子。
药用高分子材料：药品生产和加工制造过程中所使用的高分子材料，它是高分子材料的重要组成部分，具有高分子的一切通性，但有自己的特殊性。
超分子聚集体：将单体单元通过可逆和高度取向的非共价相互作用结合而形成的大尺度规则组装体结构。
单体单元：与单体分子的原子种类和各种原子的个数完全相同、仅电子结构有所改变的结构单元。
结构单元：构成高分子主链结构一部分的单个原子或原子团，可包含一个或多个链单元。
2、高聚物的分类与命名高聚物：由重复单元链接而成的高分子化合物。
（1）分类：有机高聚物（包括碳链高聚物和杂链高聚物）、元素有机高聚物、无机高聚物（2）命名1）化学名称：①以单体或假想单体名称为基础，在其前面加“聚”字。
②由两种单体通过缩聚反应合成的高分子：a.“聚”+两单体生成的产物名称：聚对苯二甲酸乙二酯、聚己二酰己二胺b.两单体名称简称加后缀“树脂”：酚醛树脂、脲醛树脂③由两种单体通过链式聚合反应合成的共聚物：两单体名称或简称之间 +“-”+“共聚物”：如，乙烯和乙酸乙烯酯的共聚产物叫“乙烯-乙酸乙烯酯共聚物”2）习惯命名：①聚合物的英文缩写，比如，EVA(乙烯-醋酸乙烯，Ethylene- Vinyl Acetate)的共聚物)。
②“聚”+高分子主链结构中的特征功能团，指的是一类的高分子，而非单种高分子，如：含酰胺键-CONH-，聚酰胺(polyamide)；含醚键-O-：聚醚(polyether)；含酯键-COO-，聚酯- ，聚砜(polysulfone)。
(polyester)；含砜键-SO2③根据功能或用途定名，比如，共聚物型的合成橡胶，从共聚单体中各取一字，后加“橡胶”：丁苯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶。
又比如纤维通常聚合物俗称后面加“纶”。
④其它，淀粉、的确良、有机玻璃、玻璃钢。
3）商品名：尼龙、卡波末4）系统命名：先确定重复结构单元，然后，按规定排出重复结构单元中的二级单元顺序，再给重复结构单元命名，最后在重复结构单元名前加“聚”字。
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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 形区）溶胀
药用高分子材料第四章全解
①直链淀粉（占20％～25％）：结构单元（D－吡 喃环形葡萄糖）以α－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。
②支链淀粉（占75％～85％）：由D－吡喃环形葡 萄糖聚合而成的分支状淀粉。直链部分为α－1,4 苷键，分支处为α－1,6苷键，分子的形状如高梁 穗。
三、化学反应性
①与甲醛、乙醛、乙二醛、戊二醛反应形成缩醛或
半缩醛；
OH
OR
R-OH + R'CHO
R' C OR or R' C OR
H
H
②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 + CH2
O
CH2 CH2
O
R
CH2 R O CH2 CH2OH
O CH2 CH2O CH2CH2 OH n
• 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。
①两者相容，则混合物的Tg将处于两者的Tg之间； ②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）
CH2OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH
O OH
O OH
O OH
O OH
OH
O
OH
O OH
O
OH
n
OH OH
3、性质 ①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。
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β－1，4苷键构成。
CH2OH OO
OH
OH OH
OH
OH OO
CH2OH
CH2OH O
OH
OH
O
OH
OH n
O
OH
CH2OH
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
OR
CH2OR
O
O
OR
OR
n
O
O
CH2OR
OR
纤维素衍生物的化学结构通式
酯类：CA、CAP、CAB 醚类：MC、EC、HPC、HEC
醚酯类：HPMCP、HPMCAS
二、纤维素衍生物性能的影响因素
①取代基的性质；
②被取代羟基的比例；
③在重复单元中及聚合物中取代基的均匀度；
④链平均长度及衍生物的分子量分布；
第四节 药用纤维素衍生物各论 一、甲基纤维素（MC）
OR
OR
O
O
CH2OR O
OR
O n
CH2OR
OR
纤维素衍生物的化学结构通式
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。
2、性质 ①溶解性 • MC溶于冷水而不溶于热水，取代度为2时最易溶。 ②胶化温度 • 胶化温度与取代度成反比，与电解质含量成反比。 ③粘度 • 粘度取决于聚合物、温度。 ④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
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
②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～。
③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～。
④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
• 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 ①溶解性 • HPMC溶于冷水而不溶于热水； ②粘度
浓度 粘度 分子量
温度 ③凝胶化温度 ④溶胶 凝胶 ⑤吸湿性 ⑥良好的成膜性
3、应用 ①薄膜包衣材料；②片剂粘合剂；③滴眼剂的增
③通过pH和温度的改变进行分子内交联，如交联 CMCNa；
④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
稠剂；④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
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。
OH
OH
C
OH
OH
H C OH
OH O
CH2OH D－ 吡 喃 葡 萄 糖
HO C H H C OH H C OH CH2OH
开链式
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
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。 OR
CH2OR
O
O
OR OR
n
O
O
CH2OR
OR
纤维素衍生物的化学结构通式
R= -H -CH3 or
CH2 CH O n
CH3
• 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。